專利名稱：一種光時鐘提取裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光時鐘信號提取裝置及其方法，具體地說，是涉及一種利 用一維磁光子晶體來提取光時鐘信號的裝置及方法。
背景技術(shù)：
在實(shí)際光網(wǎng)絡(luò)中，光信號需經(jīng)過一定數(shù)目的光放大器和長距離的光纖， 這些元件的噪聲的積累和非線性性質(zhì)使得信號質(zhì)量劣化，因此需要進(jìn)行信號再
生。全光再生是最理想的光再生方式。全光再放大、再定時、再整形(3R) 技術(shù)是實(shí)現(xiàn)全光通信的重要技術(shù)。
在設(shè)計(jì)全光通信系統(tǒng)中的全光信號處理系統(tǒng)，如光再生系統(tǒng)、光時分復(fù)用 系統(tǒng)、光解復(fù)用器、全光交換等的時候，關(guān)鍵的問題是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的同步，因此 必須從接收到的光數(shù)據(jù)流中獲得時間的光同步信息，即光時鐘脈沖。因此，全 光時鐘提取技術(shù)是全光3R技術(shù)的重要組成部分。
光時鐘提取是全光通信的關(guān)鍵技術(shù)，光時鐘提取功能依賴于收到的光信號 脈沖的光譜中有等于時鐘頻率的譜線，這說明光信號中具有等于時鐘頻率的脈 沖成分，利用此脈沖成分作為同步來同步光時鐘提取系統(tǒng)所產(chǎn)生的脈沖，使其 重復(fù)頻率也等于接收到的光信號的時鐘頻率，這就是光時鐘脈沖。
國際上，實(shí)現(xiàn)全光3R再生的實(shí)驗(yàn)中，所采用的光時鐘恢復(fù)技術(shù)有采用 特殊的自脈動分布式反饋(DFB)激光器時鐘恢復(fù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了10Gb/s全光再 生；采用基于半導(dǎo)體放大器(SOA)的馬赫-曾德爾干涉儀(MZI-SOA)實(shí)現(xiàn) 了20Gb/s的3R再生；采用超快非線性(UNI)和電吸收調(diào)節(jié)器進(jìn)行了全光3R再生實(shí)驗(yàn)。在國內(nèi)，開展光子信息處理器件和技術(shù)研究的單位主要集中在高校
和中科院研究所等，主要研究有，采用光纖激光器和電吸收調(diào)制實(shí)現(xiàn)了40Gb/s 全光3R再生，基于法布里-珀羅濾波器和SOA的3R再生實(shí)驗(yàn)，基于SOA鎖模光 纖激光器的時鐘恢復(fù)，等等。
總結(jié)起來，時鐘恢復(fù)方案主要有以下幾種基于半導(dǎo)體放大器(SOA)的 馬赫-曾德爾干涉儀(MZI-SOA)、光鎖相環(huán)、光纖環(huán)鎖模激光器、基于多區(qū) DFB激光器、法布里-珀羅濾波器等。大體上，國際上研究較多的是基于SOA 的解決方案(MZI-SOA或超長SOA)，但MZI-SOA可能存在控制復(fù)雜，器件功 耗高的問題；光鎖相環(huán)技術(shù)成本高，且功耗大；利用光纖環(huán)鎖模激光器進(jìn)行時 鐘恢復(fù)可得到較高速率的時鐘信號，但它的穩(wěn)定性差，且體積相對較大；基于 多區(qū)DFB激光器自脈動的時鐘恢復(fù)技術(shù)具有傳輸速率高、器件體積小、集成 度高和功耗小的優(yōu)點(diǎn)，但器件制作的工藝難度相對較大；相對而言，利用法布 里-珀羅濾波器的時鐘恢復(fù)技術(shù)，具有高速的工作潛力和構(gòu)造簡單的優(yōu)點(diǎn)，但 它具有時鐘漂移，可提取時鐘范圍有限等問題。
