受控时延信号约束转移传送系统.pdf

一种受控时延信号约束转移传送系统，涉及全光信号处理技术领域；所要解决的是时延系统避免受电磁干扰的技术问题；所述传送系统的光路结构：激光器所出的紫或紫外光经分光器分为直传和移频光束，直传光束和移频光束分别准直扩束后，直传光束与移频光束相交形成差拍干涉，并分别侧写入已蚀刻有掩模的光纤形成等间隔干涉条纹，形成栅距为毫米级的移动光栅组；腔镜的移动速度与直传光束和移频光束的频差有关；光脉冲信号被耦合输入到移动光栅组内，并以往返振荡的形式约束在移动光栅组内在光纤中以一确定速度传送到输出端口，再被耦合输出。本发明具有运行速率高，抗干扰力强，能避免受电磁干扰的全光系统的特点。

1、  一种受控时延信号约束转移传送系统，其特征在于，所述传送系统的光路结构：紫或紫外光激光器所出的紫或紫外光经分光器分为直传光束和移频光束，直传光束和经声光调制器移频后的移频光束分别经准直扩束器准直扩束后，直传光束与移频光束相交形成差拍干涉，并分别侧写入已蚀刻有掩模的光纤形成移动的明暗相间的等间隔干涉条纹，形成栅距为毫米级的移动光栅组；腔镜的移动速度与直传光束和移频光束的频差有关；来自信号源的光脉冲信号经耦合输入光纤被耦合输入到移动光栅组内，并以往返振荡的形式约束在移动光栅组内在光纤中传送到输出端口，再经耦合输出光纤被耦合输出。

