一种利用电光晶体实现ＯＣＤＭＡ编解码的方法与装置制造方法及图纸

利用电光晶体实现ＯＣＤＭＡ编解码的方法，采用电光偏转器、波长转换器、电光开关、信号处理模块、保偏光纤构成ＯＣＤＭＡ编解码器，电光开关利用具有电光效应的ＫＤＰ晶体构造；电光开关利用一对垂直的偏振器中间设有ＫＤＰ晶体的半波片开关构成，半波片开关利用ＫＤＰ晶体γ６３的横向电光效应构造，外加电场满足半波电压Ｖπ：此时ＫＤＰ晶体相当于一个半波片，使光束的偏振面旋转９０度，实现开关的功能。利用电光偏转器来实现光脉冲的光路选择，用电光开关实现光路的通闭，本发明专利技术构造的编解码器用于一维时域扩展、二维时域／波长域扩展和三维时域／波长域／空间域扩展的ＯＣＤＭＡ系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光码分多址系统编解码器的设计和实现，编解码器的实现是基于电光晶体的电光效应，尤其是构成电光偏转器和电光开关的方法和器件，使之适用于一维、二维 和三维光码分多址系统。二
技术介绍
随着人们对信息需求的不断增长，尤其是近年来各种新型大容量信息业务的涌 现，多媒体信息服务如视频电话、高清晰度图像传输和视频远程会议等，对通信业提出了更 高的要求，多种业务的运营必须保证通信系统高传输带宽和传输速率、稳定的系统体系以 及可靠的质量保证。智能化、大容量的光网络背景，促进了光通信技术的飞速发展，光码分 多址(0CDMA， Optical Code Division Multiple Address)技术就是其中具有代表性的技 术之一。 OCDMA是一种扩频通信技术，不同用户的信号用互成正交的不同码序列来填充，这 样经过填充的用户信号可调制在同一光载波上在光纤信道中传输，接收时只要用与发送端 相同的码序列进行相关接收，即可恢复原用户信息。相比于其它光通信复用技术(OTDM、 0W匿等)，OCDMA具有保密性好、容量大、抗干扰性强、异步接入等特点。 OCDMA系统涉及多项领域的技术，具体包括激光光源、调制方法、码字构造、编解 码器、信道传输、光电探测等。其中编解码器是OCDMA系统的核心部件。在发送端，编码器 将数据比特转换成扩频序列；在接收端，解码器利用相关解码原理将扩频序列恢复为数据 比特。编解码器的构造和性能直接影响OCDMA系统的用户规模、误码率等，决定OCDMA系统 能否投入实际应用。 目前构造编解码器的主要方案有基于光纤延迟线的时域编解码方案、基于衍射 光栅和相位掩模板的频域编解码方案、基于光纤布拉格光栅的编解码方案、基于阵列波导 光栅的编解码方案等。 不同类型的编解码器有各自的特点，有的编址能力强，但成本高，适用于对传输性 能要求较高的网络；有的编址能力较弱，但器件性价比高，且容易实现，适用于低成本的系 统。在现代化通信网络中，用户的多业务信号传输需求差别很大，因此，必须根据不同的网 络环境选择最合适的编解码器。三
技术实现思路
本专利技术目的是提出一种光码分多址系统编解码器的实现方法和装置，该编解码 器的实现基于晶体的电光效应，该方法适用于一维、二维、三维光码分多址系统，得到在于 编解码灵活，速度快，适用于需要快速变换的通信网络环境。 本专利技术技术方案是利用电光晶体实现0CDMA编解码的方法和装置，采用电光偏 转器、光学透镜、波长转换器、电光开关、信号处理模块、保偏光纤构成0CDMA编解码器，电 光偏转器和电光开关利用具有电光效应的KDP晶体构造，电光偏转器实现光脉冲的光路选择，电光开关实现光路的开通和关闭。 电光开关是利用一对垂直的偏振器中间设有KDP晶体的半波片开关构成，半波片 开关利用KDP晶体Y63的横向电光效应构造，如果外加电场(电压)满足半波电压Vn :& =7^~(20/-2we/-义) (2) 其中l、d分别表示KDP晶体的长度和厚度尺寸、n。和ne是未加电场时晶体的主折 射率(分别为o光和e光)、^63是电光张量系数，A是光波长。