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1、10申请公布号CN104181747A43申请公布日20141203CN104181747A21申请号201410467432322申请日20140915G02F1/3520060171申请人电子科技大学地址611731四川省成都市高新西区西源大道2006号72发明人刘永白芸徐亚然彭雪保高露郑秀陈立功74专利代理机构成都华典专利事务所普通合伙51223代理人徐丰54发明名称一种利用红移啁啾特性消除码型效应的方法及其装置57摘要本发明公开了一种利用红移啁啾特性消除码型效应的方法及其装置，涉及光电子技术领域，该方法主要利用半导体光放大器中的交叉非线性调制效应，将泵浦光携带的数据信息调制到探测光上；。
2、利用方波滤波器滤除泵浦光，提取红移啁啾成分，同时获得正相的探测光输出信号，此时的输出探测光伴随着一定程度的码型效应；利用高斯滤波器，根据较大红移探测光具有较强输出光强的特性，将高斯滤波器工作在较长波长对应较弱输出光强的倾斜传输曲线上，对探测光信号整形以消除码型效应。充分利用半导体光放大器啁啾特性以及滤波器组合的优势，提高了全光信号处理速度。利用红移啁啾特性，可直接获得正相的输出信号；利用滤波器组合，克服输出信号码型效应的缺点。51INTCL权利要求书1页说明书5页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图3页10申请公布号CN104181747ACN1。
3、04181747A1/1页21一种利用红移啁啾特性消除码型效应的方法，其特征在于，包括如下内容S101，将脉冲泵浦光和连续探测光分别由光功率耦合器的第一输入端和第二输入端输入，并在光功率耦合器中进行耦合；S102将耦合获得的光信号输入至半导体光放大器进行调制从而将输出调制后的光信号输入至方波滤波器进行滤波处理，获得具有红移啁啾特性的光信号；S103，将具有红移啁啾特性的光信号输入高斯滤波器，通过调节高斯滤波器的带宽和失谐量，使得具有红移啁啾特性的光信号的峰值均衡，输出消除码型效应的光信号。2根据权利要求1所述的利用红移啁啾特性消除码型效应的方法，其特征在于，在S101中，脉冲泵浦光携带数据信息。
4、。3根据权利要求2所述的利用红移啁啾特性消除码型效应的方法，其特征在于，S102具体包括将耦合获得的光信号输入至半导体光放大器进行交叉非线性调制，使得脉冲泵浦光携带的数据信息调制到连续探测光上；将调制后的泵浦光和探测光都输入至方波滤波器，通过调节方波滤波器的带宽和红移失谐量，滤掉脉冲泵浦光，提取红移啁啾特性，将已携带数据信息的脉冲探测光的极性反转，输出具有红移啁啾特性的正相的光信号。4一种利用红移啁啾特性消除码型效应的装置，其特征在于，包括具有第一输入端和第二输入端的光功率耦合器，在光功率耦合器的输出端连接半导体放大器，在半导体放大器输出端连接方波滤波器，在方波滤波器输出端连接高斯滤波器；其中。
5、，将脉冲泵浦光和连续探测光分别由光功率耦合器的第一输入端和第二输入端输入，并在光功率耦合器中进行耦合；将耦合获得的光信号输入至半导体光放大器进行调制从而将调制后的光信号输入至方波滤波器进行滤波处理，获得具有红移啁啾特性的光信号；将具有红移啁啾特性的光信号输入高斯滤波器，通过调节高斯滤波器的带宽和失谐量，输出消除码型效应的光信号。权利要求书CN104181747A1/5页3一种利用红移啁啾特性消除码型效应的方法及其装置技术领域0001本发明涉及光电子技术中全光信号处理技术领域，尤其涉及一种利用红移啁啾特性消除码型效应的方法及其装置。背景技术0002光纤通信网络已经发展成为通信中的主要网络，巨大的。
6、带宽需求对光通信网络的要求越来越高。在光传输方面，随着波分复用的应用以及光放大技术的突破，光纤传输容量飞速提升，已远远超过当前光网络的带宽要求。然而，在光交换方面，传统的“光电光”转换由于受限于电子器件本身的特性，将不可避免的使通信速率面临电子瓶颈。为解决这一问题，目前认为比较可行的方法是利用全光交换代替电子交换，实现光通信网络的全光透明。这种方法主要是利用非线性光学器件的非线性效应实现光对光的控制，从而实现全光信号处理。0003在众多非线性光学器件中，半导体光放大器能够提供大的增益，对输入光强的要求极低，同时存在多种非线性效应。这些优秀的特性使得半导体光放大器能够被应用于全光信号处理的各个方。
