專利名稱：一種產(chǎn)生多載波光的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光通信系統(tǒng)領域，具體說是一種產(chǎn)生多載波光的方法。
背景技術：
隨著網(wǎng)絡帶寬需求愈來愈大，傳輸網(wǎng)絡必須提高傳輸容量。光纖通信是主要的大 容量傳輸手段，而WDM(波分復用)則是目前實用化的最重要的大容量技術?，F(xiàn)有WDM網(wǎng)絡以IOGbps的信道速率為主，40Gbps已逐漸商用，IOOGbps及更高速 率相關技術也被陸續(xù)提出。對于100(ibpS及更高速率的系統(tǒng)而言，目前的電子速率尚未能 達到如此高速的速率，存在著電子瓶頸。目前業(yè)界為解決電子瓶頸問題有著多種不同的方式，其中有一種便是利用多載波 光來承載數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)100(ibpS或更高速率的高速光纖傳輸系統(tǒng)。目前所見的多載波光的產(chǎn)生方式有如下幾種多載波光產(chǎn)生的第一種方式是利用法布里珀羅激光光源或者鎖模激光光源等多 模式激光光源，來產(chǎn)生等頻率間隔的多載波光。為了產(chǎn)生多個載波光，在激光諧振器中沒有 設置濾波器等波段限制單元。為了保證震蕩光頻穩(wěn)定，需要對外部光進行注入鎖定或者利 用波長濾波器的光頻率閉鎖單元。圖1表示多載波光產(chǎn)生的第二種方式，本方式適合于載波光波長數(shù)在數(shù)十個左右 的情況，單一波長光源101的數(shù)量與所需生成的不同波長的載波光的數(shù)量相同，利用單一 波長光源101將各自的輸出載波光以波長合波器102進行合波，得到所需的多載波光。圖 1中如需產(chǎn)生η個波長分別為λ1、λ2、…λη的載波光，則需要η個單一波長光源101。圖2表示多載波光產(chǎn)生的第三種方式，本方式將激光器等單一波長光源101的輸 出光輸入到光調(diào)制器104中，所述光調(diào)制器104為相位調(diào)制器或者強度調(diào)制器；光調(diào)制器 104還接收信號驅(qū)動103發(fā)來的重復頻率為f的振蕩信號，信號驅(qū)動103為一震蕩器，光調(diào) 制器104輸出多載波光，該多載波光具有等間隔的邊帶，且該邊的大小與重復頻率f相關。 然而在需要更多個的載波光的情況下，則需要采用第一種方式所述的結構，對多個單一波 長光源的輸出光進行合路后在光調(diào)制器中調(diào)制。圖3表示多載波光產(chǎn)生的第四種方式，該方式用信號發(fā)生器105提供的周期信號 驅(qū)動脈沖光源106，脈沖光源106可以為一脈沖激光器，將脈沖光源106輸出的脈沖光輸入 波導型光非線性介質(zhì)107，波導型光非線性介質(zhì)107利用脈沖光源106輸出的脈沖光，產(chǎn)生 基于超連續(xù)光譜等的非線性光學效應，使得輸入的脈沖光光譜展寬，使得脈沖光中的載波 光數(shù)量增加，產(chǎn)生多載波光，多載波光的頻率間隔為輸出光的重復頻率。對于第一種多載波光產(chǎn)生的方式而言，在多模式的激光光源中會產(chǎn)生特有的模式 分配噪聲，使得各載波光質(zhì)量下降，另需要對多模式激光光源進行波段控制，很難產(chǎn)生高質(zhì) 量多數(shù)量的載波光。對于第二種和第三種多載波光產(chǎn)生的方式而言，為了使得光源的光頻成為等間 隔，有必要進行控制和穩(wěn)定化，且在載波光數(shù)超過100的情況下，其結構復雜且不現(xiàn)實。
