本发明涉及光电通信领域，尤其涉及一种基于非线性效应的码型变换方法及码型变换器。
背景技术：
：随着计算机技术的不断发展，其传统电互连的带宽提升有限，且功耗大，新型的光互连技术在很大程度上可以解决这一难题。采用光互连后，系统从处理器或者内存出来低速的电信号先经调制转化为低速的光信号，后经光的串并转换为高速的光信号以便实现传输和交换。但是低速的光信号一般使用幅度调制码(On-OffKeying，OOK)，高速的光信号一般使用相位调制码(Phase-ShiftKeying，PSK)，这就使得系统中可能会存在多种光编码并存并需要转换的情况。幅度调制码OOK基于信号的幅度高低来代表“1”“0”，具有调制和解调简单的优点，适应于波分复用系统(WDM，WavelengthDivisionMultiplexing)中但是对偏振和色散较为敏感，故较为适合用于发射和接收端。相应的，相位调制码PSK基于不同的相位来代表“1”“0”。在整个通信过程中维持固定的光强。常见的PSK码有差分相移键控(DPSK，DifferentialPhaseShiftKeying)和四相移键控(QPSK，QuadraturePhaseShiftKeying)两种。两者的不同是在于DPSK码制用0，π相位的改变来代表“0”，和“1”，而QPSK码制可以出现四个相位如0、π、来代表“00”“01”“10”“11”。相位编码能克服波导色散效应造成的信号恶化等问题，可以增大传输的容量和范围，是高速光互连网络中极具实用价值的编码方式。但其调制解调系统复杂度高、成本也高，且对光源线宽有一定要求。因此，在光电传输系统中发送和接受端较适宜使用低速幅度调制码，而在传输和交换时使用高速相位调制码。这就需要进行不同的光编码转换。针对这一问题，目前通用的解决方法是使用半导体放大器(SOA，SemiconductorOpticalAmplifier)进行码型转换，例如利用半导体放大器的马赫-曾德尔(SOA-MZI)结构、利用SOA链路结构中的自相位调制效应(SPM，Self-PhaseModulation)或利用SOA的环镜中SOA的交叉增益效应(XGM，Cross-GainModulation)和交叉相位调制(XPM，Cross-phaseModulation)等的码型转换(即光强引起SOA的交叉相位调制使得光强信息转化为相位信息)。然而，由于SOA是有源器件，上述方案会受到SOA载流子恢复时间的限制，反应时间为ns级别，不适合于高速信号的转化和传输过程，另外，由于SOA的结构限制，使其和现存的COMS工艺集成工艺不能较好的融合。技术实现要素：本发明的实施例提供一种基于非线性效应的码型变换方法及码型变换器，利用硅波导/硅纳米线的交叉相位调制实现幅度调制码OOK到相位调制码PSK的转换，在大大提高了码制转换反应时间的同时实现多路信号光的并串转换。为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：第一方面，本发明的实施例提供了一种码型变换器，所述码型变换器包括N组第一信号光发生装置，泵浦光发生装置，N+1个偏振控制器，第一耦合器，第一非线性光波导以及滤波器，N为大于0的整数，所述泵浦光发生装置和所述N组第一信号光发生装置分别与所述N+1个偏振控制器一一对应相连；所述N+1个偏振控制器均与所述第一耦合器相连；所述第一耦合器与所述第一非线性光波导相连，所述第一非线性光波导与所述滤波器相连；其中，所述N组第一信号光发生装置，用于产生不同光强的幅度调制码OOK信号光；所述泵浦光发生装置，用于产生泵浦光；所述N+1个偏振控制器，用于调整所述泵浦光的偏振态和所述OOK信号光的偏振态，以使得所述泵浦光的偏振态与所述OOK信号光的偏振态之间满足预定的关系；所述第一耦合器，用于对调整偏振态后的所述OOK信号光和泵浦光进行耦合；所述第一非线性光波导，用于通过耦合后的所述OOK信号光实现波导的交叉相位调制效应，以改变调整偏振态后的所述泵浦光的相位偏移量，所述第一非线性光波导的截面积为um2量级；所述滤波器，用于滤出改变相位偏移量后的所述泵浦光。在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述码型变换器还包括反码器和第二非线性光波导，所述反码器与所述第一耦合器相连；所述第二非线性光波导与所述反码器相连；所述第一非线性光波导和所述第二非线性光波导分别与所述滤波器相连；其中，所述反码器，用于对耦合后的泵浦光和OOK信号光的光码进行反转，以使得OOK码制为1的信号光转换为OOK码制为0的信号光，OOK码制为0的信号光转换为OOK码制为1的信号光；所述第二非线性光波导，用于通过反码后的所述OOK信号光实现波导的交叉相位调制效应，以改变调整偏振态后的所述泵浦光的相位偏移量，所述第二非线性光波导的截面积为um2量级。