专利名称：四相位调制光编码器和解码器的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤通信中的一种光码分复用技术的器件，特别是一种四相位调制40Gbit/s×40CDM光编码器和解码器，其能够实现全光高速编码和解码。
背景技术：
光码分复用(OCDM)受到越来越广泛的重视。相比于波分复用、时分复用等传统的复用技术，OCDM技术更具有随机接入，异步传输和保密性强，组网灵活，协议简单，可高速光处理等特点。OCDM技术的核心问题是全光编/解码过程的实现，根据《J.lightwave technology》国际权威刊物文章报导，到目前为止，有多种实现光编码、解码的方案，如1.光纤延时线阵列；2.平面光波回路；3.阵列波导光栅以及基于光纤布拉格光栅(FBGS)的全光编解码器件。由于高速数据编码/解码器对相位敏感，上述方案中，只有方案2可实现高达40Gbit/s单信道速率通信，另二种方案最高只能达到单信道10Gb/s的速率，而且，编码/解码器难以匹配，工作稳定性差。而方案2则成本较高、结构不够紧凑、体积大等，致使推广较难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种四相位调制光编码器和解码器，其不仅能高速点对点码分复用通信，而且利于推广。
本发明所采用的技术方案是，提供的四相位调制光编码器和解码器具有超结构光纤光栅，该光栅由四种相位不同子光栅组成，具体是在相邻的子光栅即空间码片的边界处存在离散的0、π/2、π、3π/2相位的相移，并且同时实现40Gb/s速率信号的4路光编码和解码及4路光码分复用信号传输。
四相位调制光编码器和解码器进行单信道的码分复用的点对点传输的步骤包括a.光源发射出的超短光脉冲通过光环形器后，利用光编码器进行0、π/2、π、3π/2相位编码，获得码片脉冲序列。b.码片脉冲序列通过光环形器后，再利用光解码器进行解码，获得码片序列的自相关函数。c.码片序列的自相关函数由光路输出，至此解码工作完成，同时实现4路光码分复用信号传输，其单信道速率为40Gbit/s×40CDM。
上述光编码器与光解码器是一种超结构光纤光栅，其相位互为复共扼，并且在时域上镜象对称，它们构成匹配滤波。
本发明是信息技术领域光通信主题超高速、超宽带通信系统器件，与现有技术相比具有以下主要优点利用全光编/解码实现高速点对点和网络通信，技术核心是基于光纤光栅设计编/解码器，特点是结构简单、紧凑密致，编码、解码器可互换使用，有利于全光集成；采用四相编码具有良好的自相关和互相关特性，相对于双极性和单极性编码来说有更好的性能；可实现全光高速编码/解码，其单信道速率高达40Gbit/s×40CDM的通信，信道频率利用率达到1.6B/Hz。而且性价比优越，成本比其它光编码/解码技术产品大幅度降低，因而更具有实用性，易于推广。
图1是基于超结构光纤光栅的匹配光编码器3与光解码器5的结构示意框图。
图2是光编码器3与光解码器5中码字与对应的空间超结构示意图。
具体实施例方式
本发明四相位调制光编码器和解码器是一种能够实现全光高速编码和解码的器件。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明。
一.四相位调制光编码器和解码器如图1所示，具有超结构光纤光栅，该光栅由四种相位不同子光栅组成，具体是在相邻的子光栅即空间码片的边界处存在离散的0、π/2、π、3π/2相位的相移，并且同时实现40Gb/s速率信号的4路光编码和解码及4路光码分复用信号传输。
上述的超结构光纤光栅是折射率＜20％的弱布拉格光栅；光编码器和解码器的光栅各包含7个空间码片的子光栅；整个光栅即超结构光纤光栅的总长为2.59mm，对应于整个空间码片即光编码器和解码器两者空间码片的周期为25ps。图2给出了本器件的空间结构以及其对应的码字，该图仅为一示例。
每个空间码片的子光栅长度Lc为0.37mm(见图2)，其对应于单个码片的周期为3.6ps。