7、面。然而，半导体光放大器的载流子恢复时间较慢，一般为数十至数百皮秒。对于高速信号，半导体光放大器的增益在一个比特时间内无法恢复到初始状态，由此引发的码型效应会大大降低输出的信号质量，这就使所有基于半导体光放大器的全光处理器件在所能达到的最高处理速度方面受到了限制。0004针对如何缩短增益恢复时间从而消除码型效应，国内外学者提出了很多研究方案。例如采用大注入电流，长有源区，辅助光等手段。这种通过优化半导体光放大器的工作条件增加其恢复速度的方法，虽然能够有效地缩短半导体光放大器的载流子恢复时间，但很难实现超高速（大于40GBIT/S）的工作速率。近几年，采用分离的光学器件辅助来消除半导体光放大器因。
8、为慢增益恢复带来的码型效应的影响，充分利用半导体光放大器的超快动态特性实现超高速的全光信号处理的方案逐渐受到重视。0005其中，蓝移失谐滤波技术因其结构简单，工作速率高，且能充分利用频率啁啾特性等优势，被广泛应用于全光信号处理当中。文献“YLIU,ETANGDIONGGA,ZLI,SZHANG,HDWAARDT,ETALERRORFREEALLOPTICALWAVELENGTHCONVERSIONAT160GB/SUSINGASEMICONDUCTOROPTICALAMPLIERANDANOPTICALBANDPASSLTERJJOURNALOFLIGHTWAVETECH,2006,24123。
9、0236”蓝移失谐滤波技术的结构示意图，如图1所示，包括一个半导体光放大器3和一个蓝移失谐滤波器4。光输入端1输入波长为1且携带数据信息的脉冲光作为泵浦光，光输入端2输入波长为2的连续光作为探测光，由于采用蓝移失谐，滤波器的中心波长位于输出探测光波长的短波长方向。通过适当调节滤波器的带宽及失谐量，可获得携带数据信息，但呈反相的脉冲探测光2，经过延时干涉仪5后，可在输出端6获得正相的脉冲探测光2。由于半导体光放大器增益恢复过程中具有很大的蓝移啁啾，通过将滤波器蓝移能够提取该超快啁啾成分来补偿半导体光放大器的慢增益恢复过程。说明书CN104181747A2/5页40006采用蓝移失谐滤波器可以极大。
10、地提高半导体光放大器的增益恢复速度，然而采用该方案要得到比较好的输出效果，对于蓝移滤波器参数的要求会很高。而且，由于蓝移滤波器3DB带宽较窄，会滤掉一部分展宽后的连续光谱，这将导致输出光信号的功率和信噪比都有所下降。此外，利用蓝移滤波器得到的输出信号是反相信号，需在光路中加入其他的光学器件，如延时干涉仪等将其转换为正相信号，这就加剧了光路的复杂性和损耗。0007采用红移失谐滤波可以直接获得正相的输出信号，但是，就存在需要克服较为严重的码型效应的困难。因此，现有技术存在红移失谐滤波输出信号的码型效应严重的问题，使得存在信噪比较低的技术问题。发明内容0008本发明实施例通过提供一种利用红移啁啾特性。
11、消除码型效应的方法及其装置，解决了现有技术中存在红移失谐滤波输出信号的码型效应严重的问题，使得红移输出信号存在信噪比较低的技术问题，进而能够消除码型效应，从而提高信噪比。0009本发明实施例提供了一种利用红移啁啾特性消除码型效应的方法，包括如下内容S101，将脉冲泵浦光和连续探测光分别由光功率耦合器的第一输入端和第二输入端输入，并在光功率耦合器中进行耦合；S102将耦合获得的光信号输入至半导体光放大器进行调制从而将输出调制后的光信号输入至方波滤波器进行滤波处理，获得具有红移啁啾特性的光信号；S103，将具有红移啁啾特性的光信号输入高斯滤波器，通过调节高斯滤波器的带宽和失谐量，使得具有红移啁啾特。
