一种基于时间透镜成像的光脉冲偏振复用压缩系统的制作方法

本发明涉及一种基于时间透镜成像的光脉冲偏振复用压缩系统。

背景技术：

当前通信系统处于快速发展阶段，对于传输带宽的需求迅猛增长。偏振复用(pdm)技术利用光的偏振维度，在同一波长信道中，通过光的两个相互正交偏振态同时传输两路独立数据信息达到加倍系统总容量和频谱利用率目的，同时能够与各种新型调制格式、相干检测技术相结合，是当前光通信系统与网络的关键技术之一。

时间透镜是一种能够对光信号产生二次时间相移的光器件，光通信领域中的信号处理，首选利用四波混频(fwm)来实现时间透镜效应。电场幅度分别为es(t)和ep(t)的信号光与泵浦光发生fwm作用，产生的闲置波电场幅度闲置光eidler相对于输入的信号光es而言引入了二次相移，这是fwm产生时间透镜效应的基本原理。

由输入段光纤(二阶色散量为φ″1＝β2sls)、时间透镜(焦距色散为φ″f＝-φ″p/2＝-β2plp/2)、输出段光纤(二阶色散量为φ″2＝β2ili)三部分形成一个时间透镜成像系统。前后两段光纤的色散量分别为φ″1＝β2sls，φ″2＝β2ili，时间透镜的焦距色散完全由泵浦光所历经的色散来决定，φ″f＝φ″p/2＝β2plp/2，β2s、β2i分别为两段光纤的二阶色散系数，β2p是泵浦光传输光纤的二阶色散系数；ls、li分别为前后两段光纤的长度，lp是泵浦光历经色散展宽的光纤的长度。当两段光纤的二阶色散量φ″1、φ″2与时间透镜的焦距色散φ″f之间满足成像条件时，就可以实现对输入光信号的放大或压缩，其中倍数为m＝φ″2/φ″1。

技术实现要素：

为了进一步提高光信号在采用偏振复用技术后的系统传输能力，本发明提供一种新型的基于时间透镜成像的光脉冲偏振复用压缩系统，作为一种扩大系统容量的技术，该系统的自身系统构造简单、有效，压缩能力强，也能够进一步与新型光调制技术结合使用。

为了解决上述技术问题本发明采用的技术方案是：

一种基于时间透镜成像的光脉冲偏振复用压缩系统，包括水平偏振控制器、时间透镜成像子系统a、垂直偏振控制器、时间透镜成像子系统b和同步子系统；所述水平偏振控制器的输出端与时间透镜成像子系统a输入端连接,所述垂直偏振控制器的输出端与时间透镜成像子系统b的输入端连接，所述时间透镜成像子系统a、b的输出端与所述同步子系统的输入端连接；所述水平偏振控制器，将输入的光信号偏振参数调整到水平偏振态；所述垂直偏振控制器，将输入的光信号偏振参数调整到垂直偏振态；所述时间透镜成像子系统a、b中，根据系统结构中的压缩系数m，实现偏振调整后的脉冲信号的压缩；所述同步模块中，将得到的两个相互正交的偏振态压缩光信号同步后进行发送传输；在系统的作用之下，两路输入光信号以偏振复用的形式压缩输出，即实现了对偏振复用光脉冲的压缩。

进一步，所述时间透镜成像子系统a和时间透镜成像子系统b均由输入段光纤、偏振控制器、时间透镜和输出段光纤三部分构成；所述输出段光纤的二阶色散量为φ″2，输入段光纤的二阶色散量为φ″1；所述时间透镜成像子系统a、b的压缩倍数都为m＝φ″2/φ″1，所述偏振控制器将泵浦光的偏振态与输入光调整为一致；在时间透镜成像子系统的泵浦光脉冲持续期间，涵盖对应的输入光脉冲信号，并根据压缩倍数m实现对信号光脉冲的压缩。

