一种SBS宽带可调谐光纤延迟系统技术方案

本发明专利技术公开了一种受激布里渊散射的宽带可调谐光纤延迟系统，包括：主激光器；第一光耦合器，将激光分成第一束激光和第二束激光；第一可调光衰减器，调节第一束激光的激光功率；第一光环形器，将第一束激光注入从激光器；从激光器，在第一束激光的激发下产生非线性光谱光；光放大器，放大泵浦光的功率；第二可调光衰减器，调节泵浦光的功率；第二光环形器，将泵浦光注入色散位移光纤；马赫-曾德尔调制器，对第二束激光进行微波信号调制；光纤布拉格光栅，对信号光载波进行相位调制；色散位移光纤，所述信号光在所述色散位移光纤的传播过程中，在泵浦光的受激布里渊散射作用下被延迟。

【技术实现步骤摘要】
一种SBS宽带可调谐光纤延迟系统
本专利技术涉及光纤通信和微波光子学信号处理领域，尤其涉及一种基于光注入半导体激光器技术的SBS宽带可调谐光纤延迟系统。
技术介绍
随着密集波分复用技术、掺铒光纤放大器和光时分复用技术的发展与成熟，光纤通信技术正向着超大容量、超长距离通信系统发展，并逐渐向全光网络演进。基于“存储-转发”概念的光分组交换是全光网中适合突发数据业务的长远发展方向。作为全光路由中不可或缺的关键器件，光纤延迟线(Fiberdelayline：FDL)相比较其他数据缓存方式具有损耗低、带宽大、抗干扰、保密性好、动态范围大、重量轻等优点。在光信号处理领域，可调FDL可用于光学均衡器、光逻辑门、光时分复用(OTDM)/解复用等。此外，在微波光子技术中，可调FDL可用于脉冲编解码器、各种滤波器、相关器以及数/模转换器中。总之，宽带高频可调谐FDL不仅是未来全光网实现的关键器件，也是微波光学信号处理的重要手段，具有重要的应用价值。作为新型信号处理器件的光纤延迟线最初主要基于“光开关+光纤段(或光纤环)”的各种拓扑结构，但延迟量只能离散调节，无法满足需要对延迟量进行连续调节的一些应用，例如脉冲序列的精确同步、高速OTDM等。通过增加材料的正常色散可以减小光信号群速度，从而实现光纤延迟的可控慢光技术近年来引起了广泛研究。早期的慢光实现技术包括电磁感应透明、相干布居数振荡等，但此类技术通常需要极端的实验条件或较长的响应时间。而光纤中的受激光放大(参量放大、受激布里渊放大、受激拉曼放大)具有室温下工作、波长选择灵活性大、结构简单等优点，非常适于制作连续可调的FDL。其中通过光纤中的布里渊散射(SBS)实现慢光控制，由于泵浦光功率低、与现有光纤系统兼容等优点，受到了广泛研究。然而，单模石英光纤中的本征布里渊增益带宽仅约35MHz，因而准单色光泵浦下，斯托克斯光脉冲获得延迟的同时存在严重失真，无法满足宽带系统的应用要求。通过调制泵浦信号可增加增益带宽，不同速率和码型的信号调制可塑造不同形状的SBS增益谱，然而SBS增益谱不平坦仍会导致脉冲频谱改变，从而引起脉冲畸变，降低FDL系统性能。所以，宽且平坦的SBS增益谱产生是实现高频宽带微波信号的无畸变时延的重要条件。研究发现，采用多谱线结构泵浦光可实现宽且平坦的SBS增益谱，但多谱线泵浦的产生通常是基于多级幅度或相位调制，系统较为复杂，且产生的谱线个数有限，严重影响宽带信号的时延特性。本专利技术专利基于光注入半导体激光器产生的周期振荡作为多谱线泵浦光；并利用周期振荡光谱的频谱位置、频率间隔与功率分配可调特性，实现宽带高频微波信号的可调谐延迟。
技术实现思路
本专利技术针对上述情况，提供了一种基于光注入半导体激光器技术的SBS宽带可调谐光纤延迟系统，通过光注入激发非线性宽带光谱作为泵浦光，调节注入光强与主、从激光器的频率间隔，得到宽且平坦的SBS增益谱，解决了宽带高频微波信号延迟畸变与可调谐延迟的问题。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种受激布里渊散射的宽带可调谐光纤延迟系统，其特征在于，包括：主激光器，用于产生激光；第一光耦合器，用于将所述激光分成第一束激光和第二束激光；第一可调光衰减器，用于调节所述第一束激光的激光功率；第一光环形器，用于将第一束激光注入至从激光器，其还将从激光器产生的泵浦光输出至光放大器；从激光器，其在第一束激光的激发下产生非线性光谱，作为受激布里渊散射的泵浦光；光放大器，用于放大所述泵浦光的功率；第二可调光衰减器，用于调节功率放大后的所述泵浦光的功率；第二光环形器，用于将被第二可调衰减器调节功率后的所述泵浦光注入色散位移光纤；马赫-曾德尔调制器，其用于对第二束激光进行微波信号调制，产生信号光；光纤布拉格光栅，用于对信号光载波进行相位调制，并输出至色散位移光纤；色散位移光纤，所述信号光在所述色散位移光纤的传播过程中，在所述功率放大后的泵浦光的受激布里渊散射作用下被延迟，延迟后的信号光经由第二光环形器输出。利用本专利技术提供的基于光注入半导体激光器技术的SBS宽带可调谐光纤延迟系统，采用光注入半导体激光器的方式，产生多谱线结构或混沌泵浦光，展宽了SBS增益带宽，调节光注入系统各种参数，可获得宽且平坦的SBS增益谱，从而减小了高频微波信号延迟的畸变。利用本专利技术提供的基于光注入半导体激光器技术的SBS宽带可调谐光纤延迟线，利用光注入半导体激光器非线性动态特性的可调谐性，通过调节光注入系统参数实现泵浦光波长、功率的调谐，从而实现光纤延迟线系统信号光波长灵活选择、延迟量的连续可调谐。附图说明图1是本专利技术提供的基于光注入半导体激光器技术的SBS宽带可调谐光纤延迟系统的结构示意图；图2是受激布里渊散射(SBS)慢光效应的增益与延时谱图；图3是光载RF信号的分离载波延迟(SCT)原理图；1主激光器2光耦合器3可调光衰减器4光环形器5从激光器6光隔离器7光放大器8光耦合器9光谱分析仪10可调光衰减器11马赫-曾德尔调制器12光纤布拉格光栅13色散位移光纤14光环形器15光电探测器16矢量网络分析仪具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。图1是本专利技术提供的基于光注入半导体激光器技术的SBS宽带可调谐光纤延迟系统的结构示意图。如图1所示，该SBS宽带可调谐光纤延迟线包括：主激光器1、第一、第二光耦合器2和8、第一、第二可调光衰减器3和10、第一、第二光环形器4和14、从激光器5、光隔离器6、光放大器7、光谱分析仪9、马赫-曾德尔调制器11、光纤布拉格光栅12、色散位移光纤13、光电探测器15、矢量网络分析仪16。其中，主激光器1的输出端口连接第一光耦合器2端口a，其发出的激光进入光耦合器2，光耦合器2用于激光分束，将主激光器1发出的激光分成第一部分光和第二部分光；主激光器1的第一部分光作为注入激光通过第一光耦合器2端口b，最终注入从激光器5；主激光器1的第二部分光作为RF信号光载波(OC)通过第一光耦合器2端口c，最终进入马赫-曾德尔调制器11被RF信号所调制；光耦合器2端口b连接第一可调光衰减器3输入端，第一可调光衰减器3用于调节注入从激光器5的第一部分激光的功率，其输出端连接第一光环形器4端口a，其输出的注入激光进入第一光环形器4，且从第一光环形器4的端口b输出；第一光环形器4的端口b连接从激光器5，使得所述注入光注入从激光器5，激发从激光器5的非线性动态特性(即单周期振荡、倍周期振荡的等间距多谱线光谱或者混沌光谱)，从激光器5的非线性动态特性与注入激光功率、主激光器1和从激光器5的激光频率差有关，可以通过调节第一可调光衰减器3，改变注入从激光器的光功率，同时调节主激光器1和从激光器5的波长，可实现从激光器5输出光谱的频谱位置、频率间隔与功率分配的调节，从激光器5输出的非线性光谱将作为受激布里渊散射的泵浦光，其中主激光器1和从激光器5均为单模分布式反馈激光器。图2是受激布里渊散射(SBS)慢光效应的增益与延时谱图。如图2所示，受激布里渊散射在斯托克斯光频率位置(相对于泵浦光频率减小一个布里渊频移量ΩB)产生增益与强烈的正常色散，导致群折射率变大，斯托克斯光群速度变小，从而产生慢光延迟的效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种受激布里渊散射的宽带可调谐光纤延迟系统，其特征在于，包括：主激光器，用于产生激光；第一光耦合器，用于将所述激光分成第一束激光和第二束激光；第一可调光衰减器，用于调节所述第一束激光的激光功率；第一光环形器，用于将第一束激光注入至从激光器，其还将从激光器产生的泵浦光输出至光放大器；从激光器，其在第一束激光的激发下产生非线性光谱，作为受激布里渊散射的泵浦光；光放大器，用于放大所述泵浦光的功率；第二可调光衰减器，用于调节功率放大后的所述泵浦光的功率；第二光环形器，用于将被第二可调衰减器调节功率后的所述泵浦光注入色散位移光纤；马赫‑曾德尔调制器，其用于对第二束激光进行微波信号调制，产生信号光；光纤布拉格光栅，用于对信号光载波进行相位调制，并输出至色散位移光纤；色散位移光纤，所述信号光在所述色散位移光纤的传播过程中，在所述功率放大后的泵浦光的受激布里渊散射作用下被延迟，延迟后的信号光经由第二光环形器输出。

