基于光纤环串扰消除的偏振复用信号波长变换装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种在全光波长变换领域的基于光纤环串扰消除的偏振复用信号波长变换装置及方法。本发明专利技术采用的光纤环由一个偏振分束器（PBS）、高非线性光纤（HNLF）和一个偏振控制器（PC）组成。PBS将耦合后的泵浦光和偏振复用信号分解成x方向和y方向两个偏振模信号，x方向的偏振模信号沿顺时针进入HNLF，y方向的偏振模信号沿逆时针进入HNLF，在HNLF中分别独立的在x偏振方向和y偏振方向上进行四波混频。该方案不需要信号补偿数字信号处理单元，降低系统成本，实用性强。本发明专利技术可以消除偏振复用信号在波长变换过程中由于非线性偏振旋转效应引起的信道串扰，提高了系统的性能。且不需要信号补偿数字信号处理单元，具有结构简单，成本低，实用性强的特点。实用性强的特点。实用性强的特点。

【技术实现步骤摘要】
基于光纤环串扰消除的偏振复用信号波长变换装置及方法


[0001] 本专利技术属于全光波长变换（AllOpticalWavelengthConversion，缩写为AOWC）
，具体涉及一种基于光纤环串扰消除的偏振复用信号波长变换装置及方法。

技术介绍

[0002]随着云计算、网络电视和多点视频会议等业务以及物联网的高速发展，通信网络业务容量爆炸性增长，这都对光传送网提出了新的挑战。波分复用（WDM）技术的应用使光通信网络的传输容量大幅度提升，然而在网络连接节点采用传统的光/电/光（O/E/O）处理方法来实现转换存在着“电子瓶颈”的限制，且功耗较大。在光网络节点处引入全光波长变换技术（AOWC），无需像传统的通信网中信息从光域转换到电域，打破信号在传送与交换时光/电/光系统的电子瓶颈，节省功率的消耗，且能实现动态的网络重构和灵活高效的波长路由。
[0003]全光波长变换有多种实现方式，包括利用利用电光晶体中的差分频率产生（DFG）效应，利用半导体光放大器（SOA）中的交叉相位调制（XPM）效应、交叉增益调制（XGM）效应，利用非线性光学环形镜（NOLM）开关效应，以及利用 SOA 或高非线性光纤（HNLF）中的四波混频（FWM）效应。在这些波长变换方式中，利用 SOA 和 HNLF 这类非线性器件中 FWM 效应来进行全光波长变换，具有对数据调制格式良好的透明性，结构简单等优点，倍受关注。与采用SOA的波长变换相比，基于HNLF中FWM效应的波长变换不会受限于载流子的寿命，具有转换范围宽、适合高速率数据传输等优点。
[0004]另一方面，通过提高单波长通信速率进行扩容是一种有效的技术手段。偏振复用（PM）技术利用两个相互正交的偏振态携带各自信息进行传输，在不需要大幅度更改原有网络结构的同时，增加系统容量和频谱利用率。
[0005]因此，为了适应高速率大容量光纤通信系统和网络的发展，在光网络节点处实现高质量的偏振复用信号的全光波长转换是非常有必要有意义的。目前，有文章报道【Jia Lu, Polarization insensitive wavelength conversion based on four
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wave mixing for polarization multiplexing signal in high
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nonlinear fiber. Optics Communications, 2009, 282(7): 1274
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1280】，实验验证了2.5Gb/s和10Gb/s的偏振复用信号在泵浦光间距为0.42nm时转换后的功率代价为0.8dB和2dB。这是由于偏振复用信号在进行全光波长变换的过程中，非线性偏振旋转（NPR）效应导致复用信道间产生串扰，在接收端经光电检测后将变成强度噪声，影响转换光信号的质量。【Mathieu Chagnon, Digital signal processing for dual
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polarization intensity and interpolarization phase modulation formats using stokes detection, IEEE Journal of Lightwave Technology, 2016, 34(1):188
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195】，采用斯托克斯矢量直接检测器中数字信号处理（DSP）实现偏振解复用。然而，斯托克斯矢量直接检测器由两个定向耦合器、一个偏振分束器（PBS）和一个90
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光学混频器、四个光电检测器、四个模数转换器（ADC）和一个DSP单元，接收机结构复杂，系统成本高。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本专利技术提出了基于光纤环串扰消除的偏振复用信号波长变换装置及方法。光纤环由一个偏振分束器（PBS）、高非线性光纤（HNLF）和一个偏振控制器（PC）组成。PBS将耦合后的泵浦光和偏振复用信号分解成x方向和y方向两个偏振模信号，x方向的偏振模信号沿顺时针进入HNLF，y方向的偏振模信号沿逆时针进入HNLF，在HNLF中分别独立的在x偏振方向和y偏振方向上进行四波混频。该方案不需要信号补偿数字信号处理单元，降低系统成本，实用性强。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案是：基于光纤环串扰消除的偏振复用信号波长变换装置及方法，所述装置包括：三个单模激光器、三个偏振控制器、三个偏振分束器、两个基带数据信号发生器、两个马赫
