光孤子信息编码器和光孤子信息编码的方法技术

本发明专利技术公开一种光孤子信息编码器和光孤子信息编码的方法，第一光源输入线和第二光源输入线通过合束组件后输出进制编码，所述第一光源输入线包括依次连接的第一激励组件

【技术实现步骤摘要】
光孤子信息编码器和光孤子信息编码的方法


[0001]本专利技术为激光光电子
，具体涉及一种光孤子信息编码器和光孤子信息编码的方法
。

技术介绍

[0002]全光式光孤子通信，具有容量高
、
误码率低
、
抗噪声能力强等优点，是新一代超长距离
、
超高码速的通信技术
。
其可应用于数据中心
、
量子通信
、
光纤通信
、
医疗设备等领域，备受青睐
。
[0003]全光孤子网络的质量取决于全光孤子编码器等光信息处理器件的性能，但光孤子编码研究尚属起步阶段
。
现有全光编码器主要实现的是普通类型光脉冲编码，其最典型的结构为多输入组合型全光逻辑器件
。
即通过在
2n
条输入线中接受光源的输入，在
n
条平行的输出线上生成二进制码，最终实现将输入端的逻辑“1”数据转换成输出端等效的二进制码
。
这种全光编码器主要借助光在非线性介质中的耦合作用和非线性作用等实现信号输出和截止
。
对于光孤子而言，一是脉冲间的相互作用不是简单的线性叠加，二是非线性作用将导致光孤子性能发生变化，故上述普通光脉冲编码方式并不能简单移植用于其身上
。
不同于上述工作机理，利用钙钛矿亚微米球的光吸收性能可实现二进制转三进制的超快编码，但仍不是孤子脉冲编码
。
虽然双向锁模光纤激光器可用于光孤子信息编码，但其逆时针方向输出的孤子脉冲强度很弱，不适于长距离传输
。
同时，基于光纤激光器输出的锁模孤子脉冲重频受限于激光器的腔长，通常只能达到兆赫兹量级或亚吉赫兹量级，这将极大限制编码后的信息码速，体现不出孤子编码的高速大容量优势
。
[0004]目前仅有一个双向锁模光纤激光器作为光孤子信息编码的报道，但其逆时针方向输出的孤子脉冲强度很弱，不适于长距离传输
。
同时，基于光纤激光器输出的锁模孤子脉冲重频受限于激光器的腔长，通常只能达到兆赫兹量级或亚吉赫兹量级，这将极大限制编码后的信息码速，体现不出孤子编码的高速大容量优势，因此获得一种克服上述缺陷的光孤子信息编码器和光孤子信息编码的方法十分重要
。

