專利名稱：可調(diào)諧光鑒別器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)光鑒別器(optical discriminator)的控制。本發(fā)明找到了在長距 離光通信系統(tǒng)中的鑒別器的控制中的特別應(yīng)用。
背景技術(shù)：
在光通信系統(tǒng)中，通過改變光信號(hào)的強(qiáng)度和/或相位來將數(shù)據(jù)賦予(impart)光。 在簡單示例中，可以通過發(fā)射表示“ 1”的最大強(qiáng)度和表示“0”的零強(qiáng)度的光來用信號(hào)傳輸 (signal) 二進(jìn)制數(shù)據(jù)。用信號(hào)的幅度來表示數(shù)據(jù)的這種光格式被稱為幅移鍵控(ASK)。除了 ASK格式，還已知了使用相移鍵控(PSK)格式通過長距離光通信進(jìn)行發(fā)送。 PSK格式的示例包括差分PSK (DPSK)和差分正交PSK (DQPSK)。PSK格式通過改變光信號(hào)的 相位(而非其強(qiáng)度)來將信息賦予光信號(hào)。通過光發(fā)送的數(shù)據(jù)通常在其目的地處以電形式被操縱。在光通信系統(tǒng)中使用的光 接收器因此能夠?qū)⒐庑盘?hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。這對(duì)于ASK格式來說是較簡單的處理，其中，諸如 光電二極管(例如正-本征-負(fù)(PIN) 二極管)之類的組件可用來生成與所接收光的強(qiáng)度 成比例的信號(hào)。然而，這樣的組件通常不能在入射信號(hào)的相位之間進(jìn)行鑒別，并且因此需要 其它特征來對(duì)PSK格式進(jìn)行解碼。具體地，光鑒別器(差分延遲干涉儀)被用來提取包括在PSK信號(hào)中的信息。這 種類型的鑒別器通常將進(jìn)入PSK信號(hào)分開為兩個(gè)分量，并且在這些分量被重組之前向這些 分量之一施加相對(duì)的延遲。通過將延遲設(shè)置為信號(hào)中的數(shù)據(jù)比特的時(shí)段的整數(shù)倍，當(dāng)分量 被組合時(shí)可以通過二者的干涉來將初始比特與后續(xù)比特相比較。因此信號(hào)的整體幅度將表 示這兩個(gè)比特之間的相位差別。由于幅度可通過傳統(tǒng)組件來測量，因此兩個(gè)比特之間的差 別隨后可從得到的信號(hào)中推斷出來。DPSK數(shù)據(jù)的接收需要在發(fā)送信號(hào)載波波長與接收器光鑒別器之間進(jìn)行精確的相 對(duì)波長調(diào)諧控制，以使得二者保持彼此被精確地鎖定。由于不能依靠發(fā)送器激光源和接收 器鑒別器的實(shí)際固有穩(wěn)定性來維持良好的性能，因此無法固定(一個(gè)或多個(gè))調(diào)諧點(diǎn)。已經(jīng)知道并且傳統(tǒng)上優(yōu)選地使發(fā)送激光波長標(biāo)稱地被固定并且通過對(duì)接收器 性能進(jìn)行測量的反饋控制環(huán)來鎖定接收器鑒別器。這樣的設(shè)備的示例在美國專利申請 US 2006-133827中示出，該申請通過引用被結(jié)合于此。該申請中的設(shè)備使用基于抖動(dòng) (dither)的控制環(huán)，該控制環(huán)調(diào)節(jié)傳遞經(jīng)過鑒別器的分離出的分量之一所經(jīng)受的溫度，從 而在這兩個(gè)分量被組合之前改變它們所經(jīng)歷的相對(duì)延遲。針對(duì)較高溫度和較低溫度來測量 如在接收器光電二極管處測得的、以電的形式檢測到的射頻(RF)峰值電壓，并且朝較高峰 值電壓被測得的溫度來調(diào)節(jié)鑒別器的溫度。最終，設(shè)備達(dá)到溫度在任一方向上的變更都是 不利的平衡位置，并且可以認(rèn)為鑒別器被調(diào)諧到了光信號(hào)的載波頻率。盡管上述對(duì)鑒別器波長的熱控制可以帶來改善的結(jié)果，然而其具有固有的且通常 較長的時(shí)間常數(shù)。此外，由于調(diào)諧鑒別器的方向也是通過改變鑒別器控制溫度來建立的，因 此鑒別器的熱時(shí)間常數(shù)也限制了可實(shí)現(xiàn)此的速度。熱時(shí)間常數(shù)與對(duì)抖動(dòng)的要求的組合意味著控制是麻煩的并且是慢的。此外，實(shí)踐中出現(xiàn)的其它問題例如是，出于組件制造簡單化考慮，鑒別器通常包括 加熱器而非熱電冷卻器(TEC)，結(jié)果，抖動(dòng)過程依賴于溫度衰減來設(shè)置上限抖動(dòng)率(即，與 設(shè)備可被有效地冷卻的情況相比，該過程甚至更慢)。