一种数字化可编程的全光微分器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种数字化可编程全光微分器，包括：光纤，所述光纤上刻写有线性啁啾布拉格光纤光栅；程控热打印头，与所述光纤贴合，所述程控热打印头上设置有可编程加热阵列，所述可编程加热阵列由多个密集的加热点构成；热沉，与所述光纤以及所述程控热打印头贴合；上位机，用于获取用户输入的控制参数，并基于所述控制参数生成对应的控制指令；下位机，与所述上位机以及所述程控热打印头连接，用于获取所述控制指令，并基于所述控制指令控制所述可编程加热阵列上的每个加热点的加热温度以及加热时间。
【专利说明】-种数字化可编程的全光微分器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光学【技术领域】，尤其涉及一种数字化可编程的全光微分器。
【背景技术】
[0002] 关于实现低阶或高阶的全光微分器的方法有很多种，如利用半导体光放大器 (S0A)的非线性效应、马赫泽德尔干涉仪（MZM)的传输函数、利用刻写特殊切趾的布拉格光 纤光栅（FBG)、相移长周期光纤光栅（LPG)、娃基微环谐振腔、基于液晶技术的可编程滤波 器等等。
[0003] 目前的技术中，可以通过多个硅基微环谐振腔（低阶微分器）级联实现高阶微分 器的功能，或使用多个长周期光纤光栅（低阶微分器）实现高阶微分器的功能。
[0004] 但，在这些实现全光信号的微分方法中，存在的缺陷在于没有办法很好的实现波 长和带宽的可调谐性，关于全光微分器的科研论文中，一般使用基于硅基微环或者特殊切 趾光纤光栅的方法只能够实现固定波长和固定处理带宽的全光微分器，并没有办法很好的 实现可调谐性。而采用液晶可编程滤波器实现微分器的方法虽然可以实现微分器波长和带 宽的可调谐性，但是其插入损耗较大，并不利于在实际全光信号处理、产生和光纤通信系统 中使用。
[0005] 综上所述，目前的全光微分器存在无法灵活地改变微分器的处理波长和处理带 宽，或插入损耗较大的技术问题。
【发明内容】
[0006] 本发明通过提供一种数字化可编程的全光微分器，解决了现有技术中全光微分 器，存在无法改变处理波长和处理带宽，或插入损耗较大的技术问题。
[0007] 本发明提供了一种数字化可编程全光微分器，包括：
[0008] 光纤，所述光纤上刻写有线性_啾布拉格光纤光栅；
[0009] 程控热打印头，与所述光纤贴合，所述程控热打印头上设置有可编程加热阵列，所 述可编程加热阵列由多个密集的加热点构成；
[0010] 热沉，与所述光纤以及所述程控热打印头贴合；
[0011] 上位机，用于获取用户输入的控制参数，并基于所述控制参数生成对应的控制指 令；
[0012] 下位机，与所述上位机以及所述程控热打印头连接，用于获取所述控制指令，并基 于所述控制指令控制所述可编程加热阵列上的每个加热点的加热温度以及加热时间。
[0013] 优选的，所述线性啁啾布拉格光纤光栅、所述可编程加热阵列、以及所述热沉三者 紧密贴合。
[0014] 优选的，所述下位机，包括：
[0015] 驱动控制电路模块，与所述程控热打印头连接；
[0016] 数据通信模块，与所述上位机以及所述驱动控制电路模块连接；
[0017] 其中，所述数据通信模块用于接收所述上位机发来的所述控制指令，并将所述控 制指令发送给所述驱动控制电路模块，所述驱动控制电路模块用于基于所述控制指令，控 制所述可编程加热阵列上的每个加热点的加热温度以及加热时间。
[0018] 优选的，所述驱动控制电路模块，还用于：
[0019] 获取所述程控热打印头的工作状态信息，并通过所述数据通信模块将所述工作状 态信息发送给所述上位机。
[0020] 优选的，所述下位机，还包括：
[0021] 电源模块，与所述程控热打印头、所述驱动控制电路模块、以及所述数据通信模块 连接，用于向所述程控热打印头、所述驱动控制电路模块以及所述数据通信模块供电。
[0022] 本发明提供的数字化可编程全光微分器不需要多级级联，处理波长和处理带宽可 调谐，采用全数字化控制电路控制程控打印头来驱动可编程加热阵列，实现可编程的温度 场分布，精确加热光纤光栅的特定位置，实现特定阶数（如二阶）全光微分器的传输函数； 控制温度场分布的部署位置，可以控制全光微分器的处理波长；精确控制温度场的分布，可 以控制全光微分器的3dB处理带宽。本发明提供的数字化可编程全光微分器，相比较以往 的技术而言，具有以下优点或技术效果：
[0023] 1、首次提出了基于可编程加热阵列和线性啁啾布拉格光纤光栅的数字化可编程 全光微分器的技术。
[0024] 2、具有全数字化程控的特点，可以直接通过上位机灵活地控制微分器的处理波长 和处理带宽，解决了现有技术中全光微分器，存在无法够灵活地改变处理波长和处理带宽 的技术问题。
[0025] 3、由于没有采用多级级联的方法，也没有硅基与光纤相互耦合带来的损耗，具有 插入损耗更小的优势，解决了现有技术中全光微分器，存在插入损耗较大的技术问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 图1为本发明实施例中数字化可编程全光微分器的结构图。
