一種時間波長交織光採樣時鐘產生裝置的製作方法

2023-08-03 06:32:11

專利名稱：一種時間波長交織光採樣時鐘產生裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及光 信息技術領域，具體是一種時間波長交織光採樣時鐘產生裝置。
背景技術：
光採樣時鐘產生是全光採樣、光學模數轉換等全光信號處理系統的核心模塊之一。光採樣時鐘的質量由脈衝間隔的抖動和幅度(光強)的均勻性決定，並直接影響相關系統的性能，如對於光學模數轉換系統有
/ I\EhtOB < log,——=-I
-I-] /
/.I\ENOS = log. I ~—-- — I I
6[ j /其中ΕΝ0Β是光學模數轉換系統的有效比特數，σ μ為光釆樣時鐘的幅度抖動，σ j為光米樣時鐘的時間抖動。光米樣時鐘包括單波長和時間波長交織的多波長兩種。多波長的光米樣時鐘由於可以通過波分復用進行並行化，因此，基於多波長光釆樣時鐘的全光信號處理，如光學模數轉換，能在實現高速光處理的同時，方便地實現與低速、靈活電信號處理的匹配，從而充分發揮光學技術和電子學技術的優勢。為此，產生高性能的多波長光釆樣時鐘成為關注的焦點之一。目前已提出的產生多波長光釆樣時鐘的方法包括基於多個不同波長鎖模雷射器的方法(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)，基於單個多波長雷射器的方法(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.),以及基於光譜分割的方法(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)。基於單個多波長雷射器的技術目前還不成熟，輸出光釆樣時鐘的質量、波長數等還有待提高。基於多個不同波長鎖模雷射器和基於光譜分割的方法都需要把多路高質量的單波長的光脈衝序列複合成時間波長交織的多波長光釆樣時鐘。A. Yariv等釆用多個串聯的分/插濾波器(Add filter)實現波分復用，並通過控制每個鎖模雷射器，進行光脈衝強度和時延的調節(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)。該方法中要求多個鎖模雷射器具有很高的一致性和精確的可控性(重複頻率、時延、強度)。T.R.Clark等對基於譜分割的方法提出了一種基於WDM、可調光衰減器、可調光延遲線、法拉第旋轉鏡(FRM Faraday rotator mirror)的時間波長交織方法(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)。在這種基於往返光路的結構中可調光延遲線和可調衰減器精度的影響被加倍。尤其重要的是，現今商用的基於空間光學的可調衰減器的可控性很差，難以達到高的調節精度，而基於全光纖的可調衰減器體積大、調節精度會隨使用時間的增加而惡化。此外，上述方法中多個分立的FRM也增加了系統的複雜性。

發明內容
本發明的目的在於針對現有技術的不足，提供一種能產生時間波長交織多波長光學採樣時鐘的裝置。在採用波分復用器實現多路不同波長光脈衝序列波分復用的基礎上，利用可調光延遲線調節每一路光脈衝序列的延時；利用偏振控制器調節每一路光脈衝的偏振方向，通過合波後的檢偏器實現每一路光脈衝強度的調節。該方案中，偏振控制器和檢偏器的組合可以實現高精度的光脈衝強度調節，而且穩定、可靠、易操作。與此同時，這種偏振控制器和檢偏器的組合還可以補償裝置中其它模塊的偏振相關性，使得裝置只需採用單向光路即可實現偏振無關的時間波長交織，從而降低對可調延遲和可調光衰減精度的要求。