總的來說，高速、簡單、低成本、實(shí)用化等是全光3R再生的光時鐘提取 技術(shù)的發(fā)展趨勢。本發(fā)明符合上述的發(fā)展趨勢，而且具有自動識別光信號時鐘、 跟蹤時鐘漂移的優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種光時鐘信號提取裝置及其方法，實(shí)現(xiàn)3R再生 中動態(tài)、智能的光時鐘提取和跟蹤。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種光時鐘提取裝置，其特征在于，所述提取裝置包括一維磁光子晶體光纖耦合組件，以及為一維磁光子晶體光纖耦合組件提供外加磁場的可調(diào)偏置磁 場單元，所述一維磁光子晶體光纖耦合組件包括準(zhǔn)直透鏡、起偏器、 一維磁光 子晶體、自聚焦透鏡，準(zhǔn)直透鏡、起偏器、 一維磁光子晶體、自聚焦透鏡依次 排列成一條直線進(jìn)行耦合連接。
所述可調(diào)偏置磁場單元由永磁極裝置和螺線管線圈的組合或永磁極裝置 或螺線管線圈組成。
所述準(zhǔn)直透鏡、起偏器、 一維磁光子晶體、自聚焦透鏡設(shè)置于同一個外部 封裝內(nèi)，并分別通過外部封裝兩內(nèi)側(cè)壁的凹槽進(jìn)行固定，同時，在外部封裝上 還設(shè)有光纖輸入端口和光纖輸出端口 。
所述光時鐘提取裝置還設(shè)有光電控制電路和時鐘信號輸出單元，其中，所 述光電控制電路由光纖分光器、光電檢測器、掃描控制裝置與開關(guān)控制裝置組 成，所述時鐘信號輸出單元由光開關(guān)、光學(xué)限幅器組成，光纖分光器既與一維 磁光子晶體光纖耦合組件相連，又分別與光電檢測器、光纖延遲線和光開關(guān)相 連，而光電檢測器還與掃描控制裝置、開關(guān)控制裝置相連，掃描控制裝置還與 一維磁光子晶體光纖耦合組件相連，光開關(guān)還與開關(guān)控制裝置、光學(xué)限幅器相 連。
所述時鐘信號輸出單元還設(shè)有光纖延遲線，光纖分光器與光開關(guān)的連接包 括下列兩種連接-
(1) 光開關(guān)直接通過光纖與光纖分光器相連；
(2) 光開關(guān)通過光纖延遲線與光纖分光器相連。 所述一維磁光子晶體是由磁性材料層和非磁性材料層在一維方向上呈周
期性有序間隔堆疊而成的光子晶體結(jié)構(gòu)。一種光時鐘提取方法，其特征在于，所述光時鐘提取方法包括以下步驟
1) 通過準(zhǔn)直透鏡將輸入光信號準(zhǔn)直成平行光，再利用起偏器將入射的平 行光變成線偏振光；
2) 利用可調(diào)偏置磁場單元調(diào)節(jié)外加磁場，改變一維磁光子晶體的透射光 譜，實(shí)現(xiàn)兩諧振峰透射距離的調(diào)節(jié)，達(dá)到跟蹤光時鐘信號的目的；
3) 利用自聚焦透鏡將利用一維磁光子晶體提取的光時鐘以平行光的形式 聚焦到輸出光纖，由光纖輸出端口輸出備用。
所述光時鐘提取方法還設(shè)有光時鐘信號處理過程。 所述光時鐘信號處理過程包括-
a. 將由一維磁光子晶體光纖耦合組件輸出的光時鐘信號傳輸至光纖分光
器，光電檢測器檢測到光纖分光器中有光時鐘傳輸時，光電檢測器不觸發(fā)電信 號，光時鐘直接通過光開關(guān)傳輸至光學(xué)限幅器，將時鐘信號整形成為矩形時鐘
信號輸出；
b. 將由一維磁光子晶體光纖耦合組件輸出的光時鐘信號傳輸至光纖分光 器，光電檢測器檢測到光纖分光器中無光時鐘輸出時，光電檢測器觸發(fā)電信號， 并將電信號提供給掃描控制裝置和開關(guān)控制裝置，掃描控制裝置的電流先降后 升，直到一維磁光子晶體的透射諧振峰捕捉到光時鐘信號，此后重復(fù)a步驟； 在透射諧振峰未找到光時鐘信號之前，開關(guān)控制裝置控制光開關(guān)連通到與光纖 分光器連接的光纖延遲線，光纖延遲線將存儲其內(nèi)的光時鐘信號傳輸至光學(xué)限 幅器，將時鐘信號整形成為矩形時鐘信號輸出。
