本发明专利技术涉及一种基于HNLF和DCF的16QAM_8QAM全光调制格式转换系统，属于通信技术领域，包括两个连续波激光源CW1、一个IQ调制器、一个信号发生器PRBS、六个掺铒光纤放大器EDFA、三个高非线性光纤HNLF1～HNLF3、两个色散补偿光纤DCF、三个光滤波器OF、两个相干接收机、三个波分复用器WDM和一个波片；其中，HNLF1与OF1用于形成相位不敏感放大PIA；HNLF2与OF2用于形成相位敏感放大PSA1；HNLF3与OF3用于形成相位敏感放大PSA2；EDFA5与DCF1用于形成自相位调制SPM1；EDFA6与DCF2用于形成自相位调制SPM2。制SPM2。制SPM2。
【技术实现步骤摘要】
基于HNLF和DCF的16QAM_8QAM全光调制格式转换系统
[0001]本专利技术属于通信
，涉及一种基于HNLF和DCF的16QAM_8QAM全光调制格式转换系统。
技术介绍
[0002]随着通信网络的发展，光纤逐步替代传统的电缆，成为大容量传输的主要手段。不同网络场景的光纤中的光信号的格式也会存在差别，包括强度调制信号、QPSK、QAM信号等，因此，不同调制格式的光信号之间的转换在全光网络的发展中极其重要。其中，几种技术尝试利用光纤的四波混频(FWM)效应和自相位调制(SPM)将16进制的正交幅度调制(16QAM)格式转换为更适用于长距通信的正交相移键控(QPSK)格式。但是他们都存在一些不足：一个方案利用反馈电路与本振激光进行锁相才能转换和解调信号，导致转换速度存在限制。另一个方案只能对16QAM进行格式转换，转换格式单一。
技术实现思路
[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于HNLF和DCF的16进制或8进制正交幅度调制(16QAM或8QAM)全光调制格式转换系统，避免使用锁相回路，系统结构简单化。
[0004]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种基于HNLF和DCF的16QAM_8QAM全光调制格式转换系统，包括两个连续波激光源CW(CW1～CW2)、一个IQ调制器、一个信号发生器PRBS、六个掺铒光纤放大器EDFA(EDFA1～EDFA6)、三个高非线性光纤HNLF(HNLF1～HNLF3)、两个色散补偿光纤DCF(DCF1～DCF2)、三个光滤波器OF(OF1～OF3)、两个相干接收机、三个波分复用器WDM(WDM1～WDM3)和一个波片；其中，HNLF1与OF1用于形成相位不敏感放大PIA；HNLF2与OF2用于形成相位敏感放大PSA1；HNLF3与OF3用于形成相位敏感放大PSA2；EDFA5与DCF1用于形成自相位调制SPM1；EDFA6与DCF2用于形成自相位调制SPM2；
[0006]CW1发出的光源信号分为两路：一路经过EDFA1放大后注入WDM1，与CW2发出的光源信号的第一路信号耦合，然后注入HNLF1激发PIA产生一个与CW1和CW2锁相的新泵浦，新泵浦经过OF1滤波后再经过EDFA4放大后分别注入WDM2和WDM3；另一路经过IQ调制器产生16QAM/8QAM后分别注入WDM2和WDM3；
[0007]CW2发出的光源信号的第二路信号经EDFA2放大后注入WDM2；第三路信号经过波片相移180度，然后经EDFA3放大后注入WDM3；
[0008]经WDM2或WDM3耦合后的信号均经过一个HNLF在CW1的波长位置激发PSA过程，激发的PSA过程均经过一个OF滤波，滤波后的光信号均先经过一个EDFA信号放大后再经过DCF激发SPM过程，然后输入到相干接收机中得到16QAM/8QAM经过全光调制格式转换后的信号，格式转换后的信号星座图映射将具有特定规律，具体与发送端星座图映有关。
[0009]进一步，本系统的信号处理过程为：
[0010](1)CW1经过EDFA1放大，与CW2经WDM1耦合后注入HNLF1中，激发相位不敏感放大
PIA过程，产生一个与CW1和CW2锁相的新泵浦；
[0011](2)CW2经过EDFA2放大；
[0012](3)新泵浦通过OF1滤波后再经过EDFA4放大；
[0013](4)CW1作为光源，经过IQ调制器调制产生16QAM/8QAM的光信号；
[0014](5)将(2)～(4)中产生的光信号经WDM2耦合后注入一个HNLF2中，在CW1的波长位置激发PSA过程；
[0015](6)将(5)激发的PSA过程经过OF2滤波，滤波后的光信号经过EDFA5放大，再经过DCF1，得到16QAM/8QAM经过全光调制格式转换后的一路信号；
[0016](7)在进行(2)之前引入一个波片，再进行(2)～(6)的过程，得到16QAM/8QAM经过全光调制格式转换后的另一路信号。
[0017]进一步，在本系统中，同相和正交分量的相位旋转过程一样，同相分量S
I
经功率放大后注入到DCF2激发SPM，若只考虑二阶色散和非线性影响，得到DCF2激发SPM满足耦合方程：
