專利名稱：用在高度密集波分復(fù)用光傳輸系統(tǒng)中的光發(fā)射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光發(fā)射器，更具體地，涉及一種用于產(chǎn)生RZ-AMI(歸零碼-傳號(hào)交替反轉(zhuǎn))信號(hào)的光發(fā)射器，不僅包含適于高度密集波分復(fù)用(WDM)光傳輸系統(tǒng)的高接收靈敏度，還包含較窄的頻譜帶寬。
背景技術(shù)：
典型地，傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)(AMI)調(diào)制方案加載與光信號(hào)強(qiáng)度有關(guān)的信息，同時(shí)對(duì)于每個(gè)1比特，反轉(zhuǎn)光信號(hào)的相位。具體地，對(duì)于每個(gè)1比特，RZ(歸零碼)-AMI信號(hào)將其能量從一個(gè)能量“0”移到另一個(gè)能量“1”的范圍，并按照與RZ信號(hào)相同的方式返回到初始能量“0”，從而使RZ-AMI信號(hào)能夠表示這種光信號(hào)的強(qiáng)度。因此，RZ-AMI信號(hào)具有與RZ信號(hào)相同的信號(hào)強(qiáng)度，從而其包含了RZ調(diào)制方案的優(yōu)點(diǎn)(例如，具有大于20Gb/s的數(shù)據(jù)傳送速率的傳輸系統(tǒng)，能夠很好地抵抗光纖的非線性)，并對(duì)每個(gè)1比特進(jìn)行相位反轉(zhuǎn)，導(dǎo)致有限的載波頻率分量和對(duì)于布里淵非線性效應(yīng)的較強(qiáng)抵抗。盡管RZ-AMI信號(hào)適于RZ調(diào)制方案，但在RZ-AMI信號(hào)中不存在DC頻率分量，從而能夠容易地將接收端的信號(hào)調(diào)制方案轉(zhuǎn)換為VSB(殘留邊帶)調(diào)制方案，導(dǎo)致與光纖色散相關(guān)的容許值增大。
圖1是示出了傳統(tǒng)RZ-AMI光發(fā)射器的框圖。圖2A是示出了圖1所示RZ-AMI光發(fā)射器的輸出信號(hào)的眼圖的圖。圖2B是示出了圖1所示RZ-AMI光發(fā)射器的光譜的圖。
參考圖1，傳統(tǒng)的RZ-AMI光發(fā)射器100包括預(yù)編碼器101、四個(gè)調(diào)制驅(qū)動(dòng)放大器102、103、109、110、兩個(gè)低通濾波器(LFP)104、105、激光源106和兩個(gè)馬赫-曾德爾干涉儀型光強(qiáng)度調(diào)制器(MZ MOD)107、108。
在操作中，預(yù)編碼器101對(duì)二進(jìn)制輸入數(shù)據(jù)“Data”進(jìn)行編碼。通常，可以利用1比特延遲和XOR(異或)邏輯門來實(shí)現(xiàn)預(yù)編碼器101。將已編碼二進(jìn)制數(shù)據(jù)分別經(jīng)兩個(gè)調(diào)制驅(qū)動(dòng)放大器102、103發(fā)送到LPF104、105。圖1所示的參考符號(hào)Q表示信號(hào)Q的反相信號(hào)。盡管LPF 104、105分別用作理想的二次余弦濾波器，但可以將其構(gòu)造為近似貝塞爾—湯姆森濾波器。假設(shè)LPF 102、103各自的帶寬分別與等于二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號(hào)的傳送速率1/4的3dB的特定帶寬相等(例如，在10Gb/s的情況下是2.5GHz濾波器)，分別將LPF 104和105所產(chǎn)生的二進(jìn)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為帶寬限制的三元組信號(hào)。將帶寬限制的三元組信號(hào)發(fā)送到MZMOD 107，從而MZ MOD 107將激光源106所產(chǎn)生的載波調(diào)制為光雙二進(jìn)制信號(hào)。在這種情況下，MZ MOD 107的偏壓位于與特征傳遞函數(shù)的最小值相對(duì)應(yīng)的零點(diǎn)處。將所產(chǎn)生的光雙二進(jìn)制信號(hào)發(fā)送到第二MZMOD 108。通過等于信號(hào)時(shí)鐘頻率一半的正弦波來驅(qū)動(dòng)第二MZ MOD 108。MZ MOD 108的偏壓位于指示了特征傳遞函數(shù)的最小值的零點(diǎn)處，從而使第二MZ MOD 108能夠產(chǎn)生載波抑制的RZ(CS-RZ)信號(hào)。第二MZ MOD108適于反轉(zhuǎn)每一比特的信號(hào)相位。前述的傳統(tǒng)RZ-AMI光發(fā)射器100由光雙二進(jìn)制發(fā)射器和CS-RZ發(fā)生器組成，并且其特征在于DCS-RZ(雙二進(jìn)制載波抑制RZ)。
