一种矩形星座QAM信号全光再生装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种矩形星座QAM信号全光再生装置，主要包括光学I/Q分离器、幅相移键控(APSK)整形单元、光学I/Q合成器；其中，光学I/Q分离器将星座图为矩形的劣化QAM光信号在光域分成两路幅相移键控(APSK)信号，它们分别对应于QAM光信号的同相和正交分量；两路APSK信号分别送入两个APSK整形单元，完成幅度再生并保持APSK信号的相位不变；最后，幅度整形后的两路APSK信号由光学I/Q合成器重新聚合成QAM信号，从而完成矩形星座QAM信号的全光再生。

【技术实现步骤摘要】
一种矩形星座QAM信号全光再生装置
本专利技术属于光通信
，更为具体地讲，涉及一种矩形星座QAM信号全光再生装置。
技术介绍
随着对高速率大容量网络需求的不断增加，高阶调制格式的传输和信号处理也逐渐被引入到光通信领域。多电平幅度和相位编码的光QAM信号具有高的频谱效率，但是对光信噪比有较高的要求。使用全光再生技术可以有效降低QAM光信号长距离光纤传输过程中线性和非线性噪声的累积效应。这要求QAM全光再生器能够对光信号的多电平幅度和相位同时再生。现存QAM再生技术主要是针对一个或两个幅度的星形星座QAM信号的。例如，用两级相敏结构可实现星形星座的8QAM信号再生，或者采用将高非线性放大光纤环镜与单向相敏放大器结合的方案实现两个幅度电平的8QAM再生等。这些方法的共同特点是采用了相敏放大器,而相敏放大器的实现又要求参量过程中信号光与闲频光之间必须保持相位同步，这个条件在实验室中可通过复杂的光纤四波混频和适当光带通滤波过程实现，但在实际中至今尚没有应用。另一方面，这些针对星形星座QAM信号的再生技术无法推广到矩形星座QAM再生情形，QAM信号的再生电平数也受到限制。当前，具有更高频谱效率的相干光纤通信系统对矩阵星座QAM信号的再生需求更加迫切，灵活的弹性光网络也要求相应的光信息处理器件支持灵活的电平数。目前为止，未见报导有能够满足上述需求的可行方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种矩形星座QAM信号全光再生装置，能够对任意电平数的QAM信号幅度和相位同时再生，无需复杂的相敏放大过程，具有易于实现。为实现上述专利技术目的，本专利技术一种矩形星座QAM信号全光再生装置，其特征在于，包括：光学I/Q分离、两APSK整形单元和光学I/Q合成器；所述光学I/Q分离器，由基于3dB光耦合器的MZI结构和±π/2光移相器组成；其中，MZI结构的下臂分别串联一个光相位共轭器OPC和第一可调光移相器；输入QAM信号经光学I\Q分离器中的第一3dB光耦合器后，分为两路光信号，一路光信号经过光相位共轭器实现信号的共轭处理，得到共轭信号，共轭信号再经过第一可调光移相器，以保持MZI结构上下臂信号的时序同步，然后输入至第二3dB光耦合器，另外一路光信号直接输入至第二3dB光耦合器；第二3dB光耦合器对输入的两束光信号进行双光束干涉，重新合成的两路光信号分别对应于输入QAM信号的I分量和Q分量，I分量和Q分量两路信号分别经过-π/2和π/2光移相器后得到标准的幅相移键控格式信号APSK；所述两APSK整形单元结构相同，每个APSK整形单元由非线性光纤环路和光滤波器组成；其中，非线性光纤环路主要包括非对称光耦合器、双向光放大器、偏振控制器、高非线性光纤、逆向光衰减器、非互易光移相器；光学I/Q分离器输出的APSK信号先经过非线性光纤环路中的非对称光耦合器，将APSK信分成顺时针和逆时针两路信号，逆时针信号再依次经过双向光放大器的放大和偏振控制器的偏振调节后，再由高非线性光纤来获得非线性相移，并通过逆向光衰减器进行信号单向衰减和非互易光移相器进行信号单向移相；顺时针信号按相反的过程依次经过上述器件；最后，两路信号再次由非对称光耦合器干涉耦合，耦合后的信号再经光滤波器滤波，从而输出幅度整形后的APSK信号；所述光学I/Q合成器包括第二可调光移相器和第三3dB光耦合器，以实现两路再生APSK信号的聚合；幅