再进一步，所述时间透镜成像子系统a和时间透镜成像子系统b中，由信号光与泵浦光在高非线性光纤中发生fwm来实现时间透镜效应。

或者是：由信号光与泵浦光在高非线性介质中发生fwm来实现时间透镜效应。

优选的，所述时间透镜成像子系统a和时间透镜成像子系统b中，各自泵浦光通过的偏振控制器，需要与子系统的输入信号通过的偏振控制器类型一致。

本发明的技术构思为：首先，所述水平偏振控制器将输入的其中一路光信号偏振态调整到水平偏振态；在时间透镜成像子系统a中，通过偏振控制器将泵浦光调整到水平偏振态，让泵浦光脉宽可涵盖原光信号脉宽，根据压缩倍数m＝φ″2/φ″1实现光信号的压缩，此时光信号经过时间透镜成像系统a之后实现了时域上的压缩；另一路光信号在通过垂直偏振控制器后调整到垂直偏振态，时间透镜成像子系统b的泵浦光通过偏振控制器调整到垂直偏振态，同样让泵浦光脉宽可涵盖原光信号脉宽，根据压缩倍数m＝φ″2/φ″1实现光信号的压缩，光信号经过时间透镜成像系统b后同样实现了时域上的压缩。在同步子系统中，将时间透镜成像系统a、b输出的两路光信号进行同步后输出，输出光为带有两个相互正交的偏振态的一路光信号。经过整个系统后，基于时间透镜成像系统的时域压缩特性，实现了正交偏振复用光信号的时域压缩。

本发明的有益效果体现在：光信号经过水平偏振控制器、时间透镜成像子系统a、垂直偏振控制器、时间透镜成像子系统b和同步子系统之后，可实现对两路输入光信号时域压缩后正交偏振复用输出的功能，该系统的优势体现在系统构造简单，压缩能力强，能够对高速光信号进行压缩。

附图说明

图1是本发明的系统构图，其中包括，水平偏振控制器、时间透镜成像子系统a、垂直偏振控制器、时间透镜成像子系统b和同步子系统。

图2是时间透镜的原理图，其中1为输入色散，2为输出色散。

图3是脉宽为5ps的原信号(101)的光脉冲信号经过水平偏振控制器和时间透镜成像子系统a后时域压缩的示意图，其中，(a)为输入信号(101)；(b)为压缩后的输出信号(101)。

图4是脉宽为5ps的原信号(1101)的光脉冲信号经过垂直偏振控制器时间透镜成像子系统b后时域压缩的示意图，其中，(a)为输入信号(1101)；(b)为压缩后的输出信号(1101)。

图5是两路偏振态正交的压缩信号(101和1101)的光脉冲信号同步传输后的示意图。

具体实施方式

下面结合附图通过具体实施方式对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。

参照图1～图5，一种基于时间透镜成像的光脉冲偏振复用压缩系统，包括水平偏振控制器、垂直偏振控制器、时间透镜成像子系统a、时间透镜成像子系统b和同步子系统；所述水平偏振控制器，垂直偏振控制器，能够将输入的光信号的偏振态调整为水平偏振或者垂直偏振，根据目前已有的偏振复用系统及相关器件，该方法是易于实现的，这里不再赘述其实施过程；所述时间透镜成像子系统a和时间透镜成像子系统b均由输入段光纤、时间透镜和输出段光纤构成，所述输出段光纤的二阶色散量φ″2与输入段光纤的二阶色散量φ″1比值为1:10，即φ″2＝1/10φ″1；所述时间透镜成像子系统的具体采用的压缩倍数控制时间透镜成像子系统a和时间透镜成像子系统b的泵浦光脉冲宽度，在泵浦光及其持续期间可涵盖原信号光脉冲宽度，保证能够将偏振态调整后的光脉冲进行压缩；所述同步模块，可以通过的光信号延时的方法实现同步功能，此处不赘述具体实施过程。

所述时间透镜成像子系统a和时间透镜成像子系统b中，由信号光与泵浦光在高非线性光纤中发生fwm来实现时间透镜效应。或者是：由信号光与泵浦光在高非线性介质中发生fwm来实现时间透镜效应。优选的，控制泵浦光脉冲宽度，使一个泵浦光脉宽能够涵盖输入光脉冲信号宽度，从而实现光信号的反转。

参照图2，为满足的成像条件以及两个时间透镜成像子系统的参数均选择为：β2s＝20ps²/km，ls＝1km，β2i＝2ps²/km，li＝1km，β2p＝-40/9ps²/km，lp＝1km。此时，

图3展示了脉宽为t0＝5ps的光脉冲信号101(input)在经过时间透镜成像子系统a之后生成的压缩光脉冲信号101(output)。

图4展示了脉宽为t0＝5ps的光脉冲信号1101(input)在经过时间透镜成像子系统b之后生成的压缩光脉冲信号1101(output)。

图5展示了经过时间透镜成像子系统a，b后得到的两路正交复用压缩光脉冲信号同步输出的结果。

如上图1～图5，两路光脉冲信号110，1101经过系统之后，以偏振复用的形式压缩输出，实现了光脉冲偏振复用压缩的功能。在上述实施例子中，缩短输入光脉冲宽度，可以提高信号处理速率；该系统性能良好，能够对多位光数字信号实施时域压缩功能，压缩能力强。