參考圖2A所示的輸出信號(hào)的眼圖，傳統(tǒng)RZ-AMI光發(fā)射器將正弦信號(hào)定位于特定電平值0處的數(shù)據(jù)傳送速率的二倍頻處，導(dǎo)致與歸零碼開關(guān)鍵控(RZ-OOK)信號(hào)相比，使接收靈敏度惡化。換句話說，傳統(tǒng)光發(fā)射器所產(chǎn)生的RZ-AMI信號(hào)對(duì)于噪聲非常敏感，導(dǎo)致最大傳送距離的惡化。此外，傳統(tǒng)光發(fā)射器根據(jù)三元組信號(hào)產(chǎn)生雙二進(jìn)制信號(hào)，并使用所產(chǎn)生的雙二進(jìn)制信號(hào)來產(chǎn)生RZ-AMI信號(hào)。不利的是，發(fā)射器性能隨著所接收到的電信號(hào)的組合長(zhǎng)度而變化。
此外，如圖2B所示的輸出信號(hào)譜所示，傳統(tǒng)的RZ-AMI光發(fā)射器在時(shí)間上使用RZ調(diào)制方案，并且需要較寬的帶寬，因此其不能獲得較高的譜效率(例如，0.6bit/s/Hz)。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到以上問題，提出本發(fā)明，且本發(fā)明的目的是提供一種用于產(chǎn)生RZ-AMI信號(hào)的光發(fā)射器，不僅包含高接收靈敏度，還包含較窄的頻譜帶寬，從而能夠提高高度密集波分復(fù)用(WDM)長(zhǎng)距離光傳輸系統(tǒng)的性能。
根據(jù)本發(fā)明，可以通過提供一種用在高度密集波分復(fù)用(WDM)光傳輸系統(tǒng)中的光傳輸設(shè)備來實(shí)現(xiàn)以上和其它目的，所述光傳輸設(shè)備包括預(yù)編碼器，用于對(duì)輸入二進(jìn)制數(shù)據(jù)電信號(hào)進(jìn)行編碼；調(diào)制驅(qū)動(dòng)放大器，用于放大已編碼信號(hào)；光源，用于產(chǎn)生光載波信號(hào)；第一光調(diào)制器，用于在從調(diào)制驅(qū)動(dòng)放大器接收到放大信號(hào)時(shí)，調(diào)制光載波信號(hào)的相位；第二光調(diào)制器，用于將第一光調(diào)制器的輸出信號(hào)調(diào)制為RZ(歸零碼)信號(hào)；以及光濾波器，用于對(duì)第二光調(diào)制器的輸出信號(hào)進(jìn)行濾波，從而將輸出信號(hào)調(diào)整為預(yù)定帶寬。


通過下面結(jié)合了附圖的詳細(xì)說明，將更加清楚地理解本發(fā)明的以上和其它目的、特點(diǎn)和其它優(yōu)點(diǎn)，其中在多個(gè)圖中，相同的參考數(shù)字表示相同或相似的部件圖1是示出了傳統(tǒng)RZ-AMI光發(fā)射器的框圖；圖2A是示出了圖2A所示RZ-AMI光發(fā)射器的輸出信號(hào)的眼圖的示意圖；圖2B是示出了RZ-AMI光發(fā)射器的輸出信號(hào)的光譜的示意圖；圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的RZ-AMI光發(fā)射器的框圖；圖4A、4B和4C是示出了圖3所示的RZ-AMI光發(fā)射器的操作原理的示意圖；
圖5是示出了傳統(tǒng)RZ-AMI信號(hào)和本發(fā)明的RZ-AMI信號(hào)之間接收靈敏度仿真結(jié)果的示意曲線圖；以及圖6是示出了由光發(fā)射器產(chǎn)生的RZ-AMI信號(hào)的光譜的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在下面的說明中，為了陳述的清楚，省略這里所采用的已知功能和結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)。
作為演示和非限制性的示例，圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的RZ-AMI光發(fā)射器200的框圖。光發(fā)射器200包括預(yù)編碼器201，調(diào)制驅(qū)動(dòng)放大器202、203，CW激光器205，第一和第二MZ MOD 204、206，以及光濾波器207。