而第四種方式是基于非線性光學效應的光譜展寬，其生成的載波光質(zhì)量不會優(yōu)于 輸入波導型非線性介質(zhì)中的脈沖光質(zhì)量，比單一波長光源輸出的質(zhì)量差。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種產(chǎn)生多載波光的方法， 在實際系統(tǒng)器件水平的基礎上用簡單的方式產(chǎn)生多載波光，以便可以覆蓋到廣波長范圍， 能使各載波光頻率穩(wěn)定且質(zhì)量高。為達到以上目的，本發(fā)明采取的技術方案是一種產(chǎn)生多載波光的方法，其特征在于，其具體步驟如下首先，采用單一波長光源200產(chǎn)生輸出光，該輸出光經(jīng)多載波光產(chǎn)生裝置201后， 生成多載波光；所述多載波光產(chǎn)生裝置201包括至少一套頻率搬移部分，2*1分光比為50 50的耦合器202接收單一波長光源200產(chǎn)生的輸出光，耦合器202的輸出光經(jīng)過頻率搬移部分后，其輸出頻率發(fā)生搬移，得到頻率偏移 后的光，該頻率偏移后的光送入EDFA 205放大，所述EDFA為摻鉺光纖放大器，頻率偏移后的光經(jīng)過EDFA 205放大后，作為1 分光比為50 50的耦合器206 的輸入光，耦合器206將輸入光分成兩路光輸出，其中一路作為該多載波光產(chǎn)生裝置的輸出 端，另一路經(jīng)過偏振控制器207后，進入可調(diào)諧光濾波器208，所述可調(diào)諧光濾波器208為可 調(diào)帶寬可變中心波長的光濾波器，或為可調(diào)中心波長可變帶寬的可調(diào)諧光濾波器，經(jīng)過可調(diào)諧光濾波器208濾波后，該路頻率偏移后的光依次經(jīng)過偏振控制器209、 EDFA 210，最后送入2*1分光比為50 50的耦合器202的另一個輸入端口，頻率偏移后的光連同單一波長光源200的出射光再次經(jīng)頻率搬移部分頻率搬移 后，經(jīng)EDFA 205放大后，由耦合器206 —路輸出，一路繼續(xù)循環(huán)，這樣，單一波長光源200輸 出的光經(jīng)過在該多載波光產(chǎn)生裝置201不斷循環(huán)后，得到多載波光。在上述技術方案的基礎上，所述頻率搬移部分由相位調(diào)制器203和信號發(fā)生裝置 204構成；耦合器202的輸出光經(jīng)過相位調(diào)制器203，該相位調(diào)制器203是由信號發(fā)生裝置 204調(diào)制的，單一波長光源200產(chǎn)生的輸出光經(jīng)由該信號發(fā)生裝置204調(diào)制的相位調(diào)制器 203后，其輸出頻率發(fā)生搬移，搬移的距離由信號發(fā)生裝置204的輸出頻率決定；所述多載波光的數(shù)量由可調(diào)諧光濾波器208的帶寬和中心波長以及信號發(fā)生裝 置204的輸出頻率來決定。在上述技術方案的基礎上，所述頻率搬移部分由IQ調(diào)制器303和震蕩器103構 成；耦合器202的輸出光經(jīng)過IQ調(diào)制器303，該IQ調(diào)制器303是由震蕩器103調(diào)制 的，單一波長光源200產(chǎn)生的輸出光經(jīng)由該震蕩器103調(diào)制的IQ調(diào)制器303后，其輸出頻 率發(fā)生搬移；所述多載波光的數(shù)量由可調(diào)諧光濾波器208的帶寬和中心波長以及震蕩器103的輸出頻率來決定。在上述技術方案的基礎上，IQ調(diào)制器303的調(diào)制方式為在IQ調(diào)制器303的IQ 兩路分別加載由震蕩器(103)提供的正弦驅(qū)動電壓和余弦驅(qū)動電壓來實現(xiàn)頻譜的搬移，搬 移的間隔由驅(qū)動電壓頻率決定。在上述技術方案的基礎上，在2*1分光比為50 50的耦合器202和相位調(diào)制器 203間，串聯(lián)一相同的多載波光產(chǎn)生裝置201。在上述技術方案的基礎上，單一波長光源200產(chǎn)生輸出光后，將其作為輸入的光， 該輸入的光先經(jīng)過由震蕩器103驅(qū)動的光調(diào)制器104產(chǎn)生相對較少的載波光，再使產(chǎn)生的 相對較少的載波光通過多載波光產(chǎn)生裝置201。