本发明专利技术公开一种全光模数转换器ＮＭＸ并行量化编码方法，设计Ｎ位模数转换器：稳定的探测光通过１×Ｎ耦合器［１］平均分束经光纤分别输入Ｎ个对称迈克耳孙干涉仪［２］，产生量化标准。在任何对称迈克耳孙干涉仪的顺时针或逆时针臂内输入口设置一个波分复用器或偏振耦合器［３］，控制光（模拟光）脉冲通过１×Ｎ耦合器［４］分束经波分复用器或偏振耦合器［３］输入每一个对称迈克耳孙干涉仪内。每个对称迈克耳孙干涉仪的反射口前设置光纤环行器［５］光纤环行器［５］返回输出口设置通带滤波器或检偏器［６］仅允许探测光通过。以上结构结合适当的１×Ｎ耦合器［４］分束比使探测光并行输出格雷码脉冲。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光信息处理
，它特别涉及一种全光模数转换器NMX并行量化编码方 法，即采用lXN耦合器分束串接波分复用器旁接N个对称迈克耳孙干涉仪(Michelsonl)并行输 出，基于交叉相位调制(XPM)原理实现N位全光模数转换器的并行量化编码方法。
技术介绍
光信号处理、光通信以及光传感等对高速、高精度模数转换器(ADC)的需求十分迫切， 全光技术是实现这一目标的最具发展潜力的方法。全光ADC涉及光学采样、光学量化和光学 编码三个基本单元及其关键技术。光学采样技术国内外研究人员已经圆满解决,设计全光ADC 的关键是采用什么样的技术手段实现量化和编码。随着全光信号处理的不断发展，全光量化技术已经成为一个挑战，用于全光ADC的非线性 量化技术逐渐地发展起来。早在1979年Taylor提出了采用波导干涉仪阵列实现量化的方 案,2002年日本Osaka University的Konishi等人提出利用光纤的非线性效应迸行量化，即 利用高非线性光纤中的拉曼孤子自频移效应实现光功率到光频移的转移，再利用AWG对所得 信号进行空间分离，从而实现对采样信号的量化处理，2003年美国康奈尔大学Chris Xu等人 也采用类似的方法来实现对采样后信号的全光量化,该方法已在近年来的全光ADC方案中大 量采用，这种基于光纤中孤子自频移效应的全光量化方法要求待量化的输入光脉冲信号的脉 宽在飞秒量级，对于皮秒量级的光脉冲信号则需要事先进行脉宽压縮。2004年日本Osaka University的Oda等人提出了利用光纤中的高阶光孤子形成和分离来实现全光量化的方案， 原理性验证实验的结果表明3 bits全光量化是可以实现的。2005年Oda等人又提出了利用 切割超连续谱来实现全光量化，即利用色散平坦光纤产生超连续谱，其谱宽由采样信号的强度 决定，并利用阵列波导光栅进行解复用，输出到不同的端口，处于通光状态的端口数目与采样 信号强度密切相关,从而实现了信号的量化。编码是全光ADC的重要环节，近年来己引起各国研究人员的关注，提出了许多全光编码的方法。2002年日本的Oda等人提出了利用脉冲整形技术实现量化后信号的编码方案,其脉冲整形系统由空间滤波器和色散元件构成，并于2005年报道了通过集成AWG和可调光衰减器构成脉冲整形系统来实现全光编码的实验结果。2003年美国Chris Xu等人对利用光纤中的孤子自频移效应进行量化后的信号，采用滤波器阵列作为比较器实现了光学编码。2002年Oda等人又提出基于非线性光环镜实现编码的方案,并给出了 2bits全光ADC的实验结果。2006年日本Konishi等人提出采用光学互连方式实现格雷编码的方法,并从实验上验证了从8级量化的光信号到3 bits格雷码转换。2007年他们又提出了利用光延迟线编码进行相应的3 bits全光ADC。 2006年Osaka University的Ikeda(见文献Kensuke Ikeda. Design considerations of alloptical A/D conversion:nonlinear fiber optic Sagnac loop interometer based optical quantizing andcoding.IEEE,J.lightwavetechnology，2006,24(7):2618-2627)。利用二分之一分束萨格纳克干涉仪的交叉相位调制实现格雷编码输出，他们都得到3bitsADC的实验系统。2007年我们申请了中国专利技术专利"全光模数转换器(200710049158. 8)",采用N个1X2耦合器分束输入阵列的对称萨格纳克干涉仪方式量化和编码，实现N位全光模数转换器,但控制光(模拟光)脉冲的峰值功率没有达到最佳的利用率。