一种同时实现两路dpsk信号1-4信号组播的方法
【专利摘要】本发明公开了一种同时实现两路DPSK信号1-4信号组播的方法，属于全光信息处理【技术领域】。所述方法包括：两路DPSK信号光分别通过调制器产生后，采用光延时线去除信号之间相关性，通过耦合器进入SOA。两路光信号在SOA中发生高阶次FWM效应，新生成多路闲频光，产生的闲频光中各有四路光与输入的两路DPSK信号光所携带的相位信息相同，通过对这部分光进行滤波以及接收进而完成了在没有额外泵浦光的条件下同时对两路不同信道DPSK信号同时的1-4的信号组播。此发明方法尚属首次在无需额外泵浦条件下对两路DPSK信号同时完成1-4的信号组播。
【专利说明】-种同时实现两路DPSK信号1-4信号组播的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种光网络中特别是网关节点中利用非线性器件半导体光放大器 (S0A)中的非线性效应-高阶次四波混频（FWM)在不需要泵浦光的条件下同时实现对二路 输入DPSK信号进行多路输出的信号组播的方法，属于全光信号处理【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 全光信号处理技术在未来光网络中被视为非常具有前景的一项技术，随着通信领 域传输技术的发展，宽带互联网开始普及，信号传输速率和通信容量的提升给人们带来了 诸多好处，比如视频会议、高清电视、远程教育等，但同时也给网络带来了很大的压力。首当 其冲的就是功耗问题，波分复用系统中，需要有与波长数量相对应的多路光电、电光信号转 换电路。另外，电域内的路由和交换也有大量的功率消耗。另一方面就是处理速度问题，电 域的处理速度已经成为整个光网络通信的瓶颈，对信号在全光的条件下进行处理可以有效 的缓解上述问题。因此，全光信号处理技术引起人们越来越多的关注，其作为未来光网络的 重要支撑技术，有着广阔发展前景和重要现实意义。
[0003] 作为一种重要的非线性器件，S0A具有非线性效应强、动态增益和动态范围大、结 构紧凑、易集成等优势，在全光信号处理中具有特殊重要的地位。基于S0A的FWM效应具有 对信号的比特率和调制格式透明，在很宽的波长范围内实现较高的增益，且S0A各种弛豫 (载流子密度脉动CDP、载流子加热CH和谱烧孔SHB)时间短。采用S0A作为非线性介质完 成多输入信道信号的组播能够获得相对较高的转换效率、较低的输入信号功率等额外的优 势。由于S0A较高的非线性系数，容易触发高阶次的FWM效应。
[0004] 全光信号处理技术的一个重要领域-全光信号组播技术通过把一个波长上的信 号有效的组播到多个波长上，进而可以提升网络效率和资源利用率，近些年随着高清电视 业务以及数据中心的数据迁移等业务的广泛涌现，信号组播技术起到越来越重要的作用。 正是由于信号组播技术的重要性，近些年来引起了人们广泛而深入的研究，采用的主要方 法是通过一定数目的泵浦光和信号光在各种不同非线性器件中的产生不同的非线性效应 来完成。用到的非线性器件包括高非线性光纤（HNLF)、半导体光放大器（S0A)、量子点半导 体光放大器（QD-S0A)、光子晶体光纤（PCF)、硅基波导（Silicon Waveguide)、硅基纳米线 (Silicon Nanowire)以及周期性极化银酸锂波导（PPLN)等。采用的主要非线性效应包括 交叉相位调制（XPM)、交叉增益调制（XGM)、四波混频（FWM)效应以及各种级联二阶非线性 效应，如级联倍频差频（cSHG/DFG)效应、级联和频差频效应（cSFG/DFG)等。然而，目前的 信号组播技术针对的都是单一输入信道信号的组播，尚未涉及到对多个输入信道信号的组 播。同时现有的组播方案都采用了一定数目的泵浦光，存在泵浦光的开销。现有的机制普 遍存在信号输入功率高、转换效率低以及系统复杂度高等问题。
[0005] 随着人们对通信容量和质量的要求不断提高，差分相移键控调制格式（DPSK)由 于其良好的性能成为了光纤通信技术方面的研究热点。DPSK调制方式对激光器线宽的要 求相对较低，并且使用结构简单、基于干涉仪解调和直接检测的接收机。DPSK信号的频谱宽 度介于非归零码（NRZ)和归零码（RZ)之间，比普通的RZ码的频谱效率高，可以改进色散容 限、非线性容限和偏振模色散容限，增加传输距离。和传统的开关键控（00K)相比，DPSK信 号可以传输更远的距离并减少对光功率的要求。针对DPSK信号的组播技术研究将会在网 络中起到重要作用，同时针对多路输入的组播技术将进一步有效提升网络效率和性能。
【发明内容】
[0006] 本发明提供一种同时实现两路DPSK信号1-4信号组播的方法。所述技术方案如 下：
[0007] -种同时实现两路DPSK信号1-4信号组播的方法包括：
[0008] 两路DPSK信号光通过调制器产生后同时注入到S0A中，两个光波在S0A相互作用 发生FWM效应，通过设置合理的注入电流和输入光功率，低阶次和高阶次四波混频效（二 阶、三阶等）应都将会产生，从而新生成多个闲频光。由于FWM的内部机理，新生成的闲频 光的部分光与输入的信号光携带相同的信息。从而在二路DPSK信号光输入的条件下可以 同时完成对这两路信号光的分别1-4的组播。整个过程不需要额外的泵浦光的参与。