預(yù)編碼器201對(duì)輸入二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行編碼，并且能夠通過1比特延遲和XOR(異或)邏輯門實(shí)現(xiàn)。
調(diào)制驅(qū)動(dòng)放大器202、203放大已編碼的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，由此可以對(duì)調(diào)制器進(jìn)行操作。
CW激光器205輸出光載波信號(hào)，作為光源。
第一和第二MZ MOD 204、206適于在接收到施加在電極上的驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，調(diào)制光載波信號(hào)的相位，并調(diào)整表示調(diào)制程度的調(diào)制指數(shù)，由此調(diào)整相位調(diào)制程度。典型地，將MZ MOD分類為具有雙臂的Z切割(cut)型MZ MOD和具有單臂的X切割型MZ MOD。盡管本發(fā)明出于演示的目的公開了Z切割型MZ MOD，但利用具有單臂的X切割型MZ MOD的實(shí)現(xiàn)也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
光濾波器207接收相位調(diào)制信號(hào)，并對(duì)所接收到的相位調(diào)制信號(hào)進(jìn)行濾波，使其在規(guī)定的帶寬范圍內(nèi)。利用基于WDM(波分多路復(fù)用)的AWG(陣列波導(dǎo)光柵)或交織器能夠?qū)崿F(xiàn)光濾波器207。交織器充當(dāng)WDM光傳輸系統(tǒng)中用于分離/結(jié)合偶數(shù)和奇數(shù)信道的元件。具體地，交織器使用定向耦合器多路復(fù)用偶數(shù)信道、使用WDM多路復(fù)用奇數(shù)信道，并且使用具有等于信號(hào)調(diào)制速率的0.7倍的帶寬的交織器，按照能夠在發(fā)射端實(shí)現(xiàn)的方式，將偶數(shù)和奇數(shù)信道相結(jié)合。光濾波器207充當(dāng)窄帶光濾波器，并且其帶寬等于信號(hào)調(diào)制速率的0.7倍。
操作上，參考圖3，將由預(yù)編碼器201編碼的二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號(hào)“Data”發(fā)送到調(diào)制驅(qū)動(dòng)放大器202、203。將放大信號(hào)施加到第一MZMOD 204。圖3所示的參考符號(hào)Q表示信號(hào)Q的反相信號(hào)。將反相信號(hào)Q施加到具有雙臂的第一MZ MOD 204的正電極(+)和負(fù)電極(-)。為了操作第一MZ MOD 204，必須將第一MZ MOD 204的偏壓定位于表示最小特征傳遞函數(shù)的零點(diǎn)處，并且施加到第一MZ MOD 204上的信號(hào)幅度必須等于光調(diào)制器的半波電壓Vπ的二倍。在這些操作條件下，第一MZ MOD 294充當(dāng)相位調(diào)制器，并且調(diào)制由CW激光器205產(chǎn)生的光載波信號(hào)的相位。圖4A、4B和4C是示出了圖3所示的RZ-AMI光發(fā)射器的操作原理的示意圖。圖4A示出了第一MZ MOD 204的輸出眼圖。將由第一MZ MOD 204產(chǎn)生的相位調(diào)制信號(hào)發(fā)送到第二MZ MOD 206。用于操作第二MZ MOD 206的電信號(hào)表示信號(hào)時(shí)鐘頻率一半的正弦信號(hào)，并且與相位調(diào)制信號(hào)相比，將其延遲了半比特，圖4B示出了第二MZ MOD 206的輸出信號(hào)。將圖4B所示的信號(hào)發(fā)送到窄帶光濾波器207。光濾波器207的帶寬等于二進(jìn)制數(shù)據(jù)傳送速率的0.7倍，圖4C示出了由光濾波器產(chǎn)生的信號(hào)的眼圖。將圖4C的眼圖與傳統(tǒng)RZ-AMI光發(fā)射器100的輸出信號(hào)(即，圖2A)進(jìn)行比較，可以看出將紋波分量極大地限制于特定的0電平，并且極大地減小了RZ信號(hào)的占空比，從而由于前述特性，RZ-AMI發(fā)射器200的輸出信號(hào)具有高接收靈敏度的特點(diǎn)。
