基于交叉相位调制和自相位调制联合效应的光组播器制造技术

基于交叉相位调制和自相位调制联合效应的光组播器属于光通信技术领域。由连续光和泵浦光激光器，光调制器，光数据信号，偏振控制器，光耦合器，高非线性光纤，可调谐光滤波器和光接收端组成。携带数据信号的泵浦光与连续光偏振态相同后，经3dB耦合器耦合并射入1km高非线性光纤。调节泵浦光和连续光的频率及功率，使两光发生自相位调制和交叉相位调制联合效应。当泵浦光和连续光激光器中心频率分别为192.81THz和194.05THz，本发明专利技术实现192.81THz到19路信号的组播。当泵浦光和连续光激光器中心频率分别192.10THz和194.83THz时，本发明专利技术实现192.10THz到24路信号的组播。

Optical multicast based on joint effect of cross phase modulation and self phase modulation

The optical multicast based on the joint effect of cross phase modulation and self phase modulation belongs to the optical communication technology field. It consists of CW and pump laser, optical modulator, optical data signal, polarization controller, optical coupler, high nonlinear fiber, tunable optical filter and optical receiver. After the pump light carrying the data signal is in the same polarization state as the continuous light, it is coupled by a 3dB coupler and injected into a 1km high nonlinear fiber. By adjusting the frequency and power of the pump light and the continuous light, the combined effects of self-phase modulation and cross-phase modulation can be achieved. When the center frequencies of the pumped and CW lasers are 192.81 THz and 194.05 THz respectively, the present invention achieves 192.81 THz to 19-channel signal multicast. When the center frequencies of the pumped laser and the CW laser are 192.10 THz and 194.83 THz respectively, the present invention realizes the multicast of 192.10 THz to 24 channels of signals.

