一种应用于光纤通信系统的光孤子脉冲发生器的制作方法

本实用新型属于光通信技术领域，特别涉及一种应用于光纤通信系统的光孤子脉冲发生器。

背景技术：

光孤子是一种特殊形式的超短光脉冲，它在传播的过程中形状、幅度和速度都维持不变。光孤子的特点决定了它在通信领域有着广泛的应用前景，首先它的通信容量大：传输码率一般可达20Gb/s，最高可达100Gb/s以上，其次误码率低、抗干扰能力强：光孤子在传输过程中保持不变及光孤子的绝热特性决定了光孤子传输的误码率大大低于常规光纤通信，甚至可实现误码率低于10－12的无差错光纤通信，再次可以不用中继站：只要对光纤损耗进行增益补偿，即可将光信号无畸变地传输极远距离，从而免去了光电转换、重新整形放大、检查误码、电光转换、再重新发送等复杂过程。但众所周知，光孤子产生系统输出的光孤子中心波长很容易受环境温度等外界条件的影响，在实际应用中，中心波长作为光孤子的最重要的参数，其稳定性直接决定了光孤子的质量，尤其将光孤子应用于通信时，中心波长的不稳定将会影响到通信的稳定性等，进而影响通信质量。

与本实用新型最接近的现有技术是申请号为2014102507523的中国专利“一种由色散补偿光纤组构成的多种类型光孤子发生系”，该专利通过光开关控制色散补偿光纤的长度，实现了同一个装置产生不同类型光孤子的目的。但该专利和其它产生光孤子的现有技术一样普遍存在中心波长不稳定的缺点。因此，现有的产生光孤子的技术还需要进一步完善。

技术实现要素：

为了克服现有的光孤子产生系统产生的光孤子的中心波长易受环境参数影响导致中心波长不稳定的缺陷，本实用新型提供一种中心波长稳定的应用于光纤通信系统光孤子产生系统，当环境条件发生变化导致光孤子的中心波长发生偏移时，本实用新型采用补偿电路抑制外界环境产生的影响，进而使系统产生的光孤子的中心波长保持不变，从而提高了光孤子中心波长的稳定性。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种应用于光纤通信系统的光孤子脉冲发生器，其结构有，光隔离器7的输出端通过掺镱光纤8与光波分复用器9的公共端相连，光波分复用器9的980nm 端与泵浦光源10的输出端相连，光波分复用器9的1060nm端与可饱和吸收体 11的一端相连，可饱和吸收体11的另一端和第一光耦合器12的公共输入端相连，第一光耦合器12的90％输出端与1×N光开关1的公共输入端相连，1×N 光开关1的N个输出端分别通过光纤组2中的N条不同的单模光纤与1×N光耦合器3的N个输入端相连，所述的光纤组3是由N条长度不同的单模光纤构成的，N是2～8的整数，1×N光耦合器3的公共输出端与可饱和吸收体4的一端相连，可饱和吸收体4的另一端与色散补偿光纤5的一端相连；

其特征在于，结构还有，色散补偿光纤5的另一端与中心波长调谐装置6 的输入端相连，中心波长调谐装置6的输出端与光隔离器7的输入端相连；第一光耦合器12的10％输出端与第二光耦合器13的输入端相连，第二光耦合器13 的10％输出端作为本实用新型的最终输出，第二光耦合器13的90％输出端与第三光耦合器14的输入端相连，第三光耦合器14的一个输出端与第四光耦合器 16的一个输入端相连，第三光耦合器14的另一个输出端与缠绕在压电陶瓷15 上的光纤的一端相连，缠绕在压电陶瓷15上的光纤的另一端与第四光耦合器16 的另一个输入端相连，第四光耦合器16的输出端与光电转换电路17的输入端相连，光电转换电路17的输出端与低通滤波电路18的输入端相连，低通滤波电路 18的输出端与相位比较电路19的一个输入端相连，相位比较电路19的输出端与单片机20相连，锯齿波发生电路22的输出端与相位比较电路19的另一个输入端相连，还与压电陶瓷驱动电路23的输入端相连，压电陶瓷驱动电路23的输出端与压电陶瓷15的控制端相连，单片机20与温度控制电路21的温度设置端相连，温度控制电路21的电流输出端与中心波长调谐装置6的热电制冷器相连，温度控制电路21的热敏电阻输入端与中心波长调谐装置6的热敏电阻相连；

