光信号的光子监测制造技术

本发明专利技术涉及实时多重障碍信号性能监测，特别涉及一种光学装置，例如为单片集成光学芯片，该芯片包括波导，所述波导具有接收待表征信号的输入区域，和窄带CW激光信号。非线性波导区域，以混合所接收的两种信号，一个以上的输出区域，每个输出区域具有带通滤波器，所述带通滤波器提取混合信号的RF频谱的各离散频段，且还包括（慢速）功率检测器，以输出所提取的离散频段信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光信号的光子监测，尤其用于实时多重障碍信号性能的监测。
技术介绍
于发射器和接收器的简化，传统的光传输系统基本采用常规的强度调制格式，即:开关键控(OOK)。最近，先进的相干调制格式，例如:微分相移键控(DPSK)，微分求积相移键控和m数组相移键控[1-4]受到越来越多的关注。在相干通信网络中，数据编码到相位，而不是光信号的强度，提供了相对于传统OOK格式的众多优点，包括稳健性，更好的对非线性和串话干扰的耐性，增加了接收器的灵敏度和频谱效率[1]，由于这些优点，许多实验室都开发了用于超高码率和长距离传输系统[5-8]的先进调制格式。由于相干光学系统的稳健性，可靠的光学性能监测(OPM) [9，10]仍然是网络基础设施的主要部分。特别对于服务质量的保证和优化网络性能来说更是如此。通常，分别用Mach-Zehnder(MZ)延迟干涉仪和高速平衡接收器来解调DPSK信号和检测该信号以用于性能监测[I],这大大增加了成本和网络的复杂性。有报道指出几种相对简单的OPM技术来监测相位调制光信号的障碍。这些包括使用射频(RF)功率谱来进行群速度色散(GVD) [11]和光信噪比(OSNR)监测[12]的单障碍监测法，和用异步振幅和相位直方图[13]进行振幅和相位品质因数测量。此外，多重障碍监测方案，包括使用异步振幅直方图评价[14]的GVD和OSNR监测，使用异步振幅直方图评价[15]或异步延迟丝锥取样[16]的GVD和一阶偏振模色散(PMD)监测。然而，这些常规的电-光基监测方案依赖于高速检测器，因此他们典型的操作宽带限制在约100GHz，且价格相对昂贵。除了上述的方法，还出现了各种高速相位编码光信号的全光学OPM方案。这些包括在半导体微腔[17]和光学延迟干涉仪[18]中使用双光子吸收的OSNR监测。可替代地基于非线性光学的全光信号处理被认为是克服了电子宽带产生的限制的方法。几种监测的方法，包括出现在高度非线性光纤(HNLF) [20]上使用交叉相位调制(XPM)的GVD监测。尽管获得了令人印象深刻的结果，这些技术并没有提供多重障碍监测的功能，而该功能在下一代光学通信网络中十分必要。
技术实现思路
本专利技术为一种光学装置，例如:一种单片集成光学芯片，该单片集成光学芯片包括具有以下特点的波导:输入区域，该输入区域用于接收用于鉴定的信号，和窄带连续波(CW)激光信号。非线性波导区域，以混合该两种接收信号。一个以上的输出区域，每个输出区域具有带通滤波器，该带通滤波器提取该混合信号RF频谱的各离散频段。还包括(慢速)功率检测器，来输出该提取的离散频段信号。这种结构给予了实时障碍监测的功能，并可通过集成装置的输入，非线性波导和输出区域的紧凑和低成本芯片来实现。特别地，还清楚地提供了微波和光子学应用的高灵敏度和多重障碍监测。在该芯片上还可集成半导体激光，以提供窄带CW激光信号。这两种接收信号的混合产生了它们之间的交叉相位调制。集成式带通滤波器可使用平板印刷技术蚀刻到波导上。该滤波器可为布拉格光栅，或阵列波导光栅(AWG)。使用多于一个的输出区域使得同时监测多个不同的信号障碍。例如，两个输出区域可监测GVD和ONSR。波导可为分散设计，高度非线性硫族化物(ChG)脊形波导，该波导在_范围内通过开发其克尔非线性(Kerr nonlinearity)的飞秒响应时间来提供THz带宽。该单片集成光学芯片可由硅制造。该波导可同样使用改善用于高速使用的硅来制造。在RF频谱所观察到的特征峰可直接用于同时进行群速度色散和带内光信噪比的监测。基于信号障 碍和RF频谱或自相关痕迹之间的关系，该芯片可用于同时监测具有高测量动态范围的GVD，OSNR和时间抖动。