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曾德尔调制器、一个偏振合束器、两个光耦合器、一个高非线性光纤、一个可调谐光滤波器、两个光电检测器、两个接收机，其特征在于：所述第一个单模激光器，用于产生一个连续的信号光；所述第二个和第三个单模激光器，用于产生两个连续的泵浦光；所述第一个偏振控制器，用于调节信号光的偏振态与第一个偏振分束器的主轴成45
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夹角；所述第一个偏振分束器，用于将信号光分解成x方向和y方向两个偏振模；所述两个基带数据信号发生器，用于产生两路基带数据信号；所述两个马赫
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曾德尔调制器，用于将两路基带数据信号分别调制到信号光的两个偏振模上；所述第一个偏振合束器，用于将携带基带数据信号的两个偏振模耦合，形成偏振复用信号光；所述第一个光耦合器，用于将两个泵浦光耦合在一起；所述第二个光耦合器，用于将第一个偏振合束器输出的偏振复用信号光和第一个耦合器输出的泵浦光耦合在一起；所述第二个偏振控制器，用于调节耦合后的偏振复用信号光和泵浦光与第二个偏振分束器的主轴成45
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夹角；所述第二个偏振分束器，用于将耦合后的偏振复用信号光和泵浦光分解成x方向和y方向偏振模信号，x方向偏振模信号沿顺时针进入HNLF，y方向偏振模信号沿逆时针进入HNLF；所述第三个偏振控制器，用于调节光纤环路中顺时针方向和逆时针方向两路信号的偏振态，使得第二个偏振分束器输出的两个偏振模相互垂直；所述高非线性光纤，用于对顺时针和逆时针方向两路信号分别在x偏振方向和y偏振方向上进行四波混频，并在两个偏振方向上产生携带基带数据信号的转换光；所述可调谐光滤波器，用于滤取第二个偏振分束器输出的携带基带数据信号的转换光；所述第三个偏振分束器，用于将所述可调谐滤波器滤取的转换光信号分解成两个相互垂直的偏振模；所述两个光电检测器，用于将转换光信号的两个偏振模信号转换为电信号；
所述两个接收机，用于对两个光电检测器输出的电信号进行接收。
[0008]与上述装置相应的，本专利技术还提出了基于光纤环串扰消除的偏振复用信号波长变换装置及方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：采用所述第一个单模激光器产生一个连续的信号光，采用所述第一个偏振控制器调节信号光的偏振态与所述第一个偏振分束器的主轴成45
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夹角，所述第一个偏振分束器的输出分解成x方向和y方向两个偏振模，再采用所述两个马赫
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曾德尔调制器分别将所述基带数据信号发生器产生的两路基带数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于光纤环串扰消除的偏振复用信号波长变换装置，所述装置如下：三个单模激光器、三个偏振控制器、三个偏振分束器、两个基带数据信号发生器、两个马赫
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曾德尔调制器、一个偏振合束器、两个光耦合器、一个高非线性光纤、一个可调谐光滤波器、两个光电检测器、两个接收机，其特征在于：所述第一个单模激光器，用于产生一个连续的信号光；所述第二个和第三个单模激光器，用于产生两个连续的泵浦光；所述第一个偏振控制器，用于调节信号光的偏振态与第一个偏振分束器的主轴成45
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夹角；所述第一个偏振分束器，用于将信号光分解成x方向和y方向两个偏振模；所述两个基带数据信号发生器，用于产生两路基带数据信号；所述两个马赫
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曾德尔调制器，用于将两路基带数据信号分别调制到信号光的两个偏振模上；所述第一个偏振合束器，用于将携带基带数据信号的两个偏振模耦合，形成偏振复用信号光；所述第一个光耦合器，用于将两个泵浦光耦合在一起；所述第二个光耦合器，用于将第一个偏振合束器输出的偏振复用信号光和第一个耦合器输出的泵浦光耦合在一起；所述第二个偏振控制器，用于调节耦合后的偏振复用信号光和泵浦光与第二个偏振分束器的主轴成45
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夹角；所述第二个偏振分束器，用于将耦合后的偏振复用信号光和泵浦光分解成x方向和y方向偏振模信号，x方向偏振模信号沿顺时针进入高非线性光纤，y方向偏振模信号沿逆时针进入高非线性光纤；所述第三个偏振控制器，用于调节光纤环路中顺时针方向和逆时针方向两路信号的偏振态，使得第二个偏振分束器输出的两个偏振模相互垂直；所述高非线性光纤，用于对顺时针和逆时针方向两路信号分别在x偏振方向和y偏振方向上进行四波混频，并在两个偏振方向上产生携带基带数据信号的转换光；所述可调谐光滤波器，用于滤取所述第二个偏振分束器输出的携带基带数据信号的转换光；所述第三个偏振分束器，用于将所述可调谐滤波器滤取的转换光信号分解成两个相互垂直的偏振模；所述两个光电检测器，用于将转换光信号的两个偏振模信号转换为电信号；所述两个接收机，用于对两个光电检测器输出的电信号进行接收。2.根据权利1所述的基于光纤环串扰消除的偏振复用信号波长变换装置，其特征在于采用偏振分束器将耦合后的泵浦光和偏振复用信号分解成x方向和y方向两个偏振模信号，x方向的偏振模信号沿顺时针进入高非线性光纤，y方向的偏振模信号沿逆时...

【专利技术属性】
技术研发人员：周慧，邓智高，李王漫，陈明，李晋，梁珊，
申请(专利权)人：湖南师范大学，
类型：发明
国别省市：