专利名称：频域线性相移可调光延时系统的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种实现光信号延时量的连续可调的系统，属于光电子学领域。
背景技术：
可调光延时线在通信网络、信号处理和微波光子领域都有很重要的应用。在通信网络中，我们需要对信息进行缓存和延时处理，比如在光分组交换(Optical PacketSwitching)节点中，可调光延时线能够按需求提供一定的延迟时间来进行包头处理和解决不同用户竞争同一信道的网络冲突问题，从而提高网络节点的吞吐量，降低丢包率；另外，在网络缓存、数据同步和时分复用等应用中，都需要光信号延时量的精确连续可调。在信号处理方面，可调延迟线可以增强主机的通信能力，增加整个系统的性能；此外，实现高效可重构光学信号处理的基本部件就是可调延时线。在微波光子领域，光控相位阵列天线(PPA) 由于体积小、损耗低、重量轻、瞬时带宽大和抗电磁干扰能力强等优点受到很大的重视；相位阵列可以产生具有严格方向性的光束，通过改变不同阵列元素的相对相位进行转向；如果相位跟频率有关，则不同的光谱分量会指向不同的方向，引起信号衰减，而这种情况可以通过延时来避免。总之，可调光延时线具有非常广阔和重要的应用，是未来通信网络、信号处理和微波光子领域不可或缺的重要部件，因此有很重要的研究意义。实现可调光延迟线的方案有很多，如Jaime Cardenas等人在OPTICS EXPRESS(Vol. 18, No. 25)上发表的论文 “Wide-bandwidth continuously tunable opticaldelay line using silicon microring resonators”中提出一种通过娃基微环级联f禹合的结构实现光延时，通过热光调制实现了对IOGHz带宽光脉冲延时135ps。Andrea Melloni等人在 OPTICS LETTERS (Vol. 33，No. 20)上发表的论文 “Continuously tunable Ibyte delay in coupled-resonator optical waveguides” 中提出用微环f禹合谐振光波导实现对10Gb/s的光信号延时一个比特。Toshihiko Baba等人在NATURE PHOTONICS (Vol.
I,No. 2)上发表的论文“Slow light in photonic crystals”中提到利用光子晶体的禁带边缘高群折射率的特性产生慢光来实现可调延时。另外，用布拉格光栅的方法也有报道。综合已报道的方法，可调延时线性能受限于延时-带宽积，无法同时实现高带宽和大延时，因此都需要进行改善，以满足应用的要求。另外，现有的报道均集中在光集成器件结构的设计和改进，很少用信号处理的方法来实现光的可调延时。因此，提出运用频域线性相移实现可调光延时的方案十分重要。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种频域线性相移可调光延时系统，可以处理高带宽的光信号，通过改变线性移相器的相位偏移量，实现光信号延时量的连续可调。为达到上述目的，本发明的技术解决方案如下
一种频域线性相移可调光延时系统，其特点在于，包括沿光路依次设置的频率分割器、线性移相器和频率合成器，所述的频率分割器把光信号在频域上等间隔地分割成多个信道信号，每个信道经过所述的线性移相器进行相位平移，不同信道之间的相移量呈线性关系，所述的频率合成器将所有信道的信号合成为一个信号。所述的频率分割器为光栅型频率分割器、薄膜干涉型频率分割器、光纤布拉格光栅型频率分割器、阵列波导光栅型频率分割器或微环级联型频率分割器。所述的线性移相器包括多个移相器构成，每个移相器之间的相移量呈线性关系，所述的线性移相器为硅基、石英基或氮化硅基集成光子器件。所述的频率合成器为光栅型频率合成器、薄膜干涉型频率合成器、光纤布拉格光栅型频率合成器、阵列波导光栅型频率合成器或微环级联型频率合成器。