结合前述的第一方面以及第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述码型变换器还包括M组第二信号光发生装置、M个偏振控制器、第二耦合器以及第三非线性光波导，M为大于0的整数，所述M组第二信号光发生装置分别与所述M个偏振控制器一一对应相连；所述M个偏振控制器均与所述第二耦合器相连；所述第二耦合器、所述第一非线性光波导以及所述第二非线性光波导均与所述第三非线性光波导相连；所述第三非线性光波导与所述滤波器相连；其中，所述M组第二信号光发生装置，用于产生不同光强的幅度调制码OOK信号光；所述M个偏振控制器，用于调整所述泵浦光的偏振态和所述OOK信号光的偏振态，以使得所述泵浦光的偏振态与所述OOK信号光的偏振态之间满足预定的关系；所述第二耦合器，用于对所述M组第二信号光发生装置产生的OOK信号光进行耦合；所述第三非线性光波导，用于通过耦合后的OOK信号光实现波导的交叉相位调制效应，以改变调整偏振态后的所述泵浦光的相位偏移量，所述第三非线性光波导的截面积为um2量级。在第一方面的第三种可能的实现方式中，当N＝1时，所述N组第一信号光发生装置为第一信号光发生装置，所述N+1个偏振控制器分别为第一偏振控制器和第二偏振控制器，所述第一信号光发生装置与所述第一偏振控制器相连，所述泵浦光发生装置与所述第二偏振控制器相连；所述第一偏振控制器和所述第二偏振控制器均与与所述第一耦合器相连；所述第一非线性光波导与所述第一耦合器相连，所述第一硅波导或者硅纳米线与所述滤波器相连；其中，所述第一信号光发生装置，用于产生OOK码制为1的第一信号光或者OOK码制为0的第一信号光；所述泵浦光发生装置，用于产生泵浦光；所述第一偏振控制器和第二偏振控制器，用于调整所述泵浦光的偏振态和所述第一信号光的偏振态，以使得所述泵浦光的偏振态与所述OOK信号光的偏振态之间满足预定的关系；所述第一耦合器，用于对偏振后第一信号光和泵浦光进行耦合；所述第一非线性光波导，用于通过调整偏振态后的所述第一信号光实现波导的交叉相位调制效应，若所述第一信号光对应的OOK码制为1，则改变调整偏振态后的所述泵浦光的相位偏移量为π；若所述第一信号光对应的OOK码制为0，则改变调整偏振态后的所述泵浦光的相位偏移量为0；所述滤波器，用于滤出相位偏移量为π或0的泵浦光，进而得到相移键控码DPSK码制的信号光。结合前述的第一方面以及第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，当N＝1时，所述N组第一信号光发生装置为第一信号光发生装置，所述N+1个偏振控制器分别为第一偏振控制器和第二偏振控制器，其中，所述第一信号光发生装置与所述第一偏振控制器相连，所述泵浦光发生装置与所述第二偏振控制器相连；所述第一偏振控制器和所述第二偏振控制器均与所述第一耦合器相连；所述第一耦合器分别与所述第一非线性光波导和所述反码器相连；所述反码器与所述第二非线性光波导相连；所述第一非线性光波导以及第二非线性光波导与所述滤波器相连；其中，所述第一信号光发生装置，用于产生OOK码制为1的第一信号光或者OOK码制为0的第一信号光；所述泵浦光发生装置，用于产生泵浦光；所述第一偏振控制器和第二偏振控制器，用于调整所述泵浦光的偏振态和所述第一信号光的偏振态，以使得所述泵浦光的偏振态与所述第一信号光的偏振态之间满足预定的关系；所述第一耦合器，用于对偏振后第一信号光和泵浦光进行耦合；所述第一非线性光波导和第二非线性光波导，用于通过所述第一信号光实现波导的交叉相位调制效应，若所述第一信号光对应的OOK码制为1，则经过第一非线性光波导中进行交叉相位调制后获得所述泵浦光的相位偏移量为经过第二非线性光波导中进行交叉相位调制后获得所述泵浦光的相位偏移量为即经过第一非线性光波导和第二非线性光波导进行交叉相位调制后获得的所述泵浦光的总相位偏移量为π；若所述第一信号光对应的OOK码制为0，则经过第一和第二非线性光波导进行交叉相位调制后获得的所述泵浦光的总相位偏移量为0；所述滤波器，用于滤出相位偏移量为π或0的泵浦光，进而得到相移键控码DPSK码制的信号光。