本發(fā)明涉及光源、包括光源的通信網(wǎng)絡(luò)光學(xué)裝置和包括光源的通信網(wǎng)絡(luò)基站。本發(fā)明進一步涉及向交付位置提供光信號的方法。

背景技術(shù)：

在必須將連續(xù)波CW光信號交付給單偏振設(shè)備SPD（例如光調(diào)制器）時，通常在要連接的設(shè)備和激光源兩者上提供保偏光纖PMF尾纖或激光源直接在光學(xué)設(shè)備自身中集成，使得光信號的偏振態(tài)被完全定義并且可以容易與光學(xué)設(shè)備需要的偏振方向?qū)R。在許多應(yīng)用中廣泛采用使用PMF的連接，其中因為激光源和光學(xué)設(shè)備位于相同硬件模塊或相同設(shè)備中，激光源與光學(xué)設(shè)備之間的距離是短的，典型地多則就幾米。在A. Narasimha等人在Proc. OFC 2010論文OMV4的“An Ultra Low Power CMOS Photonics Technology Platform for HIS Optoelectronic Transceivers at less than $1 per Gbps（對每Gbps小于$1的HIS光電子收發(fā)器的極低功率CMOS光子技術(shù)平臺）”中報告的新的低成本硅光子并行光學(xué)收發(fā)器中采用激光器集成選項。

在無線電設(shè)備控制器REC與無線電設(shè)備RE之間的通信網(wǎng)絡(luò)基站光互連中，光學(xué)鏈路的長度可以多達10Km。在這樣的應(yīng)用中，將對于RE光調(diào)制器的激光源放置在REC柜（其中操作溫度范圍由冷卻系統(tǒng)控制）中并且向光調(diào)制器遠程供應(yīng)光信號，這是方便的。如果激光源使用單模光纖SMF（幾km長）耦合于RE光調(diào)制器，光信號的偏振態(tài)SOP將由于溫度和沿光纖的外力誘發(fā)的雙折射變化而隨時間隨機波動?？稍赗E光調(diào)制器前面提供偏振器來選擇正確偏振分量，但SMF中的SOP波動可以導(dǎo)致在偏振器輸出處出現(xiàn)大的強度變化，從而阻礙單偏振設(shè)備、這樣的RE光調(diào)制器有良好性能。在該情況下，與SMF相比，使用長距離（多達10Km）PMF可由于牽涉的較高成本（比使用SMF多大約30倍）和PMF的較高衰減而是不可接受的。使用SMF因此是優(yōu)選的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

目標(biāo)是提供改進的光源。另外的目標(biāo)是提供改進的通信網(wǎng)絡(luò)光學(xué)裝置。另外的目標(biāo)是提供改進的通信網(wǎng)絡(luò)基站，其包括光源。另外的目標(biāo)是提供向交付位置提供光信號的改進方法。

本發(fā)明的第一方面提供光源，其包括第一激光器、第二激光器、偏振束耦合器和輸出。第一激光器設(shè)置成生成第一光信號，其具有第一偏振態(tài)和第一光頻。第二激光器設(shè)置成生成第二光信號，其具有第二偏振態(tài)并且具有第二光頻。第二偏振態(tài)大致與第一偏振態(tài)正交，并且第二光頻與第一光頻相差預(yù)選頻差Δυ。偏振束耦合器設(shè)置成使第一光信號和第二光信號組合成復(fù)合光信號，其包括具有所述大致正交偏振態(tài)的第一光信號和第二光信號兩者。輸出設(shè)置成輸出復(fù)合光信號。

光源可生成光信號，其具有與任何任意偏振態(tài)SOP關(guān)聯(lián)、維持在預(yù)選范圍內(nèi)的光功率。在實施例中，光源另外包括在輸出的一端處耦合的饋線光纖。該饋線光纖具有偏振模色散系數(shù)和長度。預(yù)選頻差Δυ與差分群延遲τ成反比，該差分群延遲與饋線光纖的偏振模色散系數(shù)和長度成比例。

這可能夠交付光信號，其在具有預(yù)選長度的饋線光纖末端處具有與任何任意偏振態(tài)SOP關(guān)聯(lián)、維持在預(yù)選范圍內(nèi)的光功率。這可能夠跨多達幾十km的SMF傳送光信號，同時使與預(yù)選的SOP關(guān)聯(lián)的光功率維持在預(yù)選范圍內(nèi)，這可允許在饋線光纖末端處提供的單偏振光子集成設(shè)備有良好性能。

在實施例中，預(yù)選頻差Δυ具有多達的值。這可確保第一偏振態(tài)相對于第二偏振態(tài)的正交性在傳輸期間的任何偏振態(tài)演變后維持有良好的近似。通過使具有不同光頻的兩個獨立正交光信號組合并且保持它們的正交偏振關(guān)系，可交付這樣的光信號，對其的與任何任意SOP關(guān)聯(lián)的光功率維持在預(yù)選范圍內(nèi)。在饋線光纖末端處預(yù)選SOP的光功率因此可維持在預(yù)選的可接受光功率范圍內(nèi)，即使在傳輸期間存在SOP變化（例如由于饋線光纖中的熱變化）時也如此。

在實施例中，預(yù)選頻差Δυ具有多達的值，其中是單模光纖中的差分群延遲的平均值并且a是Maxwell調(diào)整因子。使用并且應(yīng)用Maxwell調(diào)整因子，如在ITU-T推薦系列G補充39中定義的，可確保與任何任意SOP關(guān)聯(lián)的光功率的平均變化較小，而最壞情況的光信號功率變化保持在預(yù)選范圍內(nèi)。因此可交付這樣的光信號，其具有與任何任意偏振態(tài)SOP關(guān)聯(lián)、相對于傳輸期間的任何SOP變化十分穩(wěn)定的光功率。

在實施例中，Maxwell調(diào)整因子具有至少為4的值。這可確保光信號功率的瞬時值在預(yù)選范圍外的概率不超過7.4×10^-9。

在實施例中，Maxwell調(diào)整因子具有在4與6之間的值。這可確保光信號功率的瞬時值在預(yù)選范圍外的概率在近似1×10^-11與7.4×10^-9之間。

