用于產(chǎn)生相干和頻率鎖定光副載波的方法和裝置制造方法
【專利摘要】公開了一種用于產(chǎn)生副載波的方法和裝置。產(chǎn)生用于攜帶正交頻分復(fù)用（OFDM）信號(hào)的具有副載波間隔的相干光副載波。通過級(jí)聯(lián)被不同射頻源驅(qū)動(dòng)的多個(gè)相位調(diào)制器來產(chǎn)生多個(gè)峰。
【專利說明】用于產(chǎn)生相干和頻率鎖定光副載波的方法和裝置
發(fā)明領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明的領(lǐng)域通常涉及光通信架構(gòu)，尤其是涉及用于產(chǎn)生副載波的光學(xué)方法和系統(tǒng)。
[0002]背景
[0003]為了滿足未來的光網(wǎng)絡(luò)的帶寬增加，高于每信道100Gb/S的速率被要求。因此，lTb/s和超過lTb/s的傳輸速率正成為熱點(diǎn)研究話題，如在下列文獻(xiàn)中描述的:Y.Ma> Q.Yang> Y.Tang, S.Chen 和 W.Shieh 的 “1-Tb/s per channel coherent opticalOFDMtransmission with subwavelength bandwidth access，，(在 Proc.0FC, paperPDPCl(2009)中);Α.Sano> E.Yamada> H.Masuda、Ε.Yamazaki> Τ.Kobayashi 和 Ε.Yoshida 的“No-Guard-1nterval CoherentOpticalOFDMforIOO-Gb/sLong-HaulWDMTransmission”(J.Lightw.Technol., vol.27, n0.16, pp.3705-3713，2009) ; R.Dishler 和 F.Buchali的 “Transmissionofl.2Tb/scontinuouswaveband PDM-OFDM-FDMsignalwithspectralefficiencyof3.3bit/S/Hzover400km ofSSMF”(在 Proc.0FC，paperPDPC2 (2009)中)；S.Chandrasekhar 等人 的“Transmissionofal.2Tb/s24-Carrierno-guard_intervalconherentOFDM superchannelover7200-kmofultra-large_areafiber，，(在 Proc.ECOC, paper PD2.6 (2009)中)；J.Yu、X.Zhou、M.-F.Huang、D.Qian、P.N.J1、T.Wang 和P.Magill 的 “400Gb/s (4x100Gb/s)orthogonalFDM-RZ-QPSKDWDM SignalTransmissionoverl040kmSMF-28”(OpticsExpress, 17，17928-17933 (2009)) ;D.Hillerkuss 等人的“Single source optical OFDMtransmitter and OpticalFFTreceiver demonstrated atlinerates5.4andl0.8Tb/s”(0FC2010，PDPCl);以及 J.Yu 的“1.2Tb/sorthogonalFDM-RZ-QPSKDffDMsignal transmission overl040kmSMF_28”(Electron.Lett., Vol.46, N0.11, 2010:775-777)。
[0004]目前，用于光信號(hào)生成的最 高每信道比特率是5.4Tb/sOFDM極化復(fù)用正交相移鍵(PM-QPSK)和通過梳生成或超連續(xù)譜技術(shù)的具有16符號(hào)星座的10.8Tb/s0FDM極化復(fù)用正交振幅調(diào)制(PM-16QAM),梳生成或超連續(xù)譜技術(shù)在D.Hillerkuss等人的“SinglesourceopticalOFDMtransmitterFFTreceiverdemonstratedatIineratesof5.4andl0.8Tb/s，，(在Proc.0FC2010, PDPCl (2010))中被描述。然而，由于通過超連續(xù)光譜技術(shù)的OFDM光信號(hào)生成的有限的光信噪比(0SNR)，傳輸距離是相當(dāng)有限的。
[0005]級(jí)聯(lián)相位調(diào)制器和強(qiáng)度調(diào)制器的使用可產(chǎn)生多個(gè)光副載波，如在下列文獻(xiàn)中描述的 J.Yu、X.Zhou、M.-F.Huang、D.Qian、P.N.J1、T.Wang 和 P.Magill 的 “400Gb/s (4x100Gb/s)orthogonalFDM-RZ-QPSKDWDM SignaITransmissionoverl040kmSMF-28,>(OpticsExpress, 17，17928-17933 (2009)) ;J.Yu 的“1.2Tb/sorthogonalFDM-RZ-QPSKDWDMsignal transmissionoverl040kmSMF-28” (Electron.Lett., Vol.46, 775-777 (2010))；T.Healy 等人的 iiMult1-waveIengthsourceusinglowdrive-voltage amplitudemodulatorsforopticalcommunications^ (OpticsExpress., 15, 2981-2986 (2007))；T.Yamamoto 等人的 “MulticarrierIightsourcewith flattenedspectrumusingphasemodulatorsanddispersionmedium，，( J.0f Lightwave.Technol., Vol.27, N0.19, 2009:4297-4305);和 T.Yamamoto等人的 “multicarrierlightsourceswithflattenedspectrumusingphasemodulatorsanddispersionmedium” (J.0fLightwave.Technol., Vol.27, N0.19, 2009:4297-4305)。