[发明专利]一种单一波长全光可调的一阶超宽带信号产生方法及装置

说明书

本发明公开了一种单一波长全光可调的一阶超宽带信号产生方法及装置。本发明利用正极性的高斯光脉冲经过双端口光学逻辑非门得到同一波长上的正、负极性的高斯光脉冲，再经过延时、组合，实现了单一波长上全光一阶超宽带信号的输出。所产生信号的脉冲宽度、射频谱可调谐，且脉冲的正负极性可切换。该装置结构简单、操作便捷、实现成本低，而且可以通过对光延时的简单操控，同时实现脉冲宽度和射频谱可调谐以及脉冲极性可切换的功能，具有较好的实用价值和实际可操作性。

技术领域

本发明涉及微波光子和光通信技术领域，具体涉及一种单一波长全光可调的一阶超宽带信号产生方法及装置。

背景技术

无线通信中的超宽带技术因具有带宽很宽、传输速率较高、发射功率极低且功耗小、保密性较好等优点，而被认为是一种非常有前途的新兴技术，在短距离、大容量无线通信系统及宽带传感网络中具有十分广阔的应用前景。然而由于射频信号在空气中传播时损耗非常大，且容易受到障碍物的阻挡，超宽带技术所规定的发射功率又极低，所以它主要应用于无线个域网和无线局域网等短距离无线通信的场合，而不太适合以射频信号的形式直接在空气中进行长距离的传输。然而，如果只是单纯地在射频通信上使用超宽带技术，则难以构建一个有广阔的覆盖面的通信网络，极大地限制了超宽带技术的应用范围。

光纤通信系统在长距离传输时则具有损耗低、抗干扰能力强等独特的优点。因此，将超宽带技术与光纤通信技术融合起来，成为了超宽带信号在进行远距离连接时非常好的解决方案。最近，这种融合也使得在光域内直接产生超宽带信号的研究引起了极大的关注。尤其是脉冲宽度和射频谱可调谐、脉冲极性可切换的系统，将使得超宽带技术的应用更加灵活，适应范围更加广泛。

2010年，华中科技大学的研究小组报道了一种全光可调可切换一阶超宽带信号的产生方案，但该方案所产生的超宽带脉冲不在单一波长上，是两个光波长上的混合信号。这种混合信号在经过光纤传输时，由于色散的影响，会使得两个波长上的信号发生走离，而不能保持一阶超宽带脉冲的形状。2012年，该研究小组又使用双端输入时的半导体放大器实现了超宽带信号的产生，但该方案所产生的超宽带脉冲仍旧是两个不同波长上的混合信号，且并未实现脉冲宽度和射频谱可调谐以及脉冲极性可切换的功能。目前对于单一波长上实现脉冲极性可切换的研究已有一些报道，但在此同时又能实现脉冲宽度和射频谱可调谐的功能则较为困难，尚需进行更深入的研究。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种单一波长全光可调的一阶超宽带信号产生方法及装置解决了现有光学一阶超宽带信号发生器发生机制复杂，难以同时实现可协调和可切换以及所产生的信号不在单一波长上的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种单一波长全光可调的一阶超宽带信号产生方法，包括以下步骤：

S1、将输入信号光和输入探测光分别注入双端口光学逻辑非门的两个输入端口，并在两个输出端分别得到输出探测光和输出信号光；

S2、将输出信号光输入可调延时单元1，将输出探测光输入可调延时单元2，使输出信号光与输出探测光之间具有相对延时；

S3、将输出信号光和输出探测光合并为输出脉冲，通过调节可调延时单元1和可调延时单元2的延时量，改变相对延时的大小，进而实现输出脉冲极性的可切换。

进一步地：所述步骤S1中输入信号光和输入探测光的产生方法为：激光器产生的激光通过第一耦合器被分为两路，其中一路通过光调制器调制得到正极性的高斯光脉冲作为输入信号光，另一路通过单模光纤进行解相干作为输入探测光。

进一步地：所述步骤S2中相对延时的计算方法为：

Δt＝Δt₁-Δt₂

上式中，Δt为相对延时，Δt₁为可调延时单元1的延时量，Δt₂为可调延时单元2的延时量。