在第一方面的第五种可能的实现方式中，当N＝2时，所述N组第一信号光发生装置分别为第一信号光发生装置和第二信号光发生装置，所述N+1个偏振控制器分别为第一偏振控制器、第二偏振控制器以及第三偏振控制器，其中，所述第一信号光发生装置与所述第一偏振控制器相连，所述第二信号光发生装置与所述第二偏振控制器相连，所述泵浦光发生装置与所述第三偏振控制器相连；所述第一偏振控制器、第二偏振控制器以及第三偏振控制器均与所述第一耦合器相连；所述第一耦合器与所述第一非线性光波导相连；所述第一硅波导或者硅纳米线与所述滤波器相连；其中，所述第一信号光发生装置，用于产生OOK码制为1的第一信号光或者OOK码制为0的第一信号光，所述第二信号光发生装置，用于产生OOK码制为1的第二信号光或者OOK码制为0的第二信号光；所述泵浦光发生装置，用于产生泵浦光；所述第一偏振控制器、第二偏振控制器和第三偏振控制器，分别用于调整所述第一信号光的偏振态、所述第二信号光的偏振态以及所述泵浦光的偏振态，以使得所述泵浦光的偏振态与所述第一信号光的偏振态之间满足预定的关系，且所述泵浦光的偏振态与所述第二信号光的偏振态之间满足预定的关系；所述第一耦合器，用于对偏振后第一信号光、第二信号光和泵浦光进行耦合；所述第一非线性光波导，用于通过所述第一信号光和第二信号光实现波导的交叉相位调制效应，若所述第一信号光对应的OOK码制为1，所述第二信号光对应的OOK码制为0，则根据交叉相位调制效应获得所述泵浦光的相位偏移量为π；若所述第一信号光对应的OOK码制为0，所述第二信号光对应的OOK码制为1，则根据交叉相位调制效应获得所述泵浦光的相位偏移量为若所述第一信号光对应的OOK码制为1，所述第二信号光对应的OOK码制为1，则根据交叉相位调制效应获得所述泵浦光的相位偏移量为若所述第一信号光对应的OOK码制为0，所述第二信号光对应的OOK码制为0，则根据交叉相位调制效应获得所述泵浦光的相位偏移量为0；所述滤波器，用于滤出相位偏移量为π、或0的泵浦光，进而得到相移键控码QPSK码制的信号光。结合前述的第一方面以及第一方面的第一至第二种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，当N＝1，M＝1时，所述N组第一信号光发生装置为第一信号光发生装置，所述M组第二信号光发生装置为第二信号光发生装置，所述N+1个偏振控制器分别为第一偏振控制器和第二偏振控制器，所述M个偏振控制器为第三偏振控制器，其中，所述第一信号光发生装置与所述第一偏振控制器相连，所述第二信号光发生装置与所述第二偏振控制器相连，所述泵浦光发生装置与所述第三偏振控制器相连；所述第一偏振控制器和第三偏振控制器与所述第一耦合器相连；所述第一耦合器分别与所述第一非线性光波导和所述反码器相连；所述反码器与所述第二非线性光波导相连；所述第一非线性光波导、第二非线性光波导以及第二偏振控制器均与所述第二耦合器相连；所述第二耦合器与所述第三非线性光波导相连，所述第三非线性光波导与所述滤波器相连；其中，所述第一信号光发生装置，用于产生OOK码制为1的第一信号光或者OOK码制为0的第一信号光，所述第二信号光发生装置，用于产生OOK码制为1的第二信号光或者OOK码制为0的第二信号光；所述泵浦光发生装置，用于产生泵浦光；所述第一偏振控制器、第二偏振控制器和第三偏振控制器，分别用于调整所述第一信号光的偏振态、所述第二信号光的偏振态以及所述泵浦光的偏振态，以使得所述泵浦光的偏振态与所述第一信号光的偏振态之间满足预定的关系，且所述泵浦光的偏振态与所述第二信号光的偏振态之间满足预定的关系；所述第一耦合器，用于对偏振后第一信号光和泵浦光进行耦合；所述第一非线性光波导和第二非线性光波导，用于通过所述第一信号光实现波导的交叉相位调制效应，若所述第一信号光对应的OOK码制为1，则进入第一非线性光波导中进行交叉相位调制后获得所述泵浦光的相位偏移量为进入第二非线性光波导中进行交叉相位调制后获得所述泵浦光的相位偏移量为即经过第一非线性光波导和第二非线性光波导进行交叉相位调制后获得的所述泵浦光的总相位偏移量为π；若所述第一信号光对应的OOK码制为0，则经过第一和第二非线性光波导进行交叉相位调制后获得的所述泵浦光的总相位偏移量为0；所述第二耦合器，用于对偏振后第二信号光、相位调制后的第一信号光以及泵浦光进行耦合；所述第三非线性光波导，用于通过所述第一信号光和第二信号光实现波导的交叉相位调制效应，若所述第一信号光对应的OOK码制为1，所述第二信号光对应的OOK码制为0，则根据交叉相位调制效应获得所述泵浦光的相位偏移量为π；若所述第一信号光对应的OOK码制为0，所述第二信号光对应的OOK码制为1，则根据交叉相位调制效应获得所述泵浦光的相位偏移量为若所述第一信号光对应的OOK码制为1，所述第二信号光对应的OOK码制为1，则根据交叉相位调制效应获得所述泵浦光的相位偏移量为若所述第一信号光对应的OOK码制为0，所述第二信号光对应的OOK码制为0，则根据交叉相位调制效应获得所述泵浦光的相位偏移量为0；所述滤波器，用于滤出相位偏移量为π、或0的泵浦光，进而得到相移键控码QPSK码制的信号光。