[0018][0019]令将其代入上述公式中，变为：
[0020][0021]其中，U为振幅，P0为信号功率，α为光纤衰减系数，β2为色散；将光脉冲处理为能量、均方根宽度和啁啾，分别表示为E
p
、σ
p
和C
p
，这些参量有以下关系：
[0022][0023]通过对公式取关于z的偏微分，计算得且C
p
有以下关系：
[0024][0025]公式右边两项分别源于色散和非线性效应，当色散为正常色散，也就是当利用色散补偿光纤时，这两项符号相同，群速度色散感应和自相位调制的啁啾叠加，使自相位调制更剧烈，在非线性系数较小的DCF中也能实现SPM过程中的相位偏转。
[0026]进一步，PSA过程经过滤波后再经过SPM过程，设进入SPM中的信号为A0，SPM中信号通过DCF的耦合方程为：
[0027][0028]通过耦合方程令经过计算得到SPM后的结果方程为：
[0029][0030]A0通过功率和非线性参量γ，以及DCF长度来控制A0信号相位的改变；通过SPM后将两路PSA后产生的同向分量和正交分量进行相位变化最终得到16QAM/8QAM的全光调制格式转换结果。
[0031]进一步，所述SPM用于对同向分量和正交分量进行相位偏转得到最终所需格式转换的信号处理方式，即将16QAM信号同时转化两路QPSK调制格式，或将8QAM信号同时转化BPSK和QPSK调制格式且不丢失信息。
[0032]本专利技术的有益效果在于：本专利技术系统适用于基于可重构HNLF和DCF的16QAM/8QAM全光调制格式转换，适用于基于PIA产生锁相的新泵浦，适用于基于PSA将16QAM/8QAM转换为同向分量和正交分量的方式，和基于SPM对同向分量和正交分量进行相位偏转得到最终所需格式转换的信号处理方式，即16QAM信号可以同时转化两路QPSK调制格式，或8QAM信号可以同时转化BPSK和QPSK调制格式且不丢失信息。本专利技术系统通过PIA过程直接产生锁相的泵浦，避免使用锁相回路，系统结构简单。
[0033]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0034]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0035]图1为本专利技术实施例的16QAM/8QAM全光调制格式转换系统结构图；
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于HNLF和DCF的16QAM_8QAM全光调制格式转换系统，其特征在于：包括两个连续波激光源CW1～CW2、一个IQ调制器、一个信号发生器PRBS、六个掺铒光纤放大器EDFA1～EDFA6、三个高非线性光纤HNLF1～HNLF3、两个色散补偿光纤DCF1～DCF2、三个光滤波器OF1～OF3、两个相干接收机、三个波分复用器WDM1～WDM3和一个波片；其中，HNLF1与OF1用于形成相位不敏感放大PIA；HNLF2与OF2用于形成相位敏感放大PSA1；HNLF3与OF3用于形成相位敏感放大PSA2；EDFA5与DCF1用于形成自相位调制SPM1；EDFA6与DCF2用于形成自相位调制SPM2；CW1发出的光源信号分为两路：一路经过EDFA1放大后注入WDM1，与CW2发出的光源信号的第一路信号耦合，然后注入HNLF1激发PIA产生一个与CW1和CW2锁相的新泵浦，新泵浦经过OF1滤波后再经过EDFA4放大后分别注入WDM2和WDM3；另一路经过IQ调制器产生16QAM/8QAM后分别注入WDM2和WDM3；CW2发出的光源信号的第二路信号经EDFA2放大后注入WDM2；第三路信号经过波片相移180度，然后经EDFA3放大后注入WDM3；经WDM2或WDM3耦合后的信号均经过一个HNLF在CW1的波长位置激发PSA过程，激发的PSA过程均经过一个OF滤波，滤波后的光信号均先经过一个EDFA信号放大后再经过DCF激发SPM过程，然后输入到相干接收机中得到16QAM/8QAM经过全光调制格式转换后的信号，格式转换后的信号星座图映射将具有特定规律，具体与发送端星座图映有关。2.根据权利要求1所述的基于HNLF和DCF的16QAM_8QAM全光调制格式转换系统，其特征在于：本系统的信号处理过程为：(1)CW1经过EDFA1放大，与CW2经WDM1耦合后注入HNLF1中，激发相位不敏感放大PIA过程，产生一个与CW1和CW2锁相的新泵浦；(2)CW2经过EDFA2放大；(3)新泵浦通过OF1滤波后再经过EDFA4放大；(4)CW1作为光源，经过IQ调制器调制产生16QAM/8QAM的光信号；(5)将(2)～(4)中产生的光信号经WDM2耦合后注入一个HNLF2中，在CW1...
【专利技术属性】
技术研发人员：李瑞，张琦涵，钟锦涛，巩小雪，
申请(专利权)人：李瑞，
类型：发明
国别省市：
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