[发明专利]基于级联光纤环形器奇偶交错复用器的结构及其设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种奇偶数信号分离器的结构及其设计方法，尤其是指一种结合数字信号处理中无限脉冲响应(简称IIR)设计方法，设计一整类基于级联光纤环形器Mach-Zehnder型的奇偶交错复用器。

背景技术

随着复用信道数的增加和信道间隔越来越窄，出现了密集波分复用(简称DWDM)技术，如今以DWDM技术为核心的光传送网正在成为电信网、互联网的主要传送平台，当然作为复用/解复用器核心的光滤波技术也就会备受关注。信道数目的不断增加使得信道间隔不断减小，这对传统的复用器/解复用器提出了严峻的挑战，不仅制作成本会很高，而且在工艺上很难满足要求，如介质薄膜滤波器对50GHz及更小频率间隔的信道信号很难继续使用。因此又提出了一种新型光子器件——光学交错复用器(英文名称Interleaver)，它能将一组波分复用信号分离成为信号间隔倍增的一组奇数系列和偶数系列两个信道，这样就降低了波分复用器/解复用器对波长间隔要求的负担，提高了系统传输容量，因此奇偶分离器是一种重要的光通信核心器件。为了有效分离奇偶数信号，实现低通道间串扰，奇偶分离器必须具备平坦而高对比度的通带和阻带的光谱透过特性。目前实现光学交错复用器典型方案主要有：迈克尔逊Gires-Tournois干涉型、全光纤熔融拉锥非平衡Mach-Zehnder干涉仪型、晶体双折射型、阵列波导光栅型、光纤光栅组合型等。其中相比较而言，全光纤熔融拉锥非平衡Mach-Zehnder干涉仪型具有与偏振无关，与光纤的耦合效率较高，色散特性也比较好，插入损耗小，信道均匀性较好，制作工艺简单且成本低等优点。

在现有技术[1](Applied Optics.Zhujun Wan，Yaming Wu，etal.2007，46(31)，7587-7589.)中描述的是利用多级直接级联MZ干涉仪的方式得到两路奇偶输出光谱，并给出了3阶等带宽交错复用器的设计实例，其得到的光谱透射率不好，输出光谱不平坦，隔离度低。

在现有技术[2](量子电子学报，张瑞峰等，2005，22(5)，799-805.)中描述的是利用和现有技术[1]同样的结构设计了30阶及以上的光学交错复用器，得到高隔离度和宽平坦通带的输出透射光谱，但是这种基于数字信号处理有限脉冲响应(简称FIR)的方式需要用高阶数才能得到较好的输出光谱。

在现有技术[3](光学学报，董小伟等，2008，(4)，638-642)中描述的是采用一个光纤环形腔结合MZ干涉仪得到光学交错复用器的设计方案。

在现有技术[4](光子学报，张婷，赵帅等，2005，34(7)，1053-1056)中描述的是采用两个光纤环形腔结合MZ干涉仪得到光学交错复用器的设计方案。

上述现有技术[3]和[4]相对现有技术[1]和[2]而言引入了光纤环形腔，引入了无限脉冲响应的设计思想，可以利用较低的阶数得到较好的输出光谱透射率，但是其利用传统编程搜索求解参数，计算较为繁琐，特别在环形腔数目个数较多时，就显得尤为复杂，求解结构参数的计算量很大，而且循环编程计算得到参数会和实际准确值偏差较大。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种基于级联光纤环形器奇偶交错复用器的结构及其设计方法，可以简便的得到两路输出谱均为宽平坦特性、高隔离度的输出透射光谱。尤其在级联环形腔个数较多的情况下，该方法更显示其优越和准确性，大大简化了计算的复杂性，同时提高了计算的准确性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于级联光纤环形器奇偶交错复用器的结构，其特征在于包括：

MZ干涉仪，包括：在发射光束前进的方向上依次设有第一输入光纤及第二输入光纤，第一输入光纤输入光信号E_in1，第二输入光纤不输入光信号；与第一输入光纤及第二输入光纤的输出端连接的耦合角为θ_a的耦合器；分别与耦合角为θ_a的耦合器连接的长度为L₁的光纤及长度为L₂的光纤；与长度为L₁的光纤及长度为L₂的光纤输出端连接的耦合角为θ_b的耦合器；分别与耦合角为θ_b的耦合器连接的第一输出光纤及第二输出光纤，第一输出光纤及第二输出光纤分别输出两路奇偶交错的光信号E_out1及E_out2；