還發(fā)現(xiàn)為了達(dá)到提供滿意結(jié)果的抖動(dòng)幅度，需要大幅變化的熱通量。這可能導(dǎo)致 過早的組件故障。這是由如下事實(shí)合成的加熱器必須以相對(duì)于周圍環(huán)境被升高的溫度運(yùn) 行以便產(chǎn)生調(diào)諧反應(yīng)一相對(duì)于周圍環(huán)境的溫度越高，用于抖動(dòng)的溫度衰減越快，但是也產(chǎn) 生了更多的組件應(yīng)力。除了限制這些技術(shù)在調(diào)節(jié)使用期間的鑒別器方面的有效性以外，慢 的控制環(huán)還會(huì)阻礙在可以獲得滿意發(fā)送之前的冷啟動(dòng)時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明第一方面，提供了一種光傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括光源，用于以載波頻率發(fā)送光信號(hào)；光鑒別器，用于接收光信號(hào)，該光鑒別器具有輸出；以及控制器，適于抖動(dòng)載波頻率以獲得所述輸出處的信號(hào)質(zhì)量度量與載波頻率之間的 關(guān)系，控制器還適于依據(jù)該關(guān)系來調(diào)諧光鑒別器或載波頻率。本發(fā)明使用光載波頻率的變化來調(diào)諧光系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)組件。具體地，可以 在無需在多個(gè)調(diào)諧點(diǎn)處對(duì)鑒別器進(jìn)行測試的情況下來改善鑒別器的性能。以這種方式，對(duì) 鑒別器的調(diào)諧位置進(jìn)行的耗時(shí)改變限于對(duì)性能的積極改善(如果根本上需要的話)而非用 于測試目的。針對(duì)此目的的載波頻率變化比現(xiàn)有技術(shù)更快且更高效。一旦通過抖動(dòng)技術(shù)完 成了測試階段，隨后組件被調(diào)諧以改善質(zhì)量度量。在優(yōu)選實(shí)施例中，光信號(hào)是差分相移鍵控(DPSK)。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，光信號(hào)是 差分正交相移鍵控(DQPSK)。然而，其他數(shù)據(jù)格式也可由于光信號(hào)。載波信號(hào)和鑒別器可以 以多種方式被調(diào)諧。具體地，優(yōu)選實(shí)施例通過改變其工作溫度來調(diào)諧鑒別器，并且通過改變 信號(hào)源的工作溫度來調(diào)諧載波頻率。優(yōu)選地，通過改變驅(qū)動(dòng)光源的電流來使載波頻率抖動(dòng)。與諸如溫度控制之類的其 他技術(shù)相比，光源的驅(qū)動(dòng)電流的變化較快。這允許系統(tǒng)以更快的速度被調(diào)諧，因?yàn)榭梢砸?快得多的速度來識(shí)別載波頻率與輸出質(zhì)量之間的關(guān)系。這樣，優(yōu)選實(shí)施例在通過控制源的 溫度來對(duì)源進(jìn)行后續(xù)調(diào)諧之前，首先通過改變驅(qū)動(dòng)源的電流來執(zhí)行針對(duì)載波頻率的抖動(dòng)處 理。這確保了抖動(dòng)處理期間的較快響應(yīng)，同時(shí)使得能夠通過溫度控制對(duì)源的調(diào)諧進(jìn)行穩(wěn)定 控制。輸出質(zhì)量可以是用來描述所接收數(shù)據(jù)的質(zhì)量的誤比特率(BER)或任何其他已知 的度量(例如，Q值或峰值RF電壓)。此外，輸出質(zhì)量可以是根據(jù)任何所希望關(guān)系的度量的組合。對(duì)組件的抖動(dòng)和調(diào)諧可以一次性地發(fā)生，例如在系統(tǒng)的設(shè)立期間。然而，控制器優(yōu) 選地適于在光傳輸系統(tǒng)的操作期間抖動(dòng)載波頻率并調(diào)諧光鑒別器或載波頻率。更優(yōu)選地， 控制器適于在光傳輸系統(tǒng)的操作期間連續(xù)地抖動(dòng)載波頻率并調(diào)諧光鑒別器或載波頻率。光信號(hào)源優(yōu)選地是激光器。激光器優(yōu)選地是連續(xù)波激光器?？刂破骺梢晕挥诠庀到y(tǒng)的接收器或發(fā)送器端，或者可以被分布在這兩者之間。