技术实现思路

[0005]为解决上述至少一种技术问题，本专利技术利用不同脉宽脉冲光泵浦下，非线性光纤谐振腔可获得不同脉冲数光孤子振荡的特性，提供了一种光孤子信息编码器，包括第一光源输入线和第二光源输入线，所述第一光源输入线和第二光源输入线输入至合束组件，所述第一光源输入线包括依次连接的第一激励组件
、
开关组件和脉冲循环组件；所述第二光源输入线包括第二激励组件，所述第二激励组件和所述耦合组件通过合束组件后连接至输入输出组件，所述输入输出组件连接有非线性谐振组件，输入输出组件输出编码信息；第一光源输入线和第二光源输入线以及合束组件
、
输入输出组件和非线性谐振组件通过光纤熔接或光路搭建
。
[0006]所述脉冲循环组件，包括耦合组件和脉冲展宽组件，所述展宽组件连接所述耦合
组件
。
还包括延时组件，所述延时组件连接所述耦合组件和展宽组件
。
还包括第一放大组件，所述耦合组件
、
放大组件
、
脉冲展宽组件和延时组件依次循环连接构成一个脉冲循环组件
。
[0007]所述第二光源输入线还包括第二放大组件，所述第二激励组件通过第二放大组件后连接至合束组件
。
[0008]所述第一激励组件为超短脉冲激光源，第二激励组件为连续激光源，用于提供泵浦光；开关组件为光开关，当激励组件的单脉冲通过之后光开关断开，用于保证单脉冲进入编码光路；第一放大组件和第二放大组件均为功率放大器，用于提升泵浦光功率；所述耦合组件包括一个2×2的光耦合器；延时组件光脉冲延时器，用于控制循环光路中相邻光脉冲之间的时间间隔；合束组件为光合束器，用于将脉冲泵浦光和连续泵浦光合束；输入输出组件为光耦合器，用于将脉冲泵浦光和连续泵浦光耦合入非线性谐振组件，同时用于将腔内的激光输出腔外；非线性谐振组件为一个非线性谐振腔，由非线性介质和光隔离器组成，用于将初始光脉冲转换成腔孤子脉冲组，实现光孤子信息编码；所述脉冲展宽组件为光脉冲展宽器，用于展宽泵浦脉冲的脉宽
。
[0009]优选的，所述第一激励组件和第二激励组件为光纤激光器
、
半导体激光器
、
或固体激光器；开关组件为机械式光开关
、
微机电光开关
、
磁光开关
、
或高速光开关；耦合组件为光纤耦合器
、
分束镜
、
光纤波分复用器
、
或二向色镜；脉冲展宽组件为脉冲展宽器
、
光纤
、
或具有色散的介质；延时组件为光纤光学延迟线
、
电动可调光延迟器
、
光纤延迟器
、
或光缓存器；第一放大组件
、
第二放大组件为光纤放大器
、
半导体光放大器
、
或固体光放大器；合束组件为分束镜
、
光纤波分复用器
、
或二向色镜；输入输出组件为光纤耦合器或分束镜；非线性谐振组件为非线性光纤谐振腔或波导微腔
。
[0010]本专利技术实现信息编码的原理如下：脉冲泵浦光和连续泵浦光相干驱动非线性谐振腔可实现腔孤子振荡，通过控制脉冲泵浦光的脉宽，可分别获得单腔孤子
、
双孤子
、
三孤子等多孤子
。
并且，产生的孤子数与泵浦光脉宽为正相关关系，确定非线性腔体参数后，即可精确获得不同孤子数各自所需的泵浦脉宽
。
基于此，本专利技术只需根据不同字符的
ASCII
组合不同宽度的泵浦光脉冲写入非线性谐振腔，即可获得二进制编码后的光孤子脉冲串输出
。
[0011]本专利技术还提供一种光孤子信息编码的方法，包括上述光孤子信息编码器，包括以下步骤：
[0012]选择适合所述光孤子信息编码器的器件，通过光纤熔接或光路搭建构成编码系统；
[0013]调控泵浦光和腔体参数实现非线性谐振腔输出光腔孤子，进而测试非线性谐振腔泵浦脉宽与产生多腔孤子脉冲数的对应关系，分别获得非线性谐振腔产生1至8个脉冲多腔孤子振荡的泵浦光脉宽范围，分别选择上述8个泵浦光脉宽区间中的最小值，作为对应非线性谐振腔产生1至8个脉冲多腔孤子振荡的典型泵浦光脉宽；
[0014]将需要编码的字符转换成对应
ASCII
表中的二进制信息，二进制信息中的数值“1”等效为有光孤子脉冲，数值“0”等效为无光孤子脉冲，根据字符的二进制信息获得所需实现的光孤子脉冲串本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种光孤子信息编码器，包括第一光源输入线和第二光源输入线，所述第一光源输入线和第二光源输入线输入至合束组件
(9)
，其特征在于：所述第一光源输入线包括依次连接的第一激励组件
(1)、
开关组件
(2)
和脉冲循环组件；所述第二光源输入线包括第二激励组件
(7)
，所述第二激励组件
(7)
和所述耦合组件
(3)
通过合束组件
(9)
后连接至输入输出组件
(10)
，所述输入输出组件
(10)
连接有非线性谐振组件
(11)
，输入输出组件
(10)
输出编码信息；第一光源输入线和第二光源输入线以及合束组件
(9)、
输入输出组件
(10)
和非线性谐振组件
(11)
通过光纤熔接或光路搭建
。2.
根据权利要求1所述的光孤子信息编码器，其特征在于：所述脉冲循环组件，包括耦合组件
(3)
和脉冲展宽组件
(5)
，所述展宽组件
(5)
连接所述耦合组件
(3)。3.
根据权利要求2所述的光孤子信息编码器，其特征在于：还包括延时组件
(6)
，所述延时组件
(6)
连接所述耦合组件
(3)
和展宽组件
(5)。4.
根据权利要求3所述的光孤子信息编码器，其特征在于：还包括第一放大组件
(4)
，所述耦合组件
(3)、
放大组件
(4)、
脉冲展宽组件
(5)
和延时组件
(6)
依次循环连接构成一个脉冲循环组件
。5.
根据权利要求1所述的光孤子信息编码器，其特征在于：所述第二光源输入线还包括第二放大组件
(8)
，所述第二激励组件
(7)
通过第二放大组件
(8)
后连接至合束组件
(9)。6.
根据权利要求1所述的光孤子信息编码器，其特征在于：所述第一激励组件
(1)
为超短脉冲激光源，第二激励组件
(7)
为连续激光源，用于提供泵浦光；开关组件
(2)
为光开关，当激励组件的单脉冲通过之后光开关断开，用于保证单脉冲进入编码光路；第一放大组件
(4)
和第二放大组件
(8)
均为功率放大器，用于提升泵浦光功率；所述耦合组件
(3)
包括一个2×2的光耦合器；延时组件
(6)
为光脉冲延时器，用于控制循环光路中相邻光脉冲之间的时间间隔；合束组件
(9)
为光合束器，用于将脉冲泵浦光和连续泵浦光合束；输入输出组件
(10)
为光耦合器，用于将脉冲泵浦光和连续泵浦光耦合入非线性谐振组件
(11)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴端端，刘海洋，胡泽秋，刘璐，李哲，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：