ASK-FSK转换器及转换方法

1.一种ASK-FSK转换器，其特征在于，包括：
分束器，接收ASK光信号，并将所述ASK光信号分束成第一路ASK光信号和第二路ASK光信号；
光发生器，产生与所述ASK光信号频率不同的连续偏振光；
偏振控制器，连接到所述分束器的一个输出端，将所述第一路ASK光信号的偏振方向调整为与所述连续偏振光的偏振方向成预定角度；
第一光耦合器，连接到所述偏振控制器的输出端和所述光发生器，对从所述偏振控制器输出的第一路ASK光信号与所述连续偏振光进行耦合；
偏振调制器，连接到所述第一光耦合器，利用交叉偏振调制效应将所述连续偏振光调制成与所述ASK光信号逻辑反相的光信号并输出；
第二光耦合器，连接到所述偏振调制器和所述分束器的另一输出端，将所述偏振调制器输出的光信号与所述第二路ASK光信号耦合，得到FSK光信号。
2.根据权利要求1所述的ASK-FSK转换器，其特征在于，所述偏振调制器包括：
交叉偏振态调制介质，连接到所述第一光耦合器，利用交叉偏振调制效应根据所述第一路ASK光信号的振幅调整所述连续偏振光的偏振方向；
检偏器，连接到所述交叉偏振态调制介质的输出端，用于将连续偏振光中偏振方向与该检偏器偏振主轴方向一致的光信号输出，得到与所述ASK光信号逻辑反相的光信号。
3.根据权利要求2所述的ASK-FSK转换器，其特征在于，所述交叉偏振态调制介质与所述检偏器之间还设有偏振片。
4.根据权利要求2或3所述的ASK-FSK转换器，其特征在于，所述交叉偏振态调制介质为高阶非线性光纤或半导体光放大器。
5.根据权利要求2所述的ASK-FSK转换器，其特征在于，所述光发生器包括：
激光发生器，产生与所述ASK光信号频率不同的连续光；
偏振控制器，连接到所述激光发生器，将所述连续光调整为偏振方向与所述检偏器的偏振主轴方向一致的连续偏振光。
6.根据权利要求1所述的ASK-FSK转换器，其特征在于，所述预定角度为45°。
7.根据权利要求1所述的ASK-FSK转换器，其特征在于，所述ASK-FSK转换器还包括：
光学延时器，连接在所述分束器的另一输出端与所述第二光耦合器之间，将所述第二路ASK光信号调整至与所述偏振调制器输出的光信号保持同步。
8.一种ASK-FSK转换方法，其特征在于，包括：
将ASK光信号分束成第一路ASK光信号和第二路ASK光信号；
生成与所述ASK光信号频率不同的连续偏振光；
将所述第一路ASK光信号的偏振方向调整为与所述连续偏振光的偏振方向成预定角度；
对调整偏振方向后的第一路ASK光信号与所述连续偏振光进行耦合；
利用交叉偏振调制效应将所述连续偏振光调制成与所述ASK光信号逻辑反相的光信号；
将所述与所述ASK光信号逻辑反相的光信号与所述第二路ASK光信号耦合，得到FSK光信号。
9.根据权利要求8所述的ASK-FSK转换方法，其特征在于，所述利用交叉偏振调制效应将所述连续偏振光调制成与所述ASK光信号逻辑反相的光信号的步骤具体包括：
利用交叉偏振调制效应根据所述第一路ASK光信号的振幅调整所述连续偏振光的偏振方向；
将连续偏振光中偏振方向与检偏器偏振主轴方向一致的光信号输出。
10.根据权利要求9所述的ASK-FSK转换方法，其特征在于，所述利用交叉偏振调制效应根据所述第一路ASK光信号的振幅调整所述连续偏振光的偏振方向的过程，包括：
当所述第一路ASK光信号为1时，所述连续偏振光受所述第一路ASK光信号影响，产生非线性的交叉偏振态调制，所述连续偏振光的偏振方向发生偏转；
当所述第一路ASK光信号为0时，所述连续偏振光的偏振方向不发生改变。
11.根据权利要求8所述的ASK-FSK转换方法，其特征在于，所述生成与所述ASK光信号频率不同的连续偏振光的过程，包括：
生成与所述ASK光信号频率不同的连续光；
将所述连续光调整为偏振方向与检偏器的偏振主轴方向一致的连续偏振光。