此时，KDP晶体相当于一 个半波片，使光束的偏振面旋转90度，未加电压时，光脉冲经过第一偏振器起偏以后，变成 线偏光，由于第一和第二偏振器的偏振方向垂直，该线偏光不能通过第二偏振器。加上半波 电压，线偏光经过电光晶体(电压的施加方向与入射方向垂直)，振动平面旋转90度，光脉 冲可以顺利通过第二偏振器。这样，通过改变半波电压，实现开关的功能。 电光偏转器的构成是将两块直角棱镜KDP晶体的斜边平面组合在一起；在一条 直角边外加电场以后，光束沿着与外加电场方向垂直另一直角边的各自的感应主轴方向传 播，感应折射率分别为n'工和n' 2。因为n'工# n' 2，故光束通过两块KDP晶体的光程 发生变化，导致出射光束发生偏转，偏转角9由式(1)决定。 ^ = |。3763 (1) 其中L2、 D分别表示组合KDP晶体的长、宽、厚三个方向的尺寸、n。是未加电场 时晶体的主折射率(o光)、^63是电光张量系数。出射光束的偏转角与外加电压成线性关 系，调节外加电压V的大小使出射光束偏转不同的角度。利用该光学特性可以选择特定的 光路分支。 在传输交换模块中增加光分束器，其数目与电光开关数目 一一对应，实现光路的 交换功能；选择合适参数的电光晶体构造电光偏转器和电光开关，用同一组电压进行控制， 实现编解码。 采用电光偏转器、光学透镜、波长转换器、电光开关、信号处理模块、保偏光纤构成 OCDMA编解码器。核心部件电光偏转器和电光开关采用具有电光效应的KDP晶体构造，分别 实现光脉冲的光路选择和光路的开通和关闭。编码器完成这样的功能将一束光脉冲扩频 编码成一系列高比特率脉冲序列，实现扩频编码；接收端的解码器构造与编码器构造完全 一样，在同步的情况下，把接收信号与解码器包含的地址码序列作相关运算，通过阈值判断 进行相关识别，获得所需数据。以此构成的编解码器在发送端，编码器将数据比特转换成扩 频序列；在接收端，解码器将扩频序列恢复为数据比特。 本专利技术方案框图如图1所示。利用KDP晶体Y63的横向电光效应原理构造电光偏 转器，调节施加在KDP晶体上的电压V的大小使出射光束偏转不同的角度，利用该光学特性 选择特定的光路分支。经过电压调节后的偏转光束通过光学透镜的作用事分布更加均匀， 光学透镜的参数选择由系统所需的波长数目决定。电光开关是利用一对垂直的偏振器中间 设有KDP晶体的半波片开关构成，半波片开关利用KDP晶体Y63的横向电光效应构造，通过 施加外加电场(电压)(幅值0或半波电压VJ实现光路的关闭和开通。电光开关部分对 传播光束的偏振性能要求很高，用保偏光纤确保光脉冲稳定的偏振状态。信号处理模块完 成对经过编码以后的扩频序列信号进行阈值判断和电光处理，使光脉冲信号更加平坦，适合在光纤中传输。 对于二维时域/波长域扩展和三维时域/波长域/空间域扩展的0CDMA系统。采 用波长转换器将携带数据的输入光束转换到不同波长的光束，以实现系统中的波长区分， 解决波长冲突问题，提高系统运行效率。 编解码器适用于一维时域扩展、二维时域/波长域扩展和三维时域/波长域/空 间域扩展的OCDMA系统。 基于电光晶体效应构造一维时域光码分多址系统编解码器在传输交换模块中增 加光分束器，其数目与电光开关数目 一一对应，实现光路的交换功能；选择合适参数的电光 晶体构造电光偏转器和电光开关，用同一组电压进行控制，实现编解码。 在构造二维时域/波长域光码分多址系统编解码器时在传输交换模块中增加光 分束器和波长转换器，其中，电光偏转器实现光路的选择，根据地址码的形式确定所需波长 数目，由外加电压进行控制，使光束沿不同方向传播，并且由波长转换器实现波长的区分。 在传输交换模块中增加光分束器和波长转换器，其中，电光偏转器实现光路的选择，根据地 址码的形式确定所需波长数目，由外加电压进行控制，使光束沿不同方向传播，并且由波长 转换器实现波长的区分。 