本發(fā)明所述的產(chǎn)生多載波光的方法，在實際系統(tǒng)器件水平的基礎上用簡單的方式 產(chǎn)生多載波光，該方法所述硬件除信號發(fā)生器204需要特殊定制外，其余各部件均可采用 目前市面上所見的任意型號，該信號發(fā)生器204需要提供頻率與所需載波搬移頻率相同的 鋸齒波信號，以驅(qū)動相位調(diào)制器203實現(xiàn)載波頻率搬移，故需要定制，其可通過現(xiàn)有的電子 設計水平很好得到實現(xiàn)。該方法產(chǎn)生的多載波光可以覆蓋到廣波長范圍，能使各載波光頻 率穩(wěn)定且質(zhì)量高。


本發(fā)明有如下附圖圖1是多載波產(chǎn)生的第二種方式示意圖；圖2是多載波產(chǎn)生的第三種方式示意圖；圖3是多載波產(chǎn)生的第四種方式示意圖；圖4是本發(fā)明采用的多載波產(chǎn)生方法的技術方案框圖；圖5是多載波產(chǎn)生裝置201結構圖；圖6是信號發(fā)生裝置的驅(qū)動電壓圖；圖7是進入多載波光產(chǎn)生裝置前的單一波長光源出射光光譜8是經(jīng)多載波光產(chǎn)生裝置后產(chǎn)生5個載波光的光譜圖；圖9是經(jīng)多載波光產(chǎn)生裝置后產(chǎn)生10個載波光的光譜圖；圖10是基于多載波產(chǎn)生裝置201的另一種實現(xiàn)方式；圖11是基于多載波產(chǎn)生裝置201的第三種實現(xiàn)方式；圖12是基于多載波產(chǎn)生裝置201的第四種實現(xiàn)方式。
具體實施例方式以下結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。本發(fā)明所述的產(chǎn)生多載波光的方法，如圖4、5所示，其具體步驟如下首先，采用單一波長光源200產(chǎn)生輸出光，該輸出光經(jīng)多載波光產(chǎn)生裝置201后， 生成多載波光；所述多載波光產(chǎn)生裝置201包括至少一套頻率搬移部分，本實施例中，所述頻率 搬移部分由相位調(diào)制器203和信號發(fā)生裝置204構成，2*1分光比為50 50的耦合器202，耦合器202接收單一波長光源200產(chǎn)生的輸出光，耦合器202的輸出光經(jīng)過相位調(diào)制器203，該相位調(diào)制器203是由信號發(fā)生裝置 204調(diào)制的，單一波長光源200產(chǎn)生的輸出光經(jīng)由該信號發(fā)生裝置204調(diào)制的相位調(diào)制器 203后，其輸出頻率發(fā)生搬移，搬移的距離由信號發(fā)生裝置204的輸出頻率決定，經(jīng)由相位調(diào)制器調(diào)制203后的頻率偏移后的光送入EDFA 205放大，所述EDFA為 摻鉺光纖放大器，頻率偏移后的光經(jīng)過EDFA 205放大后，作為1 分光比為50 50的耦合器206 的輸入光，耦合器206將輸入光分成兩路光輸出，其中一路作為該多載波光產(chǎn)生裝置的輸出 端，另一路經(jīng)過偏振控制器207后，進入可調(diào)諧光濾波器208，所述可調(diào)諧光濾波器208為可 調(diào)帶寬可變中心波長的光濾波器，或為可調(diào)中心波長可變帶寬的可調(diào)諧光濾波器，經(jīng)過可調(diào)諧光濾波器208濾波后，該路頻率偏移后的光依次經(jīng)過偏振控制器209、 EDFA 210，最后送入2*1分光比為50 50的耦合器202的另一個輸入端口，頻率偏移后的光連同單一波長光源200的出射光(即單一波長光源200產(chǎn)生的輸 出光)再次經(jīng)相位調(diào)制器203頻率搬移后，經(jīng)EDFA 205放大后，由耦合器206—路輸出，一 路繼續(xù)循環(huán)，這樣，單一波長光源200輸出的光經(jīng)過在該多載波光產(chǎn)生裝置201不斷循環(huán) 后，得到多載波光；所述多載波光的數(shù)量由可調(diào)諧光濾波器208的帶寬和中心波長以及信號發(fā)生裝 置204的輸出頻率來決定。