根據(jù)本發(fā)明第二方面，提供了一種用于調(diào)諧光系統(tǒng)中的組件的方法，該方法包 括向具有輸出的光鑒別器發(fā)送光信號(hào)，光信號(hào)具有載波頻率；抖動(dòng)載波頻率以獲得輸出處的信號(hào)質(zhì)量度量與載波頻率之間的關(guān)系；依據(jù)關(guān)系來調(diào)諧載波頻率或鑒別器。根據(jù)本發(fā)明第三方面，提供了一種光發(fā)送器，其包括光源，用于以載波頻率向具有輸出的光鑒別器發(fā)送光信號(hào)，以及控制器，適于抖動(dòng)載波頻率以獲得輸出處的信號(hào)質(zhì)量度量與載波頻率之間的關(guān) 系，控制器還適于依據(jù)關(guān)系來調(diào)諧光鑒別器或載波頻率。根據(jù)本發(fā)明第四方面，提供了一種光接收器，其包括鑒別器，鑒別器具有輸出，鑒別器用于接收具有載波頻率的光信號(hào)，以及控制器，適于抖動(dòng)載波頻率以獲得輸出處的信號(hào)質(zhì)量度量與載波頻率之間的關(guān) 系，控制器還適于依據(jù)關(guān)系來調(diào)諧光鑒別器或載波頻率。


現(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例，其中圖1圖示出了根據(jù)本發(fā)明可被使用的傳輸系統(tǒng)中的鑒別器的位置；圖2A是基于Mach Zehnder (馬赫-曾德)干涉儀的鑒別器的示意圖；圖2B是基于Michelson (邁克爾遜)干涉儀的鑒別器的示意圖；圖3圖示出了相對(duì)于波長偏移的鑒別器的響應(yīng)曲線；圖4圖示出了相對(duì)于波長偏移的鑒別器的性能；以及圖5是圖示出根據(jù)本發(fā)明可以采用的反饋機(jī)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了包括例如根據(jù)本發(fā)明的背景可采用的鑒別器的典型傳輸系統(tǒng)的體系 結(jié)構(gòu)。圖1所示示例用于差分相移鍵控(DPSK)數(shù)據(jù)的傳輸，盡管其它數(shù)據(jù)格式也可以用在 本發(fā)明的背景中。具體地，根據(jù)本發(fā)明還可以采用其它相移鍵控格式(例如差分正交相移 鍵控(DQPSK))。連續(xù)波激光源10發(fā)射具有載波頻率的光信號(hào)。激光源10被耦合到熱電冷卻器 (TEC) 12以調(diào)整其溫度。隨后通過被差分編碼器16驅(qū)動(dòng)的相位調(diào)制器14來以數(shù)據(jù)頻率將 數(shù)據(jù)調(diào)制到源信號(hào)上。如上面所提到的，得到的數(shù)據(jù)格式是DPSK。所得到的調(diào)制了數(shù)據(jù)的 光信號(hào)通過由0或180度相位表示的數(shù)據(jù)比特而被簡單地進(jìn)行二進(jìn)制調(diào)制。優(yōu)選地，以數(shù) 據(jù)頻率來應(yīng)用另外的正弦曲線調(diào)制(未在圖中示出)以便產(chǎn)生歸零(RZ)信號(hào)。已發(fā)現(xiàn)得 到的RZ-DPSK格式在長距離傳輸應(yīng)用中是極令人滿意的。調(diào)制了數(shù)據(jù)的信號(hào)隨后穿越傳輸系統(tǒng)20。實(shí)際中該傳輸網(wǎng)絡(luò)20可能極大(例如， 在長距離海底光通信任務(wù)中)，并且可能包含沿著傳輸路徑的多個(gè)中繼器(repeater)。盡管未示出并且對(duì)于本發(fā)明是不必要的，然而跨越傳輸系統(tǒng)被傳送的經(jīng)調(diào)制光信 號(hào)通常是波分復(fù)用(WDM)信號(hào)中的許多信號(hào)之一。WDM信號(hào)包含各自具有不同載波頻率的 多個(gè)分別被調(diào)制的信號(hào)。以這種方式，多個(gè)數(shù)據(jù)通信可沿著單條傳輸線同時(shí)被傳輸。
在經(jīng)過了傳輸系統(tǒng)20之后，由信道濾波器30從由WDM信號(hào)載運(yùn)的那些信號(hào)中選 擇信號(hào)。經(jīng)濾波的信號(hào)隨后被傳遞給鑒別器32。鑒別器32通常是差分延遲干涉儀。在這樣的設(shè)備中，信號(hào)被劃分為兩個(gè)分量，分 量之一相對(duì)于另一分量被延遲，并且隨后被重組。第一輸出端口 34接收在兩個(gè)分量相長地 (constructively)干涉的情況中(即，在兩個(gè)分量同相的情況中)的光，而第二輸出端口 36接收在兩個(gè)分量相消地(destructively)干涉時(shí)(即，在兩個(gè)分量具有相反相位的情況 中)的光。輸出端口允許數(shù)據(jù)比特的表示(如上面所提到的，其在信號(hào)通過傳輸系統(tǒng)被發(fā)送 的階段中被編碼)在光電二極管處被檢測作為幅度調(diào)制。該處理是差分譯碼之一，其允許 重新獲得由差分編碼器賦予的數(shù)據(jù)。有利地，可以通過邏輯設(shè)備(例如，差分放大器)38將 由光電二極管提供的信號(hào)彼此相減，以便與采用幅移鍵控(ASK)的典型技術(shù)相比提供在光 信號(hào)噪聲比(OSNR)耐受性方面受益的BER性能。