ASK-FSK转换器及转换方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种ASK-FSK(幅移键控调制码型到频移键控调制码型)转换器及转换方法。\n背景技术\n[0002] 频移键控(Frequency-shift Keying，FSK)调制格式目前已被确认为在长距离光传输中较好的一个调制格式。与相移键控(Phase-shift Keying，PSK)、幅移键控(Amplitude-shift Keying，ASK)等调制格式相比，FSK表现出对光纤非线性损伤的最低的敏感性，而且FSK调制格式可以支持与ASK调制格式之间的正交调制。\n[0003] 在光标记技术的正交ASK/FSK标记方案中，光分组交换网中的有效载荷信息采用FSK调制。如果各终端信号是采用ASK调制，则在边缘节点路由器中需要进行ASK到FSK的码型变换，从而在光分组交换网中以FSK的形式传递载荷信息。\n[0004] 在光接入网技术的混合调制技术方案中，如果在城域网与局域网的接口处，城域网信号是传统的ASK信号，而接入网中的信号是FSK信号，则同样需要在网络边缘进行ASK到FSK的码型转换。\n[0005] 因此ASK和FSK调制格式的转换，主要是在应用不同调制格式的网络交界处实现全光的实时转换。\n[0006] 图1展示了目前普遍采用的ASK-FSK转换技术的方案配置和操作。其中，对于ASK的信号，依次利用光电调制和电光调制，使其转换为FSK信号。\n[0007] 在实现上述ASK-FSK转换的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：\n[0008] 上述ASK-FSK转换方案需要先将ASK光信号转换成电信号，然后采用FSK调制方式将该电信号转换成FSK光信号，涉及光电转换和电光转换，由于光电转换响应速度和电光转换响应速度的限制，因此很难实现ASK-FSK的高速转换。\n发明内容\n[0009] 本发明的实施例提供一种ASK-FSK转换器及转换方法，能够实现高速的ASK-FSK码型转换。\n[0010] 为达到上述目的，本发明实施例提供的ASK-FSK转换器，包括：\n[0011] 分束器，接收ASK光信号，并将所述ASK光信号分束成第一路ASK光信号和第二路ASK光信号；\n[0012] 光发生器，产生与所述ASK光信号频率不同的连续偏振光；\n[0013] 偏振控制器，连接到所述分束器的一个输出端，将所述第一路光ASK光信号的偏振方向调整为与所述连续偏振光的偏振方向成预定角度；\n[0014] 第一光耦合器，连接到所述偏振控制器的输出端和所述光发生器，对从所述偏振控制器输出的第一路ASK光信号与所述连续偏振光进行耦合；\n[0015] 偏振调制器，连接到所述第一光耦合器，利用交叉偏振调制效应将所述连续偏振光调制成与所述ASK光信号逻辑反相的光信号并输出；\n[0016] 第二光耦合器，连接到所述偏振调制器和所述分束器的另一输出端，将所述偏振调制器输出的光信号与所述第二路ASK光信号耦合，得到FSK光信号。\n[0017] 为达到上述目的，本发明实施例提供的ASK-FSK转换方法，包括：\n[0018] 将ASK光信号分束成第一路ASK光信号和第二路ASK光信号；\n[0019] 生成与所述ASK光信号频率不同的连续偏振光；\n[0020] 将所述第一路ASK光信号的偏振方向调整为与所述连续偏振光的偏振方向成预定角度；\n[0021] 对调整偏振方向后的第一路ASK光信号与所述连续偏振光进行耦合；\n[0022] 利用交叉偏振调制效应将所述连续偏振光调制成与所述ASK光信号逻辑反相的光信号；\n[0023] 将所述与所述ASK光信号逻辑反相的光信号与所述第二路ASK光信号耦合，得到FSK光信号。