在實施例中，復(fù)合光信號具有一定光功率并且τ是差分群延遲，其在光功率中導(dǎo)致1.5dB變化。最壞情況的光信號功率代價因此可以控制為1.5dB，具有可忽略的平均代價。

在實施例中，偏振束耦合器具有主偏振態(tài)并且第一偏振態(tài)和第二偏振態(tài)各自相對于主偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)45度。偏振束耦合器設(shè)置成使第一光信號和第二光信號組合成兩個所述復(fù)合光信號，每個包括第一光信號的相應(yīng)分量和第二光信號的相應(yīng)分量。光源包括另外的輸出，每個所述輸出設(shè)置成輸出復(fù)合光信號中的相應(yīng)一個。這可能夠使用單個光源交付兩個復(fù)合光信號，這可降低通信網(wǎng)絡(luò)（其包括光源）的復(fù)雜性和成本。

在實施例中，光源另外包括分光器，其設(shè)置成從偏振束組合器接收所述復(fù)合光信號。分光器設(shè)置成將復(fù)合光信號功率分流為預(yù)選數(shù)量的復(fù)制復(fù)合光信號。這可降低通信網(wǎng)絡(luò)（其包括光源）的復(fù)雜性和成本。

在實施例中，每個激光器是分布式反饋激光器。

在實施例中，每個激光器的輸出耦合于相應(yīng)的保偏光纖PMF尾纖。偏振束組合器具有第一輸入、第二輸入和輸出。每個輸入耦合于相應(yīng)的輸入PMF尾纖并且輸出耦合于輸出PMF尾纖。PMF尾纖中的每個具有快軸和慢軸。第一激光器的PMF尾纖耦合于偏振束組合器的第一輸入PMF尾纖的PMF尾纖的快軸。第二激光器的PMF尾纖的快軸與偏振束組合器的第二輸入PMF尾纖的慢軸對齊。

在實施例中，偏振束組合器是微光偏振束組合器并且具有高的消光比、低的光損耗和廣泛的光帶寬。

在實施例中，偏振選擇性濾波器是偏振器。

本發(fā)明的第二方面提供通信網(wǎng)絡(luò)光學(xué)裝置，其包括光源、偏振選擇性光纖和光學(xué)設(shè)備。光源包括第一激光器、第二激光器、偏振束耦合器和輸出。第一激光器設(shè)置成生成第一光信號，其具有第一偏振態(tài)和第一光頻。第二激光器設(shè)置成生成第二光信號，其具有第二偏振態(tài)并且具有第二光頻。第二偏振態(tài)大致與第一偏振態(tài)正交，并且第二光頻與第一光頻相差預(yù)選頻差Δυ。偏振束耦合器設(shè)置成使第一光信號和第二光信號組合成復(fù)合光信號，其包括具有所述大致正交偏振態(tài)的第一光信號和第二光信號兩者。偏振選擇性光纖設(shè)置成接收由光源生成的所述復(fù)合光信號并且設(shè)置成傳送具有預(yù)選偏振態(tài)的復(fù)合光信號的一部分。光學(xué)設(shè)備設(shè)置成在預(yù)選的偏振態(tài)操作并且設(shè)置成接收由偏振選擇性光纖傳送的復(fù)合光信號的所述部分。

光源可生成光信號，其具有與任何任意偏振態(tài)SOP關(guān)聯(lián)、維持在預(yù)選范圍內(nèi)的光功率。通信網(wǎng)絡(luò)光學(xué)裝置因此可向光學(xué)設(shè)備交付這樣的光信號，其具有與預(yù)選SOP（其與光學(xué)設(shè)備的操作SOP匹配）關(guān)聯(lián)、維持在預(yù)選范圍內(nèi)的光功率。

在實施例這兩個，光源另外包括在輸出的一端處以及在偏振選擇性光纖的另一端處耦合的饋線光纖。饋線光纖具有偏振模色散系數(shù)和長度。預(yù)選頻差Δυ與差分群延遲τ成反比，該差分群延遲與饋線光纖的偏振模色散系數(shù)和長度成比例。

這可能夠在具有預(yù)選長度的饋線光纖末端處向偏振選擇性光纖交付光信號，其具有與偏振選擇性光纖的預(yù)選SOP關(guān)聯(lián)、維持在預(yù)選范圍內(nèi)的光功率。這可能夠跨多達幾十km的SMF傳送光信號同時使與預(yù)選SOP關(guān)聯(lián)的光功率維持在預(yù)選范圍內(nèi)，這可允許光學(xué)設(shè)備有良好的性能。裝置因此可在光纖中的預(yù)選傳播距離（例如，在SMF中）后交付具有預(yù)選SOP、維持在預(yù)選范圍內(nèi)的光信號，以便向遠離光源的光學(xué)設(shè)備提供光信號同時使與光學(xué)設(shè)備的SOP關(guān)聯(lián)的光功率維持在預(yù)選范圍內(nèi)。

在實施例中，預(yù)選頻差Δυ具有多達的值。這可確保第一偏振態(tài)相對于第二偏振態(tài)的正交性在傳輸期間的任何偏振態(tài)演變后維持有良好的近似。通過使具有不同光頻的兩個獨立正交光信號組合并且保持它們的正交偏振關(guān)系，可交付這樣的光信號，對其的與任何任意SOP關(guān)聯(lián)的光功率維持在預(yù)選范圍內(nèi)。在饋線光纖末端處預(yù)選SOP的光功率因此可維持在預(yù)選的可接受光功率范圍內(nèi)，即使在傳輸期間存在SOP變化（例如由于饋線光纖中的熱變化）時也如此。

在實施例中，預(yù)選頻差Δυ具有多達的值，其中是單模光纖中的差分群延遲的平均值并且a是Maxwell調(diào)整因子。使用并且應(yīng)用Maxwell調(diào)整因子，如在ITU-T推薦系列G補充39中定義的，可確保與任何任意SOP關(guān)聯(lián)的光功率的平均變化較小，而最壞情況的光信號功率變化保持在預(yù)選范圍內(nèi)。因此可交付這樣的光功率，其具有與任何任意偏振態(tài)SOP關(guān)聯(lián)、相對于傳輸期間的任何SOP變化十分穩(wěn)定的光功率。