圖2A和2B廣泛地示出了可用在本發(fā)明的背景中的可能的干涉儀的體系結(jié)構(gòu)。圖 2A圖示出了 Mach Zehnder (MZ)型干涉儀，而圖2B圖示出了 Michelson干涉儀。每個(gè)干涉 儀具有相長端口 201和相消端口 202，當(dāng)同相地重新組合分離的分量時(shí)光經(jīng)由相長端口 201 傳播，當(dāng)異相地組合光時(shí)光經(jīng)由相消端口 202傳播。在MZ干涉儀的情況中，進(jìn)入信號(hào)205被50/50耦合器210劃分為兩個(gè)分量，并且 隨后，在這些分量被組合器214重新組合之前，這些分量之一中的光相對(duì)于另一分量被延 遲路徑長度212?？梢酝ㄟ^相對(duì)于另一分量增大經(jīng)延遲分量必須行進(jìn)經(jīng)過的物理距離來施 加延遲，然而還可以通過增大經(jīng)延遲分量傳遞經(jīng)過的波導(dǎo)的折射率從而增加光路長度來略 微地改變延遲。圖2B所示的Michelson延遲干涉儀通過利用半鍍銀鏡220來將進(jìn)入信號(hào)205劃 分為兩個(gè)分量。隨后，這兩個(gè)分量在半鍍銀鏡220處被重新組合之前由鏡子222反射。同 樣，每個(gè)分量的路徑長度不同，以確保一個(gè)分量相對(duì)于另一個(gè)被延遲。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)所發(fā)送信號(hào)的差分譯碼，干涉儀中的兩個(gè)分量之間的延遲是比特時(shí) 段的整數(shù)倍。優(yōu)選地，將延遲選為一個(gè)數(shù)據(jù)比特時(shí)段。例如，在lOGb/s系統(tǒng)中，延遲將為 lOOps，其在物理上等同于玻璃中的大約2cm。該延遲將在頻譜意義上設(shè)置設(shè)備的自由頻譜 范圍或重復(fù)時(shí)段。圖3示出了典型示例(在此情況中，解調(diào)器適合于接收10.709Gb/s DPSK 信號(hào))，該示例圖示出了作為波長的函數(shù)的在相長301端口和相消302端口處測得的頻譜響 應(yīng)。這將通過可調(diào)諧CW激光器或?qū)拵г肼曉磥頊y量。當(dāng)鑒別器的頻譜響應(yīng)被正確地調(diào)準(zhǔn)到發(fā)送器信號(hào)時(shí)，將產(chǎn)生光信號(hào)的最佳接收。 通?？赏ㄟ^某種機(jī)構(gòu)來調(diào)諧鑒別器以便實(shí)現(xiàn)這種調(diào)準(zhǔn)。例如，可使鑒別器中每個(gè)分量所經(jīng) 歷的相對(duì)延遲變化。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，相對(duì)路徑長度延遲可被調(diào)節(jié)所發(fā)送光的一個(gè)載 波波長量級(jí)的量?？梢酝ㄟ^物理地改變分量之一所行經(jīng)的光路徑的性質(zhì)來實(shí)現(xiàn)對(duì)延遲的調(diào) 節(jié)。例如，可以通過玻璃波導(dǎo)的溫度控制以產(chǎn)生體積膨脹或收縮來調(diào)節(jié)差分延遲。替代地，可以通過調(diào)諧發(fā)送器波長本身來實(shí)現(xiàn)鑒別器響應(yīng)與發(fā)送器波長的調(diào)準(zhǔn)。 此外，鑒別器的調(diào)節(jié)與發(fā)送器的調(diào)節(jié)的組合可用來實(shí)現(xiàn)需要的調(diào)諧。在實(shí)踐中，必須不斷地更新發(fā)送器波長與鑒別器響應(yīng)之間的調(diào)諧以將改變的條件 考慮在內(nèi)。最初以最佳調(diào)諧設(shè)立的系統(tǒng)并不能在系統(tǒng)的壽命期間保持適當(dāng)?shù)恼{(diào)準(zhǔn)。針對(duì)此的典型原因包括激光器老化，其需要更多的注入電流以維持給定輸出功率，增加的電流具 有增大激光器的有源區(qū)中的折射率的效果，這進(jìn)而導(dǎo)致較低的激光發(fā)射頻率。熱和環(huán)境條 件也可以影響激光器和鑒別器兩者的調(diào)準(zhǔn)。盡管有如下事實(shí)，這也將發(fā)生由于在物理上難 以精確地測量實(shí)際激光器溫度，通常利用TEC和熱敏電阻器反饋溫度測量來使激光器熱穩(wěn) 定，從而產(chǎn)生了與熱敏電阻器芯片和激光器本身之間的距離有關(guān)的誤差。熱通量也可以使 鑒別器失諧(de-time)，如果其未被等同地耦合到兩個(gè)分量的光路徑(或波導(dǎo))的話。圖4說明了接收器性能對(duì)鑒別器到發(fā)送器波長的調(diào)諧的靈敏度。