一种利用谐振腔结构滤除光束中部分相干噪声的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用谐振腔结构滤除光束中部分相干噪声的方法，将含有信号光和噪声光的光束入射到谐振腔结构中，得到滤除部分相干噪声的光束；假设所述谐振腔结构中包含N个谐振腔，N≥1，光束从输入端经第i个谐振腔到输出端的最小光程为D

【技术实现步骤摘要】
一种利用谐振腔结构滤除光束中部分相干噪声的方法


[0001]本专利技术涉及噪声滤除领域，特别涉及一种利用谐振腔结构滤除光束中部分相干噪声的方法。

技术介绍

[0002]随着互联网技术的发展，光通信系统对于接收机灵敏度的要求越来越高。光接收机灵敏度是系统性能的综合反映，其主要影响因素是噪声，包含光通信系统中的热噪声、散粒噪声、光放大器的自发辐射噪声等。这些噪声均可以看作是相干时间不同的部分相干噪声。
[0003]为了降低以上噪声的影响，光接收机中通常会加入滤波器。常见的滤波器是带通滤波器，但无论是带通滤波器还是低通、高通、带阻滤波器等，它们均是基于频谱滤波作用，即仅在波长层面上对信号进行筛选，留下需要的波段的信号，滤除不需要的波段的信号，进而起到抑制宽谱噪声的作用。频谱滤波方式具有一定的局限性，它只能滤除带外噪声，无法对信号和带内部分相干噪声进行区分。为了尽可能多地滤除噪声，频谱滤波方式的滤波器需要较窄的通带宽度和较好的通带特性，但即使通带足够窄，带内部分相干噪声仍无法避免，且过窄的通带可能导致信号的失真。
[0004]本专利提出的滤波方法利用信号和部分相干噪声的时间相干性不同的特性，除了可以滤除带外噪声外，还可以滤除带内的部分相干噪声，且该方法对带内部分相干噪声的滤除能力较强。相比于频谱滤波器，本专利提出的滤波方法可以滤除更多的噪声，从而可以进一步提高接收机灵敏度。相比于双光束干涉仪，谐振腔对带内部分相干噪声的滤除能力更强，不需要级联或者仅需要少数几个级联就可以获得较好的噪声滤除效果，但是其会使信号会有一定的失真。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种利用谐振腔结构滤除光束中部分相干噪声的方法，以达到不仅可以滤除带外噪声，还可以更好地滤除带内的部分相干噪声，进一步提高接收灵敏度的目的。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种利用谐振腔结构滤除光束中部分相干噪声的方法，将含有信号光和噪声光的光束入射到谐振腔结构中，得到滤除部分相干噪声的光束；假设所述谐振腔结构中包含N个谐振腔，N≥1，光束从输入端经第i个谐振腔到输出端的最小光程为D
i
，光束在第i个谐振腔内传输一周的光程为S
i
，其中i为整数，且i∈[1,N]；将所有D
i
按从小到大排序，若第a个谐振腔对应的D
a
排在第1位，D
i
排在第p位；再将所有S
i
按从小到大排序，若第b个谐振腔对应的S
b
排在第1位，S
i
排在第q位；通过调整光束的入射角或谐振腔的大小，使得光束在谐振腔中的传输光程满足如下条件：
[0008][0009][0010][0011]其中，ceil()表示对括号内的数字向上取整，ΔL2为噪声光的相干长度，λ为入射光束的中心波长；m为整数。
[0012]上述方案中，所述谐振型结构为一个或多个级联的平行平板，各平行平板之间设置隔离器。
[0013]进一步的技术方案中，所述平行平板为单谐振腔结构，上下表面镀增反膜，光束从平行平板的输入端到输出端的最小光程为D1＝nhcosθ，光束在谐振腔内传输一周的光程为S1＝2nhcosθ，将所有D1按从小到大排序，则D1排在第1位；将所有S1按从小到大排序，则S1排在第1位；则需满足如下条件：
[0014][0015]其中，n为平行平板的折射率，h为平行平板的厚度，θ为折射角。
[0016]上述方案中，所述谐振型结构为一个或多个级联的环形腔结构。
[0017]进一步的技术方案中，所述环形腔结构由三段波导组成，第一波导为环形结构，第二波导和第三波导位于第一波导外侧，且第二波导的部分区域分别与第一波导的部分区域耦合形成第一耦合器和第二耦合器，第三波导的部分区域与第一波导的部分区域耦合形成第三耦合器，所述第一耦合器、第二耦合器和第三耦合器均为等比耦合器。