度整形后的APSK信号分别接入I/Q合成器的上、下臂，上臂中的第二可调光移相器保持上下臂信号的时序同步，再通过第三3dB光耦合器的上臂输出端口输出矩形星座QAM信号；装置工作原理：QAM信号先进入光学I/Q分离器，由第一3dB光耦合器的下臂接入，同臂输出信号进入光相位共轭器和第一可调光移相器，保证与交叉臂输出的信号功率相同，然后进入第二3dB光耦合器的下臂；第一3dB光耦合器的交叉臂输出信号直接进入第二3dB光耦合器的上臂；在第二光耦合器的上臂、下臂输出端口分别接入-π/2、π/2光移相器，经过光移相器后，在上臂得到了I路信号，下臂得到了Q路信号；然后将I路、Q路分别进入两个APSK整形单元，输出幅度整形后的I路、Q路信号；幅度整形后的I路、Q路信号进入I/Q合成器，经过第二可调光移相器和第三3dB光耦合器后，由第三3dB光耦合器的上臂输出再生的QAM信号。本专利技术的专利技术目的是这样实现的：本专利技术一种矩形星座QAM信号全光再生装置，主要包括光学I/Q分离器、幅相移键控(APSK)整形单元、光学I/Q合成器；其中，光学I/Q分离器将星座图为矩形的劣化QAM光信号在光域分成两路幅相移键控(APSK)信号，它们分别对应于QAM光信号的同相和正交分量；两路APSK信号分别送入两个APSK整形单元，完成幅度再生并保持APSK信号的相位不变；最后，幅度整形后的两路APSK信号由光学I/Q合成器重新聚合成QAM信号，从而完成矩形星座QAM信号的全光再生。同时，本专利技术一种矩形星座QAM信号全光再生装置还具有以下有益效果：(1)、本专利技术无需采用相敏放大器，避免了复杂的相干信号产生过程，适用于任意阶矩形星座图的QAM信号再生，具有更好的平滑升级性；(2)、I/Q分离器和APSK整形单元可以作为独立器件使用，能够更好地适应灵活频谱效率、弹性光网络的应用需求。附图说明图1是本专利技术一种矩形星座QAM信号全光再生装置原理图；图2是光学I/Q分离器的结构图；图3是装置对的输入QAM信号处理后的星座图；图4是相位保持APSK整形单元的结构图；图5是光学I/Q合成器的结构图；图6是装置对16QAM信号处理后的星座图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本专利技术。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本专利技术的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。实施例图1是本专利技术一种矩形星座QAM信号全光再生装置原理图。在本实施例中，如图1所示，本专利技术一种矩形星座QAM信号全光再生装置，主要包括：光学I/Q分离、两APSK整形单元和光学I/Q合成器；如图2所示，光学I/Q分离器，由基于3dB光耦合器的MZI结构和±π/2光移相器组成；其中，MZI结构的下臂分别串联一个光相位共轭器OPC和第一可调光移相器；输入QAM信号的星座图如图3(a)所示，输入QAM信号经光学I\Q分离器中的3dB光耦合器1后，分为两路光信号，一路光信号经过光相位共轭器实现信号的共轭处理，得到共轭信号，共轭信号再经过可调光移相器1，以保持MZI结构上下臂信号的时序同步，然后输入至3dB光耦合器2，另外一路光信号直接输入至3dB光耦合器2；3dB光耦合器2对输入的两束光信号进行双光束干涉，重新合成的两路光信号分别对应于输入QAM信号的I分量和Q分量，I分量和Q分量两路信号分别经过-π/2和π/2光移相器后得到标准的幅相移键控格式信号APSK，APSK的星座图如图3(b)所示；两APSK整形单元结构相同，每个APSK整形单元由非线性光纤环路和光滤波器组成；其中，如图4所示，非线性光纤环路主要包括非对称光耦合器、双向光放大器、偏振控制器、高非线性光纤、逆向光衰减器、非互易光移相器；光学I/Q分离器输出的APSK信号先经过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矩形星座QAM信号全光再生装置，其特征在于，包括：光学I/Q分离、