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)， 對(duì)于lOGb/s系統(tǒng)，可容納發(fā)送激光器與接收器鑒別器之間的0. 25GH的Δ漂移，而不會(huì)引 起誤比特率(BER)方面的不可接受的性能損失。為了持續(xù)地調(diào)準(zhǔn)鑒別器與發(fā)送器(載波)波長，載波波長被快速地抖動(dòng)，以便獲得 示出了鑒別器的輸出處的信號(hào)質(zhì)量度量(例如BER)與載波波長的關(guān)系的性能信息。即，較 快速地接連采用各種載波波長，并且在這些波長的每個(gè)波長處進(jìn)行性能測量。隨后可將載 波波長和/或鑒別器設(shè)置向獲得最好性能測量的值調(diào)節(jié)。以這種方式獲得的信息允許有效 地調(diào)諧發(fā)送器和鑒別器的特性，而無需耗時(shí)的反復(fù)試驗(yàn)。特別地，無需重復(fù)調(diào)節(jié)鑒別器并在 每種設(shè)置中進(jìn)行測量以便確定對(duì)鑒別器的正確調(diào)諧。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明可使用的光系統(tǒng)。圖5中所示的與圖1所示的那些特征等 同的特征具有相同的標(biāo)號(hào)并且執(zhí)行相同功能。連續(xù)波(CW)信號(hào)激光器10由電流源66供 電并且正常情況下也利用TEC 12使其溫度穩(wěn)定以便定義其工作波長?？梢酝ㄟ^改變激光 器溫度來調(diào)節(jié)激光發(fā)射波長(增加溫度給出了較長波長)。然而，可以通過改變用來驅(qū)動(dòng) 激光器的注入電流(驅(qū)動(dòng)電流)來更快地改變波長。增大激光器半導(dǎo)體介質(zhì)的注入電流加 長了激光發(fā)射波長，而減小驅(qū)動(dòng)電流將起相反作用。對(duì)于典型的1550nm電信激光器，該調(diào) 諧在-lGHz/mA的量級(jí)，并且總的驅(qū)動(dòng)電流在IOOmA量級(jí)。這樣，如果以0. 5mA的峰-峰值 抖動(dòng)，則將看到激光器輸出功率的小幅改變。如在圖4中提及的，+/-0. 25GHz的變化對(duì)于 10Gb/s傳輸將是適當(dāng)?shù)?，因?yàn)槠洳粫?huì)添加實(shí)質(zhì)的性能損失。如圖所示，用于優(yōu)化鑒別器與載波波長的調(diào)準(zhǔn)的控制方案被分布在發(fā)送器與接收 器之間。這樣，發(fā)送器與未在同一處的接收器協(xié)同工作。在圖5所示的優(yōu)選實(shí)施例中，跨越網(wǎng)絡(luò)20被發(fā)送的信號(hào)包括由耦合到差分編碼器 16的前向糾錯(cuò)(FEC)編碼器18授予信號(hào)的前向糾錯(cuò)。信號(hào)隨后穿過網(wǎng)絡(luò)到達(dá)鑒別器32。 在鑒別器的相長端口 34和相消端口 36處的光電二極管的輸出被相減，并且隨后由前向糾 錯(cuò)(FEC)譯碼器42譯碼。該步驟產(chǎn)生了被傳遞給接收器微處理器40的對(duì)誤比特率(BER) 的測量。微處理器40結(jié)合耦合到其自己的FEC編碼器50的返回發(fā)送器52工作，用于跨越 返回傳輸線70將指令消息發(fā)送給耦合到另一 FEC譯碼器56的次級(jí)接收器54，在FEC譯碼 器56中，指令消息被重新獲得。這些指令消息被傳遞給發(fā)送器微處理器60。發(fā)送微處理器 60隨后經(jīng)由多個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)64來控制激光器10的驅(qū)動(dòng)電流以及驅(qū)動(dòng)耦合到激光器 的TEC 12的電流。在上述優(yōu)選實(shí)施例中，控制智能(control intelligence)駐留在接收位置(接收 器微處理器40)中，并且向包含在返回傳輸線的FEC開銷信道中的發(fā)送器發(fā)送命令信號(hào)。同 樣地，控制智能也可以駐留在發(fā)送器中并且接收來自接收器的性能數(shù)據(jù)。但是，該方法需要 針對(duì)將被調(diào)諧的鑒別器的指令的傳輸跨越網(wǎng)絡(luò)被發(fā)送?？刂品桨竷?yōu)選地主要被實(shí)現(xiàn)為軟件
