[发明专利]一种多电平光脉冲整形装置

说明书

本发明公开了一种多电平光脉冲整形装置，包括预放大单元、光脉冲偏振控制单元、注入锁定连续光产生单元和非线性光纤环形镜单元；劣化的多电平光脉冲输入信号首先经过预放大单元放大并分成两路，一路光经光脉冲偏振控制单元与NOLM单元进行耦合，另一路光经过注入锁定连续光产生单元输入到NOLM单元中，两路光的线偏振态相互正交并在高非线性光纤中发生非线性相移作用，最后由NOLM单元输出整形的多电平光脉冲信号。

技术领域

本发明属于光信号处理技术领域，更为具体地讲，涉及一种多电平光脉冲整形装置。

背景技术

光信号在光纤传输过程中，会受到光纤色散、光纤非线性效应、光放大器放大自发辐射噪声，以及信道间串扰等劣化因素影响，从而限制光纤通信系统的数据传输速率和网络覆盖范围。因此，需要对劣化光信号进行再生处理。尽管传统的光-电-光再生方案已经相当成熟，但存在“电子瓶颈”问题，难以满足日益增长的更高速数据传输要求。全光再生技术被认为是解决这一问题的终极目标。

另一方面，随着云计算、大数据和移动互联网等业务的蓬勃发展，迫使作为基础设施的光纤网络采用具有更高信道利用率的高阶调制格式，如光脉冲幅度调制(PAM)、正交幅度调制(QAM)等，会涉及到多电平光脉冲信号的传输问题。多电平光脉冲信号在传输过程中也会受到噪声劣化的影响，此时可采用光脉冲整形装置减少或消除光脉冲的畸变，从而延长传输距离。

作为全光再生技术的核心功能之一，目前的光脉冲整形方案大多是针对开关键控(OOK)信号而提出的，往往不能直接用于多电平光脉冲信号的整形。因此，人们提出了基于马赫-曾德尔干涉仪(MZI)、NOLM、非线性光纤光栅等结构的多电平整形装置，它们的共同特点是，其功率转移函数(PTF)曲线的振荡幅度会随着输入功率的增加越来越大，只能实现一个或者有限的平坦整形区域，限制了可再生的电平数；而且各个电平的整形效果差异较大，甚至有些方案还要求输入PAM信号的电平间隔有所差异，这与现实情形不符。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多电平光脉冲整形装置，将具有等间隔的劣化多电平光脉冲信号进行整形，并保持各个电平的整形效果一致。

为实现上述发明目的，本发明一种多电平光脉冲整形装置，其特征在于，包括：

一预放大单元，包括光放大器和1×2光耦合器；光放大器将输入的多电平光脉冲信号放大到适当的功率，以满足在高非线性光纤中发生足够的非线性相移；然后通过1×2光耦合器将放大后的光脉冲信号分成两路，分别送入光脉冲偏振控制单元和注入锁定连续光产生单元；

一光脉冲偏振控制单元，包括偏振控制器、偏振分束器、保偏光隔离器；光脉冲信号输入到偏振控制器后，通过适当调节偏振控制器使偏振分束器透过的光功率尽可能大，然后通过保偏光隔离器正向输出具有确定线偏振态的光脉冲信号至非线性光纤环形镜单元；同时，保偏光隔离器又防止非线性光纤环形镜单元中逆时针方向传输的光反射回光放大器，影响放大器性能；

一注入锁定连续光产生单元，包括注入锁定激光器、偏振控制器、偏振分束器、保偏光隔离器；注入锁定激光器接收到光脉冲信号后，产生出与输入光脉冲信号载波频率相同的连续光，然后输入至偏振控制器，再经过偏振控制器、偏振分束器、保偏光隔离器输出线偏振连续光；

非线性光纤环形镜单元，包括保偏高非线性光纤、2×2保偏耦合器、2×1保偏耦合器；2×2保偏耦合器和2×1保偏耦合器分别用于接收线偏振连续光和具有确定线偏振态的光脉冲信号，2×2保偏耦合器将接收的线偏振连续光分成两束，并在保偏高非线性光纤中相向传输，传输过程中受到2×1保偏耦合器接的光脉冲信号的交叉相位调制，但不影响其幅度，从而使保偏高非线性光纤的输出随输入光脉冲功率线性变化，最后由2×2保偏耦合器干涉输出，完成多电平光脉冲信号的整形过程。

本发明的发明目的是这样实现的：