[发明专利]基于串行自相位调制效应的全光比较器

说明书

一种基于串行自相位调制效应的全光比较器，是由一个基于交叉相位调制的萨格奈克环和连续五个基于自相位调制的萨格奈克环构成，所述五个基于自相位调制的萨格奈克环中全部采用非等比耦合器。本发明采用非等比耦合器与相应的高非线性光纤，降低了结构的复杂性，适用于高速光的信号处理。

技术领域

本发明涉及一种全光比较器装置，尤其是一种基于串行自相位调制效应的全光比较器装置，适用于高速光信号处理领域。

背景技术

数字系统不仅在抗干扰能力、传输精度等方面比模拟系统有明显的优势，而且便于大规模集成和实现加密处理。数字系统近年来取得了飞速的发展的同时，作为模拟与数字系统接口的关键器件，模数转换器引起了人们越来越多的关注。

在电学领域内的模数转换器受限于外部电时钟的精度和载流子迁移速率的物理极限，因而难以获得与当代通信系统匹配的转换速率和精度。全光模数转换则能够充分发挥光波在通信系统中的优势，对未来高速的光通信和网络系统有着巨大的影响。其主要涉及光采样、光量化和光编码三个基本单元，光量化的核心就是全光比较器。因此，全光比较器现已成为人们的研究热点之一。

目前公开报道的有：Taylor提出将马赫增德尔调制器用于实现光域内模数转换，还有提出HNLF(highly nonlinear fibers)在Sagnac干涉仪或非线性光纤环镜中的XPM(cross-phase modulation)效应进行全光ADC，除此之外还有利用孤子自频移为基础或者切割超连续谱的全光量化方案。但以上现有技术得到的功率传输曲线都非阶梯状即没有明显的比较阈值，导致比较输出的中间态太多，需在后端级联电比较器才能输出明显的二值，不符合严格意义上全光比较器的要求。

总之，现有的全光ADC技术不足以满足目前通信系统的要求。因此，发展行之有效的全光比较技术迫在眉睫。

发明内容

本发明要解决的具体技术问题是现有全光比较器阈值模糊，致使输出信号质量较差，满足不了现代通讯系统的要求，从而提供一种基于串行自相位调制效应的全光比较器，以适应当前高速通信的需求。

本发明上述目的是通过以下技术方案来实现的。

一种基于串行自相位调制效应的全光比较器，所述全光比较器是由一个基于交叉相位调制的萨格奈克环和连续五个基于自相位调制的萨格奈克环构成，基于交叉相位调制的萨格奈克环是由环外偏振控制器、光环形器、波分复用器、高非线性光纤、环内偏振控制器、3dB耦合器及带通滤波器构成；基于自相位调制的萨格奈克环是由光环形器、高非线性光纤、环内偏振控制器及非等比光纤耦合器构成，控制信号从A端输入经环外偏振控制器进入波分复用器，经高非线性光纤和环内偏振控制器进入3dB耦合器，输出信号进入带通滤波器被滤除；探测信号从B端输入经光环行器输入到3dB耦合器分为两路，一路顺时针经波分复用器、高非线性光纤及环内偏振控制器传播一周，另一路逆时针经环内偏振控制器、高非线性光纤及波分复用器传播一周，各自传输一周后在3dB耦合器处发生干涉，干涉后输出的脉冲信号经过带通滤波器从C端口输出，后连续经过五个基于自相位调制的萨格奈克环，又与五个从D端口输入经光环形器进入非等比光纤耦合器分为两路，一路顺时针经高非线性光纤、环内偏振控制器传播一周，另一路逆时针经环内偏振控制器、高非线性光纤传播一周，各自传播一周后在非等比光纤耦合器处发生干涉，干涉输出信号从E端口输出完成全光比较；其特征在于：所述五个基于自相位调制的萨格奈克环中全部采用非等比耦合器。

其中所述五个基于自相位调制的萨格奈克环中的高非线性光纤的非线性系数是一致的。

其中所述五个基于自相位调制的萨格奈克环中的高非线性光纤的长度是由输入功率决定的，通过计算高非线性光纤的长度使输入功率处于功率传输曲线第一个峰功率范围的0~9/16。

上述本发明所提供的一种基于串行自相位调制效应的全光比较器，与现有的全光比较器相比，其优点与积极效果集中体现在如下几点。