[发明专利]一种基于环路合并的少模全光再生装置及方法

说明书

本发明涉及一种基于环路合并的少模全光再生装置及方法，包括：少模信号经模式解复用后分为三路，每路加上不同的时延，通过对应X型光耦合器耦合进入非线性环形镜分时隙由半导体光放大器SOA放大。时钟脉冲自1分4光耦合器注入非线性环形镜，时钟脉冲间隔设置为与三路模式光信号的时延同步。通过高速光开关，实现全光判决，将受损信号调制到时钟脉冲上，获得三路再生信号。再生信号再经整形和模分复用后，进行传输。本发明可实现对模分复用光信号幅度、模式和相位的再生。将多环路合并成一个环路，结合时钟脉冲和高速光开关，实现多路信号并行、单路控制，实现器件的共用，降低成本。

技术领域

本发明属于光传输通信技术领域，具体涉及一种基于环路合并的少模全光再生装置及方法。

背景技术

随着骨干网传输容量需求的激增，提升光通信系统信道容量的新技术在不断突破和发展，能够成倍地提升系统的传输容量，如少模光纤模式复用的传输容量已突破115Tb/s。然而传统的光通信系统受限于“光传输、电中继”的思想，采用“光-电-光”的传输模式，使得“电子速率瓶颈”等问题限制了信道容量的进一步增加，因此传统的思想已经无法应付现阶段超高速光通信网络中的超长距离传输问题。

全光信号处理技术应运而生，为光网络提供了更大的容量、更强的灵活性，降低了传输网络的复杂性和成本。其中，基于全光信号处理技术的全光再生技术被认为是未来全光通信系统的关键技术，能够解决超高速光通信网络中光信号恶化的问题，保证高效的信号传输，该技术具有很大的研究前景和价值。全光再生分三种层次的再生手段：1R是指光的再放大，2R是指光的再放大和再整形，3R是指光的再放大、再整形和再定时。全光1R再生技术适用于由信道衰减引起的信号光功率损失情况。该技术跳过“光-电-光”转换的步骤，直接通过基于受激辐射放大的光放大器对传输链路中受损光信号的幅度进行再生放大。全光2R再生技术适用于由于信道衰减、色散、非线性效应等引起的信号幅度衰减和波形畸变。基于该技术的全光波长变换技术，具有数据调制格式透明的特点，能够在转换光的同时保留原信号的相位和幅度信息，已成为国内外的研究热点。目前全光波长转换速率已经实现了320Gbit/s。全光3R再生技术适用于畸变信号的再生恢复，从根本上解决了动态光网络对信号的损伤问题，是全光中继的核心技术。全光3R再生技术在全光2R再生的基础上引入时钟提取单元，能够重新定义链路中的传输信号，同时还能够抑制相位抖动，实现受损信号的幅度、形状和相位恢复，适用于在超高速光网络中对光信号进行低噪声再放大、再定时和再整形，保证了光信号在发射机、中继器和接收机之间的可靠传输、交换和处理，在超高速大容量的光通信网络中具有重大的研究价值和应用前景。

现有技术中，对少模系统的放大，往往集中在对光信号幅度的增益，实现对光信号模式、相位等进行修复，往往采用分路或光电转换后再进行信号的恢复，一方面时延较高，另一方面器件使用数目较多，导致成本较高。

如图1所示的基于分段组合掺铒光纤放大器(EDFA)的全光再生装置，光信号与泵浦光通过波分复用器(WDM)同时注入第一段掺铒光纤(EDF)中进行一级放大，此时获得的是低噪声的光放大信号。之后通过噪声抑制单元进行输出，信号光与泵浦光再次进入第二段掺铒光纤中进行放大，此次放大的目的是提高光纤放大器的整体增益，从而获得高增益低噪声的光纤放大器。缺点在于：基于EDFA的再生方案，只能实现受损光信号的幅度再生，而在少模系统中，还需要关注信号的相位、模式等，因此该全光再生装置不适用于少模传输系统。

如图2所示的基于时频域转换的全光相关器，图中，PC为偏振控制器，DCM为色散补偿模块。首先采用色散介质对短脉冲信号进行频域到时域的转换，转换后的信号经过电光调制器，之后再经过另一段色散量相等但与符号相反的色散介质，实现相关运算，目标码元可以以微波形式加载在电光调制器上，也可以存储于输入光信号的光谱中，因此基于时频域转换的全光相关器既可以实现对光信号的相关处理也可以实现对微波信号的处理。缺点在于：方案中的器件是波长相关的，会导致对光信号波长和速率方面存在限制。

发明内容