[发明专利]一种超高速全光误码指示信号产生器

说明书

技术领域

本发明涉及光通信(含光网络)与光信息处理领域，具体来说，涉及利用光纤中的非线性效应实现光信号处理。

背景技术

随着IP网络、无线网络、宽带光纤接入技术以及大量新兴业务(如网格计算，军事应用中传感网络等)的出现，光网络传输的流量也随之急剧地增加。为了提高网络传输容量，密集光波分复用技术将得到充分的使用；同时，单波长的传输速率也将大幅度提高，并且很快达到80Gb/s或更高。

作为光网络基本功能的误码监测是实现光网络故障管理和光层保护的关键技术。传统的误码监测基于光-电转换方式，由于受到电子瓶颈和系统成本的限制，已不能满足未来超高速网络的要求，全光误码监测成为发展的必然趋势。作为一种新兴的误码监测技术，全光误码监测无需昂贵的高速光-电转换设备，节约了成本，并且光域上产生的误码指示信号可以与数据流同步传输到网络结点进行处理，更增加了误码监测的灵活性。

在全光误码监测中，误码指示信号的产生是关键。目前已有报道的全光误码指示信号生成器是由香港理工大学的L.Y.Chan等人于2003年提出的，他们利用两只注入锁定式的F-P型激光二极管分别作为全光逻辑“非”门和“同或”门，实验得到了速率为10Gb/s的非归零码数据流的误码指示信号[L.Y.Chan，K.K.Qureshi，P.K.A.Wai，B.Moses，L.F.K.Lui，H.Y.Tam，and M.S.Demokan.All-optical bit-error monitoring system using cascaded inverted wavelength converterand optical NOR gate.IEEE Photon.Technol.Lett.，2003，15(4)：593-595.]。但是，由于F-P型激光二极管中载流子的动态输运过程较慢，该方案很难应用于速率高于40Gb/s的光传输系统。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种可用于超高速归零码数据流误码监测的全光误码指示信号产生器。

为实现上述目的，本发明一种超高速全光误码指示信号产生器的结构框图如图1所示。它利用超高速归零码数据流中不同的码经过高非线性光纤传输后的不同频谱演变及其后的滤波而产生误码指示信号，其特征为在输入的归零码数据流中：(1)“0”码的频谱不展宽或略微展宽；(2)误码的频谱发生明显展宽；(3)“1”码的频谱发生严重展宽，并且脉冲的能量从中心波长向长波长和短波长转移(见图3中的曲线4)。经过带通滤波器2滤波(滤波器的中心波长与数据流脉冲的中心波长相同)，产生误码指示信号。在误码指示信号中，误码为高峰值功率脉冲；“0”、“1”码则为低峰值功率脉冲。由于本发明利用的是光放大、光非线性、光滤波等光域超快物理效应，因此，本发明是一种适用于超高速归零码数据流的全光误码指示信号产生器。

本发明的发明目的是这样实现的：输入归零码数据流经过光纤放大器实现功率放大、再经过带通滤波器1(中心波长与输入归零码数据流相同)滤除放大过程中的噪音，产生高功率归零码数据流；然后进入高非线性光纤，不同峰值功率脉冲的非线性自相位调制效应会引起不同大小的非线性相移，使脉冲频谱发生不同的演变；再经过带通滤波器2(中心波长与输入归零码数据流相同)滤波后产生高功率误码指示信号；最后，高功率误码指示信号经过光衰减器线性衰减后生成适合光纤通信系统的功率为几个毫瓦的误码指示信号。

具体来讲，在本发明中，高峰值功率的高斯光脉冲在高非线性光纤中传输时，非线性自相位调制效应在光脉冲内引入与脉冲功率成正比的非线性相移。由于高斯型分布的脉冲在不同时刻的脉冲功率不同，非线性相移随时间变化，从而脉冲产生频率啁啾，即：脉冲前沿中心波长红移，脉冲后沿中心波长蓝移，在脉冲中间部分产生近似线性正啁啾，脉冲频谱展宽。图2为归一化高斯脉冲功率、非线性相移及频率啁啾在光脉冲内的分布。光脉冲在两个不同时刻有相同的频率啁啾，但非线性相移不同(例如：图2中的A、B两点)，这表明光脉冲包含具有同一频率但相位不同的两个单色光波，它们的相对相位差引起的频域内相长或相消干涉形成光脉冲频谱的展宽和分裂，高峰值功率脉冲会在中心波长处形成脉冲能量谱低谷。这也是本发明的关键点之一。

最大非线性相移φ_max出现在光脉冲中心处，考虑光纤损耗和自相位调制效应，φ_max的计算式为