[发明专利]一种基于磁控光纤参量振荡器的全光3R再生装置

说明书

技术领域

本发明涉及全光信息处理技术领域，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。

背景技术

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100Gbps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。

发明内容

本发明所要解决的问题是：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。

本发明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λ₀、信息速率为R_b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λ₁、λ₂...λ_n的n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λ₁′、λ₂′...λ_n′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。

按照本发明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。