专利名称：基于萨格纳克干涉仪的归零信号im/dd系统光接收机抖动抑制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光通信技术领域，具体涉及一种光接收机定时抖动抑制装置，该装置利用光纤萨格纳克干涉仪实现强度滤波，应用于归零信号强度调制/直接检测(IM/ DD)光传输系统。
背景技术：
目前使用的光纤通信普遍采用强度调制直接检测(IM/DD)技术，利用密集波分复用技术结合光时分复用技术(OTDM)可以获得更高的速率，使得整个系统的传输容量达到太比特。但是，随着传输速率的提高，光通信系统中各种噪声、偏振模色散、激光器图案效应等各种因素产生的抖动降低了系统的传输性能，限制了系统的传输容量。传统的在光域抑制抖动带来的系统损伤包括使用低偏振模色散新型光纤、滤波器等。但是，这些方法要么受限于成本，要么改善效果不明显，特别是对于已经大量敷设的现有光通信系统，由于性能参数较低，在进行系统升级时抖动的抑制就成为迫切需要解决的问题。经检索发现，现有一些技术方案大多集中于从光源或者信号编码上加以抑制，例如，中国专利申请号92111057.X描述了一种过塞-回扣法正(或负)码速调整方法和装置， 其利用码速调整压缩抖动的技术，但是这种技术不适合SDH传输系统。又如，中国专利申请号200510012797. 8提出了一种低抖动双波长超短光脉冲的产生装置，其在激光器侧减小抖动，但是对于信道干扰引起的抖动无法抑制。此外，文献[1](高娟，刘作学，陈刚.激光通信自适应带宽抑制抖动噪声方案研究[J].装备指挥技术学院学报，2005，16 O) :84-87.) 和文献[2](毕占坤，刘纯武，黄芝平，王跃科.一种基于序列调制的自适应抖动抑制方案 [J].光通信研究，2007，(4) :26-30.)分别提出了一种自适应调节参数的方案，但这两个文献所公开的技术方案在抑制抖动的同时也大大增加了电路复杂性，不利于系统扩容升级， 并且都作用于电域。
发明内容本实用新型利用光纤萨格纳克干涉仪强度滤波效应，提供了一种基于萨格纳克干涉仪的归零信号IM/DD系统光接收机抖动抑制装置，其有效地提高了归零信号强度调制/ 直接检测(IM/DD)传输系统的传输性能，在较低的投入成本下，可以方便地抑制偏振模色散和放大器噪声以及其他因素引起的定时抖动，从而降低了系统的误码率，有效地提升了系统的传输性能。不仅具有迫切的市场需求和良好的市场前景，而且可以降低现有设备升级的成本，具有较大的社会效益。本实用新型采取以下技术方案基于萨格纳克干涉仪的归零信号IM/DD系统光接收机抖动抑制装置，包括掺铒光纤放大器(1)、光环行器(3)、光纤布拉格光栅(幻、55:45光纤定向耦合器G)、非线性光纤(7)，掺铒光纤放大器(1)与光环形器C3)的第一端口连接， 光环行器C3)的第二端口连接光纤布拉格光栅O)，光纤布拉格光栅( 和光环形器(3)构成可调色散单元(6)；光环形器(3)的第三端口连接光纤定向耦合器G)，光纤定向耦合器 (4)的输出端口与一段非线性光纤(7)连接，非线性光纤(7)和光纤定向耦合器(4)构成萨格纳克干涉仪(5)；上述的连接为光纤熔接或者光纤跳线连接。优选的，光纤布拉格光栅( 包括半导体制冷器(8)、电阻加热器(9)、开有槽的热沉(10)、含有光栅的光纤段(11)、第一电极(12)、第二电极(13)，光纤段(11)固定于热沉 (10)的槽，光纤段(11)与光环行器C3)连接；热沉(10)的表面安装半导体制冷器(8)和电阻加热器(9)，半导体制冷器(8)、电阻加热器(9)分别盖住光纤段(11)的局部；半导体制冷器(8)、电阻加热器(9)分别与第一电极(12)、第二电极(13)相联。优选的，热沉(10)的槽的横截面呈V型或U型。优选的，光纤段(11)通过环氧树脂固定于热沉(10)的槽。本实用新型基于光纤萨格纳克干涉仪的归零信号强度调制/直接检测(IM/DD)光通信系统光接收机抖动抑制装置，实现了 (1)脉冲信号的放大并钳制输出功率；(2)利用可调色散元件实现脉冲展宽；( 对光脉冲进行强度滤波实现整形。在光学元件中，光纤萨格纳克干涉仪具有结构简单、响应速度快、成本低廉、易于实现等独特的优点，特别是具有强度滤波特性，可以用来抑制定时抖动对接收机的影响。本实用新型将其应用于光通信接收机中的抖动抑制具有较大的优势1、全光纤结构，与光纤耦合方便整个装置的光路都是全光纤结构，置于传统光接收机之前，与光纤通信链路对接， 可以利用光纤熔接机实现，接续快捷、额外光功率损失很少。