二.四相位调制光编码器和解码器的用途可完成四相相移(0，π/2，π，3π/2)的编码/解码，适合应用于全光码分复用的高速点对点和网络通信系统，其传输速率为40Gbit/s×40CDM，并能同时传输4路光码分复用信号。如图1所示，可利用光编码器3与光解码器5实现所有用户共同占用同一信道的相同频段和时间，不同用户传输信息所用的信号靠不同的编码序列来区分。例如，第一路信号编码为Q1＝{1，1，1，2，0，3，0}，则第二路编码为Q2＝{1，1，0，0，1，2，3}，等等。其中，0、1、2、3，分别和相位0、π/2、π、3π/2对应。
三.四相位调制光编码和解码器进行单信道码分复用的点对点传输的方法如图1所示，其步骤包括a.光源1发射出的超短光脉冲通过光环形器2后，利用光编码器3进行0、π/2、π、3π/2相位编码，获得码片脉冲序列。
b.码片脉冲序列通过光环形器4后，再利用光解码器5进行解码，获得码片序列的自相关函数。
c.码片序列的自相关函数由光路输出，至此解码工作完成，同时实现4路光码分复用信号传输，其单信道速率为40Gbit/s×40CDM。
上述光源1可以是超短脉冲激光器。光编码器3与光解码器5则是一种超结构光纤光栅，其相位互为复共扼，并且在时域上镜象对称，它们构成匹配滤波。
权利要求
1.一种光编码器和解码器，其特征是四相位调制光编码器和解码器，其具有超结构光纤光栅，该光栅由四种相位不同子光栅组成，具体是在相邻的子光棚即空间码片的边界处存在离散的0、π/2、π、3π/2相位的相移，并且同时实现40Gb/s速率信号的4路光编码和解码及4路光码分复用信号传输。
2.根据权利要求1所述的光编码器和解码器，其特征在于所述的超结构光纤光栅是折射率＜20％的弱布拉格光栅；光编码器和解码器的光栅各包含7个空间码片的子光栅；整个光栅即超结构光纤光栅的总长为2.59mm，对应于整个空间码片，即光编码器和解码器两者空间码片的周期为25ps。
3.根据权利要求2所述的光编码器和解码器，其特征在于每个空间码片的子光栅长度为0.37mm，其对应于单个码片的周期为3.6ps。
4.一种四相位调制光编码器和解码器在进行单信道的码分复用的点对点传输中的用途，其传输速率为40Gbit/s×40CDM。
5.根据权利要求4所述的用途，其特征在于利用光编码器(3)与光解码器(6)实现所有用户共同占用同一信道的相同频段和时间，不同用户传输信息所用的信号靠不同的编码序列来区分。
6.一种光编码器和解码器进行单信道码分复用的点对点传输的方法，其特征是一种四相位调制光编码和解码器进行单信道的码分复用的点对点传输的方法，其步骤包括a.光源(1)发射出的超短光脉冲通过光环形器(2)后，利用光编码器(3)进行0、π/2、π、3π/2相位编码，获得码片脉冲序列，b.码片脉冲序列通过光环形器(4)后，再利用光解码器(5)进行解码，获得码片序列的自相关函数，c.码片序列的自相关函数由光路输出，至此解码工作完成，同时实现4路光码分复用信号传输，其单信道速率为40Gbit/s×40CDM，上述光编码器(3)与光解码器(5)是一种超结构光纤光栅，其相位互为复共扼，并且在时域上镜象对称，它们构成匹配滤波。
7.根据权利要求6所述的传输的方法，其特征在于光源(1)是超短脉冲激光器，脉冲重复频率是40GHz，脉冲宽度是1.5ps。
全文摘要
本发明是四相位调制光编码器和解码器，其具有超结构光纤光栅，该光栅由四种相位不同子光栅组成，具体是在相邻的子光栅即空间码片的边界处存在离散的0、π/2、π、3π/2相位的相移，并且同时实现40Gb/s速率信号的4路光编码和解码及4路光码分复用信号传输。其传输的步骤包括光源(1)发射出的超短光脉冲通过光环形器(2)后，利用光编码器(3)进行四相位编码，获得码片脉冲序列；再通过光环形器(4)并利用光解码器(5)进行解码，获得码片序列的自相关函数；然后由光路输出，至此解码工作完成。本发明结构简单、紧凑密致，编码、解码器可互换使用，有利于全光集成；可实现全光高速编码/解码，性价比优越，易于推广。
文档编号H04J14/00GK1645778SQ20051001814
公开日2005年7月27日 申请日期2005年1月13日 优先权日2005年1月13日
发明者元秀华, 陈小刚, 王瑾, 何慧如, 李博 申请人:华中科技大学