[发明专利]基于模式分裂硅基微环的幅度到频率调制码型转换的装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种光纤通信技术领域的码型转换装置，特别是一种基于模式分裂硅基微环的幅度到频率调制码型转换的装置。

背景技术

在光纤通信中，不同的调制码型常用于不同的网络中。非归零幅度调制码型因其较低的成本常用于城域网中，而在用于宽带接入的无源光网络中，频率调制码型由于具有恒定的幅度而常被采用。因此需要在城域网和无源光网络的接口处进行码型转换，全光码型转换是一项新兴的非常有前景的全光信号处理技术，无需进行光-电-光的转换，且不受电子器件带宽瓶颈的限制。与此同时，光子器件正朝大规模集成化方向发展，新兴的绝缘体上硅结构为光子器件的集成提供了一个良好的平台。因此在集成的绝缘体上硅结构上设计用于全光信号处理功能的器件是近来热门的一个研究领域。

经对现有技术的文献检索发现，卢媛媛等人发表在2008年光纤通信会议上的文章“An all-optical metro-access interface for a PON system based onNRZ to FSK format conversion”(基于幅度调制到频率调制码型转换的全光城域-接入网接口)，该文利用半导体光放大器实现了幅度调制到频率调制码型之间的全光码型转换。该文利用的原理是利用半导体光放大器的交叉增益调制将非归零码型的泵浦信息转移到连续光上，由于原泵浦光和调制后的连续光携带的信息刚好相反，若适当调节原泵浦光和连续光的强度使得调制后的泵浦光和连续光的强度刚好相等，则调制后的泵浦光和连续光正好构成频率调制信号的两个边带。该方法的转换速率高，但不足之处在于泵浦光和连续光之间不具有相干性，且所使用的器件半导体光放大器不适合大规模集成。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提出一种基于模式分裂硅基微环的幅度到频率调制码型转换的装置，利用硅基环形谐振腔中光注入产生的自由载流子使谐振峰往高频方向移动的效应，将幅度调制信号分别用非反转和反转的波长转换的方式调到载波抑制方法产生的两个相干的边带上，且两个边带的间隔刚好为模式分裂的两个谐振峰之间的间隔，这种装置具有体积小，结构简单，易于大规模集成，转换后的频率调制码型上下两个边带具有相干性的优点。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：非归零信号发生器，载波抑制双边带产生系统，硅基环形谐振腔系统，以及频率调制码型解调系统。其中非归零信号发生器和载波抑制双边带产生系统的输出同时与硅基环形谐振腔系统的输入相连，硅基环形谐振腔系统的输出与频率调制码型解调系统输入相连。

所述的非归零信号发生器，包括第一可调激光器，第一电信号发生器，第一电光调制器，高功率光放大器。其中：第一可调激光器产生连续的激光，波长对应环形谐振腔没有模式分裂的一个谐振峰，其输出端口与第一电光调制器的输入端口相连，第一电信号发生器输出端口与第一电光调制器的电信号输入端口相连，第一电光调制器负责将电信号调制到光上，产生非归零格式的光信号，并用高功率光放大器将改光信号放大以作为泵浦光。

所述的高功率光放大器，是指饱和输出功率大于20dBm的光放大器。

所述的载波抑制双边带产生系统，包括第二可调激光器，第二电信号发生器，第二电光调制器，第一光放大器。其中：第二可调激光器产生连续的激光，波长对应环形谐振腔有模式分裂的一个谐振峰，其输出端口与第二电光调制器的输入端口相连，第二电信号发生器输出端口与第二电光调制器的电信号输入端口相连，第二电光调制器产生用来将电上的正弦信号调到光上，产生两个相干的上下边带，第一光放大器将载波抑制双边带放大。

所述的硅基环形谐振腔系统包括硅基微环和一个与之靠得很近的直波导，耦合器，第一偏振控制器，第二偏振控制器，功分器，功率监控器。硅基微环和直波导之间的空气隙间隔为几十到几百纳米，微环的侧壁形成周期性的粗糙度。其中第一偏振控制器与非归零信号发生器相连，第二偏振控制器与载波抑制双边带产生系统相连。两个偏振控制器的输出分别作为耦合器的两个输入。硅基环形谐振腔的输出用功分器分成两部分，其中功率较大的输出与频率调制码型解调系统相连，功率较小的输出与功率监控器相连。这种结构的环形谐振腔的频谱特性为周期性的凹陷滤波，也即周期性的带阻滤波，且在其中的一些谐振波长处会出现分裂，形成两个靠得很近(约零点几纳米)的谐振峰。