[发明专利]基于耦合串联微环阵列的二维相干OCDMA编、解码器

说明书

技术领域

本发明属于光纤通信技术领域，具体涉及一种基于耦合串联微环阵列的二维相干光码分多址编解码器。

背景技术

随着互联网业务的蓬勃发展以及人们对带宽需求的不断增多，大容量高速率的光纤通信技术受到越来越多研究人员的关注。为了进一步提高光纤的利用率，挖掘更大的带宽资源，人们提出了多种光学复用方法，主要有波分复用(WDM)、光时分复用(OTDM)和光码分多址(OCDMA)。其中，OCDMA技术以其保密性强、抗干扰、抗多径衰落、可随机接入等独特优点，已成为目前光通信编码领域研究的热点。

光编解码器是光码分多址(OCDMA)技术的核心部件之一，也是OCDMA系统能否实用化的关键。编解码器的结构和特性直接影响着OCDMA系统的功率损耗、设计成本、用户容量、误码率以及系统的灵活性。高性能的光编解码器能将经过良好设计的码字系列转化到应用层上，是OCDMA系统的决定因素之一。

目前，OCDMA编解码器主要类型有：基于光纤延迟线的时域编解码器、基于衍射光栅和相位掩模板的谱域编解码器、基于光子晶体的编解码器和基于阵列波导光栅的编解码器。

美国专利号为US5867290的专利《HIGH CAPACITY SPREAD SPECTRUM OPTICAL COMMUNICATIONS SYSTEM》中公开了一种扩频光通信系统和对扩频信号进行编解码的新方法，利用色散光栅对已调制的光信号进行频谱分离，然后通过一个空间编码掩模板利用单极码对其进行空间频谱编码。解码过程使用了二元正交码，将已编码信号分成两部分，一部分经过与编码掩模板一致的解码板，另一部分经过与编码掩模板互补的解码板，然后分别探测两解码光信号并通过恢复电路或恢复软件即可实现信号的回复。该专利在编码过程中需要用一个共轭光栅对扩频信号进行解扩，这对光路的角度和距离要求非常高；另外该专利通过单极码进行有选择地消减特定波长来实现频谱编码，但是单极码的使用使得系统的光学效率较低，而且单极码的代码设置有限。

美国专利号为US7756424的专利《OPTICAL CDMA COMMUNICATIONS SYSTEM USING OTDL DEVICE》中提出一种光码分多址通信系统，利用OTDL(optical tapped delay line)对宽带光信号进行了频谱分离，然后用相位调制器对分离的每段光谱附加/特定的相移，实现了波长和相位的二维编码。解码过程使用了相同的OTDL结构，只是其后的相位解调器对各分离光谱附加的相移序列与相位调制器相反。该编解码方案的优点在于不需要单独的相干参考光和相干探测来进行信号解调。但是OTDL中的可变反射率面的反射率在其长度方向是按一定规律逐渐递减的，这对OTDL结构的加工要求比较高；在实际的工艺实现中，相位掩模板需要制作的很精细，且不易实现码字重构；另外，该结构编解码器体积太大，选址速度慢。

中国专利公开号为CN101060375的专利《一种相干光码分多址光编解码器》中提出一种相干光码分多址编解码器，用光子晶体实现相移，包括多个一层或多层周期层的正常周期性膜系结构，在正常周期性膜系结构之间有一层或多层与其结构的膜系层厚度或材料不同的缺陷层膜系。虽然其缺陷层膜系的引入有利于控制光子晶体的结构尺寸，反射特性和实现准确的光相位改变，使得经过光子晶体发生反射的光频率有准确的相位变化量。但是，该发明在缺陷层引入时对其精度要求很高，需要在精确计算参数的基础上在生长着的正常周期层合适位置引入缺陷层，该光子晶体的加工制作难度高，难以实现工程化，限制了该器件的实用化。

中国专利公开号为CN102237946A的专利《可重构编解码器及基于该设备的光码分多址无源光网络》中提出了一种可重构编解码器，利用AWG对光源脉冲进行波长分割，在其不同输出波长处加上不同的光纤延迟器，实现了频谱域和时域的二维编码，通过不同反射波长的选择(控制光纤延迟器末端是连接反射器还是连接用于消光的适配器件)和改变可调光纤延迟器的时间长度，可以完成码字的重构，从而实现了可重构的编码器。解码过程与编码过程相似，只是光纤延迟器的序列应与编码过程顺序相反。但是，该编解码方案中每一波长都需一个光纤延迟器，不易集成；而且AWG的使用，引入了较大损耗，成本也较高。