【技术特征摘要】
1.一种受激布里渊散射的宽带可调谐光纤延迟系统，其特征在于，包括：主激光器，用于产生激光；第一光耦合器，用于将所述激光分成第一束激光和第二束激光；第一可调光衰减器，用于调节所述第一束激光的激光功率；第一光环形器，用于将第一束激光注入至从激光器，其还将从激光器产生的泵浦光输出至光放大器；从激光器，其在第一束激光的激发下产生非线性光谱，作为受激布里渊散射的泵浦光；光放大器，用于放大所述泵浦光的功率；第二可调光衰减器，用于调节功率放大后的所述泵浦光的功率；第二光环形器，用于将被第二可调衰减器调节功率后的所述泵浦光注入色散位移光纤；马赫-曾德尔调制器，其用于对第二束激光进行微波信号调制，产生信号光；光纤布拉格光栅，用于对信号光载波进行相位调制，并输出至色散位移光纤；色散位移光纤，所述信号光在所述色散位移光纤的传播过程中，在所述功率放大后的泵浦光的受激布里渊散射作用下被延迟，延迟后的信号光经由第二光环形器输出；其中，所述第一可调衰减器通过调节第一束激光的激光功率，同时调节主激光器、从激光器的频率间隔，以调节从激光器输出的非线性光谱的频谱位置、频率间隔与功率分配。2.如权利要求1所述的系统，其中，所述非线性...

【专利技术属性】
技术研发人员：李冠鹏，漆晓琼，谢亮，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11