[发明专利]一种基于PPLN的可配置四进制光学加减方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光网络中特别是网关节点中利用非线性器件铌酸锂光波导(PPLN)中的级联二阶非线性效应实现可配置的四进制光学加减的方法，属于全光信息处理技术领域。

背景技术

全光信号处理技术在未来光网络中被视为非常具有前景的一项技术，随着通信领域传输技术的发展，宽带互联网开始普及，信号传输速率和通信容量的提升给人们带来了诸多好处，比如视频会议、高清电视、远程教育等，但同时也给网络带来了很大的压力。首当其冲的就是功耗问题，波分复用系统中，需要有与波长数量相对应的多路光电、电光信号转换电路。另外，电域内的路由和交换也有大量的功率消耗。另一方面就是处理速度问题，电域的处理速度已经成为整个光网络通信的瓶颈，对信号在全光的条件下进行处理可以有效的缓解上述问题。因此，全光信号处理技术引起人们越来越多的关注，其作为未来光网络的重要支撑技术，有着广阔发展前景和重要现实意义。

作为重要的算术模块之一，信号的加减操作是数字信号处理的重要基础操作之一，在电域的信息处理中已经获得了广泛的应用，然而电域的信号加减操作由于受到电子瓶颈的限制，难以达到较高的速率。全光的信号算术加减操作可以克服电子瓶颈的限制，因此在光域中实现信号的加减功能将是一个理想的操作方式。

随着光网络中流量的指数级增长，采用高阶的调制格式成为提升网络容量和频谱效率的一个重要手段。正交幅度调制信号(QPSK)一个符号可以携带两个比特的信息同时具有良好的抗噪性能，引起了广泛而深入的研究。于此同时，针对QPSK信号的光信号处理技术也引起了人们相当的研究兴趣。QPSK信号星座图为四个点，可以代表四进制四个基数，相对应的光信号处理技术可以实现相应的光信号的加减操作。现有的针对QPSK信号的加减操作的研究只针对固定的输入信号数目，完成的操作只能有A+B，A-B，B-A，-A，-B，A+B-C，A+C-B，B+C-A，A+B+C以及-C(A，B，C分别代表三路输入QPSK信号)中的一种或者固定的几种组合，难以实现可配置的任意组合的输出。同时现有的针对QPSK信号的加减操作主要利用高非线性光纤(HNLF)来实现，受到受激布里渊散射(SBS)问题的困扰。

铌酸锂光波导是无源光波导，基于铌酸锂光波导的全光信号处理具有诸多优点，主要表现在超快响应速度和响应带宽(fs量级、THz带宽)，对比特率和调制格式透明、无自发辐射噪声积累，无内部频率啁啾、可用非线性系数大、二阶和级联二阶非线性效应丰富、高转换效率(～0dB)、宽转换带宽、易集成和模块化等。基于PPLN光波导全光信号处理的实现原理主要是充分利用PPLN光波导中丰富的二阶及级联二阶非线性效应。PPLN光波导中二阶非线性效应主要包括倍频(SHG)、和频(SFG)、差频(DFG)三种，级联二阶非线性效应主要包括级联倍频和差频(cSHG/DFG)级联和频与差频(cSFG/DFG)两种。

发明内容

一种基于PPLN的可配置四进制光学加减方法。所述技术方案如下：

一种基于PPLN的可配置四进制光学加减方法包括：