[发明专利]一种灵活可调的多电平全光2R再生装置

说明书

本发明公开了一种灵活可调的多电平全光2R再生装置，将需再生的劣化多电平光PAM信号在光放大器放大、第一偏振控制器调节到水平线偏振器方向一致，得到水平偏振劣化多电平光PAM信号；将激光器发出的连续的辅助光，经过第二偏振控制器将其偏振方向调节到与垂直线偏振器偏振方向一致，得到垂直偏振辅助光；然后进行交叉相位调制和干涉耦合，垂直偏振辅助光信号受到劣化多电平光PAM信号功率的调制，从而形成再生的光PAM信号功率(即输出功率)随劣化多电平光PAM信号功率(即输入功率)增加而台阶增长的功率转移函数曲线。它具有再生电平灵活可调、可以改变再生工作点、各电平的再生性能具有很好的一致性的优点。

技术领域

本发明属于光信号处理技术领域，更为具体地讲，涉及一种灵活可调的多电平全光2R再生(再整形、再放大)装置。

背景技术

光纤通信系统中，光信号在光纤内的传输过程中，会受到光纤色散、光纤非线性效应、光放大器的放大自发辐射(Amplified Spontaneous Emission，简称ASE)噪声以及信道间串扰等劣化因素影响，从而导致光信号的劣化，进而限制光纤通信系统的数据传输速率和网络覆盖范围。因此，需要对劣化光信号进行再生处理。尽管传统的光-电-光再生方案已经相当成熟，但存在“电子瓶颈”问题，难以满足日益增长的更高速数据传输要求。全光再生技术被认为是解决这一问题的终极目标。

另一方面，随着云计算、大数据和移动互联网等业务的蓬勃发展，迫使作为基础设施的光纤网络采用具有更高信道利用率的高阶调制格式，以便提供更大的传输容量。考虑到数据中心内部的高速传输越来越多地采用脉冲幅度调制(Pulse AmplitudeModulation，简称PAM)格式，以及数据中心之间远距离通信的应用需求，将来必然也会遇到光PAM信号的再生问题。

目前，全光再生装置设计方案大多是针对开关键控(OOK)信号的，不能直接用于PAM信号的再生。现有技术，如2017年07月21日公布的、公布号为CN106972890A，名称为“一种光控光PAM信号再生装置”，其为基于马赫-曾德尔干涉仪(MZI)、非线性光纤环镜(NOLM)的PAM再生装置，它们的共同特点是，其功率转移函数(PTF)曲线的振荡幅度会随着输入功率的增加越来越大，只能得到一个或者有限的平坦整形区域，光PAM信号各个电平的再生效果差异较大，从而限制了可再生的电平数。此外，这些方案中所使用的光耦合器参数取值(如直通效率)较为极端，不容易获取满足相应要求的产品。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种灵活可调的多电平全光2R再生装置，以使劣化光PAM信号经过该2R再生装置处理后，得到放大的高质量光PAM信号的同时，使得再生电平灵活可调，并能对任意电平数目的光PAM信号进行整形，使得各电平的再生性能具有很好的一致性，消除光耦合器直通效率(分光比)取值极端的问题。

为实现上述发明目的，本发明灵活可调的多电平全光2R再生装置，其特征在于，由水平偏振光路和垂直偏振光路两个光路组成，其中，水平偏振光路包括光放大器、第一偏振控制器、水平线偏振器、第一2×1光耦合器、高非线性光纤、第二2×1光耦合器；垂直偏振光路包括激光器、第二偏振控制器、垂直线偏振器、1×2光耦合器、光移相器；

对于水平偏振光路，需再生的劣化多电平光PAM信号，经过光放大器的放大后，经过第一偏振控制器将其偏振方向调节到与水平线偏振器偏振方向一致，得到水平偏振劣化多电平光PAM信号，然后注入到第一2×1光耦合器的输入端口1；

对于垂直偏振光路，激光器发出连续的辅助光，经过第二偏振控制器将其偏振方向调节到与垂直线偏振器偏振方向一致，得到垂直偏振辅助光，然后注入到1×2光耦合器，将垂直偏振辅助光分为两路，一路垂直偏振辅助光注入到水平偏振光路中的第一2×1光耦合器的输入端口2，另一路垂直偏振辅助光注入到光移相器；