本发明专利技术公开了一种基于非线性光波导环形镜的全光码型转换装置。该装置包括非线性光波导、可调谐延时线、可调谐滤波器和二个光耦合器；非线性光波导为ＰＰＬＮ或ＡｌＧａＡｓ光波导，非线性光波导与二个光耦合器相连构成内置非线性光波导的环形镜；第二光耦合器一个端口与可调谐延时线相连后对外提供泵浦光输入端口，第一光耦合器一个端口作为输入非归零码信号光注入端口，位于同侧的另一个端口与可调谐滤波器相连后对外提供输出端口。本发明专利技术装置利用非线性光波导和频二阶非线性效应、级联和频与差频二阶非线性效应以及干涉原理实现非归零码到归零码全光码型转换。该装置结构简单，容易实现，运行可靠，可扩展性好，码型转换过程响应速度快，不受自发辐射噪声影响。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于非线性光学混频
和全光信号处理
，具体涉及一种基于非线性光波导环形镜的全光码型转换装置，该装置基于周期极化反转铌酸锂(PPLN)或者周期域反转铝镓砷(AlGaAs)无源光波导二阶以及级联二阶非线性效应，采用光纤环形镜结构，实现非归零码到归零码可调谐全光码型转换。
技术介绍
未来的全光网络将会结合波分复用(WDM)和光时分复用(OTDM)两项关键技术，低速的波分复用网络偏向于使用非归零码(NRZ)，高速的光时分复用网络则更适合于使用归零码(RZ)。因而在两者的接口处，非归零码与归零码之间的全光码型转换就显得格外重要，近年来正在受到各国研究学者的重视。 目前国内外在非归零码到归零码的全光码型转换方面已经开展了许多非常有意义的工作，已经报道的方案主要是利用非线性光学环形镜，走离平衡非线性光纤环形镜，垂直腔表面发射激光器，行波半导体激光放大器，半导体光放大器，马赫-曾德尔干涉仪等等。例如1995年L.Noel等人在文章“Four WDM channel NRZ to RZ format conversion using a singlesemiconductor laser amplifier，”in Electron.Lett.，vol.31，no.4，1995，pp.277-272中，利用行波半导体激光放大器的交叉相位调制效应实验报道了10Gbit/s速率下4信道非归零码到归零码的全光码型转换；2003年L.Xu等人在文章“All-optical data format conversion between RZ and NRZ based on aMach-Zehnder interferometric wavelength converter”，in IEEE Photon.Technol.Lett.，vol.15，no.2，2003，pp.308-310中，利用基于半导体光放大器交叉相位调制的马赫-曾德尔干涉仪结构，实验报道了2.5Gbit/s非归零码到归零码的全光码型转换。这些方案技术上比较成熟，也显示了较好的转换效果。不过仍然存在一些不足，比如响应速度不够快以至于难以工作在40Gbit/s的高速情况下，另外有源介质中不可避免的自发辐射噪声对于高速全光码型转换也会产生不利的影响，等等这些无法适应未来高速光通信网络的要求。可见，寻找和探索新的全光码型转换技术并设计相应的转换装置将具有重要的研究应用价值。近年来，周期极化反转铌酸锂(PPLN)和周期域反转铝镓砷(AlGaAs)等非线性无源光波导在全光波长转换方面有着广泛的应用，其具有超快的响应速度，而且不受自发辐射噪声的影响，因此在高速全光码型转换方面也具有潜在的优势。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于非线性光波导环形镜的全光码型转换装置，该装置具有结构简单，容易实现，运行可靠以及可扩展性好的特点，并且实现的全光码型转换灵活性好，响应速度快。 本专利技术提供的一种基于非线性光波导环形镜的全光码型转换装置，其特征在于该装置包括非线性光波导、第一光耦合器、第二光耦合器、可调谐延时线和第一可调谐滤波器；非线性光波导为PPLN光波导或AlGaAs光波导，非线性光波导、第一光耦合器和第二光耦合器构成内置非线性光波导的环形镜；非线性光波导的一端与第二光耦合器的第一端口相连，其另一端与第一光耦合器的第一端口相连；第二光耦合器中与其第一端口相对的一侧设有第二、第三端口，第二光耦合器的第二端口与可调谐延时线相连，对外提供泵浦光的输入端口，第二光耦合器的第三端口与第一光耦合器的第二端口相连，第一光耦合器的第一、第二端口位于同一侧，与其相对的一侧还设有第三、第四端口，第一光耦合器的第三端口作为输入非归零码信号光的注入端口，第四端口与第一可调谐滤波器相连后对外提供输出端口。 本专利技术装置利用PPLN或者AlGaAs非线性光波导中和频(SFG)二阶非线性效应、级联和频与差频(SFG+DFG)二阶非线性效应以及干涉原理实现非归零码到归零码的全光码型转换。