所述的频率分割器和频率合成器的结构相同。光信号的带宽越大、延时量越大，频率分割器所需分割的信道数越多。所述的移相器对不同信道的信号的相位平移量成线性关系，通过改变线性相移量的增幅，实现光信号延时量的连续可调。·该系统的频率分割器、线性移相器和频率合成器集成在单个芯片上。本发明的原理是光信号首先经过频率分割器等间隔地分割成不同的信道，然后每个信道经过移相器进行相位平移，不同信道之间的相移量呈线性关系，最后频率合成器将所有信道信号合成一个信号。因为信号在频域上的线性相移等价于时域上的延时，所以通过对光信号在频域上分割后的不同信道进行线性相移可实现光信号的延时。通过改变线性相移的增幅，可以实现光信号延时量的连续可调。与现有技术相比，本发明解决了现有可调光延时线受限于延时-带宽积的问题，实现高带宽光信号延时量的大范围连续可调。
图I为本发明频域线性相移可调光延时系统的结构示意图。图2为本发明频域线性相移可调光延时系统中光栅型频率分割器结构示意图。图3为本发明频域线性相移可调光延时系统中薄膜干涉型频率分割器结构示意图。图4为本发明频域线性相移可调光延时系统中光纤布拉格光栅(FBG)型频率分割器结构示意图。图5为本发明频域线性相移可调光延时系统中阵列波导光栅(AWG)型频率分割器结构示意图。图6为本发明频域线性相移可调光延时系统中微环级联型频率分割器结构示意图。图7为双环级联型频率分割器的幅度和相位响应图。图8为高斯脉冲经过本发明系统后的时域和频域图。图9为高斯脉冲延时图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做进一步阐述，但不应以此限制本发明的保护范围。图I为本发明频域线性相移可调光延时系统的结构示意图。如图I所示,一种频域线性相移可调光延时系统，包括沿光路依次设置的频率分割器I、线性移相器2和频率合成器3，所述的频率分割器把光信号在频域上等间隔地分割成N个信道信号。多种密集波分复用(DWDM)器件都可以用来实现光信号的频域分割，分别如图2飞所示。图2所示为本发明中频域线性相移可调光延时系统中光栅型频率分割器。图3所示为本发明频域线性相移可调光延时系统中薄膜干涉型频率分割器。图4所示为本发明频域线性相移可调光延时系统中光纤布拉格光栅(FBG)型频率分割器。图5所示为本发明频域线性相移可调光延时系统中阵列波导光栅(AWG)型频率分割器。图6所示为本发明频域线性相移可调光延时系统中微环级联型频率分割器。其中AWG型和微环级联型的频率分割器都便于集成，为本发明的可调延时系统实现单片集成提供可能。图7所示为基于双环级联滤波器型频率分割器的每个信道的幅度响应和相位响应，由图可得此频率分割器能将输入光信号频谱等间隔分害IJ，所需的分割份数N与光信号的带宽和最大延时量有关，光信号的带宽越高、延时越大，所需的频率分割数N越大，否则信号因离散线性相移而引起的畸变将增大。每个信道经过所述的线性移相器进行相位平移，不同信道之间的相移量呈线性关系，线性移相器可以由硅基、石英基和氮化硅基等集成光子器件构成，通过等离子体色散效应或者热光效应来得到连续可调的相位偏移量，频率合成器将所有信道的信号合成为一个信号。系统中各个器件都可以用集成器件实现，因此本系统最终可以设计成可调光延时集成芯片。假若输入光信号带宽为BW，经过频率分割器后分为N个信道，每个信道带宽为BW/N，分别经过线性移相器，每个信道相位偏移量呈线性关系第一个信道相位偏移。，第二个信道相位偏移2 O，以此类推，第N个信道相位偏移NO，最后N个信道的光信号通过频率合成器合成一个光信号。图8(a)为输入光信号和输出光信号的时域图，由图可知输出信号相对于输入光信号延时了 320ps，输出光能量有所减少，而移相引起的信号展宽对系统的影响不大。通过增加线性移相器的相位偏移量，可以进一步增大延时量。为了避免相位偏移过大造成光信号严重畸变，在增大延时量时需要考虑增加频率分割份数。图8(b)为输入光信号和输出光信号的频域图，由于频率切割并不连续，一部分频率的光能量损耗，使总的输出能量减少。连续调节每个信道线性移相器的相位偏移量，就可以实现光信号延时量的连续可调。如图9所示，调节移相器的相位，使得相位偏移从45°变为180°，输出光信号的延时从240ps变化到320ps,实现了 80ps的可调延时量。
