专利名称：脉冲相位稳定方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光电子及光纤通信技术领域，特别涉及一种基于交叉偏振调制原理 的、适用于光纤锁模激光器输出脉冲相位稳定方法及其装置。
背景技术：
光纤通信系统中可以采用时分复用方式进行通信，提高通信线路的带宽利用率。 然而，时分复用需要将不同用户的信息在时域上进行区分，要实现高速，例如大于lOGb/s 的通信，每个比特周期不能大于lOOps。如果要实现更高速的通信，或者考虑不同用户比特 之间可能产生的干扰，每个承载信息的光脉冲宽度要远远小于lOOps。因此，脉宽小于5ps 的超短光脉冲被广泛应用于高速时分复用光纤通信。目前，常用的超短光脉冲技术是主动锁模激光器。主动锁模激光器主要包括半导 体锁模和光纤锁模两种。其中，光纤锁模激光器因其输出功率大、波长容易控制等优点获 得了广泛的关注。光纤锁模激光器的基本结构是光纤环镜的谐振腔，环内有光电调制器进 行谐波调制来实现主动锁模机制，环内的光纤放大器用来实现增益控制，并且可以添加可 调谐光滤波器进行波长调节。这种光纤锁模激光器在00K(0n-0fTKeying，幅移键控)调 制中取得了很大的成功，目前利用光纤锁模激光器实现的00K时分复用技术速率可以达到 160Gb/s以上。随着速率的提高，需要使用更加复杂的调制格式，例如DQPSK(Differential Quadrature Reference Phase Shift Keying，差分四相移键控)调制。然而，由于不同脉 冲之间的相位会受到环境、温度、抖动等外界干扰的影响发生非常敏感的变化，光纤锁模激 光器无法保证脉冲相位稳定的一致性。另外，由于DQPSK系统的解调需要利用自相干技术， 即相邻两个脉冲的干涉效应，来实现信号接收，如果光纤锁模激光器输出的脉冲相位不稳 定，无法获得稳定的干涉信号，将严重影响系统性能。
发明内容
(一 )要解决的技术问题本发明要解决的技术问题在于如何实现光纤锁模激光器输出脉冲相位稳定。( 二 )技术方案为解决上述技术问题，本发明的技术方案提供了一种脉冲相位稳定方法，包括Sl 获得连续光作为信号光；S2 对所述信号光和待处理脉冲光进行偏振态调制和功率控制，并将其一起输入 各相同性的非线性介质中进行交叉偏振调制；S3 对交叉偏振调制后的输出光进行滤波处理，滤除脉冲光；S4 对滤波处理后的信号光进行偏振态调整和强度转换，获得波长转换光信号，由 此输出脉冲信号。优选地，步骤Sl中，所述偏振态调制包括使所述脉冲光的偏振方向与所述各相 同性的非线性介质的慢轴一致，且使所述信号光与所述脉冲光的偏振方向保持45°夹角。
优选地，步骤Sl中，所述功率控制包括使脉冲光和信号光的功率满足
2ττΖ/ ( 4ΛΑφ = —— AnL+-n2\A2s\2 =N;r，N 为奇数；
^ V 37其中，IA2sI2为脉冲光强；λ为信号光波长；Ark = ns-nf，对应于光纤固有的线性 双折射。优选地，步骤S4中，所述偏振态调整包括当所述脉冲光的光强表现为高功率“1” 时，使所述滤波处理后的信号光的偏振方向与所述各相同性的非线性介质的慢轴呈-45度 的夹角；当所述脉冲光的光强表现为低功率“0”时，使所述滤波处理后的信号光的偏振方 向与所述各相同性的非线性介质的慢轴呈45度的夹角。优选地，步骤S4中，所述强度调制包括将所述偏振态调整后的信号光转化为强
度信号。本发明的技术方案还提供了一种相位稳定装置，包括信号光发生器、第一偏振控 制器、第二偏振控制器、第一衰减器、第二衰减器、耦合器、光放大器、各相同性的非线性介 质、滤波器、第三偏振控制器和起偏器，其中，所述信号光发生器用于生成作为信号光的连续光；所述第一偏振控制器与锁模光纤激光器连接，用于对其输出的脉冲光进行偏振态 调制，所述第一偏振控制器的偏振方向与所述各相同性的非线性介质的慢轴一致；所述第二偏振控制器与信号光发生器连接，用于对其输出的信号光进行偏振态调 制，所述第二偏振控制器的偏振方向与所述第一偏振控制器具有45°夹角；所述第一衰减器与所述第一偏振控制器连接，用于对偏振态调制后的脉冲光进行 功率控制；所述第二衰减器与所述第二偏振控制器连接，用于对偏振态调制后的信号光进行 功率控制；其中，所述第一衰减器和第二衰减器使得脉冲光和信号光的功率满足交叉偏振调 制条件；所述耦合器与所述第一衰减器和第二衰减器连接，用于耦合功率控制后的脉冲光 和信号光；所述光放大器与所述耦合器连接，用于对耦合光进行功率放大；所述各相同性的非线性介质与光放大器连接，用于对脉冲光和信号光进行交叉偏 振调制；所述滤波器与所述各相同性的非线性介质连接，用于滤除其输出光中的脉冲光；所述第三偏振控制器与所述滤波器连接，用于对其输出的信号光进行偏振态控 制，以使其输出的信号光的偏振方向与所述非线性介质的慢轴呈45度或-45度夹角；所述起偏器与所述第三偏振控制器连接，用于将从所述第三偏振控制器中输出的 经偏振态调整后的信号光转化为强度信号；所述起偏器的起偏方向与所述各相同性的非线 性介质的慢轴具有45度夹角。优选地，所述第一衰减器和第二衰减器使得脉冲光和信号光的功率满足以下公 式