结合前述的第一方面、第一方面的第一至第二以及第六种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述第一非线性光波导为硅波导或硅纳米线；所述第二非线性光波导为硅波导或硅纳米线；所述第三非线性光波导为硅波导或硅纳米线。第二方面，本发明的实施例提供了一种基于非线性光学效应的码型变换方法，码型变换器发出泵浦光及N组第一信号光，N为大于0的整数；调整所述泵浦光的偏振态及所述N组第一信号光的偏振态，以使得所述泵浦光的偏振态和所述N组第一信号光的偏振态满足预定的关系；将经过偏振调整后的泵浦光和N组第一信号光经耦合后进行交叉相位调制，以使得所述泵浦光的相位因受到交叉相位调制效应而改变相位偏移量，进而将所述泵浦光由OOK码制转换为PSK码制；对所述N组第一信号光和交叉相位调制后的泵浦光进行滤波，以使得所述泵浦光被滤出获得相位调制码PSK的光信息，所述进行滤波时的通过波长为所述泵浦光的波长。在第二方面的第一种可能的实现方式中，在所述将经过偏振调整后的泵浦光和N组第一信号光经耦合后，还包括：对耦合后的泵浦光和N组第一信号光进行反码；将反码后的泵浦光和N组第一信号光进行交叉相位调制，以使得所述泵浦光的相位因受到交叉相位调制效应而改变相位偏移量，进而将所述泵浦光由OOK码制转换为PSK码制。结合前述的第二方面以及第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，在所述码型变换器发出泵浦光及N组第一信号光后，还包括：所述码型变换器发出M组第二信号光，M为大于0的整数；调整所述M组第二信号光的偏振态，以使得所述泵浦光的偏振态和所述M组第二信号光的偏振态满足预定的关系；将偏振后的M组第二信号光、交叉相位调制后的泵浦光和N组第一信号光经耦合后再次进行交叉相位调制，以使得所述泵浦光的相位因受到交叉相位调制效应而再次改变相位偏移量，进而将所述泵浦光由OOK码制转换为PSK码制。结合第二方面的第二种可能的实现方式，在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述N组第一信号光的波长互不相同，所述M组第二信号光的波长互不相同；所述泵浦光与所述N组第一信号光的波长互不相同，所述泵浦光与所述M组第二信号光的波长互不相同。结合前述第二方面以及第二方面的第一至第二种可能的实现方式，在第二方面的第四种可能的实现方式中，所述将所述泵浦光由OOK码制转换为PSK码制，包括：将OOK码制为(000)J，(010)J，(001)J，……，(111)J的泵浦光转换为PSK码制为0，的泵浦光，J＝N+M。本发明的实施例提供一种基于非线性效应的码型变换方法及码型变换器，对信号光和泵浦光经偏振和耦合后，利用硅波导/硅纳米线的交叉相位调制实现幅度调制码OOK到相位调制码PSK的转换，相较于现有的SOA技术可以将原来码制转换反应时间从ns级别提高至至ps级别另外，相对于SOA技术，本发明方案中使用的元器件能更好的和现成的CMOS工艺集成，大大降低生产成本，同时可以实现多路信号光的并串转换。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术提供的DPSK码制原理示意图；图2为现有技术提供的QPSK码制原理示意图；图3为本发明实施例提供的码型变换器的硬件结构示意图一；图4为本发明实施例提供的码型变换器的硬件结构示意图二；图5为本发明实施例提供的码型变换器的硬件结构示意图三；图6为本发明实施例提供的码型变换器的硬件结构示意图四；图7为本发明实施例提供的码型变换器的硬件结构示意图五；图8为本发明实施例提供的码型变换器的硬件结构示意图六；图9为本发明实施例提供的码型变换器的硬件结构示意图七。具体实施方式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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例中提到的幅度调制码(On-OffKeying，OOK)编码调制方式是通信系统中最基础的调制格式，它通过调制光载波的强度来实现，基于信号的幅度高低来代表“1”“0”。OOK码型信号调制解调结构简单，已有较完善的发展，OOK码型包含非归零(NRZ，Non-retum-to-zero)和归零(RZ，retum-to-zero)两种。本发明的实施例中提到的相移键控码(phaseshiftkeying，PSK)是用相位携带信息的码型，基于不同的相位来代表“1”“0”，它的信号功率平均分布在每个码制之间，通信过程中维持固定的强度，因而由码间串扰引起的信号失真成分大大减少；在相同条件下，PSK峰值比OOK低，所以PSK对色散，非线性效应的容忍性更好，抗干扰能力强更适合于高速传输。