该芯片可用于监测开关监测以及如下的高级调制格式:微分相移键控(DPSK)；微分求积相移键控(QPSK)；光时分复用(OTDM)。附图说明以下通过说明书附图和具体实施方式来阐明本专利技术图1为基于RF频谱分析仪芯片的简要图，该芯片同时监测多重障碍。该OPM方法适用于在线掺铒光纤放大器后进行操作。图2为传输系统图。图3(a)为40Gbit/s非归零微分相移键控(NRZ-DPSK)的实验设置图。图3(b)为640Gbit/s归零微分相移键控(RZ-DPSK)光信号产生的实验设置图。图3(c)为同时监测GVD和DPSK信号的带内OSNR的实验设置图。图4 (a)为光谱图。图4(b)为40Gbit/s NRZ-DPSK信号的RF频谱图，该信号在以下不同条件下通过基于RF频谱的芯片来捕捉:⑴没有障碍，(ii) ASE 噪音和(iii)GVD.图5 为 40Gbit/s NRZ-DPSK 数据的 GVD and 带内 OSNR 测量图。图6 (a)为光谱图，以及图6 (b)为以下情况的RF频谱图(i)没有障碍的 MOGbit/s RZ-DPSK 信号，(ii)ASE 噪音，和(iii)GVD。图7为640Gbit/s RZ-DPSK数据的GVD和带内OSNR测量图。图8(a)展示了用我们的方法检测出的OSNR值，该值为从(a)40Gbit/s DPSK信号的OSA (没有GVD情况)获得的实际OSNR的函数。图8(b)展示了从我们的方法检测出的OSNR值，该值为从640Gbit/s DPSK信号的OSA (没有GVD情况)获得的实际OSNR的函数。图9为具有蚀刻 在波导上的滤波器的单片集成电路波导和检测器的简要图。具体实施例方式1、操作原则A.RF频谱监测图1展示了基于光子芯片2的RF分析仪4，该分析仪接收来自在线掺铒光纤放大器(EDFA)S的输入信号6，该输入信号从发射器10传输至接收器12。中心频率fs的测试信号(SUT) 14通过非线性波导2与频率fp的窄带连续波(CW)束16 —起传播，由光学克尔(Kerr)效应引起交叉相位调制(XPM) [24]致使相位调制，该相位调制与共同传播的CW探头场上信号的瞬时强度成比例。该XPM因此绘制了 CW探头上信号强度的快速波动，因为在探头频率20周围产生新的频率，扩展了其光谱。值得注意的是fs和fp之间的频率分离必须要足够大以避免光谱干扰。在非线性波导的输出的探头场Ep' (t)因此变成:本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.21 AU 20109027251.种用于实时多重障碍信号性能监测的光学装置，其特征在于，所述装置包括波导，该波导具有: 输入区域，用于接收待检测信号，和窄带CW激光信号，非线性波导区域，用于将接收到的两种信号混合， 一个以上的输出区域，每个输出区域均装配有带通滤波器，所述带通滤波器提取混合信号的RF频谱的各离散频段， 其中，所述装置还包括功率检测器，用于输出所提取的离散频段信号。2.据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，所述光学装置还包括集成到装置中的激光，用于提供窄带CW激光信号。3.据权利要求1或2所述的光学装置，其特征在于，所述混合导致交叉相位调制。4.据权利要求1，2或3所述的光学装置，其特征在于，所述带通滤波器是用平板印刷技术在波导上蚀刻而成的集成式带通滤波器。5.据前述任一项权利要求所述的光学装置，其特征在于，该滤波器为布拉格光栅。6.据权利要求1-4中任一项所述的光学装置，其特征在于，所述滤波器为阵列波导光栅。7.据前面任一项权利要求所述的光学装置，其特征在于，只有两个光学带通滤波器和慢速功率检测器。8.据前面任一项权利要求所述的光学装置，其特征在于，所述光学装置还包括处理器，以进行离散频段信号的RF频谱分析。9.据前面任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔·杜克·沃，威廉·彼得·科克兰，马克·大卫·佩露西，大卫·詹姆斯·摩斯，本杰明·约翰·埃格尔顿，琼恩·伯恩哈德·施罗德，
申请(专利权)人：悉尼大学，
类型：
国别省市：