在實施例中，Maxwell調(diào)整因子具有至少為4的值。這可確保光信號功率的瞬時值在預(yù)選范圍外的概率不超過7.4×10^-9。

在實施例中，Maxwell調(diào)整因子具有在4與6之間的值。這可確保光信號功率的瞬時值在預(yù)選范圍外的概率在近似1×10^-11與7.4×10^-9之間。

在實施例中，復(fù)合光信號具有一定光功率并且τ是差分群延遲，其在光功率中導(dǎo)致1.5dB變化。最壞情況的光信號功率代價因此可以控制為1.5dB，具有可忽略的平均代價。

在實施例中，偏振束耦合器具有主偏振態(tài)并且第一偏振態(tài)和第二偏振態(tài)各自相對于主偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)45度。偏振束耦合器設(shè)置成使第一光信號和第二光信號組合成兩個所述復(fù)合光信號，每個包括第一光信號的相應(yīng)分量和第二光信號的相應(yīng)分量。光源包括另外的輸出，每個所述輸出設(shè)置成輸出復(fù)合光信號中的相應(yīng)一個。通信網(wǎng)絡(luò)光學(xué)裝置另外包括另外的偏振選擇性光纖和另外的光學(xué)設(shè)備。這可能夠使單個光源服務(wù)于兩個光學(xué)設(shè)備，從而交付兩個復(fù)合光信號，這可降低裝置的復(fù)雜性和成本。

在實施例中，光源另外包括分光器，其設(shè)置成從偏振束組合器接收所述復(fù)合光信號。分光器設(shè)置成將復(fù)合光信號功率分流為預(yù)選數(shù)量的復(fù)制復(fù)合光信號。通信網(wǎng)絡(luò)光學(xué)裝置另外包括另外的偏振選擇性光纖和另外的光學(xué)設(shè)備。這可能夠使單個光源服務(wù)于多個光學(xué)設(shè)備被，從而交付多個復(fù)合光信號，這可降低裝置的復(fù)雜性和成本。

在實施例中，每個激光器是分布式反饋激光器。

在實施例中，每個激光器的輸出耦合于相應(yīng)的保偏光纖PMF尾纖。偏振束組合器具有第一輸入、第二輸入和輸出。每個輸入耦合于相應(yīng)的輸入PMF尾纖并且輸出耦合于輸出PMF尾纖。PMF尾纖中的每個具有快軸和慢軸。第一激光器的PMF尾纖耦合于偏振束組合器的第一輸入PMF尾纖的PMF尾纖的快軸。第二激光器的PMF尾纖的快軸與偏振束組合器的第二輸入PMF尾纖的慢軸對齊。

在實施例中，偏振束組合器是微光偏振束組合器并且具有高的消光比、低的光損耗和廣泛的光學(xué)帶寬。

在實施例中，偏振選擇性濾波器是偏振器。

本發(fā)明的第三方面提供通信網(wǎng)絡(luò)基站，其包括光源和光接收器。光源包括第一激光器、第二激光器、偏振束耦合器和輸出。第一激光器設(shè)置成生成第一光信號，其具有第一偏振態(tài)和第一光頻。第二激光器設(shè)置成生成第二光信號，其具有第二偏振態(tài)并且具有第二光頻。第二偏振態(tài)大致與第一偏振態(tài)正交，并且第二光頻與第一光頻相差預(yù)選頻差Δυ。偏振束耦合器設(shè)置成使第一光信號和第二光信號組合成復(fù)合光信號，其包括具有所述大致正交偏振態(tài)的第一光信號和第二光信號兩者。輸出設(shè)置成輸出復(fù)合光信號。光接收器具有電帶寬并且設(shè)置成接收所述復(fù)合光信號的至少一部分。預(yù)選頻差大于光接收器的電帶寬的兩倍。

光源可生成光信號，其具有與任何任意偏振態(tài)SOP關(guān)聯(lián)、維持在預(yù)選范圍內(nèi)的光功率。通信網(wǎng)絡(luò)基站因此可向光接收器交付這樣的光信號，其具有與預(yù)選SOP（其與光學(xué)設(shè)備的操作SOP匹配）關(guān)聯(lián)、維持在預(yù)選范圍內(nèi)的光功率。具有大于光接收器的電帶寬的兩倍的預(yù)選頻差在檢測復(fù)合光信號的兩個分量中可避免有差拍噪聲。

在實施例中，光源進一步包括偏振選擇性光濾波器和光學(xué)設(shè)備。該偏振選擇性光濾波器設(shè)置成接收由光源生成的復(fù)合光信號并且設(shè)置成傳送具有預(yù)選偏振態(tài)的所述復(fù)合光信號的一部分。光學(xué)設(shè)備設(shè)置成在預(yù)選的偏振態(tài)操作并且設(shè)置成接收由偏振選擇性光濾波器傳送的復(fù)合光信號的所述部分。光學(xué)設(shè)備設(shè)置成修改復(fù)合光信號的所述部分并且傳送復(fù)合光信號的修改部分。光接收器設(shè)置成接收復(fù)合光信號的修改部分。

通信網(wǎng)絡(luò)基站因此可向光學(xué)設(shè)備交付光信號，其具有與預(yù)選SOP（其與光學(xué)設(shè)備的操作SOP匹配）關(guān)聯(lián)、維持在預(yù)選范圍內(nèi)的光功率。

在實施例中，通信網(wǎng)絡(luò)基站包括無線電設(shè)備控制器REC和無線電設(shè)備RE。光源位于REC中并且偏振光纖和光學(xué)設(shè)備位于RE中。

在實施例中，光源另外包括在輸出的一端處以及在偏振選擇性光纖的另一端處耦合的饋線光纖。饋線光纖具有偏振模色散系數(shù)和長度。預(yù)選頻差Δυ與差分群延遲τ成反比，該差分群延遲與饋線光纖的偏振模色散系數(shù)和長度成比例。