【技术实现步骤摘要】
基于交叉相位调制和自相位调制联合效应的光组播器
本专利技术涉及光通信器件，特别是一种基于交叉相位调制和自相位调制联合效应的光组播器，用于光通信节点的组播。
技术介绍
数据包在波分复用网络上运行有单播和组播的区别。单播是在源点和目的节点之间实现点对点的网络连接，假设一个源节点同时给多个目的节点传输相同的数据包，源节点要在本地复制多份相同的数据包，发往网络。由于源节点数据拷贝份数过多而负担较大，且相同的数据包同时发往网络，使网络流量剧增，容易造成网络拥塞。组播是在发送者和每一个接收者之间实现点对多点的连接服务。如果一个源节点同时给多个目的节点传输相同的数据包，仅仅在距离用户终端较近节点复制相同的数据包，传输给用户。因此光组播组技术受到广泛关注。组播后的光数据信号所占有的光频率，称为光组播信道。随着互联网和多媒体技术的飞速发展，带宽密集型业务如视频会议、网络电视、在线直播、远程教育和网络电台等的不断涌现，作为互联网和通信网基础的光传输网络面临承载海量数据的压力，其中光组播器是全光交换设备上的重要器件，近几年来一直成为国内外研究的热点。光组播器能将距离用户终端较近节点的光数据信号成组的复制到不同的光载波上，实现一个节点的光数据信号在光域同时发往多个目的节点的功能，从而提高波分复用网络的灵活性，降低网络拥塞的概率。目前商用的组播器是需要光/电/光转换的组播器，该类技术首先需要将输入的电信号经光/电转换变成电信号，再利用生成的电信号，调制所需波长的多个激光器，实现组播。由于信号要从光域电域、再从电域到光域，因此结构复杂、功耗大、对信号不透明、转换延迟大。近年来基于不同工作介质非线性效应光组播技术的成为主流实现方式。根据工作媒介的不同，目前光组播技术主要有半导体光放大器（SOA）和光纤介质的光组播。根据非线性效应的不同可以分为：交叉增益调制、四波混频、交叉相位调制，自相位调制效应等。其中SOA作为典型的非线性介质，非线性系数高，尺寸小，生产工艺成熟，功耗低等优点，一直受到广泛的研究。目前有基于SOA交叉增益调制效应的组播、基于SOA交叉相位调制效应的组播，基于SOA四波混频效应组播技术。基于SOA交叉增益调制效应的组播，要求连续光数目和组播信道数目相等，即如果想实现10信道的光组播，必须有10个信道的连续光作为输入光，因此实现多信道组播成本较高；另外由于输入的连续光波长不同，导致组播出的光信号之间能量增益差别较大。基于SOA交叉相位调制效应的组播和基于SOA四波混频效应组播技术，主要不足是：如果想实现多路组播，需要多个不同波长的光同时注入到SOA，多个输入光会产生竞争，不同波长的码元在时域产生重叠，造成不同程度的码间干扰，使得组播器件输出码元出现恶化。另外SOA自发辐射噪声较大，载流子的恢复时间也限制转换效率。基于光纤的组播器主要利用高非线性光纤或光子晶体光纤中的四波混频效应，但四波混频需满足相位匹配条件，因此转换效率并不高。其次组播的信道数目也同样受限于连续光或泵浦光的个数，因此在一束泵浦光和一束连续光作为输入光的条件下，很难实现多个信道的光组播。与[007]中所述具有相同的不足，即想实现多信道组播，必须有多束光作为输入光，因此实现组播成本较高。再次由于四波混频产生的闲频光可能位于某个传输信道，因此会形成新的码间干扰。由于高非线性光纤具有良好商业可获得性，克尔效应作用时间短，没有自发辐射噪声、与光纤通信系统的良好的兼容性等优点。因此基于高非线性光纤交叉相位调制效应和自相位调制联合效应的多信道组播技术是一项全新的技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于用一束连续光和一束泵浦光作为输入光的情况下，实现多个信道的光组播。组播信道的数目与连续光和泵浦光的频率和功率有关，当泵浦光的中心频率为192.10THz，连续光的中心频率为194.83THz时，在C波段产生19个满足光通信误码要求的组播信道；当泵浦光的中心频率为192.10THz，连续光的中心频率为194.83THz时，产生24个满足光通信误码要求的组播信道。本专利技术针对SOA自发辐射噪声大的不利因素，提供一种基于高非线性光纤的交叉相位调制和自相位调制联合效应的光组播器。本专利技术所述的光组播器同时利用两种效应，在连续光和泵浦光之间发生交叉相位调制效应的同时，泵浦光发生自相位调制效应。本专利技术的关键是找到了泵浦光和连续光同时发生交叉相位调制和自相位调制的入射光频率以及两束光能同时发生两种效应的合适的光功率。只有在合适的光功率下，以及某些特定的光频率点，两种效应才能同时发生。两束光的光谱被同时展宽，泵浦光所携带的数据信号被复制到展宽的多个频率点上——多个复制后的光数据信号即组播后的光数据信号不但由于交叉相位调制产生在连续光两侧的红移和蓝移边带上，而且由于自相位调制效应也产生在泵浦光的蓝移和红移边带上。本专利技术所述的光组播器由连续光激光器，泵浦光激光器，光调制器，非归零码(NRZ)的光数据信号源，偏振控制器，光耦合器，高非线性光纤，可调谐光滤波器和光接收端组成。图1为本专利技术光组播器的原理示意图。泵浦光02与连续光01输出为频率不相等的两束光，且泵浦光激光器输出的光功率为连续光激光器光功率的10倍。泵浦光被NRZ码数据信号经04调制后成为携带10Gbit/s的NRZ信号光。通过03和06两个偏振控制器，调节两束光偏振态相同，经光耦合器07耦合后，射入08所示的高非线性光纤，在光纤的出口用光谱仪观测光谱以便选择合适的光谱成分，并用一组30GHz带宽的光滤波器在光纤输出端滤波出合适的光谱成分，每个滤波器中心频率不同，被选择的组播信号在11光电探测器接收端被接收。实现原理：携带数据信号的泵浦光和连续光频率不同，功率也不相同，为使两束光在光纤中发生较强的非线性作用，用偏振控制器调节两束光的偏振态，使两束光偏振态相同。两束光经高非线性光纤后，在光纤中发生交叉相位调制和自相位调制联合效应。其中，高非线性光纤作为非线性器件，泵浦光在光纤中发生自相位调制的同时，连续光和泵浦光在光纤中发生交叉相位调制效应。高非线性光纤作为非线性器件，可以是石英光纤、硫化物光纤、铋酸盐光纤、碲酸盐光纤、氟化物光纤以及具有相应组分的光子晶体光纤或其它具有高非线性的光波导。与现技术相比，本专利技术的益处为：首先与电技术的组播器相比，直接实现了光到光的组播，不需要经过光/电/光转换。其次解决了SOA作为光器件，发生交叉增益调制效应、交叉相位调制效应或四波混频效应的组播，组播信道数目受限于输入光个数的不利因素，即如果想实现多路光信号组播，输入光的个数也必须是多路的问题。当用光纤作为非线性器件时，解决了SOA自发辐射噪声较大，载流子的恢复时间限制转换效率的问题。附图说明图1：光组播器原理示意图。图2：泵浦光中心频率为192.81THz，连续光中心频率194.05THz，发生交叉相位调制和自相位调制联合效应的光谱图。图3：泵浦光中心频率为192.10THz，连续光中心频率194.83THz，发生交叉相位调制和自相位调制联合效应的光谱图。具体实施方式本专利技术提供一种基于高非线性光纤交叉相位调制和自相位调制联合效应的光组播器，以下结合图1进行详细说明。本专利技术使用2台频率可调谐激光器作为输入光激光器，泵浦光02激光器的输出光功率为400m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于交叉相位调制和自相位调制联合效应的光组播器，其特征在于：由连续光激光器，泵浦光激光器，光调制器，NRZ数据信号源，光偏振控制器，光耦合器，高非线性光纤，可调谐光滤波器和光接收端组成；携带数据信息的泵浦光和连续光耦合后射入高非线性光纤，两束光在光纤中发生交叉相位调制和自相位调制联合效应，从而实现全光组播。