实施例图I中频率分割器和频率合成器都利用基于微环级联的滤波器构成，其结构如图6所示，其中每个信道使用双环级联的方式，可以得到平坦的频率幅度响应，减小滤波损耗。图7所不为上述频率分割器每个信道的频率幅度响应和相位响应,频率分割器的中心波长为1550nm，可将IOps的高斯光脉冲信号的频率等间隔分割成32个信道。线性移相器利用氮化硅波导热光效应来实现线性相位偏移。其中第一个信道移相n，第二个信道移相2 ，、以此类推，最后一个信道移相32 ，最后通过频率合成器，将所有信道的光合成得到了最后的输出光信号。如图8 (a)所不,光脉冲信号相对于输入信号延时了 320ps,频率分割引入了一定的插入损耗，同时分割32个信道后相位线性平移给信号带来一定的展宽。调节每个信道的相对相位偏移量，可以调节光脉冲信号的延时量。如图9所示，通过调节移相器的偏移 相位，使得相位偏移从45°变为180°，输出光信号的延时从240ps变化到320ps，从而实现了 80ps延时量的连续可调。经实验表明，本发明频域线性相移可调光延时系统实现可调光延时。
权利要求
1.一种频域线性相移可调光延时系统，其特征在于，包括沿光路依次设置的频率分割器(I)、线性移相器(2)和频率合成器(3)，所述的频率分割器把光信号在频域上等间隔地分割成多个信道信号，每个信道经过所述的线性移相器进行相位平移，不同信道之间的相移量呈线性关系，所述的频率合成器将所有信道的信号合成为一个信号。
2.根据权利要求I所述的频域线性相移可调光延时系统，其特征在于，所述的频率分割器为光栅型频率分割器、薄膜干涉型频率分割器、光纤布拉格光栅型频率分割器、阵列波导光栅型频率分割器或微环级联型频率分割器。
3.根据权利要求I所述的频域线性相移可调光延时系统，其特征在于，所述的线性移相器包括多个移相器构成，每个移相器之间的相移量呈线性关系，所述的线性移相器为硅基、石英基或氮化硅基集成光子器件。
4.根据权利要求I所述的频域线性相移可调光延时系统，其特征在于，所述的频率合成器为光栅型频率合成器、薄膜干涉型频率合成器、光纤布拉格光栅型频率合成器、阵列波 导光栅型频率合成器或微环级联型频率合成器。
5.根据权利要求I所述的频域线性相移可调光延时系统，其特征在于，所述的频率分割器和频率合成器的结构相同。
6.根据权利要求I所述的频域线性相移可调光延时系统，其特征在于，光信号的带宽越大、延时量越大，频率分割器所需分割的信道数越多。
7.根据权利要求I所述的频域线性相移可调光延时系统，其特征在于，所述的移相器对不同信道的信号的相位平移量成线性关系，通过改变线性相移量的增幅，实现光信号延时量的连续可调。
8.根据权利要求I至7任一项所述的频域线性相移可调光延时系统，其特征在于，该系统的频率分割器(I)、线性移相器(2)和频率合成器(3)集成在单个芯片上。
全文摘要
一种频域线性相移可调光延时系统，包括沿光路依次设置的频率分割器、线性移相器和频率合成器，所述的频率分割器把光信号在频域上等间隔地分割成多个信道信号，每个信道经过所述的线性移相器进行相位平移，不同信道之间的相移量呈线性关系，所述的频率合成器将所有信道的信号合成为一个信号。本发明利用了光的信号处理，突破了传统光延时线的延时-带宽积限制，对实现高带宽、大延时的可调光延时线具有重要的意义。
文档编号H04B10/00GK102749782SQ201210225789
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月3日 优先权日2012年7月3日
发明者周林杰, 孙晓萌, 李新碗, 谢静雅, 邹志, 陆梁军, 陈建平 申请人:上海交通大学