[发明专利]一种同时实现三路DPSK信号1-2信号组播的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光网络中特别是网关节点中利用非线性器件半导体光放大器(SOA)中的三阶非线性效应-四波混频(FWM)在不需要泵浦光的条件下同时实现对三路输入DPSK信号进行一路到二路(1-2)组播的方法，属于全光信号处理技术领域。 

背景技术

全光信号处理技术在未来光网络中被视为非常具有前景的一项技术，随着通信领域传输技术的发展，宽带互联网开始普及，信号传输速率和通信容量的提升给人们带来了诸多好处，比如视频会议、高清电视、远程教育等，但同时也给网络带来了很大的压力。首当其冲的就是功耗问题，波分复用系统中，需要有与波长数量相对应的多路光电、电光信号转换电路。另外，电域内的路由和交换也有大量的功率消耗。另一方面就是处理速度问题，电域的处理速度已经成为整个光网络通信的瓶颈，对信号在全光的条件下进行处理可以有效的缓解上述问题。因此，全光信号处理技术引起人们越来越多的关注，其作为未来光网络的重要支撑技术，有着广阔发展前景和重要现实意义。 

全光信号处理技术的一个重要领域-全光信号组播技术，通过把一个波长上的信号有效的组播到多个波长上，进而可以有效的提升网络效率和资源利用率，近些年随着高清电视业务以及数据中心的数据迁移等业务的广泛涌现，信号组播技术起到越来越重要的作用。 

由于信号组播技术的重要性，近些年来引起了人们广泛而深入的研究，采用的主要方法是通过一定数目的泵浦光和信号光在各种不同非线性器件中的不同非线性效应来完成。涉及到的非线性器件包括高非线性光纤(HNLF)、半导体光放大器(SOA)、量子点半导体光放大器(QD-SOA)、光子晶体光纤(PCF)、硅基波导(Silicon Waveguide)、硅基纳米线(Silicon Nanowire)以及周期性极化铌酸锂波导(PPLN)等。采用的主要非线性效应包括交叉相位调制(XPM)、交叉增益调制(XGM)、四波混频(FWM)效应以及各种级联二阶非线性效应如级联倍频差频(cSHG/DFG)效应、级联和频差频效应(cSFG/DFG)等。然而，目前的信号组播技术针对的都是单一输入信道信号的组播，尚未涉及到对多个输入信道信号的组播。同时现有的组播方案都采用了一定数目的泵浦光，存在泵浦光的开销。并且现有的机制普遍存在信号输入功率高、转换效率低以及系统复杂度高等问题。 

作为一种重要的非线性器件，SOA具有非线性效应强、动态增益和动态范围大、结构紧凑、易集成等优势，在全光信号处理中具有特殊重要的地位。基于SOA的FWM效应具有对信号的比特率和调制格式透明，可以在很宽的波长范围内实现较高的增益，且SOA各种弛豫(载流子密度脉动CDP、载流子加热CH和谱烧孔SHB)时间短。采用SOA作为非线性介质完成多输入信道信号的组播能够获得相对较高的转换效率、较 低的输入信号功率等额外的优势。 

随着人们对通信容量和质量的要求不断提高，差分相移键控调制格式(DPSK)由于其良好的性能成为了光纤通信技术方面的研究热点。DPSK调制方式对激光器线宽的要求相对较低，并且使用结构简单、基于干涉仪解调和直接检测的接收机。DPSK信号的频谱宽度介于非归零码(NRZ)和归零码(RZ)之间，比普通的RZ码的频谱效率高，可以改进色散容限、非线性容限和偏振模色散容限，增加传输距离。和传统的开关键控(OOK)调制方式相比，DPSK信号可以传输更远的距离并减少对光功率的要求。针对DPSK信号的组播技术研究将会在网络中起到重要作用，同时针对多路输入信号的组播技术将进一步有效提升网络效率和性能。 

发明内容

本发明提供一种同时实现三路DPSK信号1-2信号组播的方法。所述技术方案如下： 

一种同时实现三路DPSK信号1-2信号组播的方法包括： 

三路DPSK信号光通过调制器产生后同时注入到SOA中，三个光波在SOA相互作用发生FWM效应，共新生成9个闲频光。由于FWM的内部机理，9个新生成的闲频光的部分光与输入的信号光携带相同的信息。经过论证，在三路DPSK信号光输入的条件下可以同时完成对这三路信号分别1-2的组播。 

本发明提供的技术方案的有益效果是：采用全光方式进行信号组播，不受电设备速率的限制，结构相对简单，易于操作，同时对信号调制格式透明。采用SOA作为非线性介质，FWM转换效率相对较高，同时对信号的输入功率要求较低。整个组播过程中无需任何额外的泵浦光源，减小了系统开销。本发明首次实现对多路(3路)DPSK信号在没有泵浦光的参与下同时完成一路到二路(1-2)信号的组播，尚属业界首次。 

附图说明