本發(fā)明的原理利用可調(diào)磁場技術(shù)和一維磁光子晶體(1D-MPC)的透射 光譜中所具有的多峰結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)動態(tài)、智能的時鐘提取功能。輸入光信號經(jīng)上述一維磁光子晶體光纖耦合組件處理后提取光時鐘，再由 上述時鐘信號輸出單元處理，輸出各種所需格式的光時鐘信號。所述的光電控 制電路，是產(chǎn)生掃描信號對所述的可調(diào)偏置磁場單元進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時對所述的 光開關(guān)進(jìn)行控制。所述的可調(diào)偏置磁場單元用于調(diào)節(jié)偏置磁場，進(jìn)而微調(diào)一維 磁光子晶體的兩個透射諧振峰之間的距離，以自適應(yīng)的方式從光數(shù)據(jù)信號中提 取光時鐘信號。
其中，準(zhǔn)直透鏡將從光纖入射過來的發(fā)散光準(zhǔn)直成平行光，是透鏡耦合方 式之一；所述起偏器將入射的平行光變成線偏振光，以便于進(jìn)行外加磁場的調(diào)
節(jié)；所述一維磁光子晶體是磁性材料層和非磁性材料層在一維方向上呈周期性
有序間隔堆疊而成的光子晶體結(jié)構(gòu)，通過優(yōu)化磁性材料層和非磁性材料層的堆 疊方式可得到極尖銳的透射譜線，通過改變垂直于一維磁光子晶體薄膜平面的 外加磁場，可改變透射光譜，同時調(diào)節(jié)兩諧振峰透射的距離，實(shí)現(xiàn)濾波器工作
波長的可調(diào)諧性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全光時鐘的提??；所述自聚焦透鏡將提取出來的時 鐘信號以平行光的形式聚焦到光纖中，使光時鐘信號在光纖中傳輸，是透鏡的 另一種耦合方式；而外部封裝上專門設(shè)置的光纖輸入端口和光纖輸出端口用于 光信號輸入和光時鐘輸出。
在上述一維磁光子晶體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和外加磁場的共同作用下，透射譜線的 透射諧振峰具有一定的容忍度當(dāng)光時鐘信號微小變化產(chǎn)生小抖動，但還在透 射諧振峰的包絡(luò)內(nèi)時，允許光時鐘信號輸出，無需外加磁場的微調(diào)；當(dāng)光時鐘 信號跳變產(chǎn)生大抖動或者不在透射諧振峰包絡(luò)內(nèi)時，外加磁場的微調(diào)開始工 作，調(diào)節(jié)兩透射諧振峰的距離，捕捉光時鐘信號。
上述外加磁場由可調(diào)偏置磁場單元提供，其方式主要包括一. 螺線管線圈繞著一維磁光子晶體光纖耦合組件的形式，用改變電流的 方式，改變外加磁場；
二. 在所述的一維磁光子晶體光纖耦合組件的輸入輸出兩側(cè)，加上帶有螺 線管的永磁極裝置，其中，所述的永磁極中心穿孔，以便光纖的通過，該形式
的磁場調(diào)節(jié)方式是通過改變電流和機(jī)械氣隙調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)的；
三. 把永磁極裝置固定在旋轉(zhuǎn)臺上面，其中該旋轉(zhuǎn)臺的中心是所述的一維 磁光子晶體光纖耦合組件，旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)的角度的大小是通過改變電流的大小實(shí)
現(xiàn)的，該形式的磁場調(diào)節(jié)方式是通過改變磁場的方向的形式實(shí)現(xiàn)的；