8算法(由于該方法的實(shí)際便利性和靈活性)。發(fā)送器包括經(jīng)由激光器的TEC與電流源相連接的、調(diào)節(jié)激光器注入電流并且還使 其工作溫度穩(wěn)定的電路。通常，這些電流由驅(qū)動(dòng)DAC 64的微處理器定義，DAC 64進(jìn)而連接 到功率半導(dǎo)體66。來自遠(yuǎn)端接收器的命令通過返回傳輸線被傳輸，由FEC譯碼器56接收，并且被執(zhí) 行來驅(qū)動(dòng)激光器注入電流或激光器溫度。接收器微處理器40通過在正確的時(shí)間發(fā)送適當(dāng) 命令來實(shí)現(xiàn)發(fā)送激光抖動(dòng)周期。進(jìn)而，通過根據(jù)FEC的錯(cuò)誤檢測方法(替代地或另外地，對(duì) 來自接收器PIN的電信號(hào)進(jìn)行整流的RF峰值檢測器可被用作對(duì)傳輸質(zhì)量的測量)來測量 傳輸性能。在RZ-DPSK (或RZ-DQPSK)的情況中，性能提高將被認(rèn)為是降低的傳輸BER(或 者增加的RF峰值電壓)。可以通過調(diào)諧鑒別器加熱器控制來實(shí)現(xiàn)相對(duì)于激光器_鑒別器波長偏移的性能 優(yōu)化。該熱控制由經(jīng)由DAC 44受接收器微處理器40控制的電流源46驅(qū)動(dòng)。替代地，并且 在一些情況中有利地，還可以通過調(diào)諧離散激光器溫度并且使鑒別器固定來優(yōu)化性能(這 具有某些益處，如后面將討論的)?？稍趯?duì)鑒別器進(jìn)行調(diào)諧的情況中使用的第一控制算法可以采取如下形式開始循環(huán)將TX激光器電流增加0. 5mA測量RX BERl將TX激光器電流減小0. 5mA測量RX BER2如果(BER2 > BER1)增大RX鑒別器波長如果(BER1 > BER2)減小RX鑒別器波長重復(fù)循環(huán)鑒別器被固定并且激光波長被調(diào)諧的情況中的替代算法可以采取如下形式開始循環(huán)將TX激光器電流增加0. 5mA測量RX BERl將TX激光器電流減小0. 5mA測量RX BER2如果(BER2 > BER1)增大TX激光器波長(即，升高溫度)如果(BER1 > BER2)減小TX激光器波長(即，降低溫度)重復(fù)循環(huán)在上面兩種算法中，用于測試目的的發(fā)送器波長的抖動(dòng)是通過改變激光器的驅(qū)動(dòng) 電流來實(shí)現(xiàn)的，而后續(xù)對(duì)組件(激光器或鑒別器)的調(diào)諧是通過溫度控制來實(shí)現(xiàn)的。這樣， 一旦系統(tǒng)已被調(diào)諧則激光器的功率與初始狀態(tài)相比不被改變。本領(lǐng)域技術(shù)人言將認(rèn)識(shí)到通過調(diào)諧激光器同時(shí)使鑒別器固定(如在上面第二種 算法中)，載波激光器波長有效地被鎖定到將其用作波長基準(zhǔn)的接收器鑒別器，從而提供了 載波波長的穩(wěn)定性。在多個(gè)分離的激光器信號(hào)(或信道)以不同頻率跨越網(wǎng)絡(luò)被發(fā)送的WDM系統(tǒng)中，每個(gè)信道具有不同的載波頻率，則一個(gè)或多個(gè)固定鑒別器的使用可用來設(shè)置并維護(hù)信道的 頻率間隔。例如，在接收用傳統(tǒng)的可用FEC編碼的lOGB/s數(shù)據(jù)時(shí)設(shè)備的自由頻譜范圍是 10. 709GHz。這樣，將單個(gè)鑒別器用于所有信道或者類似地針對(duì)各個(gè)信道使用指定鑒別器的 情況可以用來以10. 709GHz的分隔(由于鑒別器具有重復(fù)的特性)來鎖定系統(tǒng)的每個(gè)信 道。例如，可以使用跨越42. 836Ghz的一組4個(gè)信道。如果希望跨越替代范圍來分布信道 (例如，已知了跨越諸如50GHz之類的固定柵格來分布信道)，則用于每個(gè)信道的鑒別器可 特定地被調(diào)諧以使其性能針對(duì)跨越范圍的特定間隙而被規(guī)格化。已發(fā)現(xiàn)，在上面的調(diào)諧算法中被識(shí)別并被解決的鑒別器的潛在波長漂移不是在利 用鑒別器鎖定激光器的波長時(shí)干擾可靠信道間隔的這樣的大小。具有針對(duì)此目的的合適特 性的鑒別器(無源的或半可調(diào)諧形式的)在市場上可獲得，例如從Optoplex Corp獲得?？?與本發(fā)明一起使用的可調(diào)諧鑒別器在 http://www. optoplex. com/pdf/DPSK_demodulator. Pdf中進(jìn)行了描述。以lOGb/s進(jìn)行的固定鑒別器設(shè)置還可以用在跨越3X 10. 709 = 32. 127GHz的三 信道系統(tǒng)和跨越2 X 10. 709 = 21. 418GHz的兩信道系統(tǒng)中。后一種方法在給定該格式的另 外的頻譜效率的情況下可以在采用DQPSK的系統(tǒng)中找到特定應(yīng)用。除了提供了信道間隔的控制方面的益處以外，固定鑒別器設(shè)置還允許使成本減小 的更簡單構(gòu)造。在使用可調(diào)諧鑒別器的實(shí)施例中，可發(fā)現(xiàn)，鑒別器僅跨越所設(shè)定范圍是可調(diào)諧的。 