专利名称：一种时间波长交织光采样时钟产生装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光 信息技术领域，具体是一种时间波长交织光采样时钟产生装置。
背景技术：
光采样时钟产生是全光采样、光学模数转换等全光信号处理系统的核心模块之一。光采样时钟的质量由脉冲间隔的抖动和幅度(光强)的均匀性决定，并直接影响相关系统的性能，如对于光学模数转换系统有
/ I\EhtOB < log,——=-I
-I-] /
/.I\ENOS = log. I ~—-- — I I
6[ j /其中ΕΝ0Β是光学模数转换系统的有效比特数，σ μ为光釆样时钟的幅度抖动，σ j为光米样时钟的时间抖动。光米样时钟包括单波长和时间波长交织的多波长两种。多波长的光米样时钟由于可以通过波分复用进行并行化，因此，基于多波长光釆样时钟的全光信号处理，如光学模数转换，能在实现高速光处理的同时，方便地实现与低速、灵活电信号处理的匹配，从而充分发挥光学技术和电子学技术的优势。为此，产生高性能的多波长光釆样时钟成为关注的焦点之一。目前已提出的产生多波长光釆样时钟的方法包括基于多个不同波长锁模激光器的方法(A. Yariv，and R. G. Μ. P. Koumansj “Time interleaved optical samplingfor ultra-high speed A/D conversion, ” Electron. Lett. 34 (21)，2012 - 2013，1998)，基于单个多波长激光器的方法(K. L Lee, C. Shuj and H. F. Liuj “10 GsampIe/s photonicanalog-to-digital converter constructed using 10-wavelength jitter-suppressedsampling pulses from a self-seeded laser diode，，，CLE0 2001, pp. 67 - 68.),以及基于光谱分割的方法(T. R. Clark，J. U. Kang and R. D. Esman，“Performance of a timeandwavelengthinterleaved photonic sampler for analog-digital conversion，，，IEEEPhoton. Tech. Lett. , vol. 11，1168 1169，1999)。基于单个多波长激光器的技术目前还不成熟，输出光釆样时钟的质量、波长数等还有待提高。基于多个不同波长锁模激光器和基于光谱分割的方法都需要把多路高质量的单波长的光脉冲序列复合成时间波长交织的多波长光釆样时钟。A. Yariv等釆用多个串联的分/插滤波器(Add filter)实现波分复用，并通过控制每个锁模激光器，进行光脉冲强度和时延的调节(A. Yariv, andR. G. Μ. P. Koumansj “Time interleaved optical sampling for ultra-high speed A/D conversion, ”Electron. Lett. 34(21)，2012 - 2013，1998)。该方法中要求多个锁模激光器具有很高的一致性和精确的可控性(重复频率、时延、强度)。T.R.Clark等对基于谱分割的方法提出了一种基于WDM、可调光衰减器、可调光延迟线、法拉第旋转镜(FRM Faraday rotator mirror)的时间波长交织方法(T. R. Clark, J. U. Kang andR. D. Esman，“Performance of a time andwavelengthinterleaved photonic sampler foranalog-digital conversion, ^IEEE Photon. Tech. Lett. ,vol. 11， 1168 1169， 1999)。在这种基于往返光路的结构中可调光延迟线和可调衰减器精度的影响被加倍。