[0006]最近,通過使用該技術(shù),400-Gb/s光信號(hào)的生成已被論證，如在J.Yu、X.Zhou、M.-F.Huang、D.Qian、P.N.J1、T.Wang 和 P.Magill 的 “400Gb/s (4x100Gb/s) orthogonalFDM-RZ-QPSKDWDMSignalTransmissionoverl040kmSMF-28”(OpticsExpress, 17，17928-17933
(2009))中描述的，以及1.2Tb/s 光信號(hào)的生成在 J.Yu 的“1.2Tb/sorthogonalFDM-RZ-QPSKDffDMsignaltransmissionover1040kmSMF-28^(EIectron.Lett., Vol.46, 775-777(2010))被描述。
[0007]由于相位調(diào)制器上的射頻(RF)信號(hào)的有限的振幅，只有12個(gè)副載波(具有25GHz間隔)被產(chǎn)生，覆蓋具有平譜振幅的約300GHz帶寬，如在J.Yu的“1.2Tb/sorthogonalFDM-RZ-QPSKDffDMs i gnal transmi s s i ono ver 1040kmSMF-28 ^ (Electron.Lett., Vol.46, 775-777
(2010))中描述的。為了增加單信道OFDM信號(hào)的比特率，更多的副載波需要被產(chǎn)生。
[0008]用于使用再循環(huán)移頻器(RFS)產(chǎn)生副載波的方案用于根據(jù)兩個(gè)相位調(diào)制器的頻率移動(dòng)來產(chǎn)生112個(gè)副載波(或峰)。然而，因?yàn)橛蒖FS產(chǎn)生的多個(gè)副載波的音噪比為僅僅約20至25dB，它不足以用于在長距離上的高速信號(hào)傳輸。
[0009]用于產(chǎn)生多個(gè)副載波的相位和強(qiáng)度調(diào)制器的級(jí)聯(lián)可實(shí)現(xiàn)具有平振幅的高音噪比，因?yàn)樗a(chǎn)生的副載波可用于長距離傳輸。然而，為了獲得平振幅，在強(qiáng)度調(diào)制器中有大的損失(通常需要超過IOdB的損失)。
[0010]發(fā)明概述
[0011]本發(fā)明目的在于通過級(jí)聯(lián)由不同射頻源驅(qū)動(dòng)的至少兩個(gè)相位調(diào)制器來以小的插入損失產(chǎn)生平振幅的方法和系統(tǒng)。
[0012]在這些方法和系統(tǒng)中，光波被具有半波電壓的相位調(diào)制器調(diào)制，該相位調(diào)制器被具有比半波電壓大至少幾倍的振幅的第一固定頻率射頻時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)。該光波然后由也具有比半波電壓大至少幾倍的振幅的另一固定射頻時(shí)鐘信號(hào)所驅(qū)動(dòng)的級(jí)聯(lián)相位調(diào)制器調(diào)制。第一固定頻率可等于第二固定頻率且與第二固定頻率同步地被驅(qū)動(dòng)。
[0013]在本發(fā)明的另一方面中，這些方法和系統(tǒng)包括通過由等于第一或第二固定頻率信號(hào)的兩倍的第三固定射頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)的級(jí)聯(lián)的第三相位調(diào)制器來調(diào)制光波。第三級(jí)聯(lián)相位調(diào)制器不需要與其他相位調(diào)制器同步地被驅(qū)動(dòng)。此外，級(jí)聯(lián)調(diào)制器的順序沒有嚴(yán)格地被規(guī)定。
[0014]改進(jìn)的另外的方面和優(yōu)點(diǎn)將從優(yōu)選實(shí)施方式的附圖和描述中出現(xiàn)。
[0015]附圖的簡要說明
[0016]本發(fā)明的實(shí)施方式通過附圖示出，其中:
[0017]圖1為多副載波生成系統(tǒng)；
[0018]圖2示出在(a)相位調(diào)制器1、(b)相位調(diào)制器2以及(C)光耦合器2之后的光波的光譜(具有0.02nm分辨率)。
[0019]圖3示出(a)在被25GHz信號(hào)驅(qū)動(dòng)的一個(gè)相位調(diào)制器之后、(b)在使用同步時(shí)鐘(O度移位)單獨(dú)地被25和12.5GHz驅(qū)動(dòng)的級(jí)聯(lián)相位調(diào)制器之后、(c)在使用不同步時(shí)鐘(25度移位)單獨(dú)地被25和12.5GHz驅(qū)動(dòng)的級(jí)聯(lián)相位調(diào)制器之后以及(d)在使用不同步時(shí)鐘(50度移位)單獨(dú)地被25和12.5GHz驅(qū)動(dòng)的級(jí)聯(lián)相位調(diào)制器之后的光譜。[0020]優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述
[0021]圖1示出通過級(jí)聯(lián)被不同射頻(RF)源驅(qū)動(dòng)的相位調(diào)制器，產(chǎn)生多個(gè)副載波的原理。ECL為外腔激光器，PMl為第一相位調(diào)制器，以及EA為電子放大器。
