專利名稱：一種光信號(hào)偏振方向確定及功率均衡系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種在光通信局端進(jìn)行全光信號(hào)處理前，對(duì)輸入的光信號(hào)偏振方向隨機(jī)性和幅度抖動(dòng)進(jìn)行處理，得到偏振方向確定及功率均衡光信號(hào)的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為了實(shí)現(xiàn)長距離傳輸需要進(jìn)行光信號(hào)的再生處理。隨著通信信息量的增大和光纖傳輸速率的大幅度提高，在電域進(jìn)行再生處理具有速率瓶頸，因此，光信號(hào)的再生處理必須使用全光再生處理技術(shù)。在全光3R(Reamplified，Retiming, Reshaping)再生處理技術(shù)中，主要有基于有源方式的全光再生處理方法和使用高非線性光纖中非線性效應(yīng)的全光再生處理方法兩種方法1、有源方式在有源方式的全光再生處理方法中，利用了半導(dǎo)體激光二極管或半導(dǎo)體光放大器的增益飽和與非線性幅度調(diào)制和相位調(diào)制特性，由于這類器件是集成在光波導(dǎo)上的，因此在光信號(hào)的處理中具有偏振相關(guān)輸出特點(diǎn)。2、高非線性光纖中非線性效應(yīng)方式在基于高非線性光纖的非線性效應(yīng)進(jìn)行全光再生處理中，主要應(yīng)用了光纖中的自相位調(diào)制、交叉相位調(diào)制和四波混頻效應(yīng)，而這些效應(yīng)也具有偏振相關(guān)性，其作用效率的高低與相互作用光波間的偏振方向有直接關(guān)系，尤其是交叉相位調(diào)制效應(yīng)對(duì)偏振方向非常敏感，導(dǎo)致輸出光信號(hào)不穩(wěn)定且開展下一級(jí)級(jí)聯(lián)時(shí)會(huì)因?yàn)槠裾{(diào)制不穩(wěn)定性使信號(hào)進(jìn)一步惡化。目前處理非線性作用的偏振相關(guān)性采用的主要方法是利用正交偏振分量之間的作用，如正交泵浦、信號(hào)與泵浦均采用正交輸入或使用參量過程的受激輻射，但是由于輸出光信號(hào)偏振方向無法確定，導(dǎo)致在下一級(jí)級(jí)聯(lián)處理時(shí)同樣會(huì)遇到無法解決的偏振相關(guān)問題；同時(shí)，應(yīng)用光纖非線性效應(yīng)進(jìn)行全光再生處理時(shí)，輸出光信號(hào)受輸入光信號(hào)幅度抖動(dòng)影響較大。因此，為了實(shí)現(xiàn)全光再生處理中輸出光信號(hào)與輸入光信號(hào)偏振方向無關(guān)且能夠產(chǎn)生功率均衡的輸出信號(hào)，需要在進(jìn)行全光再生處理前對(duì)輸入光信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，使得作為全光再生處理的輸入光信號(hào)具有確定的偏振方向且功率均衡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種使偏振方向隨機(jī)變化的輸入光信號(hào)具有確定偏振方向且功率均衡的光信號(hào)偏振方向確定及功率均衡系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明光信號(hào)偏振方向確定及功率均衡系統(tǒng)，其特征在于包括偏振方向確定部分以及功率均衡兩個(gè)部分；所述的偏振方向確定部分包括
第一光放大器，用于對(duì)輸入的波長為λ工的光信號(hào)31進(jìn)行放大，以使其達(dá)到偏振方向確定所需的峰值功率水平；-帶通濾波器，其中心波長為λ工，用于對(duì)經(jīng)第一光放大器放大后的波長為λ工的光信號(hào)S1進(jìn)行帶通濾波，以抑制光放大器的自發(fā)輻射噪聲，濾波后輸出波長為λ i的光信號(hào) S2 ；-偏振分束器，用于將帶通濾波器輸出的波長為λ工的光信號(hào)&分解為正交偏振的平行方向光信號(hào)s〃和垂直方向光信號(hào)S± ；-保偏光纖，其具有高非線性，用于提供強(qiáng)的非線性光譜展寬效應(yīng)；第-偏振控制器以及第一光環(huán)行器，第-偏振控制器調(diào)整偏振分束器分解出的平行方向光信號(hào)S〃的偏振方向，調(diào)整后的平行方向光信號(hào)s〃通過第一光環(huán)行器引導(dǎo)入保偏光纖中；調(diào)整平行方向光信號(hào)s〃的偏振方向目的是使其與保偏光纖的主軸對(duì)準(zhǔn)；第二偏振控制器以及第二光環(huán)行器，第二偏振控制器調(diào)整偏振分束器分解出的垂直方向光信號(hào)S±的偏振方向，調(diào)整后的垂直方向光信號(hào)S±通過第二光環(huán)行器引導(dǎo)入保偏光纖中；調(diào)整垂直方向光信號(hào)S±的偏振方向目的是使其與保偏光纖的主軸對(duì)準(zhǔn)；平行方向光信號(hào)S〃、垂直方向光信號(hào)S±受到保偏光纖中自相位調(diào)制將光譜展寬； 第一光環(huán)行器將經(jīng)過保偏光纖后的垂直方向光信號(hào)S±輸出到第三偏振控制器中，第二光環(huán)行器將經(jīng)過保偏光纖后的平行方向光信號(hào)S〃輸出到第四偏振控制器中；第三偏振控制器，用于保持經(jīng)第一光環(huán)行器輸出垂直方向光信號(hào)S±的垂直方向；第四偏振控制器，用于保持經(jīng)第二光環(huán)行器輸出平行方向光信號(hào)S〃的平行方向；第-偏移濾波器，其中心波長為λ 2，用于對(duì)第三偏振控制器保持后輸出垂直方向光信號(hào)S±進(jìn)行偏移濾波，濾波后得到波長為λ 2的光信號(hào)S' ±，光信號(hào)S' ±為光信號(hào)S1W 偏振方向與垂直方向的夾角的判決；第二偏移濾波器，其中心波長為λ 2，用于對(duì)第四偏振控制器保持后輸出的平行方向光信號(hào)S〃進(jìn)行偏移濾波，濾波后得到為波長為λ2的光信號(hào)S' 〃，光信號(hào)S' 〃為光信號(hào)S1的偏振方向與平行方向的夾角的判決輸出并作為偏振方向確定部分的一路光信號(hào)輸出 S' H ；-法拉第旋轉(zhuǎn)器，用于改變經(jīng)第-偏移濾波器濾波輸出的光信號(hào)S‘ ±偏振方向，使其旋轉(zhuǎn)90度，變成平行方向并作為偏振方向確定部分的另一路光信號(hào)輸出S' ^2 ；在偏振方向確定部分，第一光放大器、保偏光纖以及第一、二偏移濾波器滿足光信號(hào)S1偏振方向與水平方向的夾角θ =45°時(shí)，γ PQLrffG/TQ > 2 ( δ Qshift+2 5 ω_)，其中， T0為輸入光信號(hào)S1的脈沖寬度，P0為輸入光信號(hào)S1的峰值功率即“1”碼的峰值功率，G為第一功率放大器的功率放大倍數(shù)，Lrff為保偏光纖的有效長度、γ為保偏光纖非線性系數(shù)、 δ shift為第一、二偏移濾波器的中心頻率相對(duì)于光信號(hào)S1中心頻率偏移量，δ COfwhm為第一、二偏移濾波器的帶寬；所述的功率均衡部分為一全光邏輯或門，包括第一全光邏輯非門及第二光放大器，偏振方向確定部分的一路光信號(hào)輸出S' η 作為泵浦信號(hào)、波長為λ 3的連續(xù)波作為探測(cè)信號(hào)，輸入到第一全光邏輯非門中，輸出波長為入3的、將光信號(hào)輸出S' Η邏輯非的光信號(hào)^V1，然后送到第二光放大器放大；第二全光邏輯非門及第三光放大器，偏振方向確定部分的另一路光信號(hào)輸出S' η作為泵浦信號(hào)、波長為λ4的連續(xù)波作為探測(cè)信號(hào)，輸入到第二全光邏輯非門中，輸出波長為λ 4的、將光信號(hào)輸出S' ^2邏輯非的光信號(hào)，然后送到第三光放大器放大；一全光邏輯與門，放大后的光信號(hào)^V1作為探測(cè)信號(hào)、放大后的光信號(hào)作為泵浦信號(hào)，輸入到全光邏輯與門中，輸出波長為λ 3的光信號(hào)^V1、光信號(hào)的與光信號(hào)、；第四光放大器及第三全光邏輯非門，與光信號(hào)、在第四光放大器中放大后，作為泵浦信號(hào)輸入到第三全光邏輯非門中，波長為λ 5的連續(xù)波作為探測(cè)信號(hào)輸入到第三全光邏輯非門中，第三全光邏輯非門輸出波長為λ 5的具有確定偏振方向且功率均衡的系統(tǒng)輸出光信號(hào)&。