圖5是將傳統(tǒng)RZ-AMI信號(hào)1的接收靈敏度和本發(fā)明的RZ-AMI信號(hào)2的接收靈敏度進(jìn)行比較的仿真結(jié)果的示意曲線圖。接收靈敏度表示10-9BER(誤碼率)所需的光信號(hào)的功率電平。接收靈敏度越低，則信號(hào)強(qiáng)度比光噪聲越大。參考圖5的仿真結(jié)果，本發(fā)明的RZ-AMI信號(hào)具有大約33.8分貝每毫瓦(dBm)的接收靈敏度，而傳統(tǒng)RZ-AMI信號(hào)(1)包含大約-31.6dBm的接收靈敏度。因此，本發(fā)明的RZ-AMI信號(hào)好于傳統(tǒng)RZ-AMI信號(hào)2.2dBm的接收靈敏度增益。這2.2dB的接收靈敏度增益表示在長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)中增加了大約20％的傳輸距離。
圖6是示出了由光發(fā)射器200產(chǎn)生的RZ-AMI信號(hào)的光譜的示意圖。如圖6所示，與圖2B所示的傳統(tǒng)技術(shù)相比減小了信號(hào)帶寬。由于這種信號(hào)帶寬的減小，WDM光傳輸系統(tǒng)能夠在給定的帶寬內(nèi)，容納更多的信道。
如以上說明清楚所示，與傳統(tǒng)光發(fā)射器相比，從系統(tǒng)性能的角度出發(fā)，本發(fā)明的光發(fā)射器不僅獲得了高接收靈敏度，還獲得了高帶寬使用效率。
本發(fā)明的光發(fā)射器不需要用于產(chǎn)生雙二進(jìn)制信號(hào)的LPF，并且適于利用AWG型WDM實(shí)現(xiàn)的窄帶光濾波器。窄帶光濾波器位于第二MZ MOD的后端，從而能夠經(jīng)濟(jì)地將光發(fā)射器應(yīng)用于WDM系統(tǒng)，而不會(huì)使系統(tǒng)復(fù)雜化。
如上所述，本發(fā)明的光發(fā)射器極大地提高了高度密集WDM長(zhǎng)距離光傳輸系統(tǒng)的性能。
盡管出于說明的目的已公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解的是，在不脫離由所附權(quán)利要求所公開的本發(fā)明的范圍和精神的前提下，各種修改、添加和替換是可能的。
權(quán)利要求
1.一種用在高度密集波分復(fù)用(WDM)光傳輸系統(tǒng)中的光傳輸設(shè)備，包括預(yù)編碼器，用于對(duì)輸入二進(jìn)制數(shù)據(jù)電信號(hào)進(jìn)行編碼；調(diào)制驅(qū)動(dòng)放大器，用于放大已編碼的信號(hào)；光源，用于產(chǎn)生光載波信號(hào)；第一光調(diào)制器，用于在從調(diào)制驅(qū)動(dòng)放大器接收到放大信號(hào)時(shí)，調(diào)制光載波信號(hào)的相位；第二光調(diào)制器，用于將第一光調(diào)制器的輸出信號(hào)調(diào)制為RZ(歸零碼)信號(hào)；以及光濾波器，用于對(duì)第二光調(diào)制器的輸出信號(hào)濾波，從而將輸出信號(hào)調(diào)整為預(yù)定帶寬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于第一和第二光調(diào)制器中的每一個(gè)均包括馬赫-曾德爾干涉儀型光強(qiáng)度調(diào)制器(MZ MOD)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于馬赫-曾德爾干涉儀型光強(qiáng)度調(diào)制器(MZ MOD)是具有雙臂的Z切割型MZ MOD。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于馬赫-曾德爾干涉儀型光強(qiáng)度調(diào)制器(MZ MOD)是具有單臂的X切割型MZ MOD。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于第一光調(diào)制器包括相位調(diào)制器。