常见的PSK码有差分相移键控DPSK和四相移键控QPSK两种。如图1和图2所示，两者的不同是在于DPSK码制用0，π相位的改变来代表“0”，和“1”。QPSK码制可以出现四个相位如0、π、来代表“00”“01”“10”“11”。基于上述特性，一般在发送端和接受端较适宜使用低速幅度调制码，而在传输和交换时使用高速相位调制码。这就需要进行不同的光编码转换。Boyraz，0.，etal.，Allopticalswitchingandcontinuumgenerationinsiliconwaveguides.Opt.Express，2004.12(17)：p.4094-4102.文献报导UCLA观察到了硅波导中的交叉相位调制效应为解决上述码制转换提供了可能，本发明的实施例正是基于硅波导/硅纳米线中的交叉相位调制XPM效应(又称非线性光学效应效应)实现幅度码OOK到相位码PSK的转换。需要说明的是，本发明实施例中第一信号光至第N信号光等只是为了用于区分不同信号光，其对信号光本身并不构成限定。实施例一本发明的实施例提供一种码型变换器，如图3所示，所述码型变换器包括N组第一信号光发生装置301，泵浦光发生装置302，N+1个偏振控制器303，第一耦合器304，第一非线性光波导305以及滤波器306，N为大于0的整数，其中，所述N组第一信号光发生装置301及泵浦光发生装置302的输出端分别与相应的所述N+1个偏振控制器303的输入端一一对应相连；所述N+1个偏振控制器303的输出端与所述第一耦合器304的输入端相连；所述第一非线性光波导305的输入端与所述第一耦合器304的第一输出端相连，所述第一非线性光波导305的输出端与所述滤波器306的输入端相连；其中，所述N组第一信号光发生装置301，用于产生不同光强的幅度调制码OOK信号光；所述泵浦光发生装置302，用于产生泵浦光，所述泵浦光为连续光或脉冲光源；所述N+1个偏振控制器303，用于调整所述泵浦光的偏振态和所述OOK信号光的偏振态，以使得所述泵浦光的偏振态与所述OOK信号光的偏振态之间满足预定的关系；所述第一耦合器304，用于对调整偏振态后的所述OOK信号光和泵浦光进行耦合；所述第一非线性光波导305，用于通过耦合后的所述OOK信号光实现波导的交叉相位调制效应，以改变调整偏振态后的所述泵浦光的相位偏移量，所述第一非线性光波导305的截面积为um2量级；所述滤波器306的通过波长为泵浦光的波长，用于滤出改变相位偏移量后的泵浦光，所述滤波器由微环或者布拉格光栅构成。进一步地，如图4所示，所述码型变换器还包括反码器307和第二非线性光波导308，所述反码器307的输入端与所述第一耦合器304的输出端相连；所述第二非线性光波导308的输入端与所述反码器307的输出端相连；所述第一非线性光波导305的输出端和所述第二非线性光波导308的输出端分别与所述滤波器306的输入端相连；其中，所述反码器307，用于对耦合后的泵浦光和OOK信号光的光码进行反转，以使得OOK码制为1的信号光转换为OOK码制为0的信号光，OOK码制为0的信号光转换为OOK码制为1的信号光；所述第二非线性光波导308，用于通过反码后的所述OOK信号光实现波导的交叉相位调制效应，以改变调整偏振态后的所述泵浦光的相位偏移量，所述第二非线性光波导308的截面积为um2量级。进一步地，如图5所示，所述码型变换器还包括M组第二信号光发生装置309、M个偏振控制器310、第二耦合器311以及第三非线性光波导312，M为大于0的整数，所述第一耦合器304的第一输出端与所述第一非线性光波导305的输入端相连，所述第一耦合器304的第二输出端与所述反码器307的输入端相连；所述反码器307的输出端与所述第二非线性光波导308的输入端相连；所述M组第二信号光发生装置309的输出端与所述M个偏振控制器310的输入端相连；所述第一非线性光波导305的输出端、所述第二非线性光波导308的输出端以及所述M个偏振控制器310的输出端与所述第二耦合器311的输入端相连；第三非线性光波导312的输入端与所述第二耦合器311的输出端相连；所述第三非线性光波导312的输出端与所述滤波器306的输入端相连；其中，所述M组第二信号光发生装置309，用于产生不同光强的幅度调制码OOK信号光；所述M个偏振控制器310，用于调整所述泵浦光的偏振态和所述OOK信号光的偏振态，以使得所述泵浦光的偏振态与所述OOK信号光的偏振态之间满足预定的关系；所述第二耦合器311，用于对所述M组第二信号光发生装置产生的OOK信号光进行耦合；所述第三非线性光波导312，用于通过耦合后的OOK信号光实现波导的交叉相位调制效应，以改变调整偏振态后的所述泵浦光的相位偏移量，所述第三非线性光波导312的截面积为um2量级。