[发明专利]一种多路反馈全光异或逻辑高速超长伪随机码发生器

说明书

技术领域

本发明涉及光电子技术领域，尤其涉及一种多路反馈全光异或逻辑高速超长伪随机码发生器。

背景技术

伪随机码，即“伪随机二进制序列”（PRBS：Pseudo Random Binary Sequence），具有“随机”特性，是因为在PRBS码流中，二进制数“0”和“1”随机出现，但它又与真正意义上的随机码不同，这种“随机”特性只是局部的，即在周期内部，“0”和“1”是随机出现的(码流生成函数与初始码确定后，码流的顺序也是固定的)，但各个周期中的码流却是完全相同的，所以被称为“伪随机码”。

PRBS码的周期长度与其阶数有关，常用的阶数有7、9、11、15、20、23、31，也就是我们常说的PRBS7、PRBS9、PRBS11、PRBS15、PRBS20、PRBS23、PRBS31。对于n阶PRBS码，每个周期的序列长度为2ⁿ-1，在每个周期内，“0”和“1”是随机分布的，并且“0”和“1”的个数相等，连“1”的最大数目为n，连“0”的最大数目为(n-1)。在对高速信号链路进行误码测试时，基本上都是利用PRBS码流来模拟真实的线网码流环境，因为在现实网络中，所有的数据都是随机出现的，没有任何规律可言，而PRBS码流在一定程度上具有这种“随机数据”特性，二进制“0”和“1”随机出现，其频谱特征与白噪声非常接近。PRBS码流的阶数越高，其包含的码型就越丰富，就越接近真实的线网环境，测试的结果就越准确。

目前，电域PRBS常用码速为1.5Gb/s，最高达到15Gb/s。对于现在广泛应用的光传输系统和光通信网络，同样需要利用PRBS对线路和网络的性能进行检测，包括模拟白噪声、测量误码率等等。众所周知，高速电域PRBS发生器不但结构非常复杂，而且成本非常高，特别是当传输速度达到40Gb/s以上时，这个问题越来越突出。传统的PRBS码型发生器由线性移位寄存器和异或门(XOR)组成。由触发器构成n级线性移位寄存器，加上反馈网络即可构成码长为2ⁿ-1的PRBS码型发生器。反馈网络由对应的本原多项式确定，并由此决定特定的码组。

最早提出全光伪随机数发生器的是Poustie等人，他们提出利用TOAD（Terahertz Optical Asymmetric Demultiplexer）构成子反馈回路实现PRBS。由于SOA饱和之后的增益发生变化，相位发生2π翻转的光功率比发生π翻转的光功率的两倍还要高，因此，此种方案的判决结果消光比不够理想。另外，该方案基于SOA的交叉相位调制，因此SOA的恢复时间直接影响PRBS发生器的速度。

Silvia Wagemans利用双环耦合触发器构成的移位寄存器产生PRBS，基本原理是将触发器级联形成移位寄存器，将移位寄存器的两个输出经异或运算（XOR），得到PRBS输出。所用到的触发器是基于环形激光器的，此触发器可实现双波长二进制编码。他们的工作中，全光XOR比较复杂，采用三个环形激光器耦合的XOR。该系统过于复杂，而且仅仅实现了速率为10kbps，周期长度为2²-1的PRBS，指标参数太低。

K.E.Zoiros基于TOAD结构的D触发器级联构成线性移位寄存器，仿真模拟了3bit移位寄存器构成的2³-1全光PRBS码发生器。每个D触发器由3个TOAD构成，因此，该系统结构非常复杂，作者仅仅完成了模拟仿真，实验研究困难较大。

S.Ma仿真研究了基于QD-SOA的高速全光PRBS发生器，将移位寄存器的m位和n位经过一个异或门（XOR）和一个与门（AND）后反馈输入到移位寄存器的输入端，即可按照本原多项式x^m+xⁿ+1产生周期长度为2^m-1的PRBS码。其中的XOR和AND采用基于量子点半导体光放大器的M-Z干涉仪来实现，模拟了码速为250Gbps，码长2⁷-1的PRBS发生器。该系统尽管仿真速率很高，但是由于系统过于复杂，实际上不可能实现长周期的PRBS码。

发明内容

本发明目的是提供一种结构简单、成本低的高速超长全光伪随机码发生器。

为了解决以上技术问题，本发明实施例公开了一种多路反馈全光异或逻辑高速超长伪随机码发生器，包含以下部件：

伪随机二进制序列码发生器：将时钟信号经过全光异或逻辑门的信号延时反馈后作为控制光作用于异或逻辑门而构成；