這可能夠在具有預(yù)選長度的饋線光纖的末端處向偏振選擇性光纖交付光信號，其具有與偏振選擇性光纖的預(yù)選SOP關(guān)聯(lián)、維持在預(yù)選范圍內(nèi)的光功率。這可能夠跨多達幾十km的SMF傳送光信號同時使與預(yù)選SOP關(guān)聯(lián)的光功率維持在預(yù)選范圍內(nèi)，這可允許光學(xué)設(shè)備有良好的性能。裝置因此可在光纖中的預(yù)選傳播距離（例如，在SMF中）后交付具有預(yù)選SOP、維持在預(yù)選范圍內(nèi)的光信號，以便向遠離光源的光學(xué)設(shè)備提供光信號同時使與光學(xué)設(shè)備的SOP關(guān)聯(lián)的光功率維持在預(yù)選范圍內(nèi)。

在實施例中，預(yù)選頻差Δυ具有多達的值。這可確保第一偏振態(tài)相對于第二偏振態(tài)的正交性在傳輸期間的任何偏振態(tài)演變后維持有良好的近似。通過使具有不同光頻的兩個獨立正交光信號組合并且保持它們的正交偏振關(guān)系，可交付這樣的光信號，對其的與任何任意SOP關(guān)聯(lián)的光功率維持在預(yù)選范圍內(nèi)。在饋線光纖末端處預(yù)選SOP的光功率因此可維持在預(yù)選的可接受光功率范圍內(nèi)，即使在傳輸期間存在SOP變化（例如由于饋線光纖中的熱變化）時也如此。

在實施例中，預(yù)選頻差Δυ具有多達的值，其中是單模光纖中的差分群延遲的平均值并且a是Maxwell調(diào)整因子。使用并且應(yīng)用Maxwell調(diào)整因子，如在ITU-T推薦系列G補充39中定義的，可確保與任何任意SOP關(guān)聯(lián)的光功率的平均變化較小，而最壞情況的光信號功率變化保持在預(yù)選范圍內(nèi)。因此可交付這樣的光功率，其具有與任何任意偏振態(tài)SOP關(guān)聯(lián)、相對于傳輸期間的任何SOP變化十分穩(wěn)定的光功率。

在實施例中，Maxwell調(diào)整因子具有至少為4的值。這可確保光信號功率的瞬時值在預(yù)選范圍外的概率不超過7.4×10^-9。

在實施例中，Maxwell調(diào)整因子具有在4與6之間的值。這可確保光信號功率的瞬時值在預(yù)選范圍外的概率在近似1×10^-11與7.4×10^-9之間。

在實施例中，復(fù)合光信號具有一定光功率并且τ是差分群延遲，其在光功率中導(dǎo)致1.5dB變化。最壞情況的光信號功率代價因此可以控制為1.5dB，具有可忽略的平均代價。

在實施例中，偏振束耦合器具有主偏振態(tài)并且第一偏振態(tài)和第二偏振態(tài)各自相對于主偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)45度。偏振束耦合器設(shè)置成使第一光信號和第二光信號組合成兩個所述復(fù)合光信號，每個包括第一光信號的相應(yīng)分量和第二光信號的相應(yīng)分量。光源包括另外的輸出，每個所述輸出設(shè)置成輸出復(fù)合光信號中的相應(yīng)一個。通信網(wǎng)絡(luò)光學(xué)裝置另外包括另外的偏振選擇性光纖和另外的光學(xué)設(shè)備。這可能夠使單個光源服務(wù)于兩個光學(xué)設(shè)備，從而交付兩個復(fù)合光信號，這可降低裝置的復(fù)雜性和成本。

在實施例中，光源另外包括分光器，其設(shè)置成從偏振束組合器接收所述復(fù)合光信號。分光器設(shè)置成將復(fù)合光信號功率分流為預(yù)選數(shù)量的復(fù)制復(fù)合光信號。通信網(wǎng)絡(luò)光學(xué)裝置另外包括另外的偏振選擇性光纖和另外的光學(xué)設(shè)備。這可能夠使單個光源服務(wù)于多個光學(xué)設(shè)備，從而交付多個復(fù)合光信號，這可降低裝置的復(fù)雜性和成本。

在實施例中，每個激光器是分布式反饋激光器。

在實施例中，每個激光器的輸出耦合于相應(yīng)的保偏光纖PMF尾纖。偏振束組合器具有第一輸入、第二輸入和輸出。每個輸入耦合于相應(yīng)的輸入PMF尾纖并且輸出耦合于輸出PMF尾纖。PMF尾纖中的每個具有快軸和慢軸。第一激光器的PMF尾纖耦合于偏振束組合器的第一輸入PMF尾纖的PMF尾纖的快軸。第二激光器的PMF尾纖的快軸與偏振束組合器的第二輸入PMF尾纖的慢軸對齊。

在實施例中，偏振束組合器是微光偏振束組合器并且具有高的消光比、低的光損耗和廣泛的光學(xué)帶寬。

在實施例中，偏振選擇性濾波器是偏振器。

本發(fā)明的第四方面提供向交付位置提供光信號的方法。該方法包括：提供第一光信號，其具有第一偏振態(tài)和第一光頻；和提供第二光信號，其具有第二偏振態(tài)和第二光頻。第二偏振態(tài)大致與第一偏振態(tài)正交，并且第二光頻與第一光頻相差預(yù)選頻差Δυ。方法包括使第一光信號和第二光信號組合同時維持第一和第二光信號的偏振態(tài)。由此形成復(fù)合光信號，其包括具有所述大致正交偏振態(tài)的第一光信號和第二光信號兩者。方法包括向交付位置傳送復(fù)合光信號。方法包括在交付位置處對復(fù)合光信號濾波來選擇具有預(yù)選的偏振態(tài)的復(fù)合光信號的一部分。

方法可能夠提供這樣的光信號，其具有與任何任意偏振態(tài)SOP關(guān)聯(lián)、維持在預(yù)選范圍內(nèi)的光功率。將理解預(yù)選的偏振態(tài)可選為復(fù)合光信號的任何偏振態(tài)。