进一步地，所述第一非线性光波导可以为硅波导或硅纳米线；所述第二非线性光波导可以为硅波导或硅纳米线；所述第三非线性光波导可以为硅波导或硅纳米线。基于上述的码型变换器，本实施例还提供一种基于非线性效应的码型变换方法。具体的，参考图3所示，码型变换器的第一信号光发生装置301发出N组第一信号光，泵浦光发生装置302发出泵浦光；偏振控制器303调整所述N组第一信号光的偏振态及所述泵浦光的偏振态，以使得所述泵浦光的偏振态和所述N组第一信号光的偏振态满足预定的关系；将经过偏振调整后的泵浦光和N组第一信号光经耦合后在第一硅波导/硅纳米线305中进行交叉相位调制，以使得所述泵浦光的相位因受到交叉相位调制效应而改变相位偏移量；滤波器306对所述N组第一信号光和交叉相位调制后的泵浦光进行滤波，以使得所述泵浦光被滤出获得相位调制码PSK的光信息，所述滤波器306的通过波长为泵浦光的波长。其中，所述N组第一信号光的波长互不相同，且所述泵浦光与所述N组第一信号光的波长互不相同。另外，所述分别调整N组第一信号光及泵浦光的偏振态，以使得泵浦光的偏振态和N组第一信号光的偏振态满足预定的关系具体为，调整N组第一信号光及泵浦光对应的偏振控制器，当泵浦光的偏振态和N组第一信号光的偏振态相同时(即在同一方向上时)，此时，N组第一信号光及泵浦光在第一硅波导/硅纳米线305中发生交叉相位调制效应的效果最佳；当泵浦光的偏振态和N组信号光的偏振态在合理的阈值范围内时，也可获得相对较佳的交叉相位调制效应效果。本发明实施例二和实施例三分别给出当N组信号光分别为N＝1和N＝2时，利用硅波导/硅纳米线的交叉相位调制实现幅度调制码OOK到相位调制码Q(D)PSK的转换，故此处不再赘述。进一步地，本发明实施例提供的码型变换方法可以进行扩展，所述信号光的数目为1至N中的任意整数J，其中，J组第一信号光发生装置301发出的J组第一信号光及泵浦光发生装置302发出的泵浦光经过对应的J+1个偏振控制器303分别调整所述J组第一信号光及泵浦光的偏振态，以使得所述泵浦光的偏振态和所述M组信号光的偏振态满足预定的关系；如表1所示，经过偏振控制器调整后的J组第一信号光和泵浦光经过耦合后进入第一硅波导/硅纳米线305中发生交叉相位调制，以使得所述泵浦光的相位因受到交叉相位调制效应而改变相位偏移量，进而使得所述泵浦光由OOK码制(000)J，(010)J，(001)J，……，(111)J转换至PSK码制0，例如，泵浦光发生装置302发出泵浦光，J组第一信号光发生装置301发出的J组第一信号光，且J＝3，此时3组第一信号光的OOK码制有8种情况，分别是000、010、011、100、101、010、110、111，使用上述码型转换器后可以使得所述泵浦光由OOK码制转换至PSK码制，即对应0、进而实现幅度调制码与相应的相位调制码的转换。表1至此，由于XPM效应，泵浦光的相位被信号光调制，将滤波器306调整至λp将泵浦光滤出来，使输出的信号光不含幅度调制信息，只有位相位变化的信息，这样就实现了OOK到PSK码的转换。同时，在此过程中，同时实现了低速光信号向高速光信号的串并转换。本发明的实施例提供一种码型变换器，通过对多组信号光和泵浦光进行偏振以及耦合，进而利用硅波导/硅纳米线的交叉相位调制实现幅度调制码OOK到相位调制码PSK的转换，相较于现有的SOA技术可以将原来码制转换反应时间从ns级别提高至至ps级别，另外，相对于SOA技术，本发明方案中使用的元器件能更好的和现成的CMOS工艺集成，大大降低生产成本，同时可以实现多路信号光的并串转换。实施例二本发明的实施例提供一种码型变换器，如图6所示，当N＝1时，所述码型变换器包括第一信号光发生装置401，泵浦光发生装置402，第一偏振控制器403和第二偏振控制器404，第一耦合器405，第一非线性光波导406以及滤波器407，其中，所述第一信号光发生装置401的输出端与所述第一偏振控制器403的输入端相连，所述泵浦光发生装置402的输出端与所述第二偏振控制器404的输入端相连；所述第一偏振控制器403以及第二偏振控制器404的输出端与所述第一耦合器405的输入端相连；所述第一非线性光波导406的输入端与所述第一耦合器405的第一输出端相连，所述第一硅波导或者硅纳米线406的输出端与所述滤波器407的输入端相连。基于上述的码型变换器，本实施例还提供一种基于非线性效应的码型变换方法。