尤其重要的是，现今商用的基于空间光学的可调衰减器的可控性很差，难以达到高的调节精度，而基于全光纤的可调衰减器体积大、调节精度会随使用时间的增加而恶化。此外，上述方法中多个分立的FRM也增加了系统的复杂性。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种能产生时间波长交织多波长光学采样时钟的装置。在采用波分复用器实现多路不同波长光脉冲序列波分复用的基础上，利用可调光延迟线调节每一路光脉冲序列的延时；利用偏振控制器调节每一路光脉冲的偏振方向，通过合波后的检偏器实现每一路光脉冲强度的调节。该方案中，偏振控制器和检偏器的组合可以实现高精度的光脉冲强度调节，而且稳定、可靠、易操作。与此同时，这种偏振控制器和检偏器的组合还可以补偿装置中其它模块的偏振相关性，使得装置只需采用单向光路即可实现偏振无关的时间波长交织，从而降低对可调延迟和可调光衰减精度的要求。
本发明的技术解决方案如下一种时间波长交织光学采样时钟产生装置，其特点在是，该装置包括并行多波长光脉冲序列产生模块、多个可调光延迟线、多个偏振控制器、波分复用器和检偏器；所述的并行多波长光脉冲序列产生模块产生N路重复频率相同的线偏振光脉冲序列，其中N为大于I的正整数，所有N路光脉冲序列分别依次经可调光延迟线和偏振控制器后，再通过波分复用器进行波分复用成等时延间隔的时间波长交织的光脉冲序列，最后经检偏器输出。所述的并行多波长光脉冲序列产生模块用于产生多路重复频率相同的线偏振光脉冲序列，每路光脉冲序列对应一个中心波长和一个任意固定的偏振方向，可米用但不限于超短光脉冲的谱分割技术、多个脉冲激光器的组合等方法来实现。所述的可调光延迟线对应并行多波长光脉冲序列产生模块输出的一路光脉冲序列，用于使不同通道的光采样脉冲序列产生按照规定时间间隔排列的延时。所述的偏振控制器对应并行多波长光脉冲序列产生模块输出的一路光脉冲序列，用于精确控制每一路光脉冲的偏振方向，从而调节每一路光脉冲通过检偏器后的光强，产生幅度均匀的多波长光采样时钟。所述的波分复用器具有和并行多波长光脉冲序列产生模块输出的光脉冲序列路数相同的通道数，并且其每一个通道的中心波长和谱宽都与对应光脉冲序列的中心波长和谱宽相同，用于将多路不同中心波长的光脉冲序列复用成时间波长交织的光采样时钟。所述检偏器用于根据光脉冲偏振方向与检偏器偏振轴的夹角，控制光脉冲通过检偏器的透过率T。T = = CQS2O
!in其中，Iin，Itjut为输入和输出检偏器的光脉冲的光强，Θ为光脉冲偏振方向与检偏器偏振轴的夹角。因此，通过调节每个并行光脉冲通道上的偏振控制器改变每路光脉冲的偏振方向与检偏器偏振轴的夹角，就可实现对多波长光米样时钟中不同中心波长光脉冲强度的调节，输出幅度均匀的时间波长交织的光采样时钟。基于以上技术特点，本发明具有以下优点I、通过偏振控制器和检偏器联合调节每一路光的功率。与商用的可调衰减器相t匕，调节精度高，可控性、可靠性和稳定性更好，可显著提高时间波长交织光采样时钟的幅度均匀性和稳定性，降低装置调节的难度。2、偏振控制器和检偏器的组合可补偿装置中其它模块的偏振影响。因此，不需要采用昂贵的偏振器件，也不需要采用偏振无关的结构，如基于法拉第旋转镜的结构，器件更少，成本更低。3、每路光脉冲序列单向一次经过可调光延迟线和偏振控制器，与双向通过的结构相比，在同样的光采样时钟指标要求下，对可调光延迟和可调光衰减的精度要求下降一半。
图I为本发明时间波长交织光采样时钟产生装置的结构示意图。图2为时间波长交织多波长光采样时钟产生示意图。
具体实施例方式下面结合附图给出本发明的一个具体实施例子。本实施例以本发明的技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。图I为本发明时间波长交织光采样时钟产生装置的结构示意图，如图所示，并行多波长光脉冲序列发生模块I输出如图2 Ca)所不的N路线偏振的光脉冲序列,每路光脉冲序列的重复频率均为1/T，并分别对应一个不同的中心波长和一个任意固定的偏振方向(即每一路光脉冲序列的偏振方向与检偏器的偏振轴P有一个任意但固定的夹角Θ 1(|，...，θη0)ο N路光脉冲序列的每一路分别经过一个可调光延迟线2和一个偏振控制器3调节每路间的相对延时和每一路光脉冲的偏振方向。