四. 通過改變磁極與一維磁光子晶體耦合組件的距離，來調(diào)節(jié)外加磁場；
五. 通過組合上述幾種外加磁場的形式來對磁場進(jìn)行調(diào)節(jié)。 在光電控制電路中，當(dāng)光纖分光器有光信號傳輸過來時，光電檢測器不產(chǎn)
生電觸發(fā)信號，光時鐘信號同時向光電檢測裝置、光纖延遲線以及光開關(guān)傳輸， 而當(dāng)光纖分光器沒有光信號傳輸過來時，光電檢測器便觸發(fā)電信號分別給開關(guān) 控制裝置和掃描控制裝置提供觸發(fā)信號。通過電信號對開關(guān)控制裝置提供觸發(fā) 信號，該觸發(fā)信號再對光開關(guān)進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)兩條通路的選擇 一。當(dāng)沒 有電信號時，光開關(guān)通過光纖直接與光纖分光器相連，為主路；二.當(dāng)有電信 號時，光開關(guān)通過光纖延遲線與光纖分光器相連。使用過程中，若無光時鐘信 息從主路過來，先前儲存在光纖延遲線中的光時鐘信息便以延遲的方式提供給 光學(xué)限幅器，使光學(xué)限幅器在主路時鐘缺失的情況下，能夠從光纖延遲線中得 到儲存的時鐘信息，避免時鐘信號丟失時間過長的情況出現(xiàn)。而光學(xué)限幅器是 對所提取的時鐘信號進(jìn)行整形，使時鐘信號整形成為矩形脈沖形式的時鐘信 號，并實(shí)現(xiàn)時鐘信號輸出的功率均衡，提高了整個系統(tǒng)的性能。還可以在光學(xué)限幅器后增加其它光學(xué)整形器件，來實(shí)現(xiàn)多種光時鐘信號形式的輸出。 在上述方案中，光學(xué)限幅器對信號輸出結(jié)果的影響如下
1. 若不加光學(xué)限幅器，能夠輸出時鐘信號，但該信號不能實(shí)現(xiàn)整形和功率 均衡效果；
2. 若加光學(xué)限幅器，則輸出的時鐘信號為整形為矩形波形信號形式，實(shí)現(xiàn)
了時鐘信號的輸出的功率均衡，它可以根據(jù)需要，調(diào)整占空比。
本發(fā)明具有以下有益效果
一. 一維磁光子晶體光纖耦合組件是器件形式，可與光纖直接連接，更易 于在光纖通信系統(tǒng)中應(yīng)用；
二. 具有自適應(yīng)調(diào)節(jié)磁場功能，可以主動跟蹤時鐘漂移；
三. 光學(xué)薄膜材料的本質(zhì)是無源器件，其優(yōu)良的熱穩(wěn)定性能使根據(jù)該發(fā)明 設(shè)計(jì)的可調(diào)時鐘提取單元無需主動監(jiān)控溫度；
四. 可調(diào)磁場單元的引入，可使本發(fā)明適用于多種數(shù)據(jù)率信號的光時鐘提 取(數(shù)據(jù)率透明)；
五. 使用光學(xué)限幅器，可使光時鐘脈沖的波形更接近于矩形，并實(shí)現(xiàn)時鐘 信號的功率均衡；
六. 在時鐘輸出單元，還可以通過增加其它光學(xué)整形器件，來實(shí)現(xiàn)多種光 時鐘信號形式的輸出；
七. 光纖延遲線和光開關(guān)的引入，可以避免時鐘信號丟失時間過長；
八. 實(shí)現(xiàn)簡單、費(fèi)用低、操作方便，具有自動識別光信號時鐘的特點(diǎn)。 本發(fā)明屬于一種光時鐘提取技術(shù)，可應(yīng)用在高速光通信技術(shù)、光信息處理
技術(shù)和磁場傳感器等領(lǐng)域中。


圖l為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。
圖2為本發(fā)明中一維磁光子晶體光纖耦合組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明中螺線管線圈提供的外加磁場示意圖。
