[发明专利]一种双MZI多电平PAM信号全光整形器及其设计方法

权利要求书

1.一种双MZI多电平PAM信号全光整形器，其特征在于，包括前后连接的匹配可调光放大器和双MZI整形单元，所述双MZI整形单元的上臂设有内嵌MZI模块，下臂设有光纤，所述内嵌MZI模块的上下两臂分别设有同长度的光纤；所述双MZI整形单元还包括输入耦合器C1和输出耦合器C3，所述内嵌MZI模块还包括输入耦合器C4和输出耦合器C2；

多电平PAM信号经过所述匹配可调光放大器放大后，被所述输入耦合器C1分为两路进入所述双MZI整形单元，一路通过上臂内嵌MZI模块发生非线性效应，另一路通过下臂光纤发生非线性效应，两路信号由所述输出耦合器C3耦合输出，得到整形后的多电平PAM信号；

其中，在所述内嵌MZI模块中，多电平PAM信号又被所述输入耦合器C4分为两路进入所述内嵌MZI模块，进而分别在两臂同长度的光纤中发生非线性效应，两路信号由所述输出耦合器C2耦合输出。

2.根据权利要求1所述的双MZI多电平PAM信号全光整形器，其特征在于，所述双MZI整形单元的整形性能与参考功率点的选取正相关，具体满足以下关系式：n≤p_ref-0.5；其中，n为所述双MZI整形单元可整形的电平数，p_ref为参考功率点，且所述参考功率点p_ref定义为参考功率P_ref与多电平PAM信号步长P₀的比值：p_ref＝P_ref/P₀。

3.一种双MZI多电平PAM信号全光整形器的设计方法，其特征在于，全光整形器包括前后连接的匹配可调光放大器和双MZI整形单元，所述双MZI整形单元的上臂设有内嵌MZI模块，下臂设有光纤，所述内嵌MZI模块的上下两臂分别设有同长度的光纤；所述双MZI整形单元还包括输入耦合器C1和输出耦合器C3，所述内嵌MZI模块还包括输入耦合器C4和输出耦合器C2，则所述设计方法包括：

根据多电平PAM信号的电平数以及整形性能的设计要求，选取参考功率点的值；

根据双MZI整形单元两臂的透射系数比公式以及参考功率点的取值，确定双MZI整形单元两臂的光纤长度差以及透射系数比公式中的k值；

根据双MZI整形单元两臂的非线性相移差公式以及所述光纤长度差，确定输入耦合器C1的直通效率、双MZI整形单元两臂的光纤长度以及多电平PAM信号步长；

根据所述透射系数比公式中的k值以及输入耦合器C1的直通效率的取值，确定输出耦合器C2与输出耦合器C3的直通效率；

根据以上参数，确定所述双MZI整形单元的工作范围；

调节匹配可调光放大器的增益，使多电平PAM信号与双MZI整形单元的工作范围相匹配；

其中，所述输入耦合器C4的直通效率为预先确定的固定值，所述k值与输入耦合器C1、输出耦合器C2、输出耦合器C3的直通效率有关。

4.根据权利要求3所述的双MZI多电平PAM信号全光整形器的设计方法，其特征在于，所述参考功率点的取值满足以下条件：p_ref≥n+0.5；其中，p_ref为参考功率点，n为多电平PAM信号的电平数。

5.根据权利要求3所述的双MZI多电平PAM信号全光整形器的设计方法，其特征在于，所述双MZI整形单元两臂的透射系数比为定值，所述透射系数比公式具体为：

其中，

在所述双MZI整形单元中，上臂内嵌MZI模块中两臂光纤的透射系数相等，记为R₁，下臂光纤的透射系数记为R₂；p_ref为参考功率点，ρ₁、ρ₂、ρ₃分别为输入耦合器C1、输出耦合器C2以及输出耦合器C3的直通效率。

6.根据权利要求5所述的双MZI多电平PAM信号全光整形器的设计方法，其特征在于，

其中，L₁为所述双MZI整形单元上臂内嵌MZI模块中的两臂光纤的长度，L₂为所述双MZI整形单元下臂光纤的长度，α为光纤的衰减系数。