12、性的光信号的峰值均衡，输出消除码型效应的光信号。0010进一步地，在S101中，脉冲泵浦光为携带数据信息的脉冲泵浦光。0011进一步地，S102具体包括将耦合获得的光信号输入至半导体光放大器进行交叉非线性调制，使得脉冲泵浦光携带的数据信息调制到连续探测光上；将调制后的泵浦光和探测光都输入至方波滤波器，通过调节方波滤波器的带宽和红移失谐量，滤掉脉冲泵浦光，提取红移啁啾特性，将已携带数据信息的脉冲探测光的极性反转，输出具有红移啁啾特性的正相的光信号。0012本发明还提供了一种利用红移啁啾特性消除码型效应的装置，包括具有第一输入端和第二输入端的光功率耦合器，在光功率耦合器的输出端连接半导体放大器，在。
13、半导体放大器输出端连接方波滤波器，在方波滤波器输出端连接高斯滤波器；其中，将脉冲泵浦光和连续探测光分别由光功率耦合器的第一输入端和第二输入端输入，并在光功率耦合器中进行耦合；将耦合获得的光信号输入至半导体光放大器进行调制从而将调制后的光信号输入至方波滤波器进行滤波处理，获得具有红移啁啾特性的光信号；将具有红移啁啾特性的光信号输入高斯滤波器，通过调节高斯滤波器的带宽和失谐量，输出消除码型效应的光信号。0013本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点1、由于采用了利用啁啾特性消除码型效应的方法，其中，包括将脉冲泵浦光和连续探测光分别由光功率耦合器的第一输入端和第二输入端输。
14、入，并在光功率耦合器中进行耦说明书CN104181747A3/5页5合；将耦合获得的光信号输入至半导体光放大器进行调制从而将输出调制后的光信号输入至方波滤波器进行滤波处理，获得具有红移啁啾特性的光信号；将具有红移啁啾特性的光信号输入高斯滤波器，通过调节高斯滤波器的带宽和失谐量，输出消除码型效应的光信号，解决了现有技术中存在红移失谐滤波输出信号的码型效应严重的问题，使得红移输出信号存在信噪比较低的技术问题，进而能够消除码型效应，从而提高信噪比。00142、本发明采用的利用啁啾特性消除码型效应的装置结构简单，对输入光强要求较低，可直接获得正相的输出信号，无需添加其他辅助光学器件实现了信号反转；利用。
15、方波滤波器和高斯滤波器的滤波器组合，克服了输出信号码型效应，极大地提高了利用红移失谐技术实现的全光信号处理速率。附图说明0015图1为现有技术中蓝移失谐滤波技术原理示意图；图2为本发明实施例中利用红移啁啾特性消除码型效应的方法的流程图；图3为本发明实施例中利用红移啁啾特性消除码型效应的装置的结构示意图；图4A，图4B为本发明实施例中码型为0111010的脉冲泵浦光入射下，连续探测光对应时刻的增益和啁啾特性的变化；图5A，图5B为本发明实施例中比特率为40GBIT/S时，方波滤波器和高斯滤波器的输出信号的对比眼图。具体实施方式0016本发明实施例通过提供一种利用红移啁啾特性消除码型效应的方法及其。
16、装置，解决了现有技术中存在红移失谐滤波输出信号的码型效应严重的问题，使得红移输出信号存在信噪比较低的技术问题，进而能够消除码型效应，从而提高信噪比。0017为了解决上述存在红移失谐滤波输出信号存在的码型效应，造成输出信号的信噪比较低的技术问题，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对本发明的技术方案进行详细的说明。0018本发明实施例还提供一种利用红移啁啾特性消除码型效应的方法，如图2所示，包括如下步骤S101，将脉冲泵浦光和连续探测光分别由光功率耦合器的第一输入端和第二输入端输入，并在光功率耦合器中进行耦合；在具体的实施方式中，该脉冲泵浦光携带数据信息S102将耦合获得的光信号输入至半导体光。
17、放大器进行调制从而将输出调制后的光信号输入至方波滤波器进行滤波处理，获得具有红移啁啾成分的光信号；具体地，在S102中，首先，将耦合获得的光信号输入至半导体光放大器进行交叉非线性调制，使得脉冲泵浦光携带的数据信息调制到连续探测光上；将调制后的泵浦光和探测光都输入至方波滤波器，通过调节方波滤波器的带宽和红移失谐量，滤掉脉冲泵浦光，提取红移啁啾特性，将已携带数据信息的脉冲探测光的极性反转，输出具有红移啁啾特性的正相的光信号。0019S103，将具有红移啁啾成分的光信号输入高斯滤波器，通过调节高斯滤波器的带说明书CN104181747A4/5页6宽和失谐量，使得具有红移啁啾特性的光信号的峰值均衡，输。
