[发明专利]一种反射式MZI结构的全光PAM再生器

说明书

本发明公开了一种反射式MZI结构的全光PAM再生器，包括三端口光环行器、MZI结构单元、双向光放大器和光反射镜；通过设计MZI结构单元中光耦合器的耦合系数和高非线性光纤参数，适当调节双向光放大器的增益，可获得较为平坦的输入输出功率转移函数，与现有基于MZI结构的全光PAM再生器方案相比，本发明公开的反射式MZI结构的全光PAM再生器不但可实现优良再生性能，还具有结构简单、成本效率高的优势。

技术领域

本发明属于光通信技术领域，更为具体地讲，涉及一种反射式MZI结构的全光PAM再生器。

背景技术

随着社会的不断发展和进步，人们对通信网络传输带宽的需求日益增加。光纤系统作为现代通信网络基础设施，采用QAM调制信号进行传输，每个光波长上的数据率可达400Gb/s或更高。因此，光纤通信系统中越来越多地采用高阶调制格式，并不断地向大容量、高速率、长距离的方向发展。由于“电子瓶颈”因素，光-电-光转换的信号处理技术已经不能与之相匹配，需要直接在光域完成光信号处理。

脉冲幅度调制(PAM)作为数据中心之间传递信息的标准信号格式，在城域或更长距离传输过程中会受到光放大器ASE噪声、光纤色散和非线性、以及传输带宽限制等的劣化因素的影响，脉冲波形会发生畸变，幅度噪声增加。此时，需要采用全光PAM再生器对光脉冲整形，以便完成后续跨段的传输。目前，已提出的全光PAM再生方案主要有非线性光纤光栅、单一非线性光环形镜、单向MZI结构等，它们的输入输出功率转移函数都存在“低电平整形不足、高电平过度整形”的缺点，即只在某一个电平处具有平坦的理想整形曲线。进一步研究表明，采用它们的级联方案可以改善功率转移曲线，但需要对多级结构恰当设计，同时器件成本也翻倍，那么，在不明显增加系统成本的前提下，如何实现具有多个平坦区域的功率转移函数。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种反射式MZI结构的全光PAM再生器，在不明显增加系统成本的前提下，可获得较为平坦的输入输出功率转移函数，这样不但可实现优良再生性能，还具有结构简单、成本效率高的优势。

为实现上述发明目的，本发明一种反射式MZI结构的全光PAM再生器，其特征在于，包括：三端口光环行器、MZI结构单元、双向光放大器和光反射镜；

所述的三端口光环行器包括输入端口、输出端口和双向端口；劣化的PAM光信号从光环行器的输入端口经其双向端口注入到MZI结构单元，从MZI结构单元返回的再生PAM光信号再次经过该双向端口由光环行器的输出端口输出；

所述的MZI结构单元包括2×2光耦合器1、2×2光耦合器2、高非线性光纤、互易移相器、非互易光移相器；MZI结构单元的首尾分别串联2×2光耦合器1和2×2光耦合器2，2×2光耦合器1的输入端接三端口光环行器的双向端口，2×2光耦合器2的输出端接双向光放大器；在MZI结构单元的上臂依次串联一高非线性光纤环，其下臂依次串联一个互易移相器和非互易光移相器；

2×2光耦合器1接收到三端口光环行器输出的劣化光PAM信号后，将其分成上、下两路，其中，上路光信号输入至高非线性光纤环，并在高非线性光纤环中发生自相位调制，同时在受到反向传输光信号的交叉相位调制干扰下，产生一个随着输入功率变化的非线性相移的光信号；下路光信号经过互易移相器，使其产生一个固定相移用于调节再生工作电平大小，再正向经过非互易光移相器使其产生一个正向相移用于消除由反向传输光带来的交叉相位调制的影响；上、下两路光信号耦合到2×2光耦合器2中，并发生双光束正向干涉，通过2×2光耦合器2耦合输出至双向光放大器；

双向光放大器正向放大正向干涉输出光信号，再经过光反射镜反射后折回双向光放大器，双向光放大器再进行反向放大后再次进入MZI结构单元，经过MZI结构单元的逆向传输后，通过三端口光环行器的输出端口输出再生后的PAM光信号。

本发明的发明目的是这样实现的：