[发明专利]一种光时钟提取装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光时钟信号提取装置及其方法，具体地说，是涉 及一种利用一维磁光子晶体来提取光时钟信号的装置及方法。

背景技术

在实际光网络中，光信号需经过一定数目的光放大器和长距离 的光纤，这些元件的噪声的积累和非线性性质使得信号质量劣化，因 此需要进行信号再生。全光再生是最理想的光再生方式。全光再放大、 再定时、再整形(3R)技术是实现全光通信的重要技术。

在设计全光通信系统中的全光信号处理系统，如光再生系统、光 时分复用系统、光解复用器、全光交换等的时候，关键的问题是实现 系统的同步，因此必须从接收到的光数据流中获得时间的光同步信 息，即光时钟脉冲。因此，全光时钟提取技术是全光3R技术的重要 组成部分。

光时钟提取是全光通信的关键技术，光时钟提取功能依赖于收到 的光信号脉冲的光谱中有等于时钟频率的谱线，这说明光信号中具有 等于时钟频率的脉冲成分，利用此脉冲成分作为同步来同步光时钟提 取系统所产生的脉冲，使其重复频率也等于接收到的光信号的时钟频 率，这就是光时钟脉冲。

国际上，实现全光3R再生的实验中，所采用的光时钟恢复技术有： 采用特殊的自脉动分布式反馈(DFB)激光器时钟恢复技术，实现了 10Gb/s全光再生；采用基于半导体放大器(SOA)的马赫-曾德尔干 涉仪(MZI-SOA)实现了20Gb/s的3R再生；采用超快非线性(UNI) 和电吸收调节器进行了全光3R再生实验。在国内，开展光子信息处理 器件和技术研究的单位主要集中在高校和中科院研究所等，主要研究 有，采用光纤激光器和电吸收调制实现了40Gb/s全光3R再生，基于法 布里-珀罗滤波器和SOA的3R再生实验，基于SOA锁模光纤激光器的 时钟恢复，等等。

总结起来，时钟恢复方案主要有以下几种：基于半导体放大器 (SOA)的马赫-曾德尔干涉仪(MZI-SOA)、光锁相环、光纤环锁 模激光器、基于多区DFB激光器、法布里-珀罗滤波器等。大体上， 国际上研究较多的是基于SOA的解决方案(MZI-SOA或超长SOA)， 但MZI-SOA可能存在控制复杂，器件功耗高的问题；光锁相环技术成 本高，且功耗大；利用光纤环锁模激光器进行时钟恢复可得到较高速 率的时钟信号，但它的稳定性差，且体积相对较大；基于多区DFB激 光器自脉动的时钟恢复技术具有传输速率高、器件体积小、集成度高 和功耗小的优点，但器件制作的工艺难度相对较大；相对而言，利用 法布里-珀罗滤波器的时钟恢复技术，具有高速的工作潜力和构造简 单的优点，但它具有时钟漂移，可提取时钟范围有限等问题。

总的来说，高速、简单、低成本、实用化等是全光3R再生的光时 钟提取技术的发展趋势。本发明符合上述的发展趋势，而且具有自动 识别光信号时钟、跟踪时钟漂移的优势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光时钟信号提取装置及其方法，实现 3R再生中动态、智能的光时钟提取和跟踪。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种光时钟提取装置，其特征在于，所述提取装置包括一维磁光 子晶体光纤耦合组件，以及为一维磁光子晶体光纤耦合组件提供外加 磁场的可调偏置磁场单元，所述一维磁光子晶体光纤耦合组件包括准 直透镜、起偏器、一维磁光子晶体、自聚焦透镜，准直透镜、起偏器、 一维磁光子晶体、自聚焦透镜依次排列成一条直线进行耦合连接。

所述可调偏置磁场单元由永磁极装置和螺线管线圈的组合或永 磁极装置或螺线管线圈组成。

所述准直透镜、起偏器、一维磁光子晶体、自聚焦透镜设置于同 一个外部封装内，并分别通过外部封装两内侧壁的凹槽进行固定，同 时，在外部封装上还设有光纤输入端口和光纤输出端口。

所述光时钟提取装置还设有光电控制电路和时钟信号输出单元， 其中，所述光电控制电路由光纤分光器、光电检测器、扫描控制装置 与开关控制装置组成，所述时钟信号输出单元由光开关、光学限幅器 组成，光纤分光器既与一维磁光子晶体光纤耦合组件相连，又分别与 光电检测器、光开关相连，光纤分光器与光开关的连接包括下列两种 连接：(1)光开关直接通过光纤与光纤分光器相连，(2)光开关通过 光纤延迟线与光纤分光器相连”；而光电检测器还与扫描控制装置、 开关控制装置相连，扫描控制装置还与一维磁光子晶体光纤耦合组件 相连，光开关还与开关控制装置、光学限幅器相连。