本發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的當(dāng)經(jīng)過長途傳輸?shù)?、具有隨機(jī)偏振方向的波長為X1的光信號(hào)S1到來時(shí)，首先進(jìn)入本發(fā)明的第一段，即偏振方向確定部分，經(jīng)過第一光放大器將功率提升，然后用一個(gè)中心波長為X1的帶通濾波器來抑制放大的自發(fā)輻射噪聲，濾波輸出光信號(hào)& ；用偏振分束器將放大、濾波后得到的具有隨機(jī)偏振方向的光信號(hào)&分解為正交偏振的平行方向光信號(hào)S〃 和垂直方向光信號(hào)Sp平行方向光信號(hào)S〃和垂直方向光信號(hào)S±沿相反方向分別經(jīng)第一、 二光環(huán)行器注入保偏光纖中，受保偏光纖自相位調(diào)制進(jìn)行頻譜展寬后信號(hào)再次分別通過第二、一光環(huán)行器分離出來，再分別通過中心波長為λ 2的第二、一偏移濾波器提取出進(jìn)行了夾角判決和功率初步均衡的光信號(hào)輸出S' 〃、s' ± ；利用法拉第旋轉(zhuǎn)器將經(jīng)第一偏移濾波器濾波后的光信號(hào)輸出S' ±進(jìn)行90度偏振旋轉(zhuǎn)，這樣第一級(jí)的兩個(gè)輸出端口就得到了偏振方向確定并一致、抖動(dòng)幅度小功率均衡的光信號(hào)輸出S' H、S' ，光信號(hào)輸出S' H、 S' 波形由第二、一偏移濾波器的類型確定，而偏振方向完全確定為平行方向，當(dāng)然也可以確定為垂直方向。但此時(shí)，如果直接進(jìn)行光信號(hào)輸出S' H、S' ^2的矢量復(fù)合與偏振檢測(cè)，如用偏振復(fù)合器進(jìn)行直接合成，會(huì)出現(xiàn)輸入光信號(hào)S1W偏振角Θ在某些角度范圍內(nèi)信號(hào)丟失，即光信號(hào)輸出s' h、S' 全無，這是本發(fā)明解決的關(guān)鍵問題之一。因此，在本發(fā)明中，需要進(jìn)行第二級(jí)即功率均衡部分的光信號(hào)處理。第二級(jí)用具有功率鑒別功能的由三個(gè)全光邏輯非門及一個(gè)全光邏輯與門組成的全光邏輯或門來實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明是基于高非線性光纖中交叉相位調(diào)制效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的，對(duì)偏振方向極為敏感，但正是因?yàn)榈谝欢屋敵鰣?chǎng)偏振方向已經(jīng)被確定，使得第二段完全可以確定光信號(hào)傳輸過程中的偏振方向，這就是本發(fā)明進(jìn)行全光偏振方向確定的關(guān)鍵所在。在全光“或”邏輯運(yùn)算中，只要檢測(cè)到信號(hào)中有“1”態(tài)就輸出“1”，而在判別中又使用了只與功率相關(guān)的標(biāo)量化操作，同時(shí)其系統(tǒng)輸出光信號(hào)&的功率主要由探測(cè)波功率來確定，這樣就實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明中的功率均衡。另外也由于本發(fā)明中所需要的材料都是已經(jīng)商業(yè)化的產(chǎn)品，所以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明也很容易。


圖1是本發(fā)明光信號(hào)偏振方向確定及功率均衡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2是圖1所示的全光邏輯或門結(jié)構(gòu)圖；圖3是圖2所示的全光邏輯非門一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施過程產(chǎn)生的結(jié)果圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計(jì)的詳細(xì)描述也許會(huì)淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時(shí)，這些描述在這里將被忽略。