[0022]與如在下列文獻(xiàn)中描述的前面的方案相反:Y.Ma、Q.Yang、Y.Tang、S.Chen和ff.Shieh 的“1-Tb/sperchanneIcoherentopticalOFDM transmissionwithsubwaveIengthbandwidthaccess”(在 Proc.0FC,paper PDPCl (2009)中);J.Yu、X.Zhou、M.-F.Huang>D.Qian、P.N.Ji, T.Wang,和 P.Magill 的“400Gb/s (4xl00Gb/s)orthogonalFDM-RZ-QPSKDWDM SignalTransmissionoverl040kmSMF-28” (OpticsExpress, 17, 17928-17933 (2009))；和J.Yu 的“1.2Tb/sorthogonalFDM-RZ-QPSKDWDMsignal transmissionoverl040kmSMF-28,>(Electron.Lett., Vol.46, N0.11,2010:775-777)，兩個(gè)級(jí)聯(lián)相位調(diào)制器被采用。從一個(gè)窄線寬激光器產(chǎn)生的連續(xù)波(CW)光波被不同RF時(shí)鐘信號(hào)所驅(qū)動(dòng)的兩個(gè)級(jí)聯(lián)相位調(diào)制器調(diào)制。相位調(diào)制器被具有固定頻率f的RF時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)。在高功率升壓電子放大器之后的RF信號(hào)的振幅是第一相位調(diào)制器(PMl)的半波電壓的幾倍，以便產(chǎn)生具有高音噪比的多個(gè)副載波。
[0023]圖2 (a)示出在PMl之后的光譜。圖2 (a)中，RF時(shí)鐘頻率為25GHz，在升壓電子放大器之后的RF峰-峰電壓為17V，以及相位調(diào)制器的半波電壓為4V。為了產(chǎn)生更多副載波，被頻率f驅(qū)動(dòng)的更多相位調(diào)制器可被級(jí)聯(lián)。在圖1中，第二相位調(diào)制器(PM2)被級(jí)聯(lián)。
[0024]圖2 (b)示出在PM2之后的光譜。RF時(shí)鐘頻率也為25GHz，在升壓電子放大器之后的RF峰-峰電壓為17V，以及相位調(diào)制器的半波電壓為4V。為了獲得平振幅副載波，第三相位調(diào)制器(PM3)被級(jí)聯(lián)。該相位調(diào)制器被具有固定頻率2f的低電平RF信號(hào)驅(qū)動(dòng)。例如，驅(qū)動(dòng)第三相位調(diào)制器的RF信號(hào)可與相位調(diào)制器的半波電壓相同。PM1、PM2和PM3可按任何順序放置在級(jí)聯(lián)內(nèi)。
[0025]圖2 (C)示出在PM3之后的光譜。在PM1、PM2和PM3上的電信號(hào)的相位關(guān)系可被調(diào)節(jié)以實(shí)現(xiàn)副載波總平直度。PMl和PM2優(yōu)選地被同步地驅(qū)動(dòng)，而PM3不需要被完全同步地驅(qū)動(dòng)。
[0026]圖3 (a)- (d)示出模擬結(jié)果。圖3 (a)示出當(dāng)具有3.5Vpi (半波電壓)的25GHz時(shí)鐘源所驅(qū)動(dòng)的僅僅一個(gè)相位調(diào)制器被采用時(shí)的光譜。
[0027]圖3 (b)示出當(dāng)使用同步時(shí)鐘由具有IVpi的12.5GHz時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)的另一相位調(diào)制器被米用時(shí)的光譜。
[0028]圖3 (C)示出當(dāng)使用不同步時(shí)鐘(25度移位)由具有Vpi的12.5GHz時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)的相位調(diào)制器被采用時(shí)的光譜。
[0029]圖3 (d)示出當(dāng)使用同步時(shí)鐘(50度移位)由具有Vpi的12.5GHz時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)的相位調(diào)制器被采用時(shí)的光譜。相對(duì)于圖3 (a) - (c)，圖3 (d)中的副載波有平的振幅。
[0030]在本發(fā)明的某些方面中，所提供的一個(gè)或多個(gè)元件可采取計(jì)算設(shè)備的形式。如本文所使用的“計(jì)算設(shè)備”指的是包括處理器的通用計(jì)算設(shè)備。處理器一般包括中央處理器單元(CPU)，例如微處理器。CPU —般包括執(zhí)行算術(shù)和邏輯操作的算術(shù)邏輯單元(ALU)和從計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)例如存儲(chǔ)器提取指令(例如，代碼)并且解碼和執(zhí)行它們的控制單元，當(dāng)必要時(shí)訪問ALU。