上述技術方案以循環(huán)的方式對輸入單一波長光源出射光實現(xiàn)頻譜搬移，以實現(xiàn)多 光載波光的產(chǎn)生，與采用多個激光光源產(chǎn)生多載波光的技術方案相比，具有結構簡單，產(chǎn)生 方式靈活、各載波光頻率穩(wěn)定且質(zhì)量高等特點，可覆蓋到波長范圍。頻率搬移部分由相位調(diào)制器203和信號發(fā)生裝置204構成，信號發(fā)生裝置提供一 定頻率的鋸齒波電壓來驅(qū)動相位調(diào)制器203，根據(jù)傅里葉變換理論，時域的線性相移等同于 頻域中的頻譜搬移。設F(f) = F{f(t)}，F(xiàn)表示傅里葉變換算符，t是時域變量，f是頻域 變量。則有，F(xiàn)(f-kAf) 二？仕⑴柏即⑴^?。扣丨，其中！^為常數(shù)。即通過引入一個時域 線性相移Φ (t) = 2JikAft，他的頻譜F(f)則會被搬移到F(f-kAf)，搬移量為kAf。我們通過利用相位調(diào)制器來實現(xiàn)這種時域的線性相移，單臂鈮酸鋰相位調(diào)制器的 傳遞函數(shù)可表示為φ (t) = (π/VJ ‘ V(t)其中Vn表示半波電壓，V(t)表示驅(qū)動電壓。半波電壓是由鈮酸鋰相位調(diào)制器的 自身結構所決定，要實現(xiàn)Φα) = 2JTkAft的相移，只需V(t) =2VnkAft。圖6給出了頻譜搬移量分別為Δ f和2 Δ f的驅(qū)動電壓波形，頻譜搬移量與驅(qū)動電 壓的斜率相關，搬移量為2Δ ·其驅(qū)動電壓的斜率是搬移量為Af的兩倍，鑒于光振動的周 期性，相移量為2 π與相移量為0對頻譜搬移的效果是等同的，故而其驅(qū)動電壓幅值只需使 得相移在2 π內(nèi)變化即可，其重復頻率也應為頻譜搬移量相同。光放大部分由EDFA 205和EDFA 210組成，用于補償循環(huán)環(huán)路內(nèi)各器件引入的插 損，以保證出射的多載波光幅值一致。偏振控制部分由偏振控制器207和偏振控制器209組成，用于控制多載波光的偏振態(tài)，以保證出射的多載波光偏振態(tài)一致。載波選擇部分由可調(diào)諧光濾波器208組成，可調(diào)諧光濾波器208是中心波長可調(diào)， 帶寬可調(diào)的，選用的可調(diào)諧光濾波器208不一樣，其中心波長和帶寬的可調(diào)范圍也不一樣， 通過調(diào)節(jié)可調(diào)諧光濾波器208的帶寬和中心波長，來決定多載波產(chǎn)生裝置201在通過耦合 器206后，繼續(xù)循環(huán)的那一路光中所能進入再循環(huán)的波長數(shù)量，進而決定多載波光產(chǎn)生裝 置的最終產(chǎn)生的多載波光的數(shù)量。圖7給出了是進入多載波光產(chǎn)生裝置前的單一波長光源出射光光譜圖，通過調(diào)節(jié) 信號發(fā)生裝置204的輸出頻率和可調(diào)諧光濾波器208的中心波長和帶寬，可以隨意設置多 載波光之間的間隔和輸出多載波光的數(shù)量。圖8是經(jīng)多載波光產(chǎn)生裝置后產(chǎn)生5個載波光 的光譜圖，圖9是經(jīng)多載波光產(chǎn)生裝置后產(chǎn)生10個載波光的光譜圖。