圖4為本發(fā)明中永磁極裝置和螺線管線圈組合提供的外加磁場示意圖。
圖5為本發(fā)明中以改變磁極方向來實(shí)現(xiàn)磁場調(diào)節(jié)的示意圖。
圖6為本發(fā)明中以改變磁極距離來實(shí)現(xiàn)磁場調(diào)節(jié)的示意圖。
圖7為本發(fā)明-實(shí)施例1的系統(tǒng)框圖。
圖8為本發(fā)明-實(shí)施例1的系統(tǒng)框圖。
圖9為本發(fā)明中光時鐘提取方法的流程示意圖。
附圖中標(biāo)號對應(yīng)名稱l-準(zhǔn)直透鏡，2-起偏器，3-—維磁光子晶體，4-自 聚焦透鏡，5-外部封裝，6-凹槽，7-光纖。
具體實(shí)施例方式
下面通過舉例來對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
如圖l、圖2所示， 一種光時鐘信號提取裝置，包括一維磁光子晶體光纖 耦合組件、可調(diào)偏置磁場單元、光電控制電路和時鐘信號輸出單元。其中，一 維磁光子晶體光纖耦合組件由準(zhǔn)直透鏡1、起偏器2、 一維磁光子晶體3、自 聚焦透鏡4封裝而成，其外部封裝5還專門設(shè)有光纖輸入端口和光纖輸出端口 ， 用于光信號輸入和光時鐘輸出，在外部封裝的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有凹槽6，準(zhǔn)直透鏡 1、起偏器2、 一維磁光子晶體3、自聚焦透鏡4排列成直接，依次固定在相應(yīng) 的凹槽6內(nèi)；可調(diào)偏置磁場單元包括永磁極裝置、螺線管線圈；光電控制電路 包括光纖分光器、光電檢測器、掃描控制裝置、開關(guān)控制裝置；時鐘信號輸出單元包括光纖延遲線、光開關(guān)、光學(xué)限幅器。 實(shí)施例l
實(shí)施例1采用螺線管線圈為一維磁光子晶體光纖耦合組件提供外加磁場，
磁場外加方式如圖3。
信號光輸入的中心頻率是1550nm，由可調(diào)激光光源提供，其特征為波長 的精細(xì)調(diào)節(jié)，可調(diào)范圍為2nm，輸出功率可調(diào)0 10mW， C波段波長掃描為 1527nm 1565nm。信號光經(jīng)可調(diào)激光光源產(chǎn)生后，經(jīng)光纖進(jìn)入一維磁光子晶 體光纖耦合組件進(jìn)行光學(xué)濾波，即光時鐘信號提取，在此處調(diào)節(jié)外加磁場，以 影響一維磁光子晶體的透射光譜，調(diào)節(jié)兩透射諧振峰之間的距離，使這兩透射 諧振峰與RZ碼光信號的線狀譜分量對準(zhǔn)，可選出光載頻分量和線狀譜分量， 從而實(shí)現(xiàn)光時鐘信號的恢復(fù)。 一 維磁光子晶體的結(jié)構(gòu)采用 WM)，MV)、iVM)、MVf (其中M代表磁光材料層、N代表非磁性電介質(zhì)材料 層，可采用(A「M)-Si(VCe:YIG， IO和11為重復(fù)數(shù)。計(jì)算參數(shù)如下SiC^和Ce:YIG 層的折射率分別為"叫=1.46和"&:￥1。= 2.345 )，外加磁場的調(diào)節(jié)是磁化強(qiáng)度M,， 磁化強(qiáng)度M,對1D-MPC結(jié)構(gòu)——(iVM)，MV)u(iVM)"(MV)"1的透射光譜影響，它 主要影響線譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)，使未磁化情形的每條譜線裂變?yōu)閷ΨQ的兩個峰。因 此，通過改變磁化強(qiáng)度M"可同時對三個波長信道的RZ信號(相同數(shù)據(jù)率)