本發明的技術解決方案如下一種時間波長交織光學採樣時鐘產生裝置，其特點在是，該裝置包括並行多波長光脈衝序列產生模塊、多個可調光延遲線、多個偏振控制器、波分復用器和檢偏器；所述的並行多波長光脈衝序列產生模塊產生N路重複頻率相同的線偏振光脈衝序列，其中N為大於I的正整數，所有N路光脈衝序列分別依次經可調光延遲線和偏振控制器後，再通過波分復用器進行波分復用成等時延間隔的時間波長交織的光脈衝序列，最後經檢偏器輸出。所述的並行多波長光脈衝序列產生模塊用於產生多路重複頻率相同的線偏振光脈衝序列，每路光脈衝序列對應一個中心波長和一個任意固定的偏振方向，可米用但不限於超短光脈衝的譜分割技術、多個脈衝雷射器的組合等方法來實現。所述的可調光延遲線對應並行多波長光脈衝序列產生模塊輸出的一路光脈衝序列，用於使不同通道的光採樣脈衝序列產生按照規定時間間隔排列的延時。所述的偏振控制器對應並行多波長光脈衝序列產生模塊輸出的一路光脈衝序列，用於精確控制每一路光脈衝的偏振方向，從而調節每一路光脈衝通過檢偏器後的光強，產生幅度均勻的多波長光採樣時鐘。所述的波分復用器具有和並行多波長光脈衝序列產生模塊輸出的光脈衝序列路數相同的通道數，並且其每一個通道的中心波長和譜寬都與對應光脈衝序列的中心波長和譜寬相同，用於將多路不同中心波長的光脈衝序列復用成時間波長交織的光採樣時鐘。所述檢偏器用於根據光脈衝偏振方向與檢偏器偏振軸的夾角，控制光脈衝通過檢偏器的透過率T。T = = CQS2O
!in其中，Iin，Itjut為輸入和輸出檢偏器的光脈衝的光強，Θ為光脈衝偏振方向與檢偏器偏振軸的夾角。因此，通過調節每個並行光脈衝通道上的偏振控制器改變每路光脈衝的偏振方向與檢偏器偏振軸的夾角，就可實現對多波長光米樣時鐘中不同中心波長光脈衝強度的調節，輸出幅度均勻的時間波長交織的光採樣時鐘。基於以上技術特點，本發明具有以下優點I、通過偏振控制器和檢偏器聯合調節每一路光的功率。與商用的可調衰減器相t匕，調節精度高，可控性、可靠性和穩定性更好，可顯著提高時間波長交織光採樣時鐘的幅度均勻性和穩定性，降低裝置調節的難度。2、偏振控制器和檢偏器的組合可補償裝置中其它模塊的偏振影響。因此，不需要採用昂貴的偏振器件，也不需要採用偏振無關的結構，如基於法拉第旋轉鏡的結構，器件更少，成本更低。3、每路光脈衝序列單向一次經過可調光延遲線和偏振控制器，與雙向通過的結構相比，在同樣的光採樣時鐘指標要求下，對可調光延遲和可調光衰減的精度要求下降一半。


圖I為本發明時間波長交織光採樣時鐘產生裝置的結構示意圖。圖2為時間波長交織多波長光採樣時鐘產生示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖給出本發明的一個具體實施例子。本實施例以本發明的技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。圖I為本發明時間波長交織光採樣時鐘產生裝置的結構示意圖，如圖所示，並行多波長光脈衝序列發生模塊I輸出如圖2 Ca)所不的N路線偏振的光脈衝序列,每路光脈衝序列的重複頻率均為1/T，並分別對應一個不同的中心波長和一個任意固定的偏振方向(即每一路光脈衝序列的偏振方向與檢偏器的偏振軸P有一個任意但固定的夾角Θ 1(|，...，θη0)ο N路光脈衝序列的每一路分別經過一個可調光延遲線2和一個偏振控制器3調節每路間的相對延時和每一路光脈衝的偏振方向。經過波分復用器4，N路光脈衝序列復用成等時延間隔(Τ/Ν)的時間波長交織的光脈衝序列(見圖2 (b)檢偏器前脈衝序列示意圖)，並進入檢偏器5。檢偏器5根據光脈衝的偏振方向與其偏振軸的夾角(θ ρ . . .，θ n)決定光脈衝通過檢偏器的透過率，輸出等時延間隔、等幅度的時間波長交織的光採樣時鐘(見圖2(b)檢偏器後脈衝序列示意圖)。