\n[0024] 本发明实施例提供的ASK-FSK转换器及转换方法，将ASK光信号分成两路，将与所述ASK光信号频率不同且偏振方向成预定角度的连续偏振光同其中一路ASK光信号一起输入到偏振调制器中，利用其中的交叉偏振调制效应将所述连续偏振光调制成与所述ASK光信号逻辑反相的光信号，此时该与所述ASK光信号逻辑反相的光信号与原ASK光信号之间频率不同且逻辑反相，将该与所述ASK光信号逻辑反相的光信号与另外一路ASK光信号进行耦合，即可得到一个全部表现为逻辑“1”但同时包含两个不同频率信号的FSK光信号。与现有技术相比，本发明实施例提供的ASK-FSK转换器及转换方法，在进行ASK-FSK转换的过程中，不涉及光电转换和电光转换，因而可实现高速的ASK-FSK信号转换。\n附图说明\n[0025] 图1为现有技术中ASK-FSK转换技术的示意图；\n[0026] 图2为实施例一中ASK-FSK转换器的结构示意图；\n[0027] 图3为实施例二中ASK-FSK转换器的结构示意图；\n[0028] 图4为实施例二中偏振分束器的功率与RA1的关系图；\n[0029] 图5为实施例二中误码率与RA2的关系图；\n[0030] 图6为实施例二中两路ASK光信号耦合前后的波形图；\n[0031] 图7为实施例三中ASK-FSK转换器的结构示意图；\n[0032] 图8为实施例三中ASK光信号的眼图；\n[0033] 图9为实施例四中ASK-FSK转换方法的流程图；\n[0034] 图10为实施例五中ASK-FSK转换方法的流程图；\n[0035] 图11为本发明实施例中对ASK光信号进行反转的原理示意图。\n具体实施方式\n[0036] 为了能够实现高速的ASK-FSK码型转换，本发明实施例提供一种ASK-FSK转换器及转换方法。下面结合附图对本发明实施例所提供的ASK-FSK转换器及转换方法进行详细描述。\n[0037] 实施例一：\n[0038] 如图2所示，本发明实施例提供的ASK-FSK转换器，包括：\n[0039] 分束器11，接收ASK光信号，并将所述ASK光信号分束成第一路ASK光信号和第二路ASK光信号；\n[0040] 光发生器12，产生与所述ASK光信号频率不同的连续偏振光；\n[0041] 第一光耦合器13，连接到所述分束器11的一个输出端和所述光发生器12，对所述第一路ASK光信号与所述连续偏振光进行耦合；\n[0042] 偏振调制器14，连接到所述第一光耦合器13，在第一路ASK光信号的偏振方向与所述连续偏振光的偏振方向成预定角度时，利用交叉偏振调制效应将所述连续偏振光调制成与所述ASK光信号逻辑反相的光信号(即，当所述ASK光信号为1时，该光信号为0；当所述ASK光信号为0时，该光信号为1)并输出；\n[0043] 第二光耦合器15，连接到所述偏振调制器14和所述分束器11的另一输出端，将所述偏振调制器输出的光信号与所述第二路ASK光信号耦合，得到FSK光信号。\n[0044] 本发明实施例提供的ASK-FSK转换器，可以将ASK光信号分成两路，然后将与所述ASK光信号频率不同且偏振方向与所述ASK光信号的偏振方向成预定角度的连续偏振光同其中一路ASK光信号一起输入到偏振调制器中，利用其中的交叉偏振调制效应将所述连续偏振光调制成与所述ASK光信号逻辑反相的光信号，此时该与所述ASK光信号逻辑反相的光信号与原ASK光信号之间频率不同且逻辑反相，将该与所述ASK光信号逻辑反相的光信号与另外一路ASK光信号进行耦合，即可得到一个全部表现为逻辑“1”但同时包含两个不同频率信号的FSK光信号。