所述的中心波长调谐装置6的结构为，在铝块61的下表面和散热片65的上表面之间夹有热电致冷器64；热敏电阻63和布拉格光栅62贴在铝块61的上表面；热敏电阻63与温度控制电路21的热敏电阻输入端相连；热电致冷器64与温度控制电路21的电流输出端相连；布拉格光栅62的一端与光环行器66的第二端口相连，光环形器66的第一端口作为中心波长调谐装置6的输入端，与所述的色散补偿光纤5相连，光环形器66的第三端口作为中心波长调谐装置6的输出端，与所述的光隔离器7的输入端相连。

所述的泵浦光源10优选980nm激光光源。

所述的第一光耦合器12和第二光耦合器13优选分光比为10：90的1×2 光耦合器。

所述的第三光耦合器14和第四光耦合器16优选分光比为50：50的1×2 光耦合器。

有益效果：

1、本实用新型引入了可主动调节的中心波长调谐装置，在环境条件发生变化时，可对环境引起的中心波长的偏移起到补偿作用，有效提高了系统输出的光孤子的中心波长稳定度。

2、本实用新型通过控制1×N光开关和1×N光耦合器，方便产生多种不同类型的光孤子。

附图说明：

图1是本实用新型的总体结构框图。

图2是本实用新型使用的中心波长调谐装置结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的工作原理进一步说明，应理解，括号中及附图中所标注的元器件参数为以下实施例使用的优选参数，而不是对保护范围的限制。

实施例1本实用新型的整体结构

如图1所示，本实用新型的整体结构有，1×N光开关1(OZ-OPTICS公司生产的型号为MFOS-12-9/125-S-1060-3U的全光纤光开关)的公共输入端与1×2 光耦合器12(OZ-OPTICS公司生产，型号为 FUSED-12-1064-7/125-90/10-3U-3mm，分光比为90:10)的90％输出端相连，1×N 光开关1的N个输出端分别通过光纤组2中的N条不同的单模光纤与1×N光耦合器3(OZ-OPTICS公司生产的型号为FUSED-12-1060-7/125-50/50-3U-3mm的光纤耦合器)的N个输入端相连，所述的光纤组2是由N条长度不同的单模光纤 (FIBERCORE公司的SM1500型普通单模光纤)构成的，1×N光耦合器3的公共输出端与可饱和吸收体4(德国BATOP公司SA-1064-25-2ps-FC/PC可饱和吸收体)的一端相连，可饱和吸收体4的另一端与色散补偿光纤5(THORLABS公司的 DCF38色散补偿光纤，6米)的一端相连，色散补偿光纤5的另一端与中心波长调谐装置6的输入端相连，中心波长调谐装置6的输出端与光隔离器7(THORLABS 公司IO-H-1064B单模光隔离器)的输入端相连，光隔离器7的输出端通过掺镱光纤8(FIBERCORE公司DF1100掺镱光纤，0.5米)与光波分复用器9(COMCORE 公司980/1060nm单模光纤波分复用器)的公共端相连，光波分复用器9的980nm 端与泵浦光源10(OCLARO公司的LC962U型泵浦源，中心波长980nm，最大单模输出光功率为750mW)的输出端相连，光波分复用器9的1060nm端与可调光滤波器11(Micron Optics公司生产，型号为FFP-TF-1060-010G0200-2.0)的一端相连，可调光滤波器11的另一端和第一光耦合器12的公共输入端相连，第一光耦合器12的10％输出端与第二光耦合器13(OZ-OPTICS公司生产，型号为 FUSED-12-1064-7/125-90/10-3U-3mm，分光比为90:10)的输入端相连，第二光耦合器13的10％输出端作为本实用新型的最终输出，第二光耦合器13的90％输出端与第三光耦合器14(1×2标准单模光耦合器，分光比为50：50)输入端相连，第三光耦合器14的一个输出端与第四光耦合器16(1×2标准单模光耦合器，分光比为50：50)的一个输入端相连，第三光耦合器14的另一个输出端与缠绕在压电陶瓷15(圆柱形压电陶瓷，外径50mm，内径40mm，高50mm)上的光纤的一端相连，缠绕在压电陶瓷15上的光纤的另一端与第四光耦合器16的另一个输入端相连，第四光耦合器16的输出端与光电转换电路17的输入端相连，光电转换电路17的输出端与低通滤波电路18的输入端相连，低通滤波电路18的输出端与相位比较电路19的一个输入端相连，相位比较电路19的输出端与单片机 20相连，锯齿波发生电路22的输出端与相位比较电路19的另一个输入端相连，还与压电陶瓷驱动电路23的输入端相连，压电陶瓷驱动电路23的输出端与压电陶瓷15的控制端相连，单片机20与温度控制电路21的温度设置端相连，温度控制电路21的电流输出端与中心波长调谐装置6的热电制冷器相连，相连，温度控制电路21的热敏电阻输入端与中心波长调谐装置6的热敏电阻相连。

