编码频谱可控的时域相位编/解码器

　　光码分多址(OCDMA)技术以其全光处理,异步传输、软容量和较高的安全性等优点正日益成为应用于未来全光网络的主要技术之一。作为OCD-MA系统的关键器件,OCDMA编解码器近年来得到不断的发展与完善。在众多可实现的编/解码方案中,基于超结构光纤光栅(SSFBG)的时域相位编/解码器以其较高的编码速率,较大的用户容量以及低廉的价格受到越来越多的关注[1～4]。目前,基于SSFBG的OCDMA编解码器正向高速率、大容量方向发展,文献[1]中所报道的时域相位编解码器,码长为511,码片速率可达到640 G chip/s,代表了目前这一领域的较高水平。然而,这种编解码器的制作需要纳米级精度的设备,不利于编解码器的实用化。重构等效啁啾REC(reconfigurable equivalent chivpe)技术[5]的提出为制作光纤光栅时域相位编解码器提供了一条捷径。基于REC技术的编解码器通过对采样光栅的采样周期引入啁啾将目标编码频谱在采样光栅的±1级鬼栅上重构(采样光栅可以看作是多个不同光栅周期的光栅的叠加,每一个这样的光栅称为一级鬼栅,鬼栅级号即采样函数的傅里叶级数序号),实现等效的时域相位编码[6]。由于基于REC技术的编解码器改变的仅仅是采样周期,制作工艺仅需亚微米精度。基于REC技术的等效相移编解码器反射谱具有多峰结构,它的特点就是具有多级编码鬼栅构成的编码信道与非编码鬼栅构成的反射峰共存。与文献[1]中编码器不同,当输入脉冲宽度小于一定值时,等效相移编解码器的自互相关性能将会恶化。这是由于当超短脉冲光源频谱范围已经超过编码器的编码频谱,并且覆盖到非编码反射峰时,会引起部分光脉冲的直接反射,导致编解码性能下降。基于此,本文设计了一种新的基于SSFBG的时域相位编/解码器,该编/解码器可利用编码器的任一级鬼栅进行编码,消除了非编码反射峰,提高了窄脉冲入射条件下编解码器的性能,从而使编解码器对不同的频谱范围的脉冲光源具有更大的适应性。

　　1　实现编码频谱可控的方法

　　对于采样函数为S(z),采样周期为P的采样光栅,如果在某个位置z0处光栅的采样周期增加了ΔP,则这一变动会在采样光栅的各级鬼栅形成相位变化[5]:其中:m为信道标号;P为一个重要的参数,它决定了反射谱相邻鬼栅之间的波长间距。当采样周期的变化量ΔP=P/2时,各奇数级信道形成π相移,而各偶数级信道由于相移量为2π的整数倍因此不能形成实际的相移。如果对光栅不同位置的采样周期进行适当的啁啾,就可以将含有地址码信息引入光栅的奇数级,形成传统的等效相移编码器[6]。由文献[6],编码器沿z方向上的周期变化可以用一个啁啾函数f(z)表示:其中,φ(z)为传统SSFBG的相位调制函数。取编码器的码片长度Lchip=P,各码片中心位置由式(3)给出:其中:k为码片的序号;k为第k个码片的相位;zk为第k个码片中心位置。图1为实验测得的采样周期为733μm,中心波长为1547.4 nm等效相移编码器的反射谱。其中,λ代表波长,R代表发射率。图1中较窄的反射峰为偶数级鬼栅形成的均匀光栅反射谱,偶数级之间的部分为奇数级鬼栅形成的编码信道反射谱。正是由于非编码反射峰的存在,使得当脉冲光源的频谱范围超过某一级编码鬼栅的频谱时,性能发生严重下降。