具体的，当N＝1时，所述N组第一信号光为第一信号光，此时，可参照图6的装置图，第一信号光发生装置401发出的第一信号光及泵浦光发生装置402发出的泵浦光和分别经过偏振控制器403和404调整所述第一信号光及泵浦光的偏振态；经过偏振控制器403和404调整后的第一信号光和泵浦光经耦合后进入第一非线性光波导406中发生交叉相位调制，其中，如表2所示，若所述第一信号光对应的OOK码制为1，则根据交叉相位调制效应获得所述泵浦光的相位偏移量为π；若所述第一信号光对应的OOK码制为0，则根据交叉相位调制效应获得所述泵浦光的相位偏移量为0。所述码型变换器对交叉相位调制后的所述泵浦光和第一信号光进行滤波，滤出相位偏移量为π或0的泵浦光，进而得到相移键控码DPSK码制的信号光。表2第一信号光的OOK码制01进行交叉相位调制后泵浦光的相位偏移量0π交叉相位调制后DPSK码制0π进一步地，如图7所示，为当N＝1时，此时，所述码型变换器还可以包括第一信号光发生装置501，泵浦光发生装置502，第一偏振控制器503和第二偏振控制器504，第一耦合器505，第一非线性光波导506以及滤波器507，反码器508和第二非线性光波导509，其中，所述第一信号光发生装置501的输出端与所述第一偏振控制器503的输入端相连，所述泵浦光发生装置502的输出端与所述第二偏振控制器504的输入端相连；所述第一偏振控制器503以及第二偏振控制器504的输出端与所述第一耦合器505的输入端相连；所述第一耦合器505的第一输出端与所述第一非线性光波导506相连，所述第一耦合器505的第二输出端与所述反码器508的输入端相连；所述第二非线性光波导509的输入端与所述反码器508的输出端相连；所述第一非线性光波导506以及第二非线性光波导509的输出端与所述滤波器507的输入端相连。基于上述的一种基于非线性光学效应的码型变换器，本实施例还提供一种基于非线性效应的码型变换方法。具体的，当N＝1时，所述N组信号光为第一信号光，此时，可参照图7的装置图，第一信号光发生装置501发出的第一信号光及泵浦光发生装置502发出的泵浦光分别经过偏振控制器503和504调整所述第一信号光及泵浦光的偏振态；经过偏振控制器调整后的第一信号光和泵浦光经分波耦合后分别进入第一非线性光波导506和反码器中508，以使得进入第一非线性光波导506的第一信号光和泵浦光进行交叉相位调制，同时使得经过码型反转后的第一信号光和泵浦光进入第二非线性光波导508中进行交叉相位调制；其中，如表3所示，若所述第一信号光对应的OOK码制为1，则进入第一非线性光波导506中进行交叉相位调制后获得所述泵浦光的相位偏移量为进入第二非线性光波导508中进行交叉相位调制后获得所述泵浦光的相位偏移量为即经过第一和第二非线性光波导进行交叉相位调制后获得的所述泵浦光的总相位偏移量为π；若所述第一信号光对应的OOK码制为0，则经过第一和第二非线性光波导进行交叉相位调制后获得的所述泵浦光的总相位偏移量为0。此时，码型变换器对交叉相位调制后的所述泵浦光和第一信号光进行滤波，滤出总相位偏移量为π或0的泵浦光，进而得到相移键控码DPSK码制的信号光。表3实施例三本发明的实施例提供一种码型变换器，如图8所示，当N＝2时，所述码型变换器包括第一信号光发生装置601，第二信号光发生装置602，泵浦光发生装置603，第一偏振控制器604，第二偏振控制器605，第三偏振控制器606，第一耦合器607，第一非线性光波导608以及滤波器609，其中，所述第一信号光发生装置601的输出端与所述第一偏振控制器604的输入端相连，所述第二信号光发生装置602的输出端与所述第二偏振控制器605的输入端相连，所述泵浦光发生装置603的输出端与所述第三偏振控制器606的输入端相连；所述第一偏振控制器604、第二偏振控制器605以及第三偏振控制器606的输出端与所述第一耦合器607的输入端相连；所述第一非线性光波导608的输入端与所述第一耦合器607的第一输出端相连，所述第一硅波导或者硅纳米线608的输出端与所述滤波器609的输入端相连。基于上述的码型变换器，本实施例还提供一种基于非线性效应的码型变换方法。具体的，当N＝2时，所述N组信号光分别为第一信号光和第二信号光，此时，可参照图8的装置图，第一信号光发生装置601发出的第一信号光、第二信号光发生装置602发出的第二信号光以及泵浦光发生装置603发出的泵浦光和分别经过偏振控制器604、605和606调整所述第一信号光、第二信号光以及泵浦光的偏振态；经过偏振控制器调整后的第一信号光、第二信号光以及泵浦光经耦合后进入第一非线性光波导607中发生交叉相位调制，其中，如表4所示，若所述第一信号光对应的OOK码制为1，所述第二信号光对应的OOK码制为0，则根据交叉相位调制效应获得所述泵浦光的相位偏移量为π；若所述第一信号光对应的OOK码制为0，所述第二信号光对应的OOK码制为1，则根据交叉相位调制效应获得所述泵浦光的相位偏移量为若所述第一信号光对应的OOK码制为1，所述第二信号光对应的OOK码制为1，则根据交叉相位调制效应获得所述泵浦光的相位偏移量为若所述第一信号光对应的OOK码制为0，所述第二信号光对应的OOK码制为0，则根据交叉相位调制效应获得所述泵浦光的相位偏移量为0。