其中，所述的温度控制电路21、压电陶瓷驱动电路23、光电转换电路17、低通滤波器18、锯齿波发生电路、相位比较电路19均为现有技术。

实施例2中心波长调谐装置

所述的中心波长调谐装置6的结构为，在铝块61的下表面和散热片65的上表面之间夹有热电致冷器64(TEC12705)；热敏电阻63(10kΩ@25°)和布拉格光栅62(JH-FGA-A101)贴在铝块61的上表面；热敏电阻63与温度控制电路22 的热敏电阻输入端相连；热电致冷器64与温度控制电路22的电流输出端相连；布拉格光栅62的一端与光环行器66(THORLABS公司的产品CIR1064)的第二端口相连，光环形器66的第一端口作为中心波长调谐装置6的输入端，与所述的色散补偿光纤5相连，光环形器66的第三端口作为中心波长调谐装置6的输出端，与所述的光隔离器7的输入端相连。当系统检测到输出的光孤子中心波长发生变化时，会通过中心波长调谐装置6进行反向调节，进而稳定输出光孤子的中心波长。

实施例3本实用新型的工作原理

在图1所示的整体框图中，由1×N光开关1、光纤组2～第一光耦合器12 构成用来产生光孤子的基本谐振腔，当通过1×N光开关1和1×N光耦合器3 从光纤组2中选择不同长度的光纤时，谐振腔会产生不同类型的光孤子，所产生的光孤子一部分信号通过第二光耦合器13进入到由第三光耦合器14、压电陶瓷15、压电陶瓷驱动电路24、第四光耦合器16构成的马赫泽德尔干涉仪进行干涉，同时锯齿波发生电路22为马赫泽德尔干涉仪提供一个锯齿波控制信号，该信号在干涉仪中受光孤子中心波长的影响，再经光电转换电路17转换成电信号并进行低通滤波后，所得信号与原锯齿波信号相比，相位发生变化，通过相位比较电路19将两者的相位差检测出来并送入单片机20，该相位差由基本谐振腔所产生的光孤子的中心波长所决定，当单片机20检测到中心波长与预先设定的中心波长发生变化时，会通过温度控制电路21对中心波长调谐装置6中的布拉格光栅的温度进行调节，以反向影响基本谐振腔中光孤子的中心波长，进而实现稳定中心波长的目的，最终的光孤子信号从第二光耦合器13的10％输出端进行输出。