一种基于磁控光纤参量振荡器的全光3R再生装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于磁控光纤参量振荡器的全光3R再生装置，包括了光波分复用器、高非线性光纤或磁光高非线性光纤、光解复用器、光放大器、分光器、磁光控制单元。基准光信号通过磁控光纤参量振荡器形成高功率的光时钟信号，并与待整形的同步多波长信号在同一高非线性光纤或磁光高非线性光纤中发生四波混频，从而实现磁可控的多波长3R再生功能。时钟信号和再生信号质量可通过磁光控制方式进行快速、精确调节。本发明专利技术提出的磁控多波长3R再生装置，在单一参量振荡结构中同时实现了时钟提取和非线性光门再生，与传统两者相互独立的再生系统相比，本发明专利技术装置可极大的提高系统集成度、降低成本。磁光控制功能也同时解决了传统3R再生器无法进行智能配置的缺陷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及全光信息处理
，具体涉及一种具有磁场控制功能的基于光纤参量振荡器的全光3R再生装置。
技术介绍
全光信息处理技术可以突破光-电-光转换的速率瓶颈，提供高达T比特量级的超高速信息处理能力，是未来智能全光网络的关键技术之一。而全光3R再生技术是全光信息处理的核心技术，其同时具有再放大、再定时和再整形功能，能够补偿功率损耗、降低噪声引起的信号峰值抖动和定时抖动。而全光3R再生技术还可以提供波长转换功能，这种同时具有路由和再生功能的信号处理单元在超高速智能光网络中具有广阔的应用前景。目前研究最为广泛的全光3R再生器是针对单一波长开展的。而波分复用系统的多波长传输特点，将导致不同波长需要与之对应的一整套全光3R再生器，这极大的增加了系统成本。而在单一器件中实现多波长3R再生不仅能够节省设备使用数量，还可以提高了单位能耗处理的比特数，具有提高设备集成度和能源利用率的特点。由于全光3R再生技术需要同时实现信号的时钟提取功能和光门再生功能，因此全光3R再生器包括时钟提取单元和非线性光门单元两个部分。目前用于时钟提取单元的技术主要有FP梳状滤波、分布反馈激光器、Sagnac干涉仪和参量振荡器。而实现非线性光门单元的技术主要有交叉相位调制(XPM)技术、四波混频(FWM)技术以及利用非线性器件搭建的各种干涉结构。利用这些技术搭建的单波长3R再生器能够实现IOOGbps以上的再生功能。而多波长的3R再生技术研究较少，其中华中科技大学提出了一种级联时钟恢复单元、基于XPM效应的单个非线性光门器件以及梳状滤波器的多波长3R再生方案。该方案与单波长3R方案相似，都采用了时钟恢复和脉冲整形相独立的级联方式，增加了系统开销， 不利于提高系统的集成度。利用具有较高磁光效应的磁光晶体/薄膜实现的光隔离器、旋转镜、光开关等器件早已广泛应用于现代光通信系统，而近期的研究表明直接使用单模燧石玻璃光纤的固有磁光Faraday效应可以实现高速光偏振态控制，这克服了机械式偏振控制器响应速度慢、 控制精度低的问题。而在下一代超高速智能光网络中，光信号的偏振态控制是研究的重要课题之一，磁光效应对光学偏振态快速、精确的控制将具有广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是如何能够克服传统全光3R再生装置时钟提取单元和非线性光门单元相互独立导致系统集成度低的问题，同时能够减少波分复用系统中多波长再生装置的复杂程度、降低成本。本专利技术所提出的技术问题是这样解决的提供一种基于磁控光纤参量振荡器的全光3R再生装置，其特征在于①包括至少由光波分复用器、高非线性光纤或磁光高非线性光纤、光解复用器、光放大器和分光器依次连接形成的光环形腔；②所述光放大器的增益须满足用于时钟提取的环形腔起振的增益条件使光环形腔环增益略低于环损耗；③波长为λ ^、信息速率为Rb的RZ信号作为基准信号由所述光波分复用器进入磁控光纤参量振荡器，通过高非线性光纤或者磁光高非线性光纤为提取的时钟信号提供参量增益，光解复用器阻隔基准信号使其不在光环形腔内振荡；波长为λρ λ2...路待整形信号也通过光波分复用器进入到光环形腔，所述待整形信号和基准信号是同步信号， 直接利用由基准信号提取的时钟对待整形信号进行再定时，光环形腔内时钟信号功率较高作为泵浦光，而待整形信号功率较低作为探测光，共同进入高非线性光纤或者磁光高非线性光纤，利用光纤中四波混频效应从光解复用器输出波长分别为λ/、λ2‘ ... λη'的闲频光即为再生信号，再生信号与基准信号相同，均不在环内振荡。按照本专利技术所提供的基于磁控光纤参量振荡器的全光3R再生装置，其特征在于， 磁控光纤参量振荡器是集中式磁场控制的环形腔，该环形腔是由光波分复用器、高非线性光纤、光解复用器、光放大器、分光器、可调光延迟线、磁光控制单元和偏振控制器依次连接形成，磁光控制单元包括磁光晶体、螺线管和可调直流电源，磁光晶体采用磁光系数高的钇铁石榴石(YIG)等晶体或者薄膜，螺线管用于提供磁光晶体所需的外加磁场，可调直流电源为螺线管提供电流，使其产生磁场强度连续可调的直流磁场。按照本专利技术所提供的基于磁控光纤参量振荡器的全光3R再生装置，其特征在于， 磁控光纤参量振荡器是分布式磁场控制的环形腔，该环形腔是由光波分复用器、磁光高非线性光纤、光解复用器、光放大器、分光器、可调光延迟线和偏振控制器依次连接形成，所述磁光高非线性光纤由螺绕环为其提供轴向磁场进行分布式磁场控制，螺绕环的电流由可调直流电源提供。