18、出消除码型效应的光信号。0020基于相同的发明构思，为本发明实施例提供的一种利用红移啁啾特性消除码型效应的装置，如图3所示，包括具有第一输入端A和第二输入端B的光功率耦合器301，在光功率耦合器301的输出端连接半导体放大器302，在半导体放大器302输出端连接方波滤波器303，在方波滤波器203输出端连接高斯滤波器304。0021下面结合装置对利用红移啁啾特性消除码型效应的方法进行详细描述。0022本发明是利用半导体放大器302的频率啁啾变化来实现的，下面以码型为“0111010”的脉冲泵浦光为例，首先分析探测光的增益和啁啾特性变化，如图4A，图4B所示。由于载流子密度无法在两个比特的时间间。
19、隔内恢复到稳态，半导体光放大器的增益和啁啾特性都有很大的波动，从而产生大的码型效应，从而限制半导体光放大器的工作速率。由图4A，图4B可知，码型效应主要体现在连续的“1”比特之间。随着载流子的不断消耗，半导体光放大器的增益峰值逐渐减小，对应的蓝移峰值逐渐增加，红移峰值逐渐减小。而输入为比特“0”时，半导体光放大器的增益逐渐恢复，当下一个比特“1”来临时，由于载流子密度较大，随之产生的红移啁啾特性也会增大。0023在连续探测光由光功率耦合器301输出至半导体光放大器302之后，再输入至方波滤波器103时，通过调节方波率波器303的带宽和红移失谐量，可使得红移边带对应的脉冲探测光功率得以提升，蓝移。
20、边带对应的脉冲探测光被降低，从而实现信号极性的反转，输出正相的脉冲探测光。由于方波滤波器303的带通范围内透过率相同，因此，红移啁啾越大，载流子数目越多，输出脉冲探测光对应的光功率越大，但此时输出的脉冲探测光存在着一定程度的码型效应。0024输出的脉冲探测光经过高斯滤波器304时，依旧服从图4A，图4B所示的增益和啁啾变化。适当调节高斯滤波器104的中心波长和斜率，使得大的红移啁啾对应着高斯滤波器304传输曲线上小的透过率，因此输入脉冲探测光与之对应的较大的光功率被降低；同理，小的红移啁啾对应的高斯滤波器304传输曲线上的透过率较大，输入脉冲探测光与之对应的较小的光功率被提升，从而能够对连续探。
21、测光信号“1”电平进行光功率平衡，进一步消除码型效应。0025本发明对该利用红移啁啾特性消除码型效应的方法进行了模拟仿真，其中脉冲泵浦光为归零码伪随机二进制信号，采用的码型长度为271，波长为1565NM，重复频率为40GBIT/S，脉冲宽度为2PS，脉冲能量为60FJ。探测光为连续光，波长为1550NM，光功率为316MW。半导体光放大器的有源区长度为025MM，波导损耗系数17MM1，TE模限制因子为028，TM模限制因子为022，载流子浓度变化线宽增强因子为6，双光子吸收线宽增强因子为2，光谱烧孔线宽增强因子为01，载流子加热线宽增强因子为15，载流子寿命100PS，工作电流为160MA。
22、。方波滤波器的带宽为60NM，中心波长在15543NM。高斯滤波器带宽为10NM，中心波长在1550NM。0026图5A，图5B是比特率为40GBIT/S时，方波滤波器303和高斯滤波器304的输出信号的对比图。其中图5A为方波滤波器303输出信号的眼图，图5B为高斯滤波器304输出信号的眼图。由图5A，图5B可知，经过红移失谐的方波滤波器303后，可得到正相的脉冲探测光信号，然而此时的输出波形有一定程度的码型效应，使信号的信噪比下降。当该输出信号通过高斯滤波器304时，输出波形在高电平的功率逐步达到平衡，消除了码型效应。说明书CN104181747A5/5页70027尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。0028显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。说明书CN104181747A1/3页8图1图2图3说明书附图CN104181747A2/3页9图4A图4B说明书附图CN104181747A3/3页10图5A图5B说明书附图CN104181747A10。