在實施例中，復(fù)合光信號通過具有偏振模色散系數(shù)和長度的饋線光纖傳送。預(yù)選頻差Δυ與差分群延遲τ成反比，該差分群延遲與饋線光纖的偏振模色散系數(shù)和長度成比例。這可能夠交付這樣的光信號，其具有與任何任意偏振態(tài)SOP關(guān)聯(lián)、在具有預(yù)選長度的饋線光纖末端處維持在預(yù)選范圍內(nèi)的光功率。這可能夠跨多達幾十km的SMF傳送光信號同時使與預(yù)選的SOP關(guān)聯(lián)的光功率維持在預(yù)選范圍內(nèi)，這可允許在饋線光纖末端處提供的單偏振光子集成設(shè)備有良好的性能。

在實施例中，預(yù)選頻差Δυ具有多達的值。

這可確保第一偏振態(tài)相對于第二偏振態(tài)的正交性在傳輸期間的任何偏振態(tài)演變后維持有良好的近似。通過使具有不同光頻的兩個獨立正交光信號組合并且保持它們的正交偏振關(guān)系，可交付這樣的光信號，對其的與任何任意SOP關(guān)聯(lián)的光功率維持在預(yù)選范圍內(nèi)。在饋線光纖末端處預(yù)選SOP的光功率因此可維持在預(yù)選的可接受光功率范圍內(nèi)，即使在傳輸期間存在SOP變化（例如由于饋線光纖中的熱變化）時也如此。

在實施例中，預(yù)選頻差Δυ具有多達的值，其中是單模光纖中的差分群延遲的平均值并且a是Maxwell調(diào)整因子。使用并且應(yīng)用Maxwell調(diào)整因子，如在ITU-T推薦系列G補充39中定義的，可確保與任何任意SOP關(guān)聯(lián)的光功率的平均變化較小，而最壞情況的光信號功率變化保持在預(yù)選范圍內(nèi)。因此可交付這樣的光功率，其具有與任何任意偏振態(tài)SOP關(guān)聯(lián)、相對于傳輸期間的任何SOP變化十分穩(wěn)定的光功率。

在實施例中，Maxwell調(diào)整因子具有至少為4的值。這可確保光信號功率的瞬時值在預(yù)選范圍外的概率不超過7.4×10^-9。

在實施例中，Maxwell調(diào)整因子具有在4與6之間的值。這可確保在預(yù)選范圍外的光信號功率的瞬時值的概率在近似1×10^-11與7.4×10^-9之間。

在實施例中，復(fù)合光信號具有一定光功率并且τ是差分群延遲，其在光功率中導(dǎo)致1.5dB變化。最壞情況的光信號功率代價因此可以控制為1.5dB，具有可忽略的平均代價。

在實施例中，第一偏振態(tài)和第二偏振態(tài)各自相對于主偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)45度。方法包括使第一光信號和第二光信號組合使得具有主偏振態(tài)的第一光信號的分量與具有與主偏振態(tài)正交的偏振態(tài)的第二光信號的分量組合并且使得具有主偏振態(tài)的第二光信號的分量與具有正交偏振態(tài)的第一光信號的分量組合。由此形成兩個所述復(fù)合光信號，其每個包括第一光信號的相應(yīng)分量和第二光信號的相應(yīng)分量。這可能夠從單個光源交付兩個復(fù)合光信號，這可降低操作通信網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和成本。

本發(fā)明的第五方面提供數(shù)據(jù)載體，其具有其中包含的計算機可讀指令。所述計算機可讀指令用于對處理器上可用的資源提供訪問。計算機可讀指令包括指令以促使處理器執(zhí)行提供具有預(yù)選偏振態(tài)的光信號的上面的方法步驟中的任一個。

在實施例中，數(shù)據(jù)載體是非暫時性數(shù)據(jù)載體。

現(xiàn)在將僅通過示例參考附圖來描述本發(fā)明的實施例。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的光源的圖示；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的光源的圖示；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的光源的圖示；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的光源的圖示；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的第七實施例的光源的圖示；

圖6是根據(jù)本發(fā)明的第八實施例的光源的圖示；

圖7是根據(jù)本發(fā)明的第九實施例的光源的圖示；

圖8是用于測試圖5中示出的光源的實驗設(shè)置的圖示；

圖9示出作為時間（分鐘）的函數(shù)的復(fù)合輸出信號的所選偏振態(tài)的光功率幅度變化和應(yīng)用于饋線光纖的熱循環(huán)（溫度）；

圖10是用于測試從圖5中示出的光源輸出的復(fù)合光信號的傳輸?shù)膶嶒炘O(shè)置的圖示；

圖11示出作為在背對背設(shè)置（沒有drop光纖）中對于以下頻差測量的接收光功率（Pin Rx(dB)）的函數(shù)的誤碼率（-Log(BER)）：10GHz（方形）、12.5GHz（圓盤形）、15GHz（三角形）、20GHz（菱形）和50GHz（交叉形）；

圖12示出作為在跨drop光纖傳輸后對于以下頻差測量的接收光功率（Pin Rx(dB)）的函數(shù)的誤碼率（-Log(BER)）：10GHz（方形）、12.5GHz（圓盤形）、15GHz（三角形）、20GHz（菱形）和50GHz（交叉形）；

圖13示出作為頻差（GHz）函數(shù)、在10^-9的BER的功率代價（dB）和接收器靈敏度（dBm）；

圖14是根據(jù)本發(fā)明的第十實施例的通信網(wǎng)絡(luò)光學(xué)裝置的圖示；

圖15是根據(jù)本發(fā)明的第十一實施例的通信網(wǎng)絡(luò)基站的圖示；

圖16是根據(jù)本發(fā)明的第十二實施例的通信網(wǎng)絡(luò)基站的圖示；

圖17示出根據(jù)本發(fā)明的第十三實施例向交付位置提供光信號的方法的步驟；以及

圖18示出根據(jù)本發(fā)明的第十四實施例向交付位置提供光信號的方法的步驟。

具體實施方式

參考圖1，本發(fā)明的第一實施例提供光源10，其包括第一激光器12、第二激光器16、偏振束耦合器20和輸出22。

第一激光器12設(shè)置成生成第一光信號14，其具有第一偏振態(tài)SOP和第一光功率。第二激光器16設(shè)置成生成第二光信號18，其具有第二SOP和第二光頻。第二SOP大致與第一SOP正交并且第二光頻與第一光頻相差預(yù)選頻差Δυ。