在具體實施中，為了減小對可調光延遲線2延遲範圍的要求，避免大範圍延遲調整引起的大的光功率損耗，以及降低可調光延遲線的體積和成本，並行多波長光脈衝序列發生模塊I輸出的N路光脈衝序列經過波分復用器4後的固有時延差要控制在一定的範圍內(IOOps以下)。這可通過控制每個通道(即並行多波長光脈衝序列發生模塊和波分復用器4輸出埠之間)的光纖長度來實現。在此基礎上，通過調節每個波長通道上的各可調光延遲線2來精確調整光採樣脈衝間的間隔，商用可調光延遲線的精度可優於5fs。另外，通過調節每個波長通道上的偏振控制器3來調整每個波長光採樣脈衝序列的幅度，實現幅度的均勻性。為了避免延時調節和幅度調節間的相互影響，儘量選用幅度相關性小的可調光延遲線或延遲相關性小的偏振控制器。在調整過程中，可通過多次反覆逼近的調節來達到要求的時間間隔和幅度均勻性。在上述過程中，通過偏振控制器和檢偏器的結合，可以實現穩定、可靠、高精度的光脈衝強度調節；而且可補償裝置中其它模塊的偏振相關性，實現基於單向光路的偏振無關的時間波長交織。在同樣可 調延遲和可調光衰減精度下，獲得更高質量的時間波長交織多波長光採樣時鐘。本發明可廣泛用於高速寬帶信號光學採樣與處理等領域。
權利要求
1.一種時間波長交織光學採樣時鐘產生裝置，其特徵是，該裝置包括並行多波長光脈衝序列產生模塊(I)、多個可調光延遲線(2)、多個偏振控制器(3)、波分復用器(4)和檢偏器(5)； 所述的並行多波長光脈衝序列產生模塊(I)產生N路重複頻率相同的線偏振光脈衝序列，其中N為大於I的正整數，所有N路光脈衝序列分別依次經所述的可調光延遲線(2)和偏振控制器(3)後，再通過波分復用器(4)進行波分復用成一路等時延間隔的時間波長交織的光脈衝序列，最後經檢偏器(5)輸出。
2.根據權利要求I所述的時間波長交織光學採樣時鐘產生裝置，其特徵是，所述的並行多波長光脈衝序列產生模塊用於產生多路重複頻率相同的線偏振光脈衝序列，每路光脈衝序列對應一個中心波長和一個任意偏振方向。
3.根據權利要求I所述的時間波長交織光學採樣時鐘產生裝置，其特徵是，所述的可調光延遲線用於使不同通道的光脈衝序列產生按照規定時間間隔排列的精確延時。
4.根據權利要求I所述的時間波長交織光學採樣時鐘產生裝置，其特徵是，所述的偏振控制器用於調節每一路光脈衝的偏振方向。
5.根據權利要求I所述的時間波長交織光學採樣時鐘產生裝置，其特徵是，所述的波分復用器具有和所述的並行多波長光脈衝序列產生模塊輸出的光脈衝序列路數相同的通道數，並且其每一個通道的中心波長和譜寬都與對應光脈衝序列中心波長和譜寬相同，用於將經延時和偏振調整後的多路光脈衝序列波分復用成時間波長交織的光採樣時鐘。
6.根據權利要求I所述的時間波長交織光學採樣時鐘產生裝置，其特徵是，所述的檢偏器用於根據輸入光脈衝的偏振方向與檢偏器偏振軸的夾角，控制光脈衝通過該檢偏器的透過率。
全文摘要
本發明涉及一種時間波長交織光學採樣時鐘產生裝置，包括並行多波長光脈衝序列產生模塊、多個可調光延遲線、多個偏振控制器、波分復用器和檢偏器；並行多波長光脈衝序列產生模塊產生N路重複頻率相同的線偏振光脈衝序列，其中N為大於1的正整數，所有N路光脈衝序列分別依次經可調光延遲線和偏振控制器後，再通過波分復用器進行波分復用成等時延間隔的時間波長交織的光脈衝序列，最後經檢偏器輸出。本發明調節精度高，可控性、可靠性和穩定性更好，可顯著提高時間波長交織光採樣時鐘的幅度均勻性和穩定性，降低裝置調節的難度。
文檔編號H04J14/02GK102830569SQ201210327689
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月6日 優先權日2012年9月6日
發明者吳龜靈, 李杏, 盧加林, 鄒衛文, 陳建平 申請人:上海交通大學