此时，码型变换器对交叉相位调制后的所述泵浦光、第一信号光以及第二信号光进行滤波，滤出相位偏移量为π、或0的泵浦光，进而得到相移键控码QPSK码制的信号光。表4进一步地，如图9所示，当N＝1，M＝1时，所述码型变换器还可以包括第一信号光发生装置701，第二信号光发生装置702，泵浦光发生装置703，第一偏振控制器704，第二偏振控制器705，第三偏振控制器706，第一耦合器707，第二耦合器713，第一非线性光波导708，滤波器709，反码器710，第二非线性光波导711，和第三非线性光波导712其中，所述第一信号光发生装置701的输出端与所述第一偏振控制器704的输入端相连，所述第二信号光发生装702的输出端与所述第二偏振控制器705的输入端相连，所述泵浦光发生装置703的输出端与所述第三偏振控制器706的输入端相连；所述第一偏振控制器704和第三偏振控制器706的输出端与所述第一耦合器707的输入端相连；所述第一耦合器707的第一输出端与所述第一非线性光波导708的输入端相连，所述第一耦合器707的第二输出端与所述反码器710的输入端相连；所述反码器710的输出端与所述第二非线性光波导711的输入端相连；所述第一非线性光波导708、第二非线性光波导711以及所述第二偏振控制器705的输出端与所述第二耦合器713的输入端相连；所述第二耦合器713的输出端与所述第三非线性光波导712的输入端相连，所述第三非线性光波导712的输出端与所述滤波器709的输入端相连。基于上述的码型变换器，本实施例还提供一种基于非线性效应的码型变换方法。具体的，当N＝1，M＝1时，可参照图9的装置图，第一信号光发生装置701发出的第一信号光、第二信号光发生装置702发出的第二信号光以及泵浦光发生装置703发出的泵浦光和分别经过偏振控制器704、705和706调整所述第一信号光、第二信号光以及泵浦光的偏振态；经过偏振控制器调整后的第一信号光和泵浦光经分波耦合后分别进入第一非线性光波导708和反码器710中，以使得进入第一非线性光波导708的第一信号光和泵浦光进行交叉相位调制，同时使得经过码型反转后的第一信号光和泵浦光进入第二非线性光波导711中进行交叉相位调制；其中，如表5所示，若所述第一信号光对应的OOK码制为1，则进入第一非线性光波导708中进行交叉相位调制后获得所述泵浦光的相位偏移量为进入第二非线性光波导711中进行交叉相位调制后获得所述泵浦光的相位偏移量为即经过第一和第二非线性光波导进行交叉相位调制后获得的所述泵浦光的总相位偏移量为π；若所述第一信号光对应的OOK码制为0，则经过第一和第二非线性光波导进行交叉相位调制后获得的所述泵浦光的总相位偏移量为0；经过偏振控制器调整后的第二信号光、经过第一非线性光波导以及第二非线性光波导的第一信号光和泵浦光经过第二耦合器713进行耦合后进入第三非线性光波导712中再次进行交叉相位调制，其中，若所述第一信号光对应的OOK码制为1，所述第二信号光对应的OOK码制为0，则根据交叉相位调制效应获得所述泵浦光的相位偏移量为π；若所述第一信号光对应的OOK码制为0，所述第二信号光对应的OOK码制为1，则根据交叉相位调制效应获得所述泵浦光的相位偏移量为若所述第一信号光对应的OOK码制为1，所述第二信号光对应的OOK码制为1，则根据交叉相位调制效应获得所述泵浦光的相位偏移量为若所述第一信号光对应的OOK码制为0，所述第二信号光对应的OOK码制为0，则根据交叉相位调制效应获得所述泵浦光的相位偏移量为0。此时，码型变换器对交叉相位调制后的所述泵浦光、第一信号光以及第二信号光进行滤波，滤出相位偏移量为π、或0的泵浦光，进而得到相移键控码QPSK码制的信号光。表5至此，本发明的实施例提供码型变换器，通过对多组信号光和泵浦光进行偏振以及耦合，进而利用非线性光波导的交叉相位调制实现幅度调制码OOK到相位调制码PSK的转换，相较于现有的SOA技术可以将原来码制转换反应时间从ns级别提高至至ps级别，另外，相对于SOA技术，本发明方案中使用的元器件能更好的和现成的CMOS工艺集成，大大降低生产成本，同时可以实现多路信号光的并串转换。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。当前第1页1 2 3