经过波分复用器4，N路光脉冲序列复用成等时延间隔(Τ/Ν)的时间波长交织的光脉冲序列(见图2 (b)检偏器前脉冲序列示意图)，并进入检偏器5。检偏器5根据光脉冲的偏振方向与其偏振轴的夹角(θ ρ . . .，θ n)决定光脉冲通过检偏器的透过率，输出等时延间隔、等幅度的时间波长交织的光采样时钟(见图2(b)检偏器后脉冲序列示意图)。在具体实施中，为了减小对可调光延迟线2延迟范围的要求，避免大范围延迟调整引起的大的光功率损耗，以及降低可调光延迟线的体积和成本，并行多波长光脉冲序列发生模块I输出的N路光脉冲序列经过波分复用器4后的固有时延差要控制在一定的范围内(IOOps以下)。这可通过控制每个通道(即并行多波长光脉冲序列发生模块和波分复用器4输出端口之间)的光纤长度来实现。在此基础上，通过调节每个波长通道上的各可调光延迟线2来精确调整光采样脉冲间的间隔，商用可调光延迟线的精度可优于5fs。另外，通过调节每个波长通道上的偏振控制器3来调整每个波长光采样脉冲序列的幅度，实现幅度的均匀性。为了避免延时调节和幅度调节间的相互影响，尽量选用幅度相关性小的可调光延迟线或延迟相关性小的偏振控制器。在调整过程中，可通过多次反复逼近的调节来达到要求的时间间隔和幅度均匀性。在上述过程中，通过偏振控制器和检偏器的结合，可以实现稳定、可靠、高精度的光脉冲强度调节；而且可补偿装置中其它模块的偏振相关性，实现基于单向光路的偏振无关的时间波长交织。在同样可 调延迟和可调光衰减精度下，获得更高质量的时间波长交织多波长光采样时钟。本发明可广泛用于高速宽带信号光学采样与处理等领域。
权利要求
1.一种时间波长交织光学采样时钟产生装置，其特征是，该装置包括并行多波长光脉冲序列产生模块(I)、多个可调光延迟线(2)、多个偏振控制器(3)、波分复用器(4)和检偏器(5)； 所述的并行多波长光脉冲序列产生模块(I)产生N路重复频率相同的线偏振光脉冲序列，其中N为大于I的正整数，所有N路光脉冲序列分别依次经所述的可调光延迟线(2)和偏振控制器(3)后，再通过波分复用器(4)进行波分复用成一路等时延间隔的时间波长交织的光脉冲序列，最后经检偏器(5)输出。
2.根据权利要求I所述的时间波长交织光学采样时钟产生装置，其特征是，所述的并行多波长光脉冲序列产生模块用于产生多路重复频率相同的线偏振光脉冲序列，每路光脉冲序列对应一个中心波长和一个任意偏振方向。
3.根据权利要求I所述的时间波长交织光学采样时钟产生装置，其特征是，所述的可调光延迟线用于使不同通道的光脉冲序列产生按照规定时间间隔排列的精确延时。
4.根据权利要求I所述的时间波长交织光学采样时钟产生装置，其特征是，所述的偏振控制器用于调节每一路光脉冲的偏振方向。
5.根据权利要求I所述的时间波长交织光学采样时钟产生装置，其特征是，所述的波分复用器具有和所述的并行多波长光脉冲序列产生模块输出的光脉冲序列路数相同的通道数，并且其每一个通道的中心波长和谱宽都与对应光脉冲序列中心波长和谱宽相同，用于将经延时和偏振调整后的多路光脉冲序列波分复用成时间波长交织的光采样时钟。
6.根据权利要求I所述的时间波长交织光学采样时钟产生装置，其特征是，所述的检偏器用于根据输入光脉冲的偏振方向与检偏器偏振轴的夹角，控制光脉冲通过该检偏器的透过率。
全文摘要
本发明涉及一种时间波长交织光学采样时钟产生装置，包括并行多波长光脉冲序列产生模块、多个可调光延迟线、多个偏振控制器、波分复用器和检偏器；并行多波长光脉冲序列产生模块产生N路重复频率相同的线偏振光脉冲序列，其中N为大于1的正整数，所有N路光脉冲序列分别依次经可调光延迟线和偏振控制器后，再通过波分复用器进行波分复用成等时延间隔的时间波长交织的光脉冲序列，最后经检偏器输出。本发明调节精度高，可控性、可靠性和稳定性更好，可显著提高时间波长交织光采样时钟的幅度均匀性和稳定性，降低装置调节的难度。
文档编号H04J14/02GK102830569SQ201210327689
公开日2012年12月19日 申请日期2012年9月6日 优先权日2012年9月6日
发明者吴龟灵, 李杏, 卢加林, 邹卫文, 陈建平 申请人:上海交通大学