\n[0045] 实施例二：\n[0046] 图3所示，为本发明实施例提供的选用高阶非线性光纤作为交叉偏振态调制介质、即以高阶非线性光纤和检偏器的组合作为偏振调制器的ASK-FSK转换器，包括：分束器Coupler1、激光二极管LD2、偏振控制器PC1、偏振控制器PC2、光耦合器Coupler2、高阶非线性光纤HNLF、偏振分束器PBS以及光耦合器Coupler3；其中，偏振分束器PBS一端输出以用作检偏器。此外，本实施例提供的ASK-FSK转换器还包括光学延时器ODL。\n[0047] 如图3所示，在本实施例中，采用另一激光二极管LD1来产生40Gbit/s的高速ASK光信号，该LD1工作波长为1554.4nm、输入功率为20dBm；然后将所述高速ASK光信号通过Coupler1将其分束为两路光信号：ASK1和ASK2；LD2工作波长为1553.2nm、输入功率为\n7dBm，产生与所述ASK光信号频率不同的连续光；通过PC2，将所述连续光调整为偏振方向与检偏器PBS的偏振主轴方向一致的连续偏振光；然后，通过PC1将所述ASK1的偏振方向调整为与所述连续偏振光的偏振方向成预定角度，该预定角度大于0°小于90°，在本实施例中可以设定该预定角度为45°；之后，再利用Coupler2对所述ASK1与所述连续偏振光进行耦合，并将其注入到HNLF中。\n[0048] 本实施例中所采用的HNLF长度为500m，非线性系数为γ＝10.6W-1.km-1，由\n2\n于掺锗纤芯的缘故有效面积减至大约12μm ；其零色散波长为1553.6nm且色散斜率为-2 -1\n0.022ps·nm ·km 。由于HNLF的高阶非线性特性(克尔效应)使得光纤内折射率改变，进入其中的ASK1与连续偏振光作用使所述连续偏振光的偏振方向根据ASK1的振幅不同产生不同角度的偏振态旋转。\n[0049] 由HNLE输出的光信号经过检偏器PBS，只有其中偏振方向与该PBS偏振主轴方向一致的光信号才能输出。此时，由PBS输出的光信号为与原ASK光信号频率不同且逻辑反相的光信号。\n[0050] 对于另外一路ASK光信号ASK2，通过光学延时器ODL对其进行延时，将所述ASK2调整至与所述PBS输出的光信号保持同步；然后，通过Coupler3将PBS输出的光信号与所述延时后的ASK2进行耦合，即可得到FSK光信号。\n[0051] 在本实施例中，选用了偏振分束器PBS一端输出来作为检偏器，这样还可以通过监测PBS的功率变化来调整PC2的旋转角度(RA1)，使所述连续光的偏振方向与PBS的偏振主轴一致。如图4所示，PBS1和PBS2分别代表PBS的横轴分量和纵轴分量，随着RA1的改变PBS1和PBS2之间出现交替的功率变化。很明显，当RA1在0°附近时，PBS1的功率达到最小值，PBS2的功率则达到最大值，此时可以认为所述连续偏振光的偏振方向与PBS的纵轴方向一致；当RA1在±180°附近时，则是PBS2的功率达到最小值，PBS1的功率则达到最大值，此时可以认为所述连续偏振光的偏振方向与PBS的横轴方向一致。\n[0052] 在本实施例提供的ASK-FSK转换器中，还可以在HNLF和PBS之间添加一个偏振片；在PBS功率一定的情况下，可以通过改变该偏振片的旋转角度(RA2)来调整ASK光信号转换到FSK光信号的误码率。如图5所示，当RA2在70°附近时，误码率达到最小值。\n[0053] 本发明实施例提供的ASK-FSK转换器，可以将ASK光信号分成两路：ASK1和ASK2，然后将与所述ASK光信号频率不同且偏振方向与所述ASK光信号的偏振方向成预定角度的连续偏振光同ASK1一起输入到高阶非线性光纤中，利用其中的交叉偏振调制效应使所述连续偏振光根据ASK1的振幅不同而产生不同角度的偏振态旋转，之后再通过检偏器得到与所述ASK光信号频率不同且逻辑反相的光信号；将该与所述ASK光信号逻辑反相的光信号与进行了延时的ASK2进行耦合，即可得到一个全部表现为逻辑“1”但同时包含两个不同频率信号的FSK光信号。