實(shí)施例1圖1是本發(fā)明光信號(hào)偏振方向確定及功率均衡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。在本實(shí)施例中，如圖1所示，本發(fā)明光信號(hào)偏振方向確定及功率均衡系統(tǒng)分為兩級(jí)來實(shí)現(xiàn)，即第一級(jí)偏振方向確定部分以及第二級(jí)功率均衡部分。第一級(jí)將輸入的具有隨機(jī)偏振方向的光波長為λ工的光信號(hào)S1處理為具有相同偏振方向的、幅度經(jīng)初步均衡后的雙路光信號(hào)輸出S' H、s' ，第二級(jí)利用全光邏輯或門完成兩路光信號(hào)輸出S' H、S' 的功率復(fù)合和最終均衡。如圖1所示，在本實(shí)施例中，所述的偏振方向確定部分包括第一光放大器101、帶通濾波器102、偏振分束器103、第一、二、三、四偏振控制器104、105、106和107、第一、二光環(huán)行器108和109、保偏光纖110、第一、二偏移濾波器111和112、法拉第偏振旋轉(zhuǎn)器113。輸入的波長為λ工的光信號(hào)S1,其偏振方向在X-Y坐標(biāo)系中，與X方向即平行方向的夾角為θ，Y方向?yàn)榇怪狈较颉９庑盘?hào)S1經(jīng)第一光放大器101放大，使其達(dá)到偏振方向確定所需的峰值功率水平，然后利用一個(gè)中心波長為X1的帶通濾波器102進(jìn)行濾波，抑制掉由第一光放大器101 產(chǎn)生的自發(fā)輻射噪聲，濾波后輸出波長為X1的光信號(hào)&。光信號(hào)&通過偏振分束器103分解為正交偏振的平行方向光信號(hào)S//和垂直方向光信號(hào)S± ；再利用第一、二偏振控制器104和105調(diào)整平行方向光信號(hào)S〃和垂直方向光信號(hào)S±的偏振方向使其分別通過第一、二光環(huán)行器108和109后均對(duì)準(zhǔn)保偏光纖110的主軸。平行方向光信號(hào)S〃經(jīng)第一環(huán)行器108進(jìn)入保偏光纖110，受到保偏光纖110中自相位調(diào)制將光譜展寬，后經(jīng)第一環(huán)行器109輸出到第四偏振控制器107以保持平行偏振方向不變，再利用中心波長為入2的第二偏移濾波器112濾波，產(chǎn)生輸出光信號(hào)S' 〃，光信號(hào) S' 〃偏振方向在平行方向即X方向，作為偏振方向確定部分的一路光信號(hào)輸出S' η ；垂直方向光信號(hào)S±經(jīng)第二環(huán)行器109進(jìn)入保偏光纖110，受到保偏光纖110中自相位調(diào)制將光譜展寬，后經(jīng)第一光環(huán)行器108輸出到第三偏振控制器106，再利用中心波長為λ2的第一偏移濾波器111濾波，濾波輸出光信號(hào)S' ±經(jīng)法拉第旋轉(zhuǎn)器113將偏振方向旋轉(zhuǎn)90度， 產(chǎn)生并作為偏振方向確定部分的另一路光信號(hào)輸出S' ，此信號(hào)偏振方向在平行方向即 X方向；這兩路光信號(hào)輸出S' h、S' 即為第一級(jí)輸出信號(hào)，偏振方向被確定為平行方向即X方向。兩路光信號(hào)輸出S' h、S' ^2在全光邏輯或門2中進(jìn)行邏輯或，最終輸出波長為 λ 5的具有確定偏振方向且功率均衡的系統(tǒng)輸出光信號(hào)&。圖2是圖1所示的全光邏輯或門結(jié)構(gòu)圖。在本實(shí)施例中，如圖2所示，全光邏輯或門包括第一、二全光邏輯非門201、202、第二、三光放大器203、204、全光邏輯與門205、第四光放大器206及第三全光邏輯非門207。第一、二全光邏輯非門201、202、全光邏輯與門205、第三全光邏輯非門207使用四個(gè)基于保偏光纖的光纖環(huán)路鏡分別構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)=2，這一級(jí)就實(shí)現(xiàn)了