构造三维时域/波长域/空间域光码分多址系统编解码器时把平面电光开关阵 列扩展为三维电光开关群，用电压控制用户信号在时间域扩展的同时，改变光束传输信道 进本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用电光晶体实现ＯＣＤＭＡ编解码的方法，采用电光偏转器、光学透镜、波长转换器、电光开关、信号处理模块、保偏光纤构成ＯＣＤＭＡ编解码器，其特征是电光偏转器和电光开关利用具有电光效应的ＫＤＰ晶体构造，电光偏转器实现光脉冲的光路选择，用电光开关实现光路的开通和关闭；其中电光开关利用一对垂直的偏振器中间设有ＫＤＰ晶体的半波片开关构成，半波片开关利用ＫＤＰ晶体γ↓［６３］的横向电光效应构造，如果外加电场满足半波电压Ｖ↓［π］：Ｖ↓［π］＝ｄ／ｌｎ↓［ｏ］↑［３］γ↓［６３］（２ｎ↓［ｏ］ｌ－２ｎ↓［ｅ］ｌ－λ）其中ｌ、ｄ分别表示ＫＤＰ晶体的长度和厚度尺寸、ｎ↓［ｏ］和ｎ↓［ｅ］是未加电场时晶体的主折射率、γ↓［６３］是电光张量系数，λ是光波长；此时ＫＤＰ晶体相当于一个半波片，使光束的偏振面旋转９０度，未加电压时，光脉冲经过第一偏振器起偏以后，变成线偏光，由于第一和第二偏振器的偏振方向垂直，该线偏光不能通过第二偏振器；通过加半波电压，线偏光经过电光晶体，且电压的施加方向与入射方向垂直，线偏振旋转９０度，光脉冲可通过第二偏振器；通过改变半波电压，实现开关的功能。

【技术特征摘要】
利用电光晶体实现OCDMA编解码的方法，采用电光偏转器、光学透镜、波长转换器、电光开关、信号处理模块、保偏光纤构成OCDMA编解码器，其特征是电光偏转器和电光开关利用具有电光效应的KDP晶体构造，电光偏转器实现光脉冲的光路选择，用电光开关实现光路的开通和关闭；其中电光开关利用一对垂直的偏振器中间设有KDP晶体的半波片开关构成，半波片开关利用KDP晶体γ63的横向电光效应构造，如果外加电场满足半波电压Vπ <mrow><msub> <mi>V</mi> <mi>&pi;</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mi>d</mi> <mrow><mi>l</mi><msubsup> <mi>n</mi> <mi>o</mi> <mn>3</mn></msubsup><msub> <mi>&gamma;</mi> <mn>63</mn></msub> </mrow></mfrac><mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <msub><mi>n</mi><mi>o</mi> </msub> <mi>l</mi> <mo>-</mo> <mn>2</mn> <msub><mi>n</mi><mi>e</mi> </msub> <mi>l</mi> <mo>-</mo> <mi>&lambda;</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow>其中l、d分别表示KDP晶体的长度和厚度尺寸、no和ne是未加电场时晶体的主折射率、γ63是电光张量系数，λ是光波长；此时KDP晶体相当于一个半波片，使光束的偏振面旋转90度，未加电压时，光脉冲经过第一偏振器起偏以后，变成线偏光，由于第一和第二偏振器的偏振方向垂直，该线偏光不能通过第二偏振器；通过加半波电压，线偏光经过电光晶体，且电压的施加方向与入射方向垂直，线偏振旋转90度，光脉冲可通过第二偏振器；通过改变半波电压，实现开关的功能。2. 根据权利要求1所述的利用电光晶体实现OCDMA编解码的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：许国良，姚伟，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]