例如，鑒別器的溫度可被限定在某些限度內(nèi)。這樣，希望控制將鑒別器調(diào)諧到激光器的波長 的算法不會(huì)使鑒別器超過這些限度。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例通過除了調(diào)諧鑒別器以外還調(diào)節(jié)激光器的波長以確保鑒別 器保持在可接受限度內(nèi)來解決上面提到的問題。例如，除了調(diào)諧鑒別器的步驟以外，還包括 了調(diào)節(jié)波長的步驟，其中，調(diào)節(jié)波長的步驟依賴于在可用范圍內(nèi)調(diào)諧鑒別器的相對(duì)位置。這 種類型的示例性算法在下面給出開始循環(huán)
將TX激光器電流增加0. 5mA
測量RX BERl
將TX激光器電流減小0. 5mA
測量RX BER2
如果(BER2 > BER1)增大RX鑒別器波長
如果(BER1 > BER2)減小RX鑒別器波長
如果(鑒別器波長> MID波長)
減小激光器波長(即，降低溫度)
如果(鑒別器波長< MID波長)
增大激光器波長(即，升高溫度)
重復(fù)循環(huán)
可見，首先依據(jù)通過抖動(dòng)激光器波長獲得的結(jié)果來將鑒別器調(diào)諧到激光器波長，
并且隨后調(diào)節(jié)激光器波長以將其朝著可用來調(diào)諧鑒別器的范圍的中心牽引。在此示例中， 激光器波長的初始抖動(dòng)是通過改變驅(qū)動(dòng)電流來實(shí)現(xiàn)的，而激光器波長的隨后調(diào)節(jié)是通過改變激光器溫度來實(shí)現(xiàn)的。這是適當(dāng)?shù)?，因?yàn)楦淖凃?qū)動(dòng)電流對(duì)激光器的光輸出功率具有直接 作用，但是卻可以以無延遲地抖動(dòng)激光器所需的相對(duì)快的速率來實(shí)現(xiàn)，而改變激光器溫度 的較慢時(shí)間常數(shù)對(duì)于用來將波長朝向鑒別器可接受范圍的中心牽引的永久調(diào)節(jié)來說并不 是不利的。 上面概述的技術(shù)的結(jié)果在于如良好的接收所需的，激光器波長保持被鎖定到鑒 別器，并且為了良好的控制力(control authority)，鑒別器被保持在其中間波長范圍。這 帶來了穩(wěn)健且可靠的控制解決方案，其有益之處在于信道間隔通過寬的鑒別器穩(wěn)定性而充 分地得到維護(hù)，并且快的控制力通過激光器抖動(dòng)控制環(huán)來管理。另外，可以在不預(yù)先固定鑒 別器組件規(guī)格的情況下來獲得任意的信道間隔。
權(quán)利要求
一種光傳輸系統(tǒng)，包括光源，用于以載波頻率發(fā)送光信號(hào)；光鑒別器，用于接收所述光信號(hào)，所述光鑒別器具有輸出；以及控制器，適于抖動(dòng)所述載波頻率以獲得所述輸出處的信號(hào)質(zhì)量度量與所述載波頻率之間的關(guān)系，所述控制器還適于依據(jù)所述關(guān)系來調(diào)諧所述光鑒別器或所述載波頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述光源包括用于將數(shù)據(jù)應(yīng)用到所述光信號(hào)的直ο
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)具有相移鍵控格式。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述格式是差分相移鍵控(DPSK)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述格式是差分正交相移鍵控(DQPSK)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述質(zhì)量度量是誤比特率(BER)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述質(zhì)量度量是來自峰值檢測器的 輸出電平。
8.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，被布置來通過改變驅(qū)動(dòng)所述光源的電流來抖 動(dòng)所述載波頻率。
9.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器適于在所述光傳輸系統(tǒng)的 操作期間抖動(dòng)所述載波頻率并且調(diào)諧所述光鑒別器或所述載波頻率。
10.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器適于在所述光傳輸系統(tǒng)的 操作期間連續(xù)地抖動(dòng)所述載波頻率并且調(diào)諧所述光鑒別器或所述載波頻率。