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于第一光調(diào)制器具有位于與調(diào)制器傳輸特性的最小值相對(duì)應(yīng)的零點(diǎn)處的預(yù)定偏壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于第一光調(diào)制器接收具有等于第一光調(diào)制器的半波電壓Vπ兩倍的預(yù)定幅度的預(yù)定信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于第二光調(diào)制器接收其頻率等于數(shù)據(jù)時(shí)鐘頻率一半的正弦電信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于與第一光調(diào)制器的所述輸出信號(hào)相比，將正弦電信號(hào)延遲半個(gè)比特。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于構(gòu)造光濾波器，使其容納等于二進(jìn)制數(shù)據(jù)電信號(hào)的傳送速率0.5到0.9倍的帶寬。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于光濾波器包括波分多路復(fù)用器(WDM)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于第一光調(diào)制器包括相位調(diào)制器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于第一光調(diào)制器波具有位于與調(diào)制器傳輸特性的最小值相對(duì)應(yīng)的零點(diǎn)處的預(yù)定偏壓。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于第一光調(diào)制器接收具有等于第一光調(diào)制器的半波電壓Vπ兩倍的預(yù)定幅度的預(yù)定信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于第二光調(diào)制器接收其頻率等于數(shù)據(jù)時(shí)鐘頻率一半的正弦電信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于與第一光調(diào)制器的所述輸出信號(hào)相比，將正弦電信號(hào)延遲半個(gè)比特。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于構(gòu)造光濾波器，使其容納等于二進(jìn)制數(shù)據(jù)電信號(hào)的傳送速率0.5到0.9倍的帶寬。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于光濾波器包括波分多路復(fù)用器(WDM)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于光濾波器包括交織器。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于利用1比特延遲和XOR(異或)邏輯門來實(shí)現(xiàn)預(yù)編碼器。
全文摘要
一種用在高度密集波分復(fù)用(WDM)光傳輸系統(tǒng)中的光發(fā)射器，產(chǎn)生RZ－AMI(歸零碼－傳號(hào)交替反轉(zhuǎn))信號(hào)，該信號(hào)不僅包含適于高度密集WDM光傳輸系統(tǒng)的高接收靈敏度，還包含較窄的頻譜帶寬。所述光發(fā)射器包括預(yù)編碼器，用于對(duì)輸入二進(jìn)制數(shù)據(jù)電信號(hào)進(jìn)行編碼；調(diào)制驅(qū)動(dòng)放大器，用于放大已編碼信號(hào)；光源，用于產(chǎn)生光載波信號(hào)；第一光調(diào)制器，用于在從調(diào)制驅(qū)動(dòng)放大器接收到放大信號(hào)時(shí)，調(diào)制光載波信號(hào)的相位；第二光調(diào)制器，用于將第一光調(diào)制器的輸出信號(hào)調(diào)制為RZ(歸零碼)信號(hào)；以及光濾波器，用于對(duì)第二光調(diào)制器的輸出信號(hào)進(jìn)行濾波，從而將輸出信號(hào)調(diào)整為預(yù)定帶寬。
文檔編號(hào)H04B10/142GK1617012SQ200410062150
公開日2005年5月18日 申請(qǐng)日期2004年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月12日
發(fā)明者金薰, 吳潤(rùn)濟(jì), 黃星澤 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社