進(jìn)行精確地時鐘提取。所提取的時鐘信號進(jìn)入光纖，經(jīng)光纖分光器后，通過光 開關(guān)，進(jìn)入光學(xué)限幅器，使正弦信號形式的時鐘信號，變成矩形脈沖形式的時 鐘信號。
上述光時鐘提取的步驟如下
1 ,輸入光信號通過光纖從外部封裝的光纖輸入端口進(jìn)入外部封裝內(nèi)部，并發(fā)散到準(zhǔn)直透鏡；
2. 準(zhǔn)直透鏡將發(fā)散光準(zhǔn)直成平行光，而起偏器則將入射的平行光變成線偏
振光；
3. 通過可調(diào)偏置磁場單元，調(diào)節(jié)外加磁場，改變?nèi)肷涞揭痪S磁光子晶體上 的線偏振光的透射光譜，得到極其尖銳的透射譜線，實(shí)現(xiàn)光時鐘提取；
4. 自聚焦透鏡將提取出來的時鐘信號以平行光的形式聚焦到光纖輸出端 口，并通過光纖傳輸至光纖分光器；
5. 如圖7，當(dāng)光電檢測器檢測到光纖分光器有光時鐘信號時，光電檢測器 不觸發(fā)電信號，光時鐘通過光纖直接穿過光開關(guān)到達(dá)光學(xué)限幅器，光學(xué)限幅器 將光時鐘信號整形成為矩形脈沖形式的光時鐘信號輸出；
6. 如圖8，當(dāng)光電檢測器未檢測到光纖分光器有光時鐘信號時，光電檢測 器觸發(fā)電信號，并分別給開關(guān)控制裝置和掃描控制裝置提供觸發(fā)信號，掃描控 制裝置的電流先下降至最低點(diǎn)，再上升，直到找到光時鐘信號，掃描控制裝置 的電流將保持在找到光時鐘信號的一刻，此后將按照光纖分光器中有光時鐘信 號的情況繼續(xù)工作；在掃描控制裝置工作的同時，開關(guān)控制裝置在電信號的作 用下對光開關(guān)進(jìn)行控制，使光開關(guān)通過光纖延遲線與光纖分光器連接，此時， 由于光纖分光器內(nèi)沒有光時鐘信號傳輸，因此光纖延遲線將其存儲的光時鐘信 號以延遲的方式傳輸至光學(xué)限幅器，從而避免光時鐘信號丟失時間過長的情況 出現(xiàn)。
在整個過程中，光電控制電路的作用如下
1. 當(dāng)有時鐘信號從光纖分光器輸出時，光電檢測器不產(chǎn)生電觸發(fā)信號；
2. 當(dāng)沒有時鐘信號從光纖分光器輸出時，光電檢測器分別給開關(guān)控制裝置和掃描控制裝置提供觸發(fā)信號。
3. 掃描控制裝置一旦被觸發(fā)，通過電流在外加磁場中的變化產(chǎn)生的磁場對 一維磁光子晶體所產(chǎn)生的透射諧振峰進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而對光時鐘信號的輸出進(jìn)行 控制。觸發(fā)后的工作過程為導(dǎo)線回路中的電流先下降，若在下降的途中，尚 未找到相應(yīng)的光波所透過的脈沖時鐘信號，則在到達(dá)設(shè)定的最低點(diǎn)時，直線上 升，直到捕捉到光時鐘信號，則所需電流值穩(wěn)定在所捕捉住的電流值上面，并 將該信號作為掃描信號。
4。 觸發(fā)開關(guān)控制裝置，使光開關(guān)從主路轉(zhuǎn)向光纖延遲線通路。在此過程中 需保證光纖延遲線的長度，當(dāng)無時鐘信息從主路過來時，該路便把先前儲存在 光纖延遲線的光時鐘信息通過延時的方式提供給光學(xué)限幅器，使光學(xué)限幅器在 主路時鐘缺失的情況下，能夠從光纖延遲線得到儲存的時鐘信息，避免時鐘信 號丟失時間過長的情況出現(xiàn)。
本發(fā)明所述方法的流程示意圖如圖9。 按照上述描述，便可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
實(shí)施例2
