[实用新型]基于扫频反馈机制的光纤参量振荡器腔长实时监控与补偿装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及光纤通信领域，具体讲是一种基于扫频反馈机制的光纤参量振荡器腔长实时监控与补偿装置。

背景技术：

随着近年来光通信技术的高速发展，下一代超高速智能光通信网络将具有Tbit/s量级的信息处理能力。而高速信息处理性能的需求，刺激了基于光纤非线性效应的全光器件的快速发展。利用高非线性光纤三阶非线性效应飞秒级的响应速度，可以实现100Gb/s以上的全光3R再生器、增益带宽范围达到数十纳米的低噪声光纤参量放大器以及皮秒量级的超短光脉冲发生器。其中，由于光纤参量振荡器可以实现多种全光信息处理功能而得到广泛研究。在光纤参量振荡器中利用外强度调制器可实现主动锁模，该锁模光纤激光器输出的光脉冲宽度仅有数个皮秒，中心波长可调范围达到几十个纳米。通过注入锁定方式，光纤参量振荡器能够完成全光时钟提取功能，提取的时钟信号波长还可以实现连续可调。光纤参量振荡器的独特技术优势，使其在下一代光通信系统中具有广泛应用前景。

由于使用高非线性光纤作为非线性介质，光纤参量振荡器的腔长(振荡器内光纤的环形总长度)一般都在几十米甚至数百米。即使利用半导体光放大器(SOA)代替高非线性光纤，振荡器的腔长也会达到数米。这导致光纤参量振荡器容易受到外界震动、温度变化的影响。降低外界震动对光纤参量振荡器稳定性影响的方法比较单一，通常将所有光路固定在振荡器上，而振荡器内部也会采用具有减震功能的档板以减少外界干扰。同时，温度也会引起光纤振荡器的腔长发生改变，这会劣化输出信号质量，甚至导致振荡器失锁。目前克服温度引起腔长改变的方法主要有两种：再生锁模技术和色散位移光纤补偿技术。采用再生锁模技术可以通过后续电滤波器提取与环长相匹配的频率信息，该频率信息作为射频信号反馈到环内强度调制器上，进而实现光纤参量振荡器腔长与锁模频率的自动匹配。该技术虽然解决了温度引起腔长变化导致振荡器失锁的问题，但也使输出的锁模信号调制频率随温度发生变化，不利于提供调制频率稳定的时钟信号。采用色散位移光纤补偿技术可以将温度引起的腔长变化转化为提取的光时钟信号中心波长变化，该方案虽然起到了稳定输出信号调制频率的作用，但时钟信号波长随温度改变将不利于该技术在波分复用系统中的应用。

实用新型内容：

本实用新型要解决的技术问题是，克服传统光纤参量振荡器腔长随温度变化，进而导致输出时钟信号的调制频率或中心波长随温度变化的缺陷，提供一种同时能够提供腔长匹配和腔长补偿两个功能的基于扫频反馈机制的光纤参量振荡器腔长实时监控与补偿装置，降低系统的复杂程度。

本实用新型的技术解决方案是，提供一种光纤参量振荡器腔长实时监控与补偿装置，包括光扫频信号发生模块、光纤参量振荡器、光电转换模块和电接收处理模块，所述的光扫频信号发生模块和光电转换模块分别与光纤参量振荡器通过光纤连接，电接收处理模块信号输出端连接有延迟线，所述的延迟线通过光纤与光纤参量振荡器连接，所述的光电转换模块和电接收处理模块电连接。

所述的光扫频信号发生模块包括扫频电信号源、D/A转换、电低通滤波器、强度调制器和光发射机，扫频电信号源与D/A转换电连接，D/A转换与电低通滤波器电连接，电低通滤波器与强度调制器电连接，光发射机与强度调制器光纤连接，所述的强度调制器与光纤参量振荡器通过光纤连接。

所述的光电转换模块包括光滤波器、光电二极管、电流电压放大器和A/D转换，光滤波器和光电二极管由光纤连接，光电二极管、电流电压放大器和A/D转换依次电连接，所述的A/D转换与电接收处理模块电连接。

电接收处理模块包括数据采集卡和微处理控制器，所述的数据采集卡和微处理控制器之间电连接，所述的数据采集卡与光电转换模块电连接，所述的微处理控制器与延迟线电连接。

采用上述结构后，本实用新型具有以下优点：本实用新型利用扫频调制技术测量光纤参量振荡器的频响曲线，通过比较不同时刻频响曲线的差异来判断腔长变化，进而反馈给延迟线实现腔长补偿；光纤参量振荡器中的延迟线同时具有两个功能：时钟提取建立过程中调节环形腔腔长与输入信号调制频率匹配，激发参量振荡实现时钟提取功能；在时钟提取保持过程中，由反馈信号精密调节延迟线的延迟时间，进而补偿温度引起的环形腔腔长变化，增加时钟稳定性，从而实现对光纤参量振荡器腔长实时监控与补偿，有效克服了传统光纤参量振荡器腔长随温度变化，进而导致输出时钟信号的调制频率或中心波长随温度变化的缺陷。

附图说明：

图1为本实用新型的基于扫频反馈机制的光纤参量振荡器腔长实时监控与补偿装置的系统框图。