偏振束耦合器20設(shè)置成使第一光信號和第二光信號組合成復(fù)合光信號24，其包括第一光信號和第二光信號兩者。所得的復(fù)合光信號因此是雙載波光信號。輸出22設(shè)置成輸出復(fù)合光信號24。

本發(fā)明的第二實施例提供如在圖2中示出的光源30。該實施例的光源30與第一實施例的光源10相似，但具有下列修改。對于對應(yīng)特征保留相同標(biāo)號。

在該實施例中，光源30另外包括饋線光纖32，其在輸出22的一端處耦合，并且具有偏振模色散PMD系數(shù)和長度。預(yù)選頻差Δυ與差分群延遲DGD τ成反比，該差分群延遲是復(fù)合光信號預(yù)期在沿饋線光纖傳輸時所經(jīng)歷的。復(fù)合光信號將經(jīng)歷的DGD與饋線光纖32的PMD系數(shù)和長度成比例。

在也參考圖2描述的本發(fā)明的第三實施例中，預(yù)選頻差Δυ具有多達的值。

在也參考圖2描述的本發(fā)明的第四實施例中，預(yù)選頻差差Δυ具有多達的值，其中是復(fù)合光信號預(yù)期在單模光纖中經(jīng)歷的DGD的平均值，并且a是Maxwell調(diào)整因子，如在ITU-T推薦系列G補充39中定義的。

在饋線光纖32的輸出處，如果饋線光纖的PMD未超出指定參數(shù)（其可以從饋線光纖的PMD系數(shù)和長度估計），維持復(fù)合光信號內(nèi)的兩個光信號分量之間的正交關(guān)系。

復(fù)合光信號的兩個分量的正交性將受到饋線光纖的頻率依變型特性的影響。在數(shù)學(xué)上這是由于光纖的Jones矩陣是頻率依變型這一事實。為了使復(fù)合光信號的兩個分量的正交性維持有良好的近似，我們必須確保：

（在Poincare球上）（1）

其中τ是饋線光纖的差分群延遲DGD，其根據(jù)Maxwell概率密度函數(shù)來分布，如由Curti, F.等人在J. Lightwave Technol., 1990, 8, (s)頁1162-1166中的“Statistical treatment of the evolution of the principal states of polarization in single-mode fibers（單模光纖的主偏振態(tài)的演變的統(tǒng)計處理）”描述的。

由方程（1）定義的條件確保在饋線光纖末端處所選SOP中的光功率相對于誘發(fā)的SOP變化（例如由于饋線光纖的熱循環(huán)引起）保持大致恒定。

從方程（1）我們可以提取條件保持為真所針對的第一光信號與第二光信號之間的頻差的最大值，

（2）

如果我們選擇例如值≈0.63ps（對于10km長的饋線光纖具有0.2ps/√km PMD系數(shù)），可以看到如果我們用代替τ，我們可以發(fā)現(xiàn)Δυ應(yīng)小于250GHz。然而因為τ是瞬時DGD值，而是平均DGD，這樣的代替是不正確的。如技術(shù)人員將眾所周知的，光信號所經(jīng)歷的DGD根據(jù)通過光纖的PMD系數(shù)表征的Maxwell分配而隨機變化。

為了獲得適當(dāng)?shù)墓庑盘柟β试６?，我們采用與中斷概率相似的方法。然而，我們使用Maxwell調(diào)整因子來解釋在饋線光纖末端處在復(fù)合光信號的所選SOP的光功率中將出現(xiàn)超過1.5dB的瞬時下降的概率，而不是使用在ITU-T推薦系列G補充39的表10.6中給出的與瞬時DGD超出預(yù)選最大值的概率有關(guān)的Maxwell調(diào)整因子。1.5dB選為光信號功率中的最大可接受下降。

在該示例中，我們使用Maxwell調(diào)整因子6并且在方程（2）中用6代替τ。這對所選的SOP導(dǎo)致可忽略的平均光信號功率代價，而最壞情況的代價保持在1.5dB。在該情況下頻差的上限值是近似42GHz。

如果可以忍受將超出1.5dB的最大光信號功率下降的較高概率，可使用第一與第二光信號之間的較大頻差。應(yīng)使用至少為4的Maxwell調(diào)整因子，其中在4與6之間的調(diào)整因子是優(yōu)選的，4代表高于6的概率。

根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的光源40在圖3中示出。該實施例的光源40與第一實施例的光源10相似，但具有下列修改。

在該實施例中，偏振束耦合器PBC 50具有主偏振態(tài)。

第一激光源42設(shè)置成生成第一光信號44，其具有第一光頻和第一SOP，該第一SOP相對于PBC的主SOP旋轉(zhuǎn)45度。第二激光源設(shè)置成生成第二光信號48，其具有第二光頻和第二SOP，該第二SOP相對于PBC的主SOP也旋轉(zhuǎn)45度。第二SOP大致與第一SOP正交。

PBC 50設(shè)置成使第一光信號44和第二光信號48組合成兩個復(fù)合光信號56、58。每個復(fù)合光信號由第一光信號的相應(yīng)分量和第二光信號的相應(yīng)分量形成。第一復(fù)合光信號包括具有主SOP的第一光信號的分量和具有正交SOP的第二光信號的分量并且第二復(fù)合光信號包括具有主SOP的第二光信號的分量和具有正交SOP的第一光信號的分量。

光源包括兩個輸出52、54，每個輸出設(shè)置成輸出復(fù)合光信號中的相應(yīng)一個。

根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的光源60在圖4中示出。該實施例的光源60與第一實施例的光源10相似，但具有下列修改。對于對應(yīng)特征保留相同標(biāo)號。