两APSK整形单元和光学I/Q合成器；所述光学I/Q分离器，由基于3dB光耦合器的MZI结构和±π/2光移相器组成；其中，MZI结构的下臂分别串联一个光相位共轭器OPC和第一可调光移相器；输入QAM信号经光学I\Q分离器中的第一3dB光耦合器后，分为两路光信号，一路光信号经过光相位共轭器实现信号的共轭处理，得到共轭信号，共轭信号再经过第一可调光移相器，以保持MZI结构上下臂信号的时序同步，然后输入至第二3dB光耦合器，另外一路光信号直接直接输入至第二3dB光耦合器；第二3dB光耦合器对输入的两束光信号进行双光束干涉，重新合成的两路光信号分别对应于输入QAM信号的I分量和Q分量，I分量和Q分量两路信号分别经过‑π/2和π/2光移相器后得到标准的幅相移键控格式信号APSK；所述两APSK整形单元结构相同，每个APSK整形单元由非线性光纤环路和光滤波器组成；其中，非线性光纤环路主要包括非对称光耦合器、双向光放大器、偏振控制器、高非线性光纤、逆向光衰减器、非互易光移相器；光学I/Q分离器输出的APSK信号先经过非线性光纤环路中的非对称光耦合器，将APSK信分成顺时针和逆时针两路信号，逆时针信号再依次经过双向光放大器的放大和偏振控制器的偏振调节后，再由高非线性光纤来获得非线性相移，并通过逆向光衰减器进行信号单向衰减和非互易光移相器进行信号单向移相；顺时针信号按相反的过程依次经过上述器件；最后，两路信号再次由非对称光耦合器干涉耦合，耦合后的信号再经光滤波器滤波，从而输出幅度整形后的APSK信号；所述光学I/Q合成器包括第二可调光移相器和第三3dB光耦合器，以实现两路再生APSK信号的聚合；幅度整形后的APSK信号分别接入I/Q合成器的上、下下臂，上臂中的第二可调光移相器保持上下臂信号的时序同步，再通过第三3dB光耦合器的上臂输出端口输出矩形星座QAM信号；装置工作原理：QAM信号先进入光学I/Q分离器，由第一3dB光耦合器的下臂接入，同臂输出信号进入光相位共轭器和第一可调光移相器，保证与交叉臂输出的信号功率相同，然后进入第二3dB光耦合器的下臂；第一3dB光耦合器的交叉臂输出信号直接进入第二3dB光耦合器的上臂；在第二光耦合器的上臂、下臂输出端口分别接入‑π/2、π/2光移相器，经过光移相器后，在上臂得到了I路信号，下臂得到了Q路信号；然后将I路、Q路分别进入两个APSK整形单元，输出幅度整形后的I路、Q路信号；幅度整形后的I路、Q路信号进入I/Q合成器，经过第二可调光移相器和第三3dB光耦合器后，由第三3dB光耦合器的上臂输出再生的QAM信号。...

【技术特征摘要】
1.一种矩形星座QAM信号全光再生装置，其特征在于，包括：光学I/Q分离、两APSK整形单元和光学I/Q合成器；所述光学I/Q分离器，由基于3dB光耦合器的MZI结构和±π/2光移相器组成；其中，MZI结构的下臂分别串联一个光相位共轭器OPC和第一可调光移相器；输入QAM信号经光学I\Q分离器中的第一3dB光耦合器后，分为两路光信号，一路光信号经过光相位共轭器实现信号的共轭处理，得到共轭信号，共轭信号再经过第一可调光移相器，以保持MZI结构上下臂信号的时序同步，然后输入至第二3dB光耦合器，另外一路光信号直接直接输入至第二3dB光耦合器；第二3dB光耦合器对输入的两束光信号进行双光束干涉，重新合成的两路光信号分别对应于输入QAM信号的I分量和Q分量，I分量和Q分量两路信号分别经过-π/2和π/2光移相器后得到标准的幅相移键控格式信号APSK；所述两APSK整形单元结构相同，每个APSK整形单元由非线性光纤环路和光滤波器组成；其中，非线性光纤环路主要包括非对称光耦合器、双向光放大器、偏振控制器、高非线性光纤、逆向光衰减器、非互易光移相器；光学I/Q分离器输出的APSK信号先经过非线性光纤环路中的非对称光耦合器，将APSK信分成顺时针和逆时针两路信号，逆时针信号再依次经过双向光放大器的放大和偏振控制器的偏振调...

【专利技术属性】
技术研发人员：武保剑，孙凡，文峰，邱昆，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51