一种基于克尔光梳的任意高阶调制格式信号相位再生方法

摘要

本发明公开了一种基于克尔光梳的任意高阶调制格式信号相位再生方法，通过克尔光梳产生大量等间隔相干光场，提取其中的相应频率分量作为载波与泵浦光使用，可以确保载波与泵浦有较好的相干性，简化了相干泵浦光场的产生过程，满足任意高阶调制信号全光相位再生对泵浦光场的需求，实现对相敏参量过程中相位传递函数的精密调控，能解决全光相位再生的复杂性瓶颈问题，将全光再生技术推向实用化。

说明书

技术领域

本发明属于光通信技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于克尔光梳的任意高阶调制格式信号相位再生方法。

背景技术

多级相位调制格式可以在波特率不变的情况下获得更高的比特率，提高单信道传输速率的同时又不会增大光谱宽度。任意高级调制格式信号在光网络节点处的全光相位再生，可以减少光网络节点上光电和电光转换过程带来的工作速率限制和系统功耗，较大的提高全光通信网络的传输容量。

目前，高阶调制信号全光相位再生主要是利用相敏放大(PSA)的相位压缩能力实现。为了实现基于PSA的有效相位再生，需要将载波相位信息准确地从数据信号中提取出来，并产生多个与信号载波相位相干的泵浦光场。

目前主要有两种途径来实现载波提取与相位锁定。第一种是结合前级光纤四波混频(FWM)及注入锁定过程，载波提取通常采用激光器注入锁定方案，获得相位锁定的载波，便于将载波的相位信息与数据的相位信息分离开来；而辅助相干光场通过基于光纤四波混频的载波复制(carrier copier)方案产生，但载波复制(carrier copier)产生的泵浦相干光场相干性较差，导致高阶调制格式信号相位再生的效率底下，且结构比较复杂，是目前限制全光再生实用化的最大障碍。

第二种是频率梳方案，将载波分为两路，一路用作信号载波，另一路加载正弦射频信号后产生等间隔频率梳，获得与信号载波相位相干的泵浦光场。由于泵浦光场产生于载波，在后续的相位再生过程中，载波相位信息与泵浦相位信息对数据信号的影响可以互相抵消，这种方案结构简单，产生的泵浦相干光场的相干性也比较好，可以用于高阶调制格式信号相位再生，但是由于这种频率梳是通过电光调制产生的，导致再生信号的带宽被限制在几十GHz，难以应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于克尔光梳的任意高阶调制格式信号相位再生方法，利用光学微腔中的克尔参量震荡效应同时产生大量等间隔相干光场(即微腔克尔光梳)，可以获得相位关系确定、频率间隔可控的相干信号与泵浦光场，避免现有相干泵浦光场提取方案的结构复杂、效率低下、带宽限制等问题，从而高效、精密的实现任意高阶调制信号的全光相位再生。

为实现上述发明目的，本发明一种基于克尔光梳的任意高阶调制格式信号相位再生方法，其特征在于，包括：

(1)、先通过泵浦激光与辅助激光在光学微腔中产生用于获得等间隔相干光场的克尔光梳，继续调节泵浦激光与辅助激光的波长与功率，使光梳稳定在孤子锁模状态，记录克尔光梳每个梳齿的自由光谱范围f

(2)、根据所需再生M阶调制信号，在克尔光梳上滤出频率间隔为Mf

(3)、在载波上调制含有噪声的M阶调制信号，作为信号光记为s，并测量出信号光s的中心频率记为f

(4)、调节信号光s与泵浦光P

(5)、将闲频光i、信号光s以及泵浦光P

(6)、调节闲频光i、信号光s以及泵浦光P

(7)、当相位再生达到最佳后，滤出再生信号光，提取再生信号光的相位传递函数，从而获得再生M阶调制信号，实现M阶信号的相位再生。

本发明的发明目的是这样实现的：

本发明基于克尔光梳的任意高阶调制格式信号相位再生方法，通过克尔光梳产生大量等间隔相干光场，提取其中的相应频率分量作为载波与泵浦光使用，可以确保载波与泵浦有较好的相干性，简化了相干泵浦光场的产生过程，满足任意高阶调制信号全光相位再生对泵浦光场的需求，实现对相敏参量过程中相位传递函数的精密调控，能解决全光相位再生的复杂性瓶颈问题，将全光再生技术推向实用化。

附图说明

图1是QPSK信号相位再生装置的一种具体实施方式结构示意图；

图2是基于克尔光梳的任意高阶调制格式信号相位再生方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

实施例

图1是QPSK信号相位再生装置的一种具体实施方式结构示意图。

在本实例中，如图1所示，任意高阶调制格式信号相位再生装置包括信号光模块1、泵浦激光模块2、闲频光模块3、相位再生模块4。本实施例中，信号光模块1包含光带通滤波器(OBPF)101、相位调制器(PM)102、以及功率放大器(EDFA)103。输入的克尔光梳经过光带通滤波器(OBPF)101选取合适的载波，通过相位调制器(PM)102将损伤的QPSK信号调制到载波上，然后经过功率放大器(EDFA)103将信号光S输入到闲频光模块3当中去。

泵浦激光模块2包含光带通滤波器(OBPF)201、202以及功率放大器(EDFA)203。输入的克尔光梳经过光带通滤波器(OBPF)201、202选取两束频率分量分别作为泵浦光P

闲频光模块3包含偏振控制器(PC)301、302、光耦合器303、硅基波导304、光带通滤波器(OBPF)305。信号光模块1输出的信号光S与泵浦激光模块2输出的泵浦光P

相位再生模块4包含功率放大器(EDFA)401、402、403、404、偏振控制器(PC)405、406、407、408、光耦合器409、硅基波导410、光带通滤波器(OBPF)411。信号光S、闲频光i、泵浦光P

本发明针对任意高阶调制格式信号相位再生中与信号载波相位相干的泵浦光场的提取方式进行改进，更易于获得高相干性的泵浦光场。

图2是本发明基于克尔光梳的任意高阶调制格式信号相位再生方法的流程图。

在本实施例中，如图2所示，本发明一种基于克尔光梳的任意高阶调制格式信号相位再生方法，包括：

S1、先通过泵浦激光与辅助激光在光学微腔中产生用于获得等间隔相干光场的克尔光梳，继续调节泵浦激光与辅助激光的波长与功率，使光梳稳定在孤子锁模状态，记录克尔光梳每个梳齿的自由光谱范围f

S2、根据所需再生M阶调制信号，在克尔光梳上滤出频率间隔为Mf

S3、在载波上调制含有噪声的M阶调制信号，经掺铒光纤放大器EDFA放大后作为信号光记为s，并测量出信号光s的中心频率记为f

S4、由于是在同一克尔光梳分离出来，信号光和泵浦光有较好的相干性，调节信号光s与泵浦光P

S5、将闲频光i、信号光s以及泵浦光P

耦合后的四束光在高非线性材料中进行相敏放大，相敏放大时闲频光与泵浦光会在信号光处产生一束新生光，新生光再与信号光发生干涉实现M阶调制信号的相位再生。

S6、调节闲频光i、信号光s以及泵浦光P

P

其中，M表示需要再生任意高阶调制格式信号的阶数，P

最后，通过监控再生信号光的光谱，以达到最佳的相位再生。

S7、当相位再生达到最佳后，滤出再生信号光，提取再生信号光的相位传递函数，从而获得再生M阶调制信号，实现M阶信号的相位再生。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。