本专利技术利用了磁控光纤参量振荡环从单一波长提取出的时钟信号作为泵浦信号， 与输入的待整形多波长信号复用在一起，并在环内高非线性光纤中实现四波混频作用，通过获得的闲频光实现全光3R再生功能。由于磁控光纤参量振荡环内的高非线性光纤同时提供了时钟提取所需要的参量增益以及光门再生所需要的四波混频功能，并且有源环形腔内的振荡特性提高了时钟信号功率而无需再对其进行额外放大，因此在单一结构中同时实现了时钟提取和非线性光门再生两个功能。而磁光控制特性可以由两种方式提供，一种方式是在环内插入集中式磁光控制单元进行磁场控制，该磁光控制单元由YIG晶体/薄膜等磁光介质和磁场强度可调的螺线管构成。另一种方式为直接利用环内高非线性光纤的固有磁光特性，由螺绕环为光纤提供轴向磁场进行分布式磁场控制(将加载有轴向磁场的高非线性光纤称为磁光高非线性光纤)。由于现有硅基光纤固有磁光系数较小，因此需要在螺绕环内缠绕数百米的硅基高非线性光纤才可以获得足够的磁光控制特性。如果采用磁光系数和非线性系数均较高的硫化物光纤则可以进一步缩短光纤长度，提高器件的集成度。需要指出的是，在光环形腔内可以使用光放大器组成有源光纤参量振荡器，这极大降低了输入基准信号功率，但提取的时钟信号波长可调范围受限于光放大器的增益范围；也可以在光环形腔内不使用光放大器组成无源光纤参量振荡器，这将增加时钟信号波长可调范围，但输入基准信号功率需要进一步提高。附图说明图1是本专利技术的磁控光纤参量振荡器原理图；图2是磁控光纤参量振荡器内功率演变示意图；图3是磁光单元对时钟信号质量的控制作用的示意图；图4是多波长再生后的波长分布示意图；图5是集中式磁场控制的光纤参量振荡器示意图；图6是分布式磁场控制的光纤参量振荡器示意图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述本专利技术如图1所示，包括光波分复用器、高非线性光纤或磁光高非线性光纤、光解复用器、光放大器、分光器、磁光控制单元。其特征在于，在单一参量振荡结构中同时进行时钟提取和非线性光门再生。基准信号通过磁控光纤参量振荡器提取出时钟信号，再与待整形的同步多波长信号复用磁控有源光纤参量振荡器内高非线性光纤，实现基于四波混频的非线性光门再生。而时钟信号和再生信号质量则通过磁光控制方式进行快速、精确调节。本专利技术利用磁控光纤参量振荡器(MC-FOPO)内功率较高的时钟信号作为泵浦光， 与输出的同步多波长RZ信号通过复用MC-FOPO内高非线性光纤实现基于四波混频的非线性光门，以达到多波长3R再生的目的，而对MC-FOPO的精细调节则由环内的磁光控制单元来完成。工作原理描述如下1. MC-FOPO实现时钟提取的原理在光纤参量振荡器内实现单一波长的时钟提取需要满足两个条件光环形腔增益略低于环损本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于磁控光纤参量振荡器的全光３Ｒ再生装置，其特征在于：①包括至少由光波分复用器、高非线性光纤或磁光高非线性光纤、光解复用器、光放大器和分光器依次连接形成的光环形腔；②所述光放大器的增益须满足用于时钟提取的环形腔起振的增益条件：使光环行腔环增益略低于环损耗；③波长为λ０、信息速率为Ｒｂ的ＲＺ信号作为基准信号由所述光波分复用器进入磁控光纤参量振荡器，通过高非线性光纤或者磁光高非线性光纤为提取的时钟信号提供参量增益，光解复用器阻隔基准信号使其不在光环行腔内振荡；波长为λ１、λ２．．．λｎ的ｎ路待整形信号也通过光波分复用器进入到光环行腔，所述待整形信号和基准信号是同步信号，直接利用由基准信号提取的时钟对待整形信号进行再定时，光环行腔内时钟信号功率较高作为泵浦光，而待整形信号功率较低作为探测光，共同进入高非线性光纤或者磁光高非线性光纤，利用光纤中四波混频效应从光解复用器输出波长分别为λ１′、λ２′．．．λｎ′的闲频光即为再生信号，再生信号与基准信号相同，均不在环内振荡。

【技术特征摘要】
1.一种基于磁控光纤参量振荡器的全光3R再生装置，其特征在于①包括至少由光波分复用器、高非线性光纤或磁光高非线性光纤、光解复用器、光放大器和分光器依次连接形成的光环形腔；②所述光放大器的增益须满足用于时钟提取的环形腔起振的增益条件使光环行腔环增益略低于环损耗；③波长为λ^、信息速率为Rb的RZ信号作为基准信号由所述光波分复用器进入磁控光纤参量振荡器，通过高非线性光纤或者磁光高非线性光纤为提取的时钟信号提供参量增益，光解复用器阻隔基准信号使其不在光环行腔内振荡；波长为λρ λ2...路待整形信号也通过光波分复用器进入到光环行腔，所述待整形信号和基准信号是同步信号，直接利用由基准信号提取的时钟对待整形信号进行再定时，光环行腔内时钟信号功率较高作为泵浦光，而待整形信号功率较低作为探测光，共同进入高非线性光纤或者磁光高非线性光纤，利用光纤中四波混频效应从光解复用器输出波长分别为λ/、λ2‘ ... λη'的闲频光即为再生...

【专利技术属性】
技术研发人员：文峰，武保剑，邱昆，罗特，卢鑫，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：90