全光邏輯“或”。偏振方向確定部分的一路光信號(hào)輸出S' η作為泵浦信號(hào)、波長為λ 3的連續(xù)波作為探測(cè)信號(hào)，輸入到第一全光邏輯非門201中，輸出波長為λ3的與光信號(hào)輸出S' η邏輯非的光信號(hào)^V1，即, =I，然后送到第二光放大器203放大。偏振方向確定部分的另一路光信號(hào)輸出S' 作為泵浦信號(hào)、波長為λ4的連續(xù)波作為探測(cè)信號(hào)，輸入到第二全光邏輯非門202中，輸出波長為入4的與光信號(hào)輸出S' ^2 邏輯非的光信號(hào)，即= H，然后送到第三光放大器204放大。放大后的光信號(hào)Sp1作為探測(cè)信號(hào)、放大后的光信號(hào)S3_2作為泵浦信號(hào)，輸入到全光邏輯與門205中，輸出光信號(hào)^V1、光信號(hào)S3_2的與信號(hào)、，其波長為λ 3。與信號(hào)、在第四光放大器206中放大后，作為泵浦信號(hào)輸入到第三全光邏輯非門 207中，波長為λ 5的連續(xù)波作為探測(cè)信號(hào)輸入到第三全光邏輯非門207中，第三全光邏輯非門207輸出波長為λ 5的具有確定偏振方向且功率均衡的系統(tǒng)輸出光信號(hào)&，這就是系統(tǒng)輸出的最終信號(hào)。值得注意的是最后使用的是一個(gè)“非”門，即第三全光邏輯非門207能夠?qū)⑵駪B(tài)確定的、幅度均衡的輸出光信號(hào)&載波波長λ 5變換到原來的載波上，即可以本實(shí)施例中使用的是λ5= λ2，這個(gè)功能是非常靈活的，可以根據(jù)需要將波長變換到相應(yīng)的波長上。同時(shí)第三全光邏輯非門207使用的是邏輯非運(yùn)算，所以輸出光信號(hào)&峰值功率被鎖定到波長為λ5的連續(xù)波的平均功率上，同時(shí)由于輸入第二級(jí)的第一級(jí)光信號(hào)輸出S' H、S' 偏振方向是確定的，而全光邏輯門201、202、205、207中傳輸光的偏振方向也被調(diào)整到該方向上，所以輸出光信號(hào)&的偏振方向也被鎖定到平行方向，即X方向。圖3是圖2所示的全光邏輯非門一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)圖。在本實(shí)施例中，圖3是圖2所示的第一、二、三全光邏輯非門201、202和207的具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)圖，三個(gè)全光邏輯非門201、202和207的結(jié)構(gòu)是完全相同的，是基于保偏的非線性光纖環(huán)實(shí)現(xiàn)的，在此以第一全光邏輯非門201為例進(jìn)行說明。全光邏輯非門包括第五光放大器301、第五、六偏振控制器302、307，1 1第一偏振保偏耦合器303，第一、二波分復(fù)用器304、306，長度為L的保偏光纖305，第三光環(huán)行器 308，第一光隔離器309。實(shí)施過程是由1 1第一偏振保偏耦合器303及長度為L的保偏光纖305構(gòu)成一個(gè)非線性光纖環(huán)，用第五、六偏振控制器302、307對(duì)進(jìn)入環(huán)中傳輸光信號(hào)的偏振方向進(jìn)行微調(diào)。波長為λ 3的連續(xù)波作為探測(cè)信號(hào)從環(huán)的左端輸入，經(jīng)過第三光環(huán)行器308后再經(jīng)1 1保偏耦合器303分成兩路功率相等的信號(hào)分別沿順時(shí)針和逆時(shí)針方向在光纖環(huán)中傳輸。光信號(hào)輸出S' η作為泵浦信號(hào)經(jīng)第五放大器301將其峰值功率提升到光纖環(huán)的開關(guān)閾值功率，通過第一波分復(fù)用器304從環(huán)的左邊耦合入光纖環(huán)中，沿順時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)。對(duì)光纖環(huán)中順時(shí)針方向傳輸?shù)?、同偏振方向的連續(xù)波產(chǎn)生交叉相位調(diào)制后經(jīng)過光纖環(huán)右邊第二波分復(fù)用器306溢出光纖環(huán)外，因此在光纖環(huán)內(nèi)沿順時(shí)針方向傳輸?shù)倪B續(xù)波受到輸入泵浦脈沖的強(qiáng)交叉相位調(diào)制作用。