頻譜搬移的方式除了利用相位調(diào)制器外，另外可利用IQ調(diào)制器303替換相位調(diào)制 器203來完成實現(xiàn)多載波光產(chǎn)生裝置201，如圖10所示結構，所述頻率搬移部分由IQ調(diào)制 器303和震蕩器103構成；耦合器202的輸出光經(jīng)過IQ調(diào)制器303，該IQ調(diào)制器303是由震蕩器103調(diào)制 的，單一波長光源200產(chǎn)生的輸出光經(jīng)由該震蕩器103調(diào)制的IQ調(diào)制器303后，其輸出頻 率發(fā)生搬移；所述多載波光的數(shù)量由可調(diào)諧光濾波器208的帶寬和中心波長以及震蕩器103的 輸出頻率來決定。IQ調(diào)制器303的調(diào)制方式為在IQ調(diào)制器303的IQ兩路分別加載由震蕩器103提 供的正弦驅(qū)動電壓和余弦驅(qū)動電壓來實現(xiàn)頻譜的搬移，搬移的間隔由驅(qū)動電壓頻率決定， 其余部件與多載波產(chǎn)生裝置201 —致?；谠摱噍d波光產(chǎn)生裝置201的還有另外一種實現(xiàn)方式，如圖11所示，在圖5所 示具體實施例的基礎上，在該多載波光產(chǎn)生裝置201結構中，在2*1耦合器202和相位調(diào)制 器203之間再插入一個結構相同的多載波光產(chǎn)生裝置201，輸入的光先經(jīng)過多載波光產(chǎn)生 裝置201產(chǎn)生相對較少的載波光，產(chǎn)生的載波光經(jīng)過相位調(diào)制器整體搬移，在可調(diào)諧光濾 波器的中心波長和帶寬的限制下，最終輸出多載波光，這種先產(chǎn)生數(shù)量較少的載波光而后 集體實現(xiàn)頻譜搬移最終輸出的結構，其生成的載波光頻率穩(wěn)定，低噪聲，結構簡單靈活。基于該多載波光產(chǎn)生裝置201還有另外一種實現(xiàn)多載波光的方法，如圖12所示， 在圖2所示具體實施例的基礎上，級聯(lián)該多載波光產(chǎn)生裝置201，其具體過程如下單一波 長光源200產(chǎn)生輸出光后，將其作為輸入的光，該輸入的光先經(jīng)過由震蕩器103驅(qū)動的光 調(diào)制器104產(chǎn)生相對較少的載波光，再使產(chǎn)生的相對較少的載波光通過多載波光產(chǎn)生裝置 201，在可調(diào)諧光濾波器208的中心波長和帶寬的限制下，最終輸出多載波光，這種通過級 聯(lián)調(diào)制器和多載波光產(chǎn)生裝置201的方式，其生成的載波光頻率穩(wěn)定，低噪聲，結構簡單靈 活。本發(fā)明不局限于上述實施方式，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離 本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護 范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種產(chǎn)生多載波光的方法，其特征在于，其具體步驟如下首先，采用單一波長光源(200)產(chǎn)生輸出光，該輸出光經(jīng)多載波光產(chǎn)生裝置O01)后， 生成多載波光；所述多載波光產(chǎn)生裝置(201)包括至少一套頻率搬移部分，2*1分光比為50 50的 耦合器(20 接收單一波長光源(200)產(chǎn)生的輸出光，耦合器Q02)的輸出光經(jīng)過頻率搬移部分后，其輸出頻率發(fā)生搬移，得到頻率偏移后 的光，該頻率偏移后的光送入EDFA(20 放大，所述EDFA為摻鉺光纖放大器，頻率偏移后的光經(jīng)過EDFA(205)放大后，作為1 分光比為50 50的耦合器(206) 的輸入光，耦合器(206)將輸入光分成兩路光輸出，其中一路作為該多載波光產(chǎn)生裝置的輸出 端，另一路經(jīng)過偏振控制器(207)后，進入可調(diào)諧光濾波器008)，所述可調(diào)諧光濾波器 (208)為可調(diào)帶寬可變中心波長的光濾波器，或為可調(diào)中心波長可變帶寬的可調(diào)諧光濾波 器，經(jīng)過可調(diào)諧光濾波器(208)濾波后，該路頻率偏移后的光依次經(jīng)過偏振控制器009)、 EDFA010)，最后送入2*1分光比為50 50的耦合器O02)的另一個輸入端口，頻率偏移后的光連同單一波長光源O00)的出射光再次經(jīng)頻率搬移部分頻率搬移后， 經(jīng)EDFA (20 放大后，由耦合器(206) —路輸出，一路繼續(xù)循環(huán)，這樣，單一波長光源(200) 輸出的光經(jīng)過在該多載波光產(chǎn)生裝置O01)不斷循環(huán)后，得到多載波光。