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种新型全光模数转换器NMX并行量化编码方法，即采用1 XN耦合 器分束串接波分复用器旁接N个对称迈克耳孙干涉仪并行输出，基于交叉相位调制原理实现 N位全光模数转换器并行量化和编码方法，充分利用了模拟光脉冲峰值功率。本专利技术的目的可通过如下措施来实现-本专利技术涉及一种全光模数转换器NMX并行量化编码方法,设计N位全光模数转换器稳 定的探测光通过1 XN耦合器平均分束经光纤分别输入N个对称迈克耳孙干涉仪，产生 量化标准。在任何对称迈克耳孙干涉仪的顺时针或逆时针臂内输入口设置一个波分复用器或 偏振耦合器,控制光(模拟光)脉冲通过1 X N耦合器分束经波分复用器或偏振耦合器 输入每一个对称迈克耳孙干涉仪内。每个对称迈克耳孙干涉仪的反射口前设置光纤环行器 光纤环行器返回输出口设置通带滤波器或检偏器仅允许探测光通过。以上结构结合适当 的1XN耦合器分束比使探测光并行输出格雷码脉冲(如图1所示)。迈克耳孙干涉仪的 反射镜优选为非线性光纤环镜，当然在光纤端口镀高反射膜或布拉格光栅也是可行的。有利地每个对称迈克耳孙干涉仪中设置偏振控制器，调整同方向传输的两束光脉冲干 涉时的偏振态。有利地每个波分复用器之前的光纤上设置偏振控制器,调整控制光的偏振态 尽量与重叠的探测光偏振态一致。有利地提高探测光格雷码输出的对比度，通带滤波器之后串接光消隐抑制器，光消 隐抑制器由自相位调制迈克耳孙干涉仪构成。有利地减少光消隐抑制器个数，先设置光纤延 迟线使探测光依序输入WXl耦合器，串行输出后再设置光消隐抑制器(如图2所示)。产生光脉冲格雷码的相移不仅与时间有关，而且其形状还明显受群速度失配的影响，当 光纤零色散波长位于控制光波长和探测光波长之间时，两波具有同样的群速度，这样就能解 决脉冲走离这个难题，当两波不完全对称于零色散波长时，控制光脉宽稍微大于探测光脉宽， 可以减少走离现象的影响。上述问题最好的解决方案是利用波长相同而正交偏振的控制和探 测光脉冲来实现，这时由于偏振模色散，仍存在群速度失配问题，但相当小，而且以周期方 式交替改变保偏光纤的快、慢轴构成迈克耳孙干涉仪环长更具有优势，比如用M段这样的部 分构成了Z长的环。正交偏振的控制和探测光脉冲注入到环中并以孤子形式传输。控制脉冲 沿快轴偏振并经过一个初始延迟，这样它将在第一段赶上并超过探测脉冲。而在第二段由于 快慢轴反转过来，探测脉冲传输更快并赶上控制脉冲。在每一部分都重复这一过程，结果两 孤子在环内要经多次碰撞，XPM致相移显著增大。本专利技术的原理如下波长A、恒定功率P。的探测光和波长^、峰值功率P(Oe控制光脉冲同步注入如 图l所示的结构中，1XN耦合器对/12分束比为77,(/ = 1，2，...,^)，迈克耳孙干涉仪两臂有效长度分别是-丄2| <探测光相干长度，两臂传输常数分别是A, A ，耦合器分束比是P ， 两臂光纤非线性系数分别是^，h。迈克耳孙干涉仪的通带滤波器(BPF)只许A脉冲通过， 下面只讨论4的传递函数，第i个迈克耳孙干涉仪输入端的反射输出A波的传递函数为-<formula>formula see original document page 5</formula> (1)这里线性相移和非线性相移分别是<formula>formula see original do本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Ｎ位全光模数转换器ＮＭＸ并行量化编码方法，基于恒定的探测光功率Ｐ↓［０］，采用１×Ｎ耦合器分束串接波分复用器旁接Ｎ个对称迈克耳孙干涉仪并行输出，控制光Ｐ（ｔ）导致反射输出口探测光功率为：Ｐ↓［ｉ＿ｏｕｔ］＝Ｐ↓［０］／２Ｎ｛１－ｃｏｓ（２γη↓［ｉ］（＊Ｐ（Ｔ－ｄ↓［ｗ］ｚ）ｄｚ＋＊＊＊ｄｚ））｝量化编码标准：＊＊＊或＊＊＊ｉ＝１，２，…，Ｎ其中１×Ｎ耦合器对模拟光分束比为η↓［ｉ］，迈克耳孙干涉仪臂长Ｌ，Ｔ＝ｔ－ｚ／ｖ↓［ｇｓ］，ｄ↓［ｗ］＝ｖ↓［ｇｐ］↑［－１］－ｖ↓［ｇｓ］↑［－１］，ｖ↓［ｇｐ］，ｖ↓［ｇｓ］分别是控制光和探测光的群速度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张利勋，刘永智，刘永，李和平，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]
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