當(dāng)光信號(hào)S' η輸入為“0”時(shí)，光纖環(huán)連續(xù)波反射光經(jīng)第三光環(huán)行器308輸出，當(dāng)光信號(hào)S' η輸入為“1”時(shí)，光纖環(huán)透射輸出At被第一光隔離器吸收，則經(jīng)過第三光環(huán)行器308沒有光信號(hào)輸出，這樣就實(shí)現(xiàn)了輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的反轉(zhuǎn)即邏輯“非”，輸出光信號(hào)^V1的波長為λ3。全光邏輯非門的結(jié)構(gòu)和工作原理屬于現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。全光邏輯與門的結(jié)構(gòu)與全光邏輯非門的結(jié)構(gòu)相同，只是輸出從光纖環(huán)透射輸出 At，其結(jié)構(gòu)和工作原理屬于現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。圖4是本發(fā)明實(shí)施過程產(chǎn)生的結(jié)果圖。在圖4中，橫軸表示波長為X1的光信號(hào)S1偏振方向與X軸的夾角Θ，單位為度， 縱軸是輸出功率，單位為mw。曲線501、504、507分別對(duì)應(yīng)三個(gè)光信號(hào)S1的峰值功率時(shí)的光信號(hào)輸出S' η的峰值功率，曲線502、505、508分別對(duì)應(yīng)三個(gè)光信號(hào)S1的峰值功率時(shí)的光信號(hào)輸出S' 的峰值功率，曲線503、506、509分別對(duì)應(yīng)三個(gè)光信號(hào)S1的峰值功率時(shí)的輸出光信號(hào)&的峰值功率。具體實(shí)施過程是這樣的首先通過調(diào)整第二至六光放大器203、204、206、301、 401(第六光放大器為全光邏輯與門205中的光放大器，未畫出)的增益將四個(gè)門201、 202,205和207調(diào)整為全開關(guān)狀態(tài)，即泵浦峰值功率為各對(duì)應(yīng)環(huán)的閾值功率，這個(gè)功率需要根據(jù)環(huán)長度和非線性系數(shù)來確定。假設(shè)輸入光信號(hào)S1的脈沖寬度為Ttl，峰值功率為Ptl 即“1”碼的峰值功率，第一功率放大器101的功率放大倍數(shù)為G，保偏光纖110的有效長度為Lrff、非線性參數(shù)為γ、第一、二偏移濾波器111、112的中心頻率相對(duì)于光信號(hào)S1中心頻率偏移量為S ω shift，市覓為 ^ oFWffl。當(dāng) cos θ · Y P0LeffG/T0 ^ δ ω shift+2 δ Qfwhm 得到滿足時(shí)，光信號(hào)輸出S' H有基本恒定輸出，而sin2 θ · y P0LeffG/T0 ^ δ ω shift+2 δ ω FWHM 得到滿足時(shí)，光信號(hào)輸出S' 有基本恒定輸出。如果θ =45°時(shí)，YPciLrffGztci = 2(δ coshift+2S coFWHM)，則輸出曲線如圖4中501、502和503所示。如果θ <45°時(shí)， Y P0LeffG/T0 < 2 ( δ ω shift+2 δ ω J，則輸出曲線如圖4中504、505和506所示。如果 θ 彡 45° 時(shí)，YPQLeffG/T。>2(S coshift+2S ω·Μ)，則輸出曲線如圖 4 中 507、508 和 509 所示。這幾個(gè)條件中，最低限度要滿足曲線501、502和503的條件，否則會(huì)出現(xiàn)504、505和 506的情況，這是因?yàn)樵?5°左右時(shí)均達(dá)不到第一、二偏移濾波器輸出需要的光譜展寬量即YPQLrffG/TQ < 2( δ coshift+2 δ GJfwhm)，光信號(hào)輸出S' η和光信號(hào)輸出S' 中同時(shí)沒有值，在最后的輸出光信號(hào)& = 0，出現(xiàn)了確定偏振方向的空缺，所以選定的判決點(diǎn)偏振角 θ應(yīng)該滿足cos2 θ · y P0LeffG/T0彡δ coshift+2 δ coFWHM，這需要根據(jù)圖4曲線507和508交疊區(qū)域的長度來確定，只要滿足該條件，光信號(hào)輸出S' η和光信號(hào)輸出S' 中至少有一個(gè)輸出不會(huì)為零，保證了不會(huì)漏判“1”碼，同時(shí)也濾出了因?yàn)樵肼曅纬傻墓庑盘?hào)S1的基座。 