2.如權利要求1所述的產(chǎn)生多載波光的方法，其特征在于所述頻率搬移部分由相位 調(diào)制器(20 和信號發(fā)生裝置(204)構成；耦合器(20 的輸出光經(jīng)過相位調(diào)制器O03)，該相位調(diào)制器(20 是由信號發(fā)生裝置 (204)調(diào)制的，單一波長光源(200)產(chǎn)生的輸出光經(jīng)由該信號發(fā)生裝置(204)調(diào)制的相位調(diào) 制器(20 后，其輸出頻率發(fā)生搬移，搬移的距離由信號發(fā)生裝置O04)的輸出頻率決定；所述多載波光的數(shù)量由可調(diào)諧光濾波器O08)的帶寬和中心波長以及信號發(fā)生裝置 (204)的輸出頻率來決定。
3.如權利要求1所述的產(chǎn)生多載波光的方法，其特征在于所述頻率搬移部分由IQ調(diào) 制器(303)和震蕩器(103)構成；耦合器(20 的輸出光經(jīng)過IQ調(diào)制器(303)，該IQ調(diào)制器(30 是由震蕩器(103)調(diào) 制的，單一波長光源(200)產(chǎn)生的輸出光經(jīng)由該震蕩器(10 調(diào)制的IQ調(diào)制器(30 后， 其輸出頻率發(fā)生搬移；所述多載波光的數(shù)量由可調(diào)諧光濾波器(208)的帶寬和中心波長以及震蕩器(103)的 輸出頻率來決定。
4.如權利要求3所述的產(chǎn)生多載波光的方法，其特征在于IQ調(diào)制器(303)的調(diào)制方 式為在IQ調(diào)制器(303)的IQ兩路分別加載由震蕩器((103)提供的正弦驅(qū)動電壓和余弦 驅(qū)動電壓來實現(xiàn)頻譜的搬移，搬移的間隔由驅(qū)動電壓頻率決定。
5.如權利要求2所述的產(chǎn)生多載波光的方法，其特征在于在2*1分光比為50 50的 耦合器(20 和相位調(diào)制器O03)間，串聯(lián)一相同的多載波光產(chǎn)生裝置001)。
6.如權利要求1所述的產(chǎn)生多載波光的方法，其特征在于單一波長光源(200)產(chǎn)生輸出光后，將其作為輸入的光，該輸入的光先經(jīng)過由震蕩器(10 驅(qū)動的光調(diào)制器(104)產(chǎn) 生相對較少的載波光，再使產(chǎn)生的相對較少的載波光通過多載波光產(chǎn)生裝置(201)。
全文摘要
本發(fā)明涉及光通信系統(tǒng)領域，具體說是一種產(chǎn)生多載波光的方法，首先，采用單一波長光源(200)產(chǎn)生輸出光，該輸出光經(jīng)多載波光產(chǎn)生裝置(201)后，生成多載波光；所述多載波光產(chǎn)生裝置(201)包括至少一套頻率搬移部分，以循環(huán)的方式對輸入單一波長光源出射光實現(xiàn)頻譜搬移，以實現(xiàn)多光載波光的產(chǎn)生。本發(fā)明所述的產(chǎn)生多載波光的方法，在實際系統(tǒng)器件水平的基礎上用簡單的方式產(chǎn)生多載波光，以便可以覆蓋到廣波長范圍，能使各載波光頻率穩(wěn)定且質(zhì)量高。
文檔編號H04B10/12GK102055527SQ20101058176
公開日2011年5月11日 申請日期2010年12月10日 優(yōu)先權日2010年12月10日
發(fā)明者楊鑄, 賀志學 申請人:武漢郵電科學研究院