从图6中可以看出，ASK1与连续偏振光作用产生的与所述ASK光信号逻辑反相的光信号ASK1’的输出波形与ASK2的输出波形成严格的反转信号，将其进行耦合后得到一串逻辑为“1”的脉冲信号；不过由于原始数据的不同，该脉冲信号实际携带有两个频率不同且逻辑反相的光信号。\n[0054] 实施例三：\n[0055] 图7所示，为本发明实施例提供的选用半导体光放大器作为交叉偏振态调制介质、即以半导体光放大器和检偏器的组合作为偏振调制器的ASK-FSK转换器，包括：分束器Coupler1、外腔激光器ECL2、偏振控制器PC1、偏振控制器PC2、光耦合器Coupler2、半导体光放大器SOA、偏振分束器PBS以及光耦合器Coupler3；其中，偏振分束器PBS一端输出以用作检偏器。此外，本实施例提供的ASK-FSK转换器还包括光学延时器ODL。\n[0056] 如图7所示，在本实施例中，采用另一外腔激光器ECL1来产生40Gbit/s的高速ASK光信号，该ECL1工作波长为1557.9nm；然后将所述高速ASK光信号通过Coupler1将其分束为两路光信号：ASK1和ASK2；ECL2工作波长为1559.1nm，产生与所述ASK光信号频率不同的连续光；通过PC2，将所述连续光调整为偏振方向与检偏器PBS的偏振主轴方向一致的连续偏振光；然后，通过PC1将所述ASK1的偏振方向调整为与所述连续偏振光的偏振方向成预定角度，该预定角度大于0°小于90°，在本实施例中可以设定该预定角度为45°；\n之后，再利用Coupler2对所述ASK1与所述连续偏振光进行耦合，并将其注入到SOA中。\n[0057] 由于SOA中，输入信号光会消耗载流子，使载流子浓度发生变化，进而使折射率发生变化；折射率的变化使通过SOA的连续偏振光的偏振态随ASK1振幅的改变而改变。\n[0058] 由SOA输出的光信号经过检偏器PBS，只有其中偏振方向与该PBS偏振主轴方向一致的光信号才能输出。此时，由PBS输出的光信号为与原ASK光信号频率不同且逻辑反相的光信号。\n[0059] 如图8所示，为ASK光信号的眼图；其中上方为RZ-ASK原始信号、下方为通过SOA的RZ-ASK的反转信号。很明显，图8中上下两个波形的对比可以看到，RZ-ASK光信号严格地实现了反转；而且，从此处我们还可以看到，RZ信号对交叉偏振态调制这样的非线性效应也有较好的容限。\n[0060] 对于另外一路ASK光信号ASK2，通过光学延时器ODL对其进行延时，将所述ASK2调整至与所述PBS输出的光信号保持同步；然后，通过Coupler3将PBS输出的光信号与所述延时后的ASK2进行耦合，即可得到FSK光信号。\n[0061] 在本实施例中，同样选用了偏振分束器PBS一端输出来作为检偏器，这样还可以通过监测PBS的功率变化来调整PC2的旋转角度，使所述连续光的偏振方向与PBS的偏振主轴一致。\n[0062] 本发明实施例提供的ASK-FSK转换器，可以将ASK光信号分成两路：ASK1和ASK2，然后将与所述ASK光信号频率不同且偏振方向与所述ASK光信号的偏振方向成预定角度的连续偏振光同ASK1一起输入到半导体光放大器中，利用其中的交叉偏振调制效应使所述连续偏振光根据ASK1的振幅不同而产生不同角度的偏振态旋转，之后再通过检偏器得到与所述ASK光信号频率不同且逻辑反相的光信号；将该与所述ASK光信号逻辑反相的光信号与进行了延时的ASK2进行耦合，即可得到一个全部表现为逻辑“1”但同时包含两个不同频率信号的FSK光信号。\n[0063] 实施例四：\n[0064] 如图9所示，本发明实施例提供的ASK-FSK转换方法，包括以下步骤：\n[0065] 91、将ASK光信号分束成第一路ASK光信号和第二路ASK光信号。\n[0066] 92、生成与所述ASK光信号频率不同的连续偏振光。