而最后輸出光信號(hào)&的峰值功率則由波長為λ 5的連續(xù)波的功率確定，一般在Imw左右，本實(shí)施例中選擇了該值，而輸出光信號(hào)&的波長也由連續(xù)波的波長λ 5確定，但是偏振方向在第一級(jí)光信號(hào)輸出S' η和光信號(hào)輸出S' 的方向就已經(jīng)確定。由此可見，本方案具有輸出信號(hào)波長選擇靈活、峰值功率大小選擇靈活的優(yōu)勢(shì)。盡管上面對(duì)本發(fā)明說明性的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于具體實(shí)施方式
的范圍，對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
權(quán)利要求
1. 一種光信號(hào)偏振方向確定及功率均衡系統(tǒng)，其特征在于包括偏振方向確定部分以及功率均衡兩個(gè)部分；所述的偏振方向確定部分包括第一光放大器，用于對(duì)輸入的波長為λ工的光信號(hào)5工進(jìn)行放大，以使其達(dá)到偏振方向確定所需的峰值功率水平；-帶通濾波器，其中心波長為X1，用于對(duì)經(jīng)第一光放大器放大后的波長為入工的光信號(hào) S1進(jìn)行帶通濾波，以抑制光放大器的自發(fā)輻射噪聲，濾波后輸出波長為λ工的光信號(hào)& ；-偏振分束器，用于將帶通濾波器輸出的波長為X1的光信號(hào)&分解為正交偏振的平行方向光信號(hào)s〃和垂直方向光信號(hào)S ± ；-保偏光纖，其具有高非線性，用于提供強(qiáng)的非線性光譜展寬效應(yīng)； 第-偏振控制器以及第一光環(huán)行器，第-偏振控制器調(diào)整偏振分束器分解出的平行方向光信號(hào)s〃的偏振方向，調(diào)整后的平行方向光信號(hào)S〃通過第一光環(huán)行器引導(dǎo)入保偏光纖中；調(diào)整平行方向光信號(hào)S〃的偏振方向目的是使其與保偏光纖的主軸對(duì)準(zhǔn)；第二偏振控制器以及第二光環(huán)行器，第二偏振控制器調(diào)整偏振分束器分解出的垂直方向光信號(hào)s±的偏振方向，調(diào)整后的垂直方向光信號(hào)S±通過第二光環(huán)行器引導(dǎo)入保偏光纖中；調(diào)整垂直方向光信號(hào)s±的偏振方向目的是使其與保偏光纖的主軸對(duì)準(zhǔn)；平行方向光信號(hào)S〃、垂直方向光信號(hào)S±受到保偏光纖中自相位調(diào)制將光譜展寬；第一光環(huán)行器將經(jīng)過保偏光纖后的垂直方向光信號(hào)S±輸出到第三偏振控制器中，第二光環(huán)行器將經(jīng)過保偏光纖后的平行方向光信號(hào)S〃輸出到第四偏振控制器中；第三偏振控制器，用于保持經(jīng)第一光環(huán)行器輸出垂直方向光信號(hào)S±的垂直方向； 第四偏振控制器，用于保持經(jīng)第二光環(huán)行器輸出平行方向光信號(hào)S〃的平行方向； 第一偏移濾波器，其中心波長為λ 2，用于對(duì)第三偏振控制器保持后輸出垂直方向光信號(hào)S±進(jìn)行偏移濾波，濾波后得到波長為λ 2的光信號(hào)S' ±，光信號(hào)S' ±為光信號(hào)31的偏振方向與垂直方向的夾角的判決；第二偏移濾波器，其中心波長為λ 2，用于對(duì)第四偏振控制器保持后輸出的平行方向光信號(hào)S 〃進(jìn)行偏移濾波，濾波后得到為波長為λ 2的光信號(hào)S' 〃，光信號(hào)S' 〃為光信號(hào) S1W偏振方向與平行方向的夾角的判決輸出并作為偏振方向確定部分的一路光信號(hào)輸出 S' 1-1 ；-法拉第旋轉(zhuǎn)器，用于改變經(jīng)第-偏移濾波器濾波輸出的光信號(hào)S ‘ ±偏振方向，使其旋轉(zhuǎn)90度，變成平行方向并作為偏振方向確定部分的另一路光信號(hào)輸出S' ^2 ；在偏振方向確定部分，第一光放大器、保偏光纖以及第一、二偏移濾波器滿足光信號(hào)S1 偏振方向與水平方向的夾角θ =45°時(shí)，γ PQLeffG/TQ > 2 ( δ Qshift+2 5 ω FWHM)，其中，Ttl為輸入光信號(hào)S1的脈沖寬度，Ptl為輸入光信號(hào)S1的峰值功率即“1”碼的峰值功率，G為第一功率放大器的功率放大倍數(shù)，Lrff為保偏光纖的有效長度、γ為保偏光纖非線性系數(shù)、δ Coshift 為第一、二偏移濾波器的中心頻率相對(duì)于光信號(hào)S1中心頻率偏移量，δ COfwhm為第一、二偏移濾波器的帶寬；所述的功率均衡部分為一全光邏輯或門，包括第一全光邏輯非門及第二光放大器，偏振方向確定部分的一路光信號(hào)輸出S' η作為泵浦信號(hào)、波長為λ 3的連續(xù)波作為探測(cè)信號(hào)，輸入到第一全光邏輯非門中，輸出波長為λ3的、將光信號(hào)輸出S' η邏輯非的光信號(hào)Sp1，然后送到第二光放大器放大；第二全光邏輯非門及第三光放大器，偏振方向確定部分的另一路光信號(hào)輸出S' 作為泵浦信號(hào)、波長為λ4的連續(xù)波作為探測(cè)信號(hào)，輸入到第二全光邏輯非門中，輸出波長為 λ 4的、將與光信號(hào)輸出S' ^2邏輯非的光信號(hào)s3_2，然后送到第三光放大器放大；一全光邏輯與門，放大后的光信號(hào)s3_i作為探測(cè)信號(hào)、放大后的光信號(hào)作為泵浦信號(hào)，輸入到全光邏輯與門中，輸出波長為λ 3的光信號(hào)^V1、光信號(hào)的與光信號(hào)、；第四光放大器及第三全光邏輯非門，與光信號(hào)、在第四光放大器中放大后，作為泵浦信號(hào)輸入到第三全光邏輯非門中，波長為λ5的連續(xù)波作為探測(cè)信號(hào)輸入到第三全光邏輯非門中，第三全光邏輯非門輸出波長為λ5的具有確定偏振方向且功率均衡的系統(tǒng)輸出光信號(hào)S5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光信號(hào)偏振方向確定及功率均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述的第一、二、三全光邏輯非門以及全光邏輯與門是基于保偏的非線性光纖環(huán)實(shí)現(xiàn)的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光信號(hào)偏振方向確定及功率均衡系統(tǒng)，包括偏振方向確定部分以及功率均衡兩個(gè)部分。當(dāng)經(jīng)過長途傳輸?shù)?、具有隨機(jī)偏振方向光信號(hào)S1到來時(shí)，首先進(jìn)入本發(fā)明偏振方向確定部分，經(jīng)過功率提升、濾波，然后用偏振分束器分解為正交偏振的平行方向光信號(hào)S//和垂直方向光信號(hào)S⊥，注入保偏光纖中，受保偏光纖自相位調(diào)制進(jìn)行頻譜展寬后信號(hào)分離出來，再分別通過偏移濾波器提取出進(jìn)行了夾角判決和功率初步均衡的光信號(hào)輸出得到了偏振方向確定并一致、抖動(dòng)幅度小功率均衡的光信號(hào)輸出S′1-1、S′1-2。光信號(hào)輸出S′1-1、S′1-2在功率均衡部分全光邏輯或門來實(shí)現(xiàn)得到系統(tǒng)輸出光信號(hào)S5，而輸出光信號(hào)S5的功率主要由探測(cè)波功率來確定，這樣就實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明中的功率均衡。另外也由于本發(fā)明中所需要的材料都是已經(jīng)商業(yè)化的產(chǎn)品，所以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明也很容易。
文檔編號(hào)H04B10/12GK102158284SQ20111006480
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月17日
發(fā)明者彭擁軍, 紀(jì)四維, 邱昆 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)