在該實施例中，每個激光器12、14具有輸出PMF尾纖62a、64a。PBC 20具有：兩個輸入，每個耦合于相應(yīng)的輸入PMF尾纖62b、64b；和輸出，其耦合于輸出PMF尾纖66。PMF尾纖中的每個具有快軸和慢軸。第一激光器12的PMF尾纖62a耦合于PBC的輸入PMF尾纖62b中的一個，并且設(shè)置PMF尾纖使得第一激光器輸出尾纖62a的慢軸與所述PBC輸入PMF尾纖62b的快軸對齊。第二激光器14的PMF尾纖64a耦合于PBC的輸入PMF尾纖64b中的另一個，并且設(shè)置PMF尾纖使得第二激光器輸出尾纖64a的快軸與所述另一PBC輸入PMF尾纖64b的慢軸對齊。

根據(jù)本發(fā)明的第七實施例的光源70在圖5中示出。該實施例的光源70與之前的實施例的光源60相似，但具有下列修改。對于對應(yīng)特征保留相同標(biāo)號。

在該實施例中，每個激光器是DFB激光器72、76并且PBC的輸出尾纖66耦合于饋線光纖80，其在這里是單模光纖SMF。

根據(jù)本發(fā)明的第八實施例的光源90在圖6中示出。該實施例的光源90與之前的實施例的光源70相似，但具有下列修改。對于對應(yīng)特征保留相同標(biāo)號。

在該實施例中，光源90另外包括分光器PS 92，其耦合于PBC 20的輸出尾纖66。分光器具有多個輸出，其中的每個耦合于相應(yīng)的饋線光纖80。

分光器設(shè)置成從PBC接收復(fù)合光信號并且將復(fù)合光信號功率分流為預(yù)選數(shù)量的復(fù)制復(fù)合光信號，其中的每個路由到饋線光纖中的相應(yīng)一個內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的第九實施例的光源100在圖7中示出。該實施例的光源100與第五實施例的光源40（在圖3中示出），但具有下列修改。對于對應(yīng)特征保留相同標(biāo)號。

在該實施例中，激光器中的每個是DFB激光器102、104，其具有相應(yīng)的輸出PMF尾纖106a、108a。PBC 50具有：兩個輸入，其中的每個具有相應(yīng)的輸入PMF尾纖106b、108b；和兩個輸出，其中的每個具有相應(yīng)的輸出PMF尾纖96、98。PBC輸出尾纖中的每個耦合于相應(yīng)的SMF饋線光纖110。

圖8是用于測試第七實施例的光源70（在圖5中示出）的實驗設(shè)置的圖示。

饋線光纖80（其包括8.8km的G652 SMF用于測試）位于熱處理室200內(nèi)，其設(shè)置成對饋線光纖80應(yīng)用熱循環(huán)。這是為了在復(fù)合光信號內(nèi)產(chǎn)生第一光信號和第二光信號中的至少一個的偏振變化。提供偏振器202來向偏振計204傳送復(fù)合光信號的預(yù)選SOP。偏振計設(shè)置成測量偏振器傳送的光信號的幅度變化以由此測量復(fù)合光信號的所選SOP的光功率變化。

圖9示出作為時間（分鐘）的函數(shù)的偏振計測量的所選SOP的幅度變化和施加到饋線光纖的熱循環(huán)（溫度）?？梢钥吹剿xSOP的功率波動由于饋線光纖中的熱誘發(fā)的偏振演變而小于1dB。

圖10是用于測試從圖5中示出的光源70輸出的復(fù)合光信號的傳輸?shù)膶嶒炘O(shè)置的圖示。

第一DFB 72是可集成可調(diào)諧激光組件，其具有50GHz光頻調(diào)諧步進。第二DFB 76是具有100MHz光頻調(diào)諧步進的可調(diào)諧激光器。第二DFB選為可細調(diào)諧以便在實驗測試中準(zhǔn)確理解系統(tǒng)性能對兩個DFB的頻差調(diào)諧的依賴性。反饋光纖80是8.8km的G652 SMF。

在反饋光纖80的末端處提供Mach-Zehnder調(diào)制器MzM 210并且其設(shè)置成用231^-1偽隨機二進制序列PRBS以脈沖模式發(fā)生器PPG 214生成的9.953Gb/s調(diào)制復(fù)合光信號的幅度。具有12.5GHz帶寬的商用調(diào)制器驅(qū)動器212放置在PPG與MzM之間來調(diào)整驅(qū)動射頻電平。

MzM 210的輸出耦合于drop光纖216，其在這里是另外的8.8km的G652 SMF。從MzM輸出的調(diào)制光信號使用光接收器220來檢測，在該情況下是具有7.86GHz電帶寬的基于PIN的光接收器?？勺児馑p器VOA 218被放置在接收器前面以允許調(diào)整光信號功率。光接收器220的電輸出連接到誤碼率測試器BERT 222和數(shù)字通信分析器DCA 224來分析傳輸性能。

圖11示出作為在背對背設(shè)置（沒有drop光纖216）中對于以下頻差測量的接收光功率（Pin Rx(dB)）的函數(shù)的誤碼率（-Log(BER)）：10GHz（方形）、12.5GHz（圓盤形）、15GHz（三角形）、20GHz（菱形）和50GHz（交叉形）。

在背對背設(shè)置中，在頻差減少到小于15GHz時，BER性能示出由于在光接收器220檢測期間第一光信號和第二光信號之間的差拍噪聲引起的可感知下降。性能下降也通過相關(guān)眼圖來確認。

圖12示出作為在跨drop光纖216傳輸后對于以下的頻差測量的接收光功率（Pin Rx(dB)）的函數(shù)的誤碼率（-Log(BER)）：10GHz（方形）、12.5GHz（圓盤形）、15GHz（三角形）、20GHz（菱形）和50GHz（交叉形）。還對在10GHz、12.5GHz、15GHz和50GHz的頻差的傳輸示出眼圖。

在drop光纖216中傳輸后，在頻差小于15GHz時未看到對調(diào)制的光信號的傳播影響；在該情況下，性能受第一與第二光信號之間的差拍噪聲影響支配。對于50GHz的頻差，眼圖確認光纖中的色度色散在支配系統(tǒng)性能。