11.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器適于依據(jù)在可用范圍內(nèi)對(duì) 所述鑒別器的調(diào)諧的位置來調(diào)節(jié)所述載波頻率。
12.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中，所述鑒別器調(diào)諧被固定。
13.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中，所述光信號(hào)是波分復(fù)用(WDM)信號(hào)內(nèi) 的多個(gè)信號(hào)之一。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，包括多個(gè)鑒別器，每個(gè)鑒別器適于接收所述WDM信號(hào) 內(nèi)的信號(hào)中的一個(gè)或多個(gè)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)光鑒別器向信號(hào)賦予相同特性的差 分延遲。
16.一種用于調(diào)諧光系統(tǒng)中的組件的方法，該方法包括向具有輸出的光鑒別器發(fā)送光信號(hào)，所述光信號(hào)具有載波頻率；抖動(dòng)所述載波頻率以獲得所述輸出處的信號(hào)質(zhì)量度量與所述載波頻率之間的關(guān)系；依據(jù)所述關(guān)系來調(diào)諧所述載波頻率或所述鑒別器。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，還包括將數(shù)據(jù)應(yīng)用到所述光信號(hào)的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)具有相移鍵控格式。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述格式是差分相移鍵控(DPSK)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述格式是差分正交相移鍵控(DQPSK)。
21.根據(jù)權(quán)利要求16至20中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述質(zhì)量度量是誤比特率 (BER)。
22.根據(jù)權(quán)利要求16至21中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述質(zhì)量度量是峰值檢測器的輸出電平。
23.根據(jù)權(quán)利要求16至22中任一項(xiàng)所述的方法，其中，抖動(dòng)所述載波頻率的步驟包括 調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)光源的電流。
24.—種光發(fā)送器，包括光源，用于以載波頻率向具有輸出的光鑒別器發(fā)送光信號(hào)，以及 控制器，適于抖動(dòng)所述載波頻率以獲得所述輸出處的信號(hào)質(zhì)量度量與所述載波頻率之 間的關(guān)系，所述控制器還適于依據(jù)所述關(guān)系來調(diào)諧所述光鑒別器或所述載波頻率。
25.一種光接收器，包括具有輸出的鑒別器，所述鑒別器用于接收具有載波頻率的光信號(hào)，以及 控制器，適于抖動(dòng)所述載波頻率以獲得所述輸出處的信號(hào)質(zhì)量度量與所述載波頻率之 間的關(guān)系，所述控制器還適于依據(jù)所述關(guān)系來調(diào)諧所述光鑒別器或所述載波頻率。全文摘要
提供了用于將光鑒別器調(diào)諧到光信號(hào)的載波頻率以允許對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行良好接收的方法和裝置。信號(hào)的載波頻率在測試階段期間被抖動(dòng)，以提供允許后續(xù)的調(diào)諧階段優(yōu)化光信號(hào)的接收的信息，如通過信號(hào)質(zhì)量度量測得的信息。調(diào)諧階段可以包括對(duì)載波頻率和光鑒別器中的一者或兩者的調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)H04B10/04GK101960743SQ200980106745
公開日2011年1月26日 申請日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月27日
發(fā)明者史蒂文·韋伯, 大衛(wèi)·溫特布恩 申請人:埃克斯特拉通信公司