[0031]如本文所使用的“存儲(chǔ)器” 一般指的是能夠存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的例如以芯片或驅(qū)動(dòng)器的形式的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備或介質(zhì)。存儲(chǔ)器可采取一個(gè)或多個(gè)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、可編程只讀存儲(chǔ)器(PR0M)、可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EPR0M)或電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)芯片的形式，僅作為另一非限制性的例子。存儲(chǔ)器可采取一個(gè)或多個(gè)固態(tài)驅(qū)動(dòng)器、基于光或磁的驅(qū)動(dòng)器的形式，僅作為另一非限制性的例子。存儲(chǔ)器可以在包括處理器的集成單元的內(nèi)部或外部。存儲(chǔ)器可以在計(jì)算設(shè)備的內(nèi)部或外部。存儲(chǔ)器可存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序，例如，由處理器可操作的指令的代碼或序列。在本發(fā)明的某些方面中，所提供的一個(gè)或多個(gè)元件可采取使用一個(gè)或多個(gè)計(jì)算設(shè)備執(zhí)行的代碼的形式，例如以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的計(jì)算設(shè)備可執(zhí)行程序或應(yīng)用的形式。
[0032]雖然示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員將明顯，更多修改是可能的，而不偏離本文的創(chuàng)造性構(gòu)想。作為一個(gè)例子，本文所述的信號(hào)處理可在軟件中或硬件中被實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明因此不被限制，除了在下面的權(quán)利要求的精神中以外。
【權(quán)利要求】
1.一種產(chǎn)生光副載波信號(hào)的方法，包括: 由具有半波電壓和被第一射頻時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)的第一相位調(diào)制器調(diào)制光波，所述第一射頻時(shí)鐘信號(hào)具有(i)第一固定頻率和(ii)比所述半波電壓大至少幾倍的第一振幅； 由被第二射頻時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)的級(jí)聯(lián)的第二相位調(diào)制器調(diào)制所述光波，所述第二射頻時(shí)鐘信號(hào)具有(i)第二固定頻率和(ii)比所述半波電壓大至少幾倍的第二振幅。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一固定頻率實(shí)質(zhì)上等于所述第二固定頻率。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括由級(jí)聯(lián)的第三相位調(diào)制器調(diào)制所述光波。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第三相位調(diào)制器在所述第一相位調(diào)制器和所述第二相位調(diào)制器中的一個(gè)或兩個(gè)之前或之后被級(jí)聯(lián)。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述級(jí)聯(lián)的第三相位調(diào)制器被第三射頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)，所述第三射頻信號(hào)具有實(shí)質(zhì)上等于所述第一固定頻率或所述第二固定頻率之一的兩倍的固定頻率。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一相位調(diào)制器和所述第二相位調(diào)制器被同步地驅(qū)動(dòng)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括由級(jí)聯(lián)的第三相位調(diào)制器調(diào)制所述光波，其中所述第三相位調(diào)制器不與所述第一相位調(diào)制器或所述級(jí)聯(lián)的第二相位調(diào)制器同步地被驅(qū)動(dòng)。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一固定頻率和所述第二固定頻率每個(gè)為大約26GHz，所述第一振幅和所述第二振幅每個(gè)為大約17V，且所述半波電壓為大約4V。
9.一種用于產(chǎn)生光副 載波信號(hào)的系統(tǒng)，包括: 第一相位調(diào)制器，其具有半波電壓并且被第一射頻時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)，所述第一射頻時(shí)鐘信號(hào)具有(i)第一固定頻率和(ii)比所述半波電壓大至少幾倍的第一振幅； 級(jí)聯(lián)的第二相位調(diào)制器，其被第二射頻時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)，所述第二射頻時(shí)鐘信號(hào)具有(i )第二固定頻率和(ii)比所述半波電壓大至少幾倍的第二振幅。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述第一固定頻率實(shí)質(zhì)上等于所述第二固定頻率。