【技术特征摘要】
1.基于交叉相位调制和自相位调制联合效应的光组播器，其特征在于：由连续光激光器，泵浦光激光器，光调制器，NRZ数据信号源，光偏振控制器，光耦合器，高非线性光纤，可调谐光滤波器和光接收端组成；携带数据信息的泵浦光和连续光耦合后射入高非线性光纤，两束光在光纤中发生交叉相位调制和自相位调制联合效应，从而实现全光组播。2.根据权利要求1所述的光组播器，其特征在于：高非线性光纤，其长度为1km；有效截面11.6μ㎡；色散2.0ps/(nm·km)；色散斜率0.03ps/(n㎡·km)；非线性系数典型值为21.26W-1km-1。3.根据权利要求1所述的光组播器，其特征在于：连续光激光器和泵浦光激光器，线宽均为10MHz；泵浦光激光器输出光功率为400mW，连续光激光器输出光功率为40mW。4.根据权利要求1所述的光组播器，其特征在于：在高非线性光纤中能够同时发生交叉相位调制和自相位调制联合效应的泵浦光频率和探测光频率共有2对：其中一对的泵浦光激光器中心频率为192.81THz，连续光激光器中心频率为194.05THz；另外一对泵浦光激光器中心频率为192.10THz，连续光激光器中心频率为194.83THz。5.根据权利要求1所述的全光组播器，其特征在于：当泵浦光激光器中心频率为192.81THz，连续光激光器中心频率为194.05THz时，本发明的光组播...

【专利技术属性】
技术研发人员：王敏杰，朱连轩，谷小青，刘远超，郑丹，
申请(专利权)人：河南农业大学，
类型：发明
国别省市：河南,41