【具体实施方式】
[0027] 本发明实施例通过提供一种数字化可编程的全光微分器，解决了现有技术中的全 光微分器，存在无法改变处理波长和处理带宽，或插入损耗较大的技术问题。
[0028] 本发明实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
[0029] -种数字化可编程全光微分器，包括：光纤，所述光纤上刻写有线性啁啾布拉格光 纤光栅；程控热打印头，与所述光纤贴合，所述程控热打印头上设置有可编程加热阵列，所 述可编程加热阵列由多个密集的加热点构成；热沉，与所述光纤以及所述程控热打印头贴 合；上位机，用于获取用户输入的控制参数，并基于所述控制参数生成对应的控制指令；下 位机，与所述上位机以及所述程控热打印头连接，用于获取所述控制指令，并基于所述控制 指令控制所述可编程加热阵列上的每个加热点的加热温度以及加热时间。
[0030] 为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上 述技术方案进行详细的说明。
[0031] 如图1所示，本实施例提供了一种数字化可编程全光微分器，包括：
[0032] 光纤110,光纤110上刻写有线性啁啾布拉格光纤光栅111 ;
[0033] 程控热打印头120,与光纤110贴合，程控热打印头120上设置有可编程加热阵列 121，可编程加热阵列121由多个密集的加热点构成；
[0034] 热沉130,与光纤110以及程控热打印头120贴合；
[0035] 上位机300,用于获取用户输入的控制参数，并基于所述控制参数生成对应的控制 指令；
[0036] 下位机200,与上位机300以及程控热打印头120连接，用于获取所述控制指令，并 基于所述控制指令控制可编程加热阵列121上的每个加热点的加热温度以及加热时间。
[0037] 在具体实施过程中，程控热打印头120与下位机200可以通过软排线连接；待处理 信号从光纤110的一端输入，处理完毕后从光纤110的另一端输出。
[0038] 在具体实施过程中，上位机300用于控制和监测程控热打印头120的工作状态，操 作人员（即：用户）可以通过上位机300上的按键输入所需的控制参数，来对程控热打印头 120进行控制，从而对光纤110中的光信号进行处理。其中，所述控制参数包括：通信端口 参数、通信波特率、两个或者多个加热区域的位置、加热点的加热时间和冷却时间（用于调 节加热温度）、加热区域的宽度等等。
[0039] 在具体实施过程中，处理波长和处理带宽根据不同的光纤光栅需要进行不同具体 参数的配置，光纤光栅的啁啾率、光纤光栅的折射率调制深度、可编程加热阵列121中加热 点的空间密度、温度等都会对其造成影响。因此，选择合适参数的光纤光栅也是实现全光微 分器的重要环节之一。
[0040] 在具体实施过程中，所述数字化可编程全光微分器，通过采用可编程加热阵列121 构建全数字可重构的温度场分布，利用了线性啁啾布拉格光纤光栅111的热光效应，在线 性啁啾布拉格光纤光栅111的透射谱中通过灵活地插入相移来构建波长和处理带宽灵活 可编程的全光微分器。使用的可编程加热阵列中加热点密度高，可以精确地在光纤光栅的 多个局部区域引入精确的相移，构建误差较小的单通道低阶或高阶全光微分器。由于可编 程加热阵列中每个加热点的开关时间，加热强度均可以通过数字控制，所以可以很方便地 实施调谐过程。
[0041] 在具体实施过程中，根据线性啁啾布拉格光纤光栅111的光学特性以及热光效 应，利用上位机300改变温度场部署的位置，即可实现处理波长的改变。
[0042] 在具体实施过程中，根据线性啁啾布拉格光纤光栅111的光学特性以及热光效 应，利用上位机300改变可编程加热阵列121上的温度场的精确分布，即可实现3dB处理带 宽的改变。
[0043] 另外，由于本发明所提供的数字化可编程全光微分器具有全光纤的结构组成，与 现有的光纤通信系统兼容，无需如硅基等实现方案需要通过垂直耦合或者对准耦合带来的 较大的插入损耗。在实现高阶微分器的过程中，由于无需多级级联的结构，更使得在实现诸 如二阶微分器等高阶微分器的功能时插入损耗相比其他现有方案而言更小。此外，还可以 通过光纤光栅的折射率调制深度以及加热点温度分布的优化来进一步降低插入损耗。
[0044] 进一步，在本实施例中，线性啁啾布拉格光纤光栅111、可编程加热阵列121、以及 热沉130三者紧密贴合，通过紧密贴合可以降低由于热扩散对整个数字化可编程全光微分 器带来的不利影响，并有利于提高热传导效率，使整个数字化可编程全光微分器的工作稳 定性大大提1?。
[0045] 进一步，在本实施例中，下位机200,包括：
[0046] 驱动控制电路模块210,与程控热打印头120连接；
[0047] 数据通信模块220,与上位机300以及驱动控制电路模块210连接；