[0009] 本发明提供的技术方案的有益效果是：采用全光方式进行信号组播，不受电设备 速率的限制，结构相对简单，易于操作，同时对信号调制格式透明。采用S0A作为非线性介 质，FWM转换效率相对较高，容易触发高阶次四波混频效应，同时对信号的输入功率要求较 低。整个组播过程中无需任何额外的泵浦光源，减小了系统开销。本发明首次实现对两路 DPSK信号在没有泵浦光的参与下同时完成一路到四路（1-4)信号的组播，尚属业界首次。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附 图作简单的介绍，显然的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通 技术人员来讲，在不付出创造性劳动前提下，还可以根据这些附图获得的更多的附图。
[0011] 图1是本发明实施例提供的一种同时实现两路DPSK信号1-4信号组播的方法步 骤流程图；
[0012] 图2是本发明实施例提供的一种同时实现两路DPSK信号1-4信号组播的方法的 原理图；
[0013] 图3是本发明实施例提供的一种同时实现两路DPSK信号1-4信号组播的方法的 各光波相位的真值表。
【具体实施方式】
[0014] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述。显然，所描述的实例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护范围。
[0015] 参见图1本实施例一种同时实现两路DPSK信号1-4信号组播的方法步骤流程图， 包括：
[0016] S101 :待组播的两路DPSK信号的产生；
[0017] 本方法针对DPSK信号进行组播。两路光载波通过光源产生，偏振控制器用于调节 信号光的偏振态，两路光通过耦合器耦合进入调制器产生两路DPSK信号。信号产生后分别 用滤波器滤出，其中一路经过光延时线以去除信号之间的相关性。
[0018] S102 :触发FWM过程，产生新的闲频光，进而实现本发明所阐述的组播方法；
[0019] 两路DPSK信号光在S0A中发生FWM效应。S101中的两路光通过耦合器耦合进入 S0A，在S0A中，两个光波相互作用发生多个阶次FWM效应（包含1阶、2阶、3阶、4阶）。如 图2所示，f±1处信号为1阶FWM产生的量，即信号a与信号b相互作用产生的量。f ±2处信 号为2阶FWM产生的量，是一阶FWM量与信号a或b相互作用产生的量。以此类推f±3为 3阶FWM产生的量，是二阶FWM量与信号a或b相互作用产生的量。f ±4为4阶FWM产生的 量，是三阶FWM量与信号a或b相互作用产生的量。新生成的各高阶FWM量的相位与原来 输入的二路DPSK信号光的相位之间满足如图3所示的关系，由于相位存在2pi的周期性， 在f\，f 3, f_2, f_4处闲频光所携带的相位信息与输入的信号光a的信息完全相同。在f2, f4， h，h处闲频光所携带的相位信息与输入的信号光b的信息完全相同。基于以上原理，从 而实现了对2路输入的DPSK信号分别1-4的信号的组播。
[0020] S103 :对组播后的DPSK信号的接收；
[0021] 两路输入DPSK信号光经过S0A发生FWM效应后产生的闲频光（f±1，f± 2，f±3，f±4) 通过滤波器进行滤出进而进入接收机进行接收，解调恢复出原始信号。
[0022] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然 可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中技术特征进行等同替换；而 这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范 围。
【权利要求】
1. 一种同时实现两路DPSK信号1-4信号组播的方法，其特征在于：对两路DPSK信号 光同时进行组播，基于的是2个光波之间的高阶次四波混频效应。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在对信号进行组播的同时完成了波长转 换，对两路DPSK信号分别同时完成了 1-4的信号组播。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：无需额外的泵浦光输入，即可以完成两路 输入DPSK信号同时的组播，节省了系统开销。
【文档编号】H04B10/25GK104092495SQ201410277073
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2014年6月19日
【发明者】王宏祥, 秦军, 纪越峰 申请人:北京邮电大学