如圖4，實(shí)施例2與實(shí)施例1的區(qū)別在于，外加磁場的方式不同。實(shí)施例 1中采用螺線管線圈為一維磁光子晶體光纖耦合組件提供外加磁場，而在本實(shí) 施例中，采用永磁極裝置和螺線管線圈組合來提供外加磁場，以改變一維磁光 子晶體的透射光譜，調(diào)節(jié)兩透射共振峰之間的距離，使光時鐘得到正常提取。
實(shí)施例3
如圖5所示，實(shí)施例3與實(shí)施例1的區(qū)別在于， 一維磁光子晶體光纖耦合
組件的外加磁場不同。實(shí)施例l中；通過螺線管線圈提供外加磁場，實(shí)現(xiàn)外加磁場的調(diào)節(jié)；本實(shí)施例中，通過改變磁極方向來實(shí)現(xiàn)外加磁場的調(diào)節(jié)，從而改 變一維磁光子晶體的透射光譜，調(diào)節(jié)兩透射共振峰之間的距離，使光時鐘得到 正常提取。
實(shí)施例4
如圖6所示，實(shí)施例4與實(shí)施例1的區(qū)別在于， 一維磁光子晶體光纖耦合 組件的外加磁場不同。實(shí)施例1中，通過螺線管線圈提供外加磁場，實(shí)現(xiàn)外加 磁場的調(diào)節(jié)；本實(shí)施例中，通過改變磁極距離來實(shí)現(xiàn)外加磁場的調(diào)節(jié)，從而改 變一維磁光子晶體的透射光譜，調(diào)節(jié)兩透射共振峰之間的距離，使光時鐘得到 正常提取。
權(quán)利要求
1. 一種光時鐘提取裝置，其特征在于，所述提取裝置包括一維磁光子晶體光纖耦合組件，以及為一維磁光子晶體光纖耦合組件提供外加磁場的可調(diào)偏置磁場單元，所述一維磁光子晶體光纖耦合組件包括準(zhǔn)直透鏡(1)、起偏器(2)、一維磁光子晶體(3)、自聚焦透鏡(4)，準(zhǔn)直透鏡(1)、起偏器(2)、一維磁光子晶體(3)、自聚焦透鏡(4)依次排列成一條直線進(jìn)行耦合連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光時鐘提取裝置，其特征在于，所述可 調(diào)偏置磁場單元由永磁極裝置和螺線管線圈的組合或永磁極裝置或 螺線管線圈組成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光時鐘提取裝置，其特征在于，所述準(zhǔn) 直透鏡(1)、起偏器(2)、 一維磁光子晶體(3)、自聚焦透鏡(4) 設(shè)置于同一個外部封裝(5)內(nèi)，并分別通過外部封裝(5)兩內(nèi)側(cè)壁 的凹槽(6)進(jìn)行固定，同時，在外部封裝(5)上還設(shè)有光纖輸入端 口和光纖輸出端口。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光時鐘提取裝置，其特征在于，所述光 時鐘提取裝置還設(shè)有光電控制電路和時鐘信號輸出單元，其中，所述 光電控制電路由光纖分光器、光電檢測器、掃描控制裝置與開關(guān)控制 裝置組成，所述時鐘信號輸出單元由光開關(guān)、光學(xué)限幅器組成，光纖 分光器既與一維磁光子晶體光纖耦合組件相連，又分別與光電檢測 器、光纖延遲線和光開關(guān)相連，而光電檢測器還與掃描控制裝置、開 關(guān)控制裝置相連，掃描控制裝置還與一維磁光子晶體光纖耦合組件相 連，光開關(guān)還與開關(guān)控制裝置、光學(xué)限幅器相連。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的光時鐘提取裝置，其特征在于，所述時鐘信號輸出單元還設(shè)有光纖延遲線，光纖分光器與光開關(guān)的連接包括 下列兩種連接-(1) 光開關(guān)直接通過光纖與光纖分光器相連；(2) 光開關(guān)通過光纖延遲線與光纖分光器相連。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光時鐘提取裝置，其特征在于，所述一 維磁光子晶體(3)是由磁性材料層和非磁性材料層在一維方向上呈 周期性有序間隔堆疊而成的光子晶體結(jié)構(gòu)。
