[实用新型]超宽带多周波脉冲信号的全光发生器

说明书

技术领域

本实用新型属于微波光子学和光通信技术领域，涉及利用微波光子学技术对高达数百兆的高速差分非归零码数据流在光域上实现实时的格式转换，实时产生满足美国联邦通信委员会规范的超宽带形式脉冲数据流。 

背景技术

超宽带通信是近几年刚发展起来的一门新兴技术，由于其具有发射功率低，与其它系统的兼容性好，隐蔽性好，传输速率高，系统的空间容量大和多径分辨能力强等传统无线通信无法满足的优势，故其在民用和军工都有着巨大的作用和应用的前景。 

然而超宽带信号技术具有在短距离无线通信领域的巨大优势却无法实现大范围覆盖和远距离传输的两面性。如何实现对两者的兼顾，全球该领域的科学家们正致力于提出全新的方案，利用巧妙的设计和精湛的制造工艺，创造出比现有的利用电路设计产生超宽带脉冲信号的方法更加具备性能和成本双重优势的新技术。光纤光学信号处理技术作为一种新颖的技术，相对于传统电路设计，以其具有低损耗、超大带宽、抗电磁干扰等诸多突出的优点为在高速信息处理上对所遇到的难题提供了全新的解决建议和方案。由此引发的技术革新和产业整合，目前已然成为该领域内科学家们研究的热点。 

而在光学方法产生超宽带脉冲信号的研究中又有两个关键技术是该研究热点中的重点：一，超宽带脉冲信号的发生技术；二，将非归零码等形式的数据信息进行码型转换，即将非归零码数据上的信息完全拷贝至所产生的超宽带脉冲信号上。对于第一点的超宽带脉冲信号的发生，受到美国联邦通信委员会规范的限制，现有的光学方法产生的超宽带脉冲信号存在频谱利用率低的情况。超宽带脉冲信号，按照脉冲形式可以分为单周波和多周波脉冲，单周波脉冲在美国联邦通信委员会规范下的频谱利用率不到1%，而美国和加拿大科学家在理论上研究设计的多周波脉冲信号可以接近90%。可见，设计出更加精巧稳定并且具备商业化推广的多周波脉冲信号是一项有着重大意义的研究。对于第二点涉及的对脉冲信号的信息复制和加载，现有的超宽带脉冲信号光学产生方案大都需要用到任意波形发生器等昂贵的设备以及需要额外的数字信号处理的开销，超宽带脉冲信号的产生与数据信息的复制和加载的过程脱节而独立，这在设备复杂度和开发成本两方面对超宽带信号的商业化和实用化制造了阻碍。 

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，提出了利用光纤萨格纳克环结构和偏振控制装置的新型结构，实现了将输入的差分非归零码数据实时转换为超宽带多周波脉冲信号的功能。该全光发生器对于阵列激光中某一波长的激光光束，通过在光纤萨格纳克环结构中经受调制、延时和光学相干拍频将差分非归零码数据转换为具有正极性和负极性的两个类高斯型超窄脉冲数据序列。控制两个脉冲序列光的偏振态，及其到达偏振合路器的时间差，得到某一波长的激光对应的一组单周波（由一正一负两个极性的类高斯型超窄脉冲紧密排列组成）超宽带脉冲信号。在本实用新型中使用有固定波长间隔的激光阵列和一段刻写有与阵列激光中各子激光波长对应反射波长的布拉格光栅列光纤，由每一个子激光都将分别得到上述的超宽带单周波脉冲信号，通过优化和控制激光阵列中的子激光数量、偏振态、输出功率以及各段光纤布拉格光栅的相对距离，通过高速光电探头的光电转换后，产生在美国联邦通信委员会规范下具有高频谱利用率的多周波超宽带脉冲信号序列。 

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案： 

超宽带多周波脉冲信号的全光发生器包括一个阵列激光（阵列激光由N个工作波长固定的子激光器和N个子激光偏振控制器以及N×1光耦合器组成）、第一3 dB-2×2光耦合器、第二3 dB-2×2光耦合器、第一光纤型偏振控制器、第二光纤型偏振控制器、第三光纤型偏振控制器、第四光纤型偏振控制器、第一光纤型可调延迟线、第二光纤型可调延迟线、偏振合路器、光环形器、光纤布拉格光栅列（光纤布拉格光栅列由烧写在同一根光纤上的N段光纤布拉格光栅组成）、光电相位调制器和高速光电探头。