[0018]更进一步的技术方案中，所述环形腔结构有2个谐振腔，光束从输入端经第1个谐振腔到输出端的最小光程为D1＝L1+L2，光束从输入端经第2个谐振腔到输出端的最小光程为D2＝L2+L3，光束在第1个谐振腔内传输一周的光程为S1＝L1+L2+L4，光束在第2个谐振腔内传输一周的光程为S2＝L2+L3+L4，其中，L1为第二波导位于第一耦合器和第二耦合器之间的长度，L2为第一波导位于第二耦合器和第三耦合器之间的长度，L3为第一波导位于第一耦合器和第二耦合器之间的长度，L4为第一波导位于第一耦合器和第三耦合器之间的长度；将所有D
i
按从小到大排序，则D2排在第1位，D1排在第2位；将所有S
i
按从小到大排序，则S2排在第1位，S1排在第2位；则需满足如下条件：
[0019][0020][0021][0022]上述方案中，m的值与谐振腔腔长的加工精度有关，假如谐振腔腔长的加工精度为
d，则需满足如下关系：
[0023][0024]通过上述技术方案，本专利技术提供的一种利用谐振腔结构滤除光束中部分相干噪声的方法具有如下有益效果：
[0025]1、本专利技术利用信号光和噪声光的时间相干性不同滤除带外及带内部分相干噪声，具体而言，使得信号光和部分相干噪声光通过同一个谐振腔结构，信号无损耗或以很小损耗通过该结构，而带内部分相干噪声通过该结构时则有较大损耗。
[0026]2、本专利技术通过将这些谐振型腔结构级联起来，可以进一步降低带内部分相干噪声，从而大大提高带内的信噪比。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0028]图1为本专利技术实施例所公开的平行平板谐振腔结构示意图；
[0029]图2为信号光在平行平板谐振腔出射端口的透射率变化仿真结果；
[0030]图3为噪声光在平行平板谐振腔出射端口的透射率变化仿真结果；
[0031]图4为平行平板谐振腔的噪声指数NF；
[0032]图5为平行平板级联结构示意图；
[0033]图6为环形腔结构示意图；
[0034]图7环形腔结构第一组参数仿真结果，(a)为信号光在环形腔结构出射端口的透射率变化，(b)为噪声光在环形腔结构出射端口的透射率变化，(c)为环形腔结构的噪声指数NF；
[0035]图8为环形腔结构第二组参数仿真结果，(a)为信号光在环形腔结构出射端口的透射率变化，(b)为噪声光在环形腔结构出射端口的透射率变化，(c)为环形腔结构的噪声指数NF；
[0036]图9为环形腔结构第三组参数仿真结果，(a)为信号光在环形腔结构出射端口的透射率变化，(b)为噪声光在环形腔结构出射端口的透射率变化，(c)为环形腔结构的噪声指数NF；
[0037]图10为环形腔结构第四组参数仿真结果，(a)为信号光在环形腔结构出射端口的透射率变化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用谐振腔结构滤除光束中部分相干噪声的方法，其特征在于，将含有信号光和噪声光的光束入射到谐振腔结构中，得到滤除部分相干噪声的光束；假设所述谐振腔结构中包含N个谐振腔，N≥1，光束从输入端经第i个谐振腔到输出端的最小光程为D
i
，光束在第i个谐振腔内传输一周的光程为S
i
，其中i为整数，且i∈[1,N]；将所有D
i
按从小到大排序，若第a个谐振腔对应的D
a
排在第1位，D
i
排在第p位；再将所有S
i
按从小到大排序，若第b个谐振腔对应的S
b
排在第1位，S
i
排在第q位；通过调整光束的入射角或谐振腔的大小，使得光束在谐振腔中的传输光程满足如下条件：在谐振腔中的传输光程满足如下条件：在谐振腔中的传输光程满足如下条件：其中，ceil()表示对括号内的数字向上取整，ΔL2为噪声光的相干长度，λ为入射光束的中心波长；m为整数。2.根据权利要求1所述的一种利用谐振腔结构滤除光束中部分相干噪声的方法，其特征在于，所述谐振型结构为一个或多个级联的平行平板，各平行平板之间设置隔离器。3.根据权利要求2所述的一种利用谐振腔结构滤除光束中部分相干噪声的方法，其特征在于，所述平行平板为单谐振腔结构，上下表面镀增反膜，光束从平行平板的输入端到输出端的最小光程为D1＝nh cosθ，光束在谐振腔内传输一周的光程为S1＝2nh cosθ，将所有D1按从小到大排序，则D1排在第1位；将所有S1按从小到大排序，则S1排在第1位；则需满足如下条件：其中，n为平行平板的折射率，h为平行...

【专利技术属性】
技术研发人员：周玉兰，李洵，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：