本专利技术与现有非归零码到归零码全光码型转换技术和装置相比具有以下一些优点其一、PPLN和AlGaAs光波导响应速度快，对信号的比特率透明，因此可以实现传统码型转换方案难以实现的40Gbit/s及以上速率的高速全光码型转换；其二、PPLN和AlGaAs光波导是无源光波导，因此码型转换过程不受自发辐射噪声的影响；其三、基于PPLN和AlGaAs光波导的码型转换过程不会产生内部的频率啁啾；其四、PPLN和AlGaAs光波导中丰富的二阶非线性效应以及级联二阶非线性效应可以实现多种全光码型转换功能，如单信道-单信道、单信道-三信道以及单信道-多信道的全光码型转换；其五、基于PPLN或者AlGaAs光波导二阶以及级联二阶非线性效应的全光码型转换具有良好的可调谐性能；其六、本专利技术装置采用基于PPLN或者AlGaAs光波导的环形镜结构，装置结构简单，容易实现，而且在环形镜中沿顺时针和逆时针方向传输的两路光波经过相同的路径，因此装置的稳定性可靠；其七、本专利技术装置具有良好的可扩充性。通过改变输入连续控制光的数目，还可以方便地实现单信道-五信道，单信道-七信道……等形式多样的全光码型转换功能。附图说明图1是本专利技术基于和频二阶非线性效应全光码型转换装置的原理示意图；图2是本专利技术全光码型转换装置的第一种结构示意图；图3是本专利技术基于和频二级非线性效应可调谐全光码型转换的原理示意图；图4是本专利技术基于级联和频与差频二阶非线性效应单信道-三信道全光码型转换装置的原理示意图；图5是本专利技术全光码型转换装置的第二种结构示意图；图6是本专利技术基于级联和频与差频二阶非线性效应单信道-三信道可调谐全光码型转换的原理示意图；图7是本专利技术基于级联和频与差频二阶非线性效应单信道-多信道全光码型转换装置的原理示意图；图8是本专利技术全光码型转换装置的第三种结构示意图；图9是本专利技术基于级联和频与差频二阶非线性效应单信道-多信道可调谐全光码型转换的原理示意图。具体实施方式本专利技术装置基于和频二阶非线性效应和干涉原理，如图1所示，本专利技术装置的工作原理是(1)输入非归零码信号光等功率分为两路。 (2)输入与非归零码信号光时钟同步的泵浦光，泵浦光为周期脉冲序列，脉宽小于比特周期。 (3)第一路信号光与泵浦光比特对齐后同方向注入PPLN或AlGaAs非线性光波导，并在其中发生和频二阶非线性效应一个信号光光子和一个泵浦光光子湮灭以产生一个和频光光子。因此，信号光在时域上与泵浦光重叠的部分在和频过程中将会受到衰减并引入非线性相移。也就是说，在非线性光波导输出端，信号光比特“1”中间部分对应泵浦光的位置由于被消耗会形成“凹坑”并引入非线性相移，“凹坑”的形状与泵浦光脉冲形状相类似，如图1虚线框A所示。 (4)第二路信号光不经历和频相互作用，因此不会出现第一路信号光比特“1”中间部分形成“凹坑”和引入非线性相移的现象，第二路信号光的时域波形与输入非归零码信号光的时域波形类似，如图1虚线框B所示。不过第二路信号光相对于第一路信号光引入π相移。 (5)第一路信号光(比特“1”中间部分形成“凹坑”并引入非线性相移)与第二路信号光(相对于第一路信号光引入π相移)重新本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于非线性光波导环形镜的全光码型转换装置，其特征在于：该装置包括非线性光波导（１）、第一光耦合器（２）、第二光耦合器（３）、可调谐延时线（４）和第一可调谐滤波器（５）；非线性光波导（１）为ＰＰＬＮ光波导或ＡｌＧａＡｓ光波导，非线性光波导（１）、第一光耦合器（２）和第二光耦合器（３）构成内置非线性光波导的环形镜；非线性光波导（１）的一端与第二光耦合器（３）的第一端口（Ｇ）相连，其另一端与第一光耦合器（２）的第一端口（Ｆ）相连；第二光耦合器（３）中与其第一端口（Ｇ）相 对的一侧设有第二、第三端口（Ｈ、Ｋ），第二光耦合器（３）的第二端口（Ｈ）与可调谐延时线（４）相连，对外提供泵浦光的输入端口，第二光耦合器（３）的第三端口（Ｋ）与第一光耦合器（２）的第二端口（Ｅ）相连，第一光耦合器（２）的第一、第二端口（Ｆ、Ｅ）位于同一侧，与其相对的一侧还设有第三、第四端口（Ｃ、Ｄ）；第一光耦合器（２）的第三端口（Ｃ）作为输入非归零码信号光的注入端口，第四端口（Ｄ）与第一可调谐滤波器（５）相连后对外提供输出端口。
【技术特征摘要】
1.一种基于非线性光波导环形镜的全光码型转换装置，其特征在于该装置包括非线性光波导(1)、第一光耦合器(2)、第二光耦合器(3)、可调谐延时线(4)和第一可调谐滤波器(5)；非线性光波导(1)为PPLN光波导或AlGaAs光波导，非线性光波导(1)、第一光耦合器(2)和第二光耦合器(3)构成内置非线性光波导的环形镜；非线性光波导(1)的一端与第二光耦合器(3)的第一端口(G)相连，其另一端与第一光耦合器(2)的第一端口(F)相连；第二光耦合器(3)中与其第一端口(G)相对的一侧设有第二、第三端口(H、K)，第二光耦合器(3)的第二端口(H)与可调谐延时线(4)相连，对外提供泵浦光的输入端口，第二光耦合器(3)的第三端口(K)与第一光耦合器(2)的第二端口(E)相连，第一光耦合器(2)的第一、第二端口(F、E)位于同一侧，与其相对的一侧还设有第三、第四端口(C、D)；第一光耦合器(2)的第三端口(C)作为输入非归零码信号光的注入端口，第四端口(D)与第一可调谐滤波器(5)相连后对外提供输出端口。2.根据权利要求1所述的装置，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙军强，王健，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]
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