权利要求
1.一种脉冲相位稳定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤51获得连续光作为信号光；52对所述信号光和待处理脉冲光进行偏振态调制和功率控制，并将其一起输入各相 同性的非线性介质中进行交叉偏振调制；53对交叉偏振调制后的输出光进行滤波处理，滤除脉冲光；54对滤波处理后的信号光进行偏振态调整和强度转换，获得波长转换光信号，由此输 出脉冲信号。
2.如权利要求1所述的脉冲相位稳定方法，其特征在于，步骤Sl中，所述偏振态调制包 括使所述脉冲光的偏振方向与所述各相同性的非线性介质的慢轴一致，且使所述信号光 与所述脉冲光的偏振方向保持45°夹角。
3.如权利要求1所述的脉冲相位稳定方法，其特征在于，步骤Sl中，所述功率控制包 括使脉冲光和信号光的功率满足
4.如权利要求1所述的脉冲相位稳定方法，其特征在于，步骤S4中，所述偏振态调整 包括当所述脉冲光的光强表现为高功率“1”时，使所述滤波处理后的信号光的偏振方向 与所述各相同性的非线性介质的慢轴呈-45度的夹角；当所述脉冲光的光强表现为低功率 “0”时，使所述滤波处理后的信号光的偏振方向与所述各相同性的非线性介质的慢轴呈45 度的夹角。
5.如权利要求1所述的脉冲相位稳定方法，其特征在于，步骤S4中，所述强度转换包 括将所述偏振态调整后的信号光转化为强度信号。
6.一种脉冲相位稳定装置，其特征在于，所述装置包括信号光发生器、第一偏振控制 器、第二偏振控制器、第一衰减器、第二衰减器、耦合器、光放大器、各相同性的非线性介质、 滤波器、第三偏振控制器和起偏器，其中，所述信号光发生器用于生成作为信号光的连续光；所述第一偏振控制器与锁模光纤激光器连接，用于对其输出的脉冲光进行偏振态调 制，所述第一偏振控制器的偏振方向与所述各相同性的非线性介质的慢轴一致；所述第二偏振控制器与信号光发生器连接，用于对其输出的信号光进行偏振态调制， 所述第二偏振控制器的偏振方向与所述第一偏振控制器具有45°夹角；所述第一衰减器与所述第一偏振控制器连接，用于对偏振态调制后的脉冲光进行功率 控制；所述第二衰减器与所述第二偏振控制器连接，用于对偏振态调制后的信号光进行功率 控制；其中，所述第一衰减器和第二衰减器使得脉冲光和信号光的功率满足交叉偏振调制条件；所述耦合器与所述第一衰减器和第二衰减器连接，用于耦合功率控制后的脉冲光和信 号光；所述光放大器与所述耦合器连接，用于对耦合光进行功率放大； 所述各相同性的非线性介质与光放大器连接，用于对脉冲光和信号光进行交叉偏振调制；所述滤波器与所述各相同性的非线性介质连接，用于滤除其输出光中的脉冲光； 所述第三偏振控制器与所述滤波器连接，用于对其输出的信号光进行偏振态调整，以 使其输出的信号光的偏振方向与所述非线性介质的慢轴呈45度或-45度夹角；所述起偏器与所述第三偏振控制器连接，用于将从所述第三偏振控制器中输出的经偏 振态调整后的信号光转化为强度信号；所述起偏器的起偏方向与所述各相同性的非线性介 质的慢轴具有45度夹角。
7.如权利要求6所述的脉冲相位稳定装置，其特征在于，所述第一衰减器和第二衰减器使得脉冲光和信号光的功率满足以下公式( 4、Δ^ = —- Δ^1A2s |2 =N;r，N 为奇数； A \ jy其中，IA2sI2即为脉冲光强；λ为信号光波长；△ = ns-nf，对应于光纤固有的线性双 折射。
8.如权利要求6所述的脉冲相位稳定装置，其特征在于，所述各相同性的非线性介质 为高非线性光子晶体光纤。
全文摘要
本发明涉及一种脉冲相位稳定方法及装置，所述方法包括以下步骤S1获得连续光作为信号光；S2对所述信号光和待处理脉冲光进行偏振态调制和功率控制，并将其一起输入各相同性的非线性介质中进行交叉偏振调制；S3对交叉偏振调制后的输出光进行滤波处理，滤除脉冲光；S4对滤波处理后的信号光进行偏振态调整和强度转换获得波长转换光信号，由此输出脉冲信号。本发明的技术方案利用交叉偏振调制效应和波长变换原理，将原始脉冲的相位信息完全移除，保证输出脉冲的相位一致性，大大提高了整体系统性能；同时，利用高非线性光线晶体作为交叉偏振调制介质，能够满足超短脉冲激光器的相位调制要求。
文档编号G02F1/35GK102116993SQ20101062287
公开日2011年7月6日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者谢世钟, 谷星瑶, 陈宏伟, 陈明华 申请人:清华大学