2、  根据权利要求1所述的受控时延信号约束转移传送系统，其特征在于，所述已蚀刻有掩模的光纤为单模掺铒光纤。

3、  根据权利要求1所述的受控时延信号约束转移传送系统，其特征在于，激励激光器输出波长980纳米的激光至所述单模掺铒光纤。

受控时延信号约束转移传送系统
技术领域
本发明涉及全光信号处理技术，特别是涉及一种利用全光的侧写入型受控时延信号约束转移传送的系统技术。
背景技术
随着近期高新科技的发展，数值计算及逻辑运算处理的过程需要提高信号传送及处理速度，同时也需要提高抗干扰水平。原有信号系统由电子线路构成，电子信号系统运行速度主要由电子元件工作速度决定。电子线路由金属导线及半导体元件构成，每根导线都能感应电磁信号，所以，抗电磁干扰能力很差。半导体元件不仅不能抗电磁辐射，还不能抗核辐射，因为核辐射可改变其参杂状态。由于以上两个重要原因，全光信号系统脱颖而出。全光结构的信号系统是超高速计算及逻辑系统的发展方向，系统中使用光作为信号载体因而传递速度接近极限，远超越电子线路的速度。时延是指信号延迟，并非指任何环节的速率下降。全光的系统没有电子元件，具有强抗电磁干扰及抗多种辐射能力。全光信号系统中需要与之相匹配的受控时延功能环节，类似于电子元件中的延迟器件，可独立形成功能系统。本发明即是其中之一。
电子线路中的延迟器件可分两种：固定时延器及受控可调时延器。它们不仅抗(上述)干扰能力都很差，而且不能应用于全光系统中适配于其他光逻辑或光运算器。如果在全光系统中使用电子时延装置，就必须外加光-电、电-光转换装置，成为非全光系统，因而存在运行速率低及抗干扰力差双重缺陷。
目前光信号的固定时延只有一种方法：用很长的光纤来消耗时间。如果时延量级较大，就需数万米光纤。受控的无级可调时延系统实为本发明首创。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种运行速率高、抗干扰力强的，能避免受电磁干扰的，全光系统的侧写入型的受控时延信号约束转移传送系统。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种受控时延信号约束转移传送系统，其特征在于，所述传送系统的光路结构：紫或紫外光激光器所出的紫或紫外光经分光器分为直传光束和移频光束，直传光束和经声光调制器移频后的移频光束分别经准直扩束器准直扩束后，直传光束与移频光束以一定的角度相交形成差拍干涉，并分别以一定角度侧写入已蚀刻有掩模的光纤形成移动的明暗相间的等间隔干涉条纹，形成栅距为毫米级的移动光栅组，可视为移动光栅腔镜；腔镜的移动速度与直传光束和移频光束的频差有关；来自信号源的光脉冲信号经耦合输入光纤被耦合输入到移动光栅组(移动光栅腔镜)内，并以往返振荡的形式约束在移动光栅组(移动光栅腔镜)内在光纤中以一确定速度传送到输出端口，再经耦合输出光纤被耦合输出。
进一步的，所述已蚀刻有掩模的光纤为单模掺铒光纤。
进一步的，激励激光器输出波长980纳米的(激励)激光至所述单模掺铒光纤；对波长为1550纳米的信号光产生增益，以补偿时延过程的强度损耗。
利用本发明提供的受控时延信号约束转移传送系统，由于采用通过控制频移从而控制时延的方式，使本发明的受控时延信号转移传送系统能主要部分采用光学元件，即系统主要部分不包含有电子元件，从而避免了光电系统存在的易受电磁干扰及运行速率低的缺陷(无电子元件及导线，即无电磁干扰)。
附图说明
图1是本发明实施例的系统原理框图；
图2是本发明实施例的光栅型反射腔镜形成原理图；
图3是本发明实施例的光信号转移传送原理图；
图4是本发明实施例的系统时延量可变的符号：
图5是本发明实施例的系统时延量固定的符号。
具体实施方式
以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
本发明实施例所提供的一种受控时延信号约束转移传送系统，其特点是信号光脉冲由光纤耦合送入输入端口，可被延迟一确定的时间后耦合至输出端口送出。其间的延迟数值可由内部的光调制参数设定。改变调制参数，可改变延迟量。系统的主要部分完全没有电子元件，为全光系统。
超过阈值强度的紫或紫外光的照射可使纤芯材料被激励从而折射率发生改变，称为光致折变效应。当紫或紫外光消失后，纤芯材料退激励，其折射率可恢复原值。在表面已制作有透射式光栅掩模的光纤上照射紫或紫外光，可使纤芯内生成折射率光栅，以达到对光纤内的信号光反射的目的。反之，无光照区域的纤芯则无光栅生成，实为介质腔，其两边均为反射腔镜。由此，如图2所示，可在光纤的工作长度内等间隔地通过局部照射而设置多个用光栅组成的反射腔镜，用以寄存多个光脉冲信号。
如图1所示，本发明实施例的受控时延信号约束转移传送系统中，紫或紫外光激光器1所出的紫或紫外光经分光器分为直传光束1和移频光束2，直传光束1和经声光调制器移频后的移频光束2分别经准直扩束器准直扩束后，直传光束与移频光束以一定的角度相交形成差拍干涉，并分别以一定角度侧写入已蚀刻有掩模的光纤形成移动的明暗相间的等间隔干涉条纹，形成栅距为毫米级的移动光栅组，可视为移动光栅腔镜；腔镜的移动速度与直传光束1和移频光束2的频差有关；来自信号源的光脉冲信号经耦合输入光纤被耦合输入到移动光栅组(移动光栅腔镜)内，并以往返振荡的形式约束在移动光栅组(移动光栅腔镜)内在光纤中以一确定速度传送到输出端口，再经耦合输出光纤被耦合输出。
如图3所示，在受控时延信号约束转移传送系统中，光脉冲信号在该系统时延转移过程中首先以耦合方式进入光纤中的一信号封闭区内，也就是腔内。腔两端是反射光栅。随后，信号光在用光栅组成的两反射腔镜之间沿光纤往返振荡。一旦所有的紫或紫外光照区域以相同的速度同时向同一方向移动，也就是所有的腔向一个方向移动，寄存在腔镜内的信号也随之向一端转移。如果该过程持续进行，信号脉冲将被逐个通过寄存腔移动的方式从输入端转移至输出端。光栅组成的腔镜的移动速度与信号脉冲延迟时间成反比。
上述区域间隔型的紫或紫外的持续移动光照可用差拍干涉的方法形成。紫或紫外激光经分束器分为两束后，其中一路经由声光调制器移频后再与另一路以一定角度汇合，则形成差拍干涉。这两路光的频率有微小的差值，不会形成稳定干涉条纹，只能按差拍原理形成移动条纹。汇合角度决定了明暗相间的等间隔干涉条纹的宽度，而移频的数值决定了该条纹移动的速度。
光脉冲在耦合输入、转移时延及耦合输出过程中均有强度损耗，采用掺铒光纤并用波长980纳米的激光激励，使对波长为1550纳米的信号光产生增益，可补偿全过程的强度损耗。
输入光脉冲的时基频率与系统采样输入速率可采用同步及异步两种方式。同步方式是指输入脉冲到达耦合采样点时，该点正在介质腔处，其输出波形与输入波形相同。异步则必须使输入采样频率是输入脉冲频率的两倍以上。输入的一个脉冲对应输出的多个脉冲，即时延的同时还进行了变换。
上述系统在组成更大系统时可用如图4的系统时延量可变的符号和如图5的系统时延量固定的符号表示。