圖13示出作為頻差（GHz）函數(shù)、在10^-9的BER的功率代價（dB）和接收器靈敏度（dBm）。圖示出在跨光纖傳播后，15GHz的頻差在由于第一與第二光信號之間的差拍噪聲引起的性能限制與由于色度色散引起的性能限制之間提供最佳權(quán)衡。應(yīng)注意光源70在12.5GHz至40GHz范圍的頻差經(jīng)歷小于3dB的功率代價。

本發(fā)明第十實施例提供通信網(wǎng)絡(luò)光學(xué)裝置300，如在圖14中示出的。

通信網(wǎng)絡(luò)光學(xué)裝置300包括根據(jù)第一實施例的光源10、偏振選擇性光濾波器302和光學(xué)設(shè)備SPD 306。將意識到可備選地使用其他之前的實施例中的一個中的光源30、40、60、70、90、100。

在遠離光源10的位置的位置處提供偏振選擇性光濾波器302和光學(xué)設(shè)備306。在包括饋線光纖32、80、110的實施例中，這在兩個位置之間延伸來使光源連接到偏振選擇性光濾波器。

偏振選擇性光濾波器302設(shè)置成接收由光源10生成的復(fù)合光信號24。偏振選擇性光濾波器302設(shè)置成傳送具有預(yù)選SOP的復(fù)合光信號的一部分304。

光學(xué)設(shè)備306設(shè)置成在所述預(yù)選SOP操作并且設(shè)置成接收由偏振選擇性光濾波器傳送的復(fù)合光信號的部分。

本發(fā)明的第十一實施例提供通信網(wǎng)絡(luò)基站400，如在圖15中示出的。

通信網(wǎng)絡(luò)基站400包括根據(jù)第一實施例的光源10（如在圖1中示出的）和光接收器402。將意識到可備選地使用其他之前的實施例中的一個的光源30、40、60、70、90、100。

光接收器402具有電帶寬并且設(shè)置成接收由光源10生成的復(fù)合光信號的至少一部分418。

第一光信號與第二光信號的光頻之間的預(yù)選頻差大于光接收器的電帶寬的兩倍。

根據(jù)本發(fā)明的第十二實施例的通信網(wǎng)絡(luò)基站410在圖16中示出。該實施例的通信網(wǎng)絡(luò)基站410與之前的實施例的通信網(wǎng)絡(luò)基站400相似，但具有下列修改。對于對應(yīng)特征保留相同標(biāo)號。將再次意識到可備選地使用其他之前的實施例中的一個的光源30、40、60、70、90、100。

在該實施例中，光源進一步包括偏振選擇性光濾波器412和光學(xué)設(shè)備416。

在遠離光源10的位置的位置處提供偏振選擇性光濾波器412和光學(xué)設(shè)備416。在包括饋線光纖32、80、110的實施例中，這在兩個位置之間延伸來使光源連接到偏振選擇性光濾波器。在遠離偏振選擇性光濾波器和光學(xué)設(shè)備的位置的位置處提供光接收器402。在包括饋線光纖32、80、110的實施例中，提供drop光纖以使光學(xué)設(shè)備416耦合于光接收器402。

偏振選擇性光濾波器412設(shè)置成從光源10接收復(fù)合光信號24。偏振選擇性光濾波器412設(shè)置成在預(yù)選SOP傳送并且因此傳送具有該SOP的復(fù)合光信號的一部分414。

光學(xué)設(shè)備416設(shè)置成在偏振選擇性光濾波器的SOP操作。光學(xué)設(shè)備設(shè)置成接收由偏振選擇性光濾波器傳送的復(fù)合光信號的部分、修改復(fù)合光信號的該部分并且傳送復(fù)合光信號的修改部分418。

光接收器402設(shè)置成接收復(fù)合光信號的修改部分。

參考圖17，本發(fā)明的第十三實施例提供向交付位置提供光信號的方法500。

方法包括提供502第一光信號，其具有第一SOP和第一光頻率。方法另外包括提供504第二光信號，其具有第二SOP和第二光頻率。第二SOP大致與第一SOP正交并且第二光頻率與第一光頻率相差預(yù)選頻差Δυ。

方法包括使第一光信號和第二光信號組合506同時維持它們的偏振態(tài)，以由此形成復(fù)合光信號，其包括第一光信號和第二光信號。

方法包括將復(fù)合光信號傳送508到交付位置，并且在交付位置處，對復(fù)合光信號濾波510來選擇具有預(yù)選SOP的復(fù)合光信號的一部分。

參考圖18，本發(fā)明的第十四實施例提供向交付位置提供光信號的方法520，其與之前的實施例的方法500相似。對于對應(yīng)步驟保留相同標(biāo)號。

在該實施例中，復(fù)合光信號通過具有PMD系數(shù)和長度的饋線光纖傳送524。預(yù)選頻差Δυ與差分群延遲τ成反比，該差分群延遲與饋線光纖522的PMD系數(shù)和長度成比例。

在也參考圖18描述的本發(fā)明的第十五實施例中，預(yù)選頻差Δυ具有多達的值。

在也參考 18描述的本發(fā)明的第十六實施例中，預(yù)選頻差Δυ具有多達的值，其中是復(fù)合光信號預(yù)期經(jīng)歷的DGD的平均值并且a是Maxwell調(diào)整因子，如在ITU-T推薦系列G補充39的章節(jié)10.4中定義的。

在也參考圖18描述的本發(fā)明的第十七實施例中，使用至少為4的Maxwell調(diào)整因子，其中在4與6之間的調(diào)整因子是優(yōu)選的，4代表高于比6的概率。

在也參考圖18描述的本發(fā)明的第十八實施例中，復(fù)合光信號具有一定光功率并且τ是在光功率中導(dǎo)致1.5dB變化的差分群延遲。

本發(fā)明的第十九實施例提供數(shù)據(jù)載波，其具有其中包含的計算機可讀指令。計算機可讀指令用于對處理器上可用的資源提供訪問。計算機可讀指令包括指令以促使處理器執(zhí)行提供具有預(yù)選偏振態(tài)的光信號的方法的步驟中的任一個，如在本發(fā)明的第十三至第十八實施例中的任一個中描述的。

數(shù)據(jù)載體可以是非暫時下數(shù)據(jù)載體。