11.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，還包括級(jí)聯(lián)的第三相位調(diào)制器。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述第三相位調(diào)制器在所述第一相位調(diào)制器和所述第二相位調(diào)制器中的一個(gè)或兩個(gè)之前或之后被級(jí)聯(lián)。
13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述級(jí)聯(lián)的第三相位調(diào)制器被配置為被第三射頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)，所述第三射頻信號(hào)具有實(shí)質(zhì)上等于所述第一固定頻率或所述第二固定頻率之一的兩倍的固定頻率。
14.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述第一相位調(diào)制器和所述級(jí)聯(lián)的第二相位調(diào)制器被同步地驅(qū)動(dòng)。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，還包括第三級(jí)聯(lián)相位調(diào)制器，其中所述第三級(jí)聯(lián)相位調(diào)制器不與所述第一相位調(diào)制器或所述級(jí)聯(lián)的第二相位調(diào)制器同步地被驅(qū)動(dòng)。
16.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述第一固定頻率和所述第二固定頻率每個(gè)為大約26GHz，所述第一振幅和所述第二振幅每個(gè)為大約17V，且所述半波電壓為大約4V。
17.一種用于產(chǎn)生光副載波信號(hào)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品存在于計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上并且包括計(jì)算機(jī)可讀指令，所述計(jì)算機(jī)可讀指令被配置為使計(jì)算機(jī): 通過具有半波電壓和被第一射頻時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)的第一相位調(diào)制器調(diào)制光波，所述第一射頻時(shí)鐘信號(hào)具有(i)第一固定頻率和(ii)比所述半波電壓大至少幾倍的第一振幅；通過被第二射頻時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)的級(jí)聯(lián)的第二相位調(diào)制器調(diào)制所述光波，所述第二射頻時(shí)鐘信號(hào)具有(i)第二固定頻率和(ii)比所述半波電壓大至少幾倍的第二振幅。
18.如權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述第一固定頻率實(shí)質(zhì)上等于所述第二固定頻率。
19.如權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述計(jì)算機(jī)可讀指令還被配置為使所述計(jì)算機(jī)通過級(jí)聯(lián)的第三相位調(diào)制器調(diào)制所述光波。
20.如權(quán)利要求19所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述第三相位調(diào)制器在所述第一相位調(diào)制器和所述第二相位調(diào)制器中的一個(gè)或兩個(gè)之前或之后被級(jí)聯(lián)。
21.如權(quán)利要求19所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述級(jí)聯(lián)的第三相位調(diào)制器被第三射頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)，所述第三射頻信號(hào)具有實(shí)質(zhì)上等于所述第一固定頻率或所述第二固定頻率之一的兩倍的固定頻率。
22.如權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述第一相位調(diào)制器和所述級(jí)聯(lián)的第二相位調(diào)制器被同步地驅(qū)動(dòng)。
23.如權(quán)利要求22所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述計(jì)算機(jī)可讀指令還被配置為使所述計(jì)算機(jī)通過級(jí)聯(lián)的第三相位調(diào)制器調(diào)制所述光波，其中所述第三級(jí)聯(lián)的相位調(diào)制器不與所述第一相位調(diào)制器或所述級(jí)聯(lián)的第二相位調(diào)制器同步地被驅(qū)動(dòng)。
24.如權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述第一固定頻率和所述第二固定頻率每個(gè)為大約26GHz，所述第一振幅和所述第二振幅每個(gè)為大約17V，且所述半波電壓為大約4V。
【文檔編號(hào)】H04B10/548GK103493407SQ201280020413
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月26日
【發(fā)明者】錢鴻章, 余建軍 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司, 中興通訊(美國)公司