2、利用光纤非线性效应工作，效应速度快，利于高速率工作光纤非线性效应响应时间极快，有利于进行高速光学处理使得其工作带宽大。3、成本低廉，易于实现整个装置由非线性光纤、光纤布拉格光栅、掺铒光纤放大器、光纤定向耦合器、光环行器、半导体制冷器、带有V型槽热沉，以及电阻加热器等构成，其制造成本低。其中，掺铒光纤放大器可以利用光纤通信中已有的前置放大器。本实用新型基于萨格纳克干涉仪的归零信号强度调制/直接检测(IM/DD)系统接收机抖动抑制装置，该装置中非线性光纤与阳:45光纤定向耦合器形成萨格纳克干涉仪， 输入信号经掺铒光纤放大器放大，经由环行器被光纤布拉格光栅反射进入萨格纳克干涉仪，利用萨格纳克干涉仪对脉冲光信号进行强度滤波，降低了光接收机对于定时抖动的敏感性，提高了系统的传输性能。本实用新型能通过半导体制冷器控制输入脉冲的展宽量，可以使装置针对不同占空比的归零信号进行展宽并使得相邻脉冲间干扰最小。本实用新型直接作用于光域，降低信号对抖动的敏感性，对传输信号透明，配置灵活，可以方便地实现系统的扩容升级。
图1是基于萨格纳克干涉仪的归零信号IM/DD系统光接收机抖动抑制装置示意图。图2是光纤布拉格光栅的结构图。图3是经过色散元件后信号的眼图。[0022]图4是经过萨格纳克干涉仪后信号的眼图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例作详细说明。如图1所示，基于光纤萨格纳克干涉仪的归零码强度调制/直接检测(IM/DD)光通信系统光接收机抖动抑制装置包括掺铒光纤放大器1、光环行器3、光纤布拉格光栅2、 55:45光纤定向耦合器4、非线性光纤7，掺铒光纤放大器1与光环形器3的第一端口连接， 信号经由掺铒光纤放大器1放大后进入光环行器3的第一端口，光环行器3的第二端口连接光纤布拉格光栅2，光纤布拉格光栅2和光环形器3构成可调色散单元6。光环形器3的第三端口连接光纤定向耦合器4，非线性光纤7与光纤定向耦合器4 的输出端口连接。一段非线性光纤7和光纤定向耦合器4构成萨格纳克干涉仪5，非线性光纤7长度由光纤定向耦合器4分光比和入射脉冲信号峰值功率以及非线性光纤7非线性系数决定，使得入射脉冲峰值功率稍大于某个透射峰值，形成强度滤波单元，对脉冲信号起到波形转换作用。掺铒光纤放大器1使得输出功率钳制，输出的信号脉冲峰值功率在设定的某个值附近。输入信号经由掺铒光纤放大器1放大，进入三端口环行器3的第一端口，在第二端口被光纤布拉格光栅2反射从第三端口出射而进入55 45光纤定向耦合器4的输入端口，被光纤定向耦合器4分成两束光在非线性光纤7中相向环行互相干涉，然后从光纤定向耦合器4的另一端口出射。如图2所示，光纤布拉格光栅2包括半导体制冷器8、电阻加热器9、开有V型槽的热沉10、含有光栅的光纤段11、第一电极12、第二电极13，含有光栅的光纤段11置于热沉 10的V型槽，并采用环氧树脂将光纤段11固定，热沉10的上表面安装半导体制冷器8和电阻加热器9，半导体制冷器8、电阻加热器9分别盖住光纤段11的局部，使用电阻加热器是为了增加温度梯度。半导体制冷器8、电阻加热器9分别通过第一电极12、第二电极13与各自的可变电阻器、稳压电源串联实现电流的调节，此内容属现有技术，不再详述。光纤布拉格光栅2的光纤段11与光环行器3连接。通过控制半导体制冷器8灵活控制输入脉冲展宽量，用半导体制冷器8和电阻加热器9控制其轴向温度变化，从而控制其啁啾量。通过控制半导体致冷器8的电流调节光纤段11两端的温度差可以产生温度梯度(该电流由半导体制冷器第一电极12接入)，引起光纤段11各个部分的膨胀不一致，产生了附加啁啾，实现色散可调。放大器1输出的信号经由布拉格光栅反射，出射至光纤萨格纳克干涉仪5，光纤萨格纳克干涉仪5对信号进行强度滤波。上述各个部件间的连接为光纤熔接或者光纤跳线连接(但，半导体制冷器8、电阻加热器9及光纤段11与V型槽的热沉10的连接、半导体制冷器8与第一电极12、电阻加热器9与第二电极13的连接除外)。归零信号IM/DD系统接收机侧输入信号经掺铒光纤放大器1放大，并对放大器输出功率进行钳制，使得掺铒光纤放大器的输出的信号功率在一恰当值，然后进入由可调色散单元6，再进入萨格纳克干涉仪5，由萨格纳克干涉仪5输出。当经光放大器放大的信号到达布拉格光栅时，若不加半导体制冷器与电阻加热器，则布拉格光栅反射特定波长的光信号，相当于一个无色散滤波器，出射的光脉冲脉宽将不变。加上半导体制冷器与电阻加热器后，光纤段11的温度分布将由一侧向另一侧单调降低，引起其周期的单调变化，形成啁啾。