\n[0067] 93、对所述第一路ASK光信号与所述连续偏振光进行耦合。\n[0068] 94、在第一路ASK光信号的偏振方向与所述连续偏振光的偏振方向成预定角度时，利用交叉偏振调制效应将所述连续偏振光调制成与所述ASK光信号逻辑反相的光信号。\n[0069] 95、将所述与所述ASK光信号逻辑反相的光信号与所述第二路ASK光信号耦合，得到FSK光信号。\n[0070] 本实施例提供的ASK-FSK转换方法，将ASK光信号分成两路，然后将与所述ASK光信号频率不同且偏振方向与所述ASK光信号的偏振方向成预定角度的连续偏振光同其中一路ASK光信号一起输入到偏振调制器中，利用其中的交叉偏振调制效应将所述连续偏振光调制成与所述ASK光信号逻辑反相的光信号，此时该与所述ASK光信号逻辑反相的光信号与原ASK光信号之间频率不同且逻辑反相，将该与所述ASK光信号逻辑反相的光信号与另外一路ASK光信号进行耦合，即可得到一个全部表现为逻辑“1”但同时包含两个不同频率信号的FSK光信号。\n[0071] 实施例五：\n[0072] 如图10所示，本发明实施例提供的ASK-FSK转换方法，包括以下步骤：\n[0073] 101、将ASK光信号分束成两路：ASK1和ASK2。\n[0074] 102、生成与所述ASK光信号频率不同的连续光。\n[0075] 103、将所述连续光调整为偏振方向与检偏器的偏振主轴方向一致的连续偏振光。\n[0076] 104、将所述ASK1的偏振方向调整为与所述连续偏振光的偏振方向成预定角度，该预定角度大于0°小于90°，在本实施例中优选地设定该预定角度为45°。\n[0077] 105、对所述ASK1与所述连续偏振光进行耦合。\n[0078] 106、利用交叉偏振调制效应根据所述ASK1的振幅调整所述连续偏振光的偏振方向。\n[0079] 其中，如图11所示，当所述ASK1为1时，所述连续偏振光受所述ASK1影响，产生非线性的交叉偏振态调制，所述连续偏振光中平行于所述ASK1偏振方向的分量产生180°的非线性偏振态旋转，相应地，连续偏振光的偏振方向发生90°偏转，那么此时的连续偏振光的偏振方向与检偏器的偏振主轴方向垂直；\n[0080] 当所述ASK1为0时，所述连续偏振光的偏振方向不发生改变。\n[0081] 107、将连续偏振光中偏振方向与检偏器偏振主轴方向一致的光信号输出。\n[0082] 其中，偏振方向没有发生改变的偏振光可以顺利通过检偏器，表现为1；而偏振方向发生改变的偏振光，由于其偏振方向变成了与检偏器的偏振主轴方向垂直，因此无法通过检偏器，表现为0。此时，可以明显看出，由检偏器输出的光信号是严格地与所述ASK光信号逻辑反相，但是它们的频率不相同。\n[0083] 108、将从检偏器中输出的光信号与所述ASK2耦合，得到FSK光信号。\n[0084] 本实施例提供的ASK-FSK转换方法，将ASK光信号分成两路：ASK1和ASK2，然后将与所述ASK光信号频率不同且偏振方向与所述ASK光信号的偏振方向成预定角度的连续偏振光同ASK1一起输入到偏振调制器中，利用其中的交叉偏振调制效应将所述连续偏振光调制成与所述ASK光信号逻辑反相的光信号，此时该与所述ASK光信号逻辑反相的光信号与原ASK光信号之间频率不同且逻辑反相，将该与所述ASK光信号逻辑反相的光信号与ASK2进行耦合，即可得到一个全部表现为逻辑“1”但同时包含两个不同频率信号的FSK光信号。\n[0085] 本发明实施例提供的ASK-FSK转换器及转换方法，不仅可以用于RZ-ASK光信号到RZ-FSK光信号的转换过程，而且可以用于NRZ-ASK光信号到NRZ-FSK光信号的转换过程。\n[0086] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。