[0048] 其中，数据通信模块220用于接收上位机300发来的控制指令，并将控制指令发送 给驱动控制电路模块210,驱动控制电路模210块用于基于控制指令，控制可编程加热阵列 121上的每个加热点的加热温度以及加热时间。
[0049] 在具体实施过程中，驱动控制电路模块210基于上位机发来的控制指令，控制控 打印头120的可编程加热阵列121上每个加热点的加热时间和加热温度，实现特定温度场 的分布，特定的温度场与线性啁啾布拉格光纤光栅111相互作用，从而实现全光微分器的 传输函数。其中，待处理的光信号从刻有线性_啾布拉格光纤光栅111的光纤110-端输 入，经过处理之后从光纤110的另一端输出。
[0050] 在具体实施过程中，下位机200中的数据通信模块220通过数据传输线（例如： RS232-USB线缆、或其他数据线缆）与上位机300连接。
[0051] 在具体实施过程中，驱动控制电路模块210,还用于：获取程控热打印头120的工 作状态信息，并通过数据通信模块220将工作状态信息发送给上位机300,从而对程控热打 印头120的工作状进行监控。
[0052] 进一步，在本实施例中，下位机200,还包括：
[0053] 电源模块230,与程控热打印头120、驱动控制电路模块210、以及数据通信模块 220连接，用于向程控热打印头120、驱动控制电路模块210以及数据通信模块220供电。
[0054] 在具体实施过程中，需要停止该数字化可编程全光微分器的处理功能，只需要通 过上位机300控制程控打印头120停止加热，使线性啁啾布拉格光纤光栅111的透射谱不 满足特定的全光微分器的传输函数，即可停止全光微分器的处理功能。
[0055] 本发明提供的数字化可编程全光微分器不需要多级级联，处理波长和处理带宽可 调谐的全光微分器，本发明采用全数字化控制电路控制程控打印头来驱动可编程加热阵 列，实现可编程的温度场分布，精确加热光纤光栅的特定位置，实现特定阶数（如二阶）全 光微分器的传输函数；控制温度场分布的部署位置，可以控制全光微分器的处理波长；精 确控制温度场的分布，可以控制全光微分器的3dB处理带宽。本发明提供的数字化可编程 全光微分器，相比较以往的技术而言，具有以下优点或技术效果：
[0056] 1、首次提出了基于可编程加热阵列和线性啁啾布拉格光纤光栅的数字化可编程 全光微分器的技术。
[0057] 2、具有全数字化程控的特点，可以直接通过上位机灵活地控制微分器的处理波长 和处理带宽，解决了现有技术中全光微分器，存在无法够灵活地改变处理波长和处理带宽 的技术问题。
[0058] 3、由于并没有采用多级级联的方法，也没有硅基与光纤相互耦合带来的损耗，具 有插入损耗更小的优势，解决了现有技术中全光微分器，存在插入损耗较大的技术问题。
[0059] 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。
[0060] 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。
【权利要求】
1. 一种数字化可编程全光微分器，其特征在于，包括： 光纤，所述光纤上刻写有线性啁啾布拉格光纤光栅； 程控热打印头，与所述光纤贴合，所述程控热打印头上设置有可编程加热阵列，所述可 编程加热阵列由多个密集的加热点构成； 热沉，与所述光纤以及所述程控热打印头贴合； 上位机，用于获取用户输入的控制参数，并基于所述控制参数生成对应的控制指令； 下位机，与所述上位机以及所述程控热打印头连接，用于获取所述控制指令，并基于所 述控制指令控制所述可编程加热阵列上的每个加热点的加热温度以及加热时间。
2. 如权利要求1所述的数字化可编程全光微分器，其特征在于，所述线性啁啾布拉格 光纤光栅、所述可编程加热阵列、以及所述热沉三者紧密贴合。
3. 如权利要求2所述的数字化可编程的全光微分器，其特征在于，所述下位机，包括： 驱动控制电路模块，与所述程控热打印头连接； 数据通信模块，与所述上位机以及所述驱动控制电路模块连接； 其中，所述数据通信模块用于接收所述上位机发来的所述控制指令，并将所述控制指 令发送给所述驱动控制电路模块，所述驱动控制电路模块用于基于所述控制指令，控制所 述可编程加热阵列上的每个加热点的加热温度以及加热时间。
4. 如权利要求3所述的数字化可编程的全光微分器，其特征在于，所述驱动控制电路 模块，还用于： 获取所述程控热打印头的工作状态信息，并通过所述数据通信模块将所述工作状态信 息发送给所述上位机。
5. 如权利要求4所述的数字化可编程全光微分器，其特征在于，所述下位机，还包括： 电源模块，与所述程控热打印头、所述驱动控制电路模块、以及所述数据通信模块连 接，用于向所述程控热打印头、所述驱动控制电路模块以及所述数据通信模块供电。
【文档编号】G02F1/35GK104155826SQ201410403454
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2014年8月15日
【发明者】唐明, 汪若虚, 张海亮, 付松年, 沈平 申请人:华中科技大学