因此当光脉冲入射时，脉冲信号不同频率分量将在光栅不同部分被发射，使得脉冲展宽，由于脉冲展宽过大将引起相邻脉冲间干扰，引起误码率上升，所以必须控制展宽量，即需要合理控制半导体制冷器8温度。此时输出的眼图如图 3所示。展宽的信号经由萨格纳克干涉仪5强度滤波使得脉冲顶部形成一个平台，如图4所示，这样即使脉冲到达时间有一定偏差(抖动)，对于接收机而言采样值波动也很小，降低了对采样时刻的敏感性，从而抑制了干扰，提高了接收机的性能。基于萨格纳克干涉仪的归零信号IM/DD系统接收机抖动抑制装置最突出的优势就是利用了萨格纳克干涉仪的强度滤波特性，对于光脉冲的较大功率部分(主要在脉冲中间)透射率高，对于功率较小部分(脉冲拖尾)透射率低。因此萨格纳克干涉仪类似于一个波形转换器，通常情况下脉冲功率在峰值附近变化剧烈，因此，判决时刻些微的偏差将会导致采样的电平变化剧烈，使用这种基于萨格纳克干涉仪的归零信号IM/DD系统接收机抖动抑制装置将会使得脉冲在抽样时刻附近功率相对平坦，减少功率的波动，从而使得接收机对定时抖动不敏感。萨格纳克干涉仪的强度滤波特性可以用光纤中的非线性效应来解释，萨格纳克干涉仪的结构是将阳:45光纤定向耦合器两个输出端口用一段非线性光纤连接。这样光信号从一个输入端口入射时经由定向耦合器将分成两束光在环内相向传播，由于两束光功率不同，结果由于自相位调制使得各自经历的相移不同，将输入信号功率钳制在稍大于某个透射峰值附近，当入射功率降低时透射率增大，当入射功率增大时透射率下降，起到了强度滤波效果。以上对本实用新型的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本实用新型提供的思想，在具体实施方式
上会有改变之处，而这些改变也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.基于萨格纳克干涉仪的归零信号IM/DD系统光接收机抖动抑制装置，其特征是包括掺铒光纤放大器(1)、光环行器(3)、光纤布拉格光栅0)、55:45光纤定向耦合器0)、 非线性光纤(7)，掺铒光纤放大器(1)与光环形器(3)的第一端口连接，光环行器(3)的第二端口连接光纤布拉格光栅O)，光纤布拉格光栅( 和光环形器C3)构成可调色散单元 (6)；光环形器(3)的第三端口连接光纤定向耦合器G)，光纤定向耦合器的输出端口与一段非线性光纤(7)连接，非线性光纤(7)和光纤定向耦合器(4)构成萨格纳克干涉仪 (5)；上述的连接为光纤熔接或者光纤跳线连接。
2.如权利要求1所述的基于萨格纳克干涉仪的归零信号IM/DD系统光接收机抖动抑制装置，其特征是所述的光纤布拉格光栅( 包括半导体制冷器(8)、电阻加热器(9)、开有槽的热沉(10)、含有光栅的光纤段(11)、第一电极(12)、第二电极(13)，光纤段(11)固定于热沉(10)的槽，光纤段(11)与光环行器C3)连接；热沉(10)的表面安装半导体制冷器 (8)和电阻加热器(9)，半导体制冷器(8)、电阻加热器(9)分别盖住光纤段(11)的局部； 半导体制冷器(8)、电阻加热器(9)分别与第一电极(12)、第二电极(13)相联。
3.如权利要求2所述的基于萨格纳克干涉仪的归零信号IM/DD系统光接收机抖动抑制装置，其特征是所述热沉(10)的槽的横截面呈V型或U型。
4.如权利要求2或3所述的基于萨格纳克干涉仪的归零信号IM/DD系统光接收机抖动抑制装置，其特征是所述的光纤段(11)通过环氧树脂固定于热沉(10)的槽。
专利摘要本实用新型公开了基于萨格纳克干涉仪的归零信号IM/DD系统光接收机抖动抑制装置，掺铒光纤放大器与光环形器的第一端口连接，光环行器的第二端口连接光纤布拉格光栅，光纤布拉格光栅和光环形器构成可调色散单元；光环形器的第三端口连接光纤定向耦合器，光纤定向耦合器的输出端口与一段非线性光纤连接，非线性光纤和光纤定向耦合器构成萨格纳克干涉仪；上述的连接为光纤熔接或者光纤跳线连接。其有效地提高了归零信号强度调制/直接检测传输系统的传输性能，在较低的投入成本下，可以方便地抑制偏振模色散和放大器噪声以及其他因素引起的定时抖动，从而降低了系统的误码率，有效地提升了系统的传输性能。
文档编号H04B10/18GK202340232SQ201120378668
公开日2012年7月18日 申请日期2011年10月9日 优先权日2011年10月9日
发明者周雪芳, 李齐良, 王天枢, 钱胜 申请人:杭州电子科技大学