7. —種光時鐘提取方法，其特征在于，所述光時鐘提取方法包括 以下步驟1) 通過準(zhǔn)直透鏡將輸入光信號準(zhǔn)直成平行光，再利用起偏器將 入射的平行光變成線偏振光；2) 利用可調(diào)偏置磁場單元調(diào)節(jié)外加磁場，改變一維磁光子晶體的透射光譜，實(shí)現(xiàn)兩諧振峰透射距離的調(diào)節(jié)，達(dá)到跟蹤光時鐘信號的目的；3) 利用自聚焦透鏡將利用一維磁光子晶體提取的光時鐘以平行 光的形式聚焦到輸出光纖，由光纖輸出端口輸出備用。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的光時鐘提取方法，其特征在于，所述光時鐘提取方法還設(shè)有光時鐘信號處理過程。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的光時鐘提取方法，其特征在于，所述光 時鐘信號處理過程包括-a。將由一維磁光子晶體光纖耦合組件輸出的光時鐘信號傳輸至光纖分光器，光電檢測器檢測到光纖分光器中有光時鐘傳輸時，光電 檢測器不觸發(fā)電信號，光時鐘直接通過光開關(guān)傳輸至光學(xué)限幅器，將 時鐘信號整形成為矩形時鐘信號輸出；b.將由一維磁光子晶體光纖耦合組件輸出的光時鐘信號傳輸至 光纖分光器，光電檢測器檢測到光纖分光器中無光時鐘輸出時，光電 檢測器觸發(fā)電信號，并將電信號提供給掃描控制裝置和開關(guān)控制裝 置，掃描控制裝置的電流先降后升，直到一維磁光子晶體的透射諧振峰捕捉到光時鐘信號，此后重復(fù)a步驟；在透射諧振峰未找到光時鐘 信號之前，開關(guān)控制裝置控制光開關(guān)連通到與光纖分光器連接的光纖 延遲線，光纖延遲線將存儲其內(nèi)的光時鐘信號傳輸至光學(xué)限幅器，將 時鐘信號整形成為矩形時鐘信號輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光時鐘提取裝置，屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有技術(shù)中光時鐘提取裝置復(fù)雜、可提取時鐘范圍有限的問題。該光時鐘提取裝置包括一維磁光子晶體光纖耦合組件，以及為一維磁光子晶體光纖耦合組件提供外加磁場的可調(diào)偏置磁場單元，所述一維磁光子晶體光纖耦合組件包括準(zhǔn)直透鏡、起偏器、一維磁光子晶體、自聚焦透鏡。本發(fā)明還提出了一種利用上述裝置進(jìn)行光時鐘提取的方法，通過調(diào)節(jié)外加磁場，實(shí)現(xiàn)透射諧振峰間距的調(diào)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)光時鐘提取，并將光時鐘信號處理成需要的形式。本發(fā)明不僅實(shí)現(xiàn)了光時鐘的提取，還能抑制光時鐘信號在傳輸過程中的抖動，具有實(shí)現(xiàn)簡單、費(fèi)用低、操作方便、自動識別光信號時鐘的特點(diǎn)。
文檔編號G02B6/32GK101436907SQ20081014784
公開日2009年5月20日 申請日期2008年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月15日
發(fā)明者武保劍, 昆 邱, 魏錦哲 申請人:電子科技大學(xué)