專利名稱：針對(duì)具有左和右邊濾波的nrz信號(hào)的調(diào)制模式和傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過光學(xué)裝置發(fā)送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的領(lǐng)域。更具體地是涉及長(zhǎng)距離光纖鏈路上基于波分多路復(fù)用(WDM)的高位速率傳輸。
更具體地說(shuō)，本發(fā)明是涉及一個(gè)調(diào)制模式，該調(diào)制模式對(duì)通過WDM傳輸線路發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，其中針對(duì)接收器上的相鄰信道交替進(jìn)行左和右邊濾波，信道的交替信道間隔為A和B，進(jìn)行右邊濾波的信道被一個(gè)具有正線性調(diào)頻脈沖的調(diào)制器調(diào)制，進(jìn)行左邊濾波的信道被一個(gè)具有負(fù)線性調(diào)頻脈沖的調(diào)制器調(diào)制。
本發(fā)明還涉及一個(gè)具有發(fā)送器，發(fā)送光纖和接收器的傳輸系統(tǒng)其中發(fā)送器包括激光源，外部調(diào)制器和一個(gè)多路復(fù)用器，接收器包括至少一個(gè)多路分解器，濾波器和接收器，并且進(jìn)行左邊濾波的信道被具有負(fù)線性調(diào)頻脈沖的調(diào)制器調(diào)制，進(jìn)行右邊濾波的信道被具有正線性調(diào)頻脈沖的調(diào)制器調(diào)制。
在調(diào)制之后，指定信道的光譜包括一個(gè)載波和兩個(gè)分離載波的光學(xué)邊帶。低波長(zhǎng)邊帶被稱作″左邊″，而高波長(zhǎng)邊帶被稱作″右邊″。
這種傳輸模式使用一個(gè)光學(xué)發(fā)送器，光學(xué)發(fā)送器通過光纖被連接到一個(gè)光學(xué)接收器。發(fā)送器通常根據(jù)一個(gè)關(guān)于要發(fā)送的信息調(diào)制來(lái)自激光振蕩器的光學(xué)載波的功率。NRZ或RZ調(diào)制的使用非常頻繁并且需要在兩個(gè)電平之間改變載波的功率一個(gè)對(duì)應(yīng)于波的消失的低電平和一個(gè)對(duì)應(yīng)于最大光功率的高電平。在一個(gè)時(shí)鐘速率產(chǎn)生的時(shí)刻觸發(fā)電平的變化并且由此定義了為要發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)分配的連續(xù)時(shí)間單元。根據(jù)約定，低和高電平分別表示二進(jìn)制數(shù)值″0″和″1″。最大傳輸距離通常受到接收器在調(diào)制光波沿光學(xué)鏈路傳播之后無(wú)差錯(cuò)檢測(cè)這兩個(gè)功率電平的能力的限制。提高這個(gè)距離的常見方式是提高高電平的平均光功率和低電平的平均光功率之間的比率，這個(gè)比率定義了″消光比率″，消光比率是調(diào)制的一個(gè)特征。對(duì)于一個(gè)指定距離和一個(gè)指定消光比率，信息位速率受到光纖中產(chǎn)生的色散的限制。這個(gè)散射來(lái)自光纖的有效指數(shù)，而有效指數(shù)取決于傳送的光波的波長(zhǎng)，并且當(dāng)光波沿光纖傳播時(shí)發(fā)送脈沖的寬度會(huì)增加。這個(gè)現(xiàn)象的特征在于光纖的散射系數(shù)D，散射系數(shù)D被定義成一個(gè)等式D＝-(2πc/λ2)d2β/dω2規(guī)定的傳播常量β的函數(shù)，其中λ和ω分別是光波的波長(zhǎng)和角頻率。散射系數(shù)D的數(shù)值和符號(hào)取決于光纖的類型和傳輸波長(zhǎng)。例如，對(duì)于例行使用的″標(biāo)準(zhǔn)″單模式光纖，并且λ＝1.55μm，系數(shù)D為正并且數(shù)值為17ps/(nm.km)。反之，對(duì)于λ＝1.30μm，則系數(shù)D為零。根據(jù)使用的光纖的波長(zhǎng)和類型，系數(shù)D通?？梢詾檎龜?shù)，零或負(fù)數(shù)。
如果系數(shù)D具有非零數(shù)值，為了補(bǔ)償NRZ或RZ調(diào)制情況下的脈沖拉寬現(xiàn)象，已經(jīng)提出通過與功率的調(diào)制相關(guān)的方式調(diào)制載波的相位(以及頻率或角頻率)。相位對(duì)應(yīng)于通過復(fù)數(shù)類型的表達(dá)式將載波的電場(chǎng)表示成關(guān)于時(shí)間t的函數(shù)的約定Ap exp(ω0t)，并且一個(gè)具有振幅A的發(fā)送光波S的電場(chǎng)被表示成S＝A exp[j(ω0t+)]，其中ω0是載波的角頻率而是發(fā)送光波的相位。
更精確地講，為了補(bǔ)償色散，如果系數(shù)D是正數(shù)，則必須在脈沖的上升沿減小相位并且在其下降沿增加相位。調(diào)制光波接著被用作一個(gè)瞬時(shí)負(fù)″線性調(diào)頻脈沖″。相反，如果系數(shù)D是負(fù)數(shù)，則相位調(diào)制必須被反置并且瞬時(shí)″線性調(diào)頻脈沖″為正。引入一個(gè)瞬時(shí)″線性調(diào)頻脈沖″參數(shù)α以表征這種調(diào)制，并且根據(jù)等式α＝2P(d/dt)/(dP/dt)定義這個(gè)參數(shù)，其中P是調(diào)制光波的功率而是其弧度相位。對(duì)于以前提到的標(biāo)準(zhǔn)光纖和接近1.55μm的λ數(shù)值，參數(shù)α的數(shù)值必須是常量并且在以近似值α為常量的情況下基本上等于-1。在一個(gè)優(yōu)化系統(tǒng)中，調(diào)制器的芯片可以補(bǔ)償光纖的色散。
通過使用一個(gè)外部調(diào)制技術(shù)可以在某種程度上解決激光源的線性調(diào)頻脈沖問題。在其它外部調(diào)制器中間，吸引型調(diào)制器與半導(dǎo)體激光器相比具有較小的線性調(diào)頻脈沖；但線性調(diào)頻脈沖仍然非零。另一方面，如果一個(gè)以光干涉為其工作原理的Mach-Zehnder調(diào)制器被用作按照推挽調(diào)制模式工作的外部調(diào)制器，則理論上可以完全清除波長(zhǎng)線性調(diào)頻脈沖。因此，期待Mach-Zehnder調(diào)制器成為用于極高速和極長(zhǎng)距離光學(xué)通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵外部調(diào)制器。
某些已知的Mach-Zehnder調(diào)制器具有例如LiNbO3的絕緣物質(zhì)。一方面，從其與諸如半導(dǎo)體激光器或半導(dǎo)體光學(xué)放大器的光學(xué)元件和諸如FET的電氣元件集成的能力方面，及其具有較小尺寸和較低功耗方面看，半導(dǎo)體Mach-Zehnder調(diào)制器被認(rèn)為優(yōu)于絕緣型Mach-Zehnder調(diào)制器。
這種Mach-Zehnder調(diào)制器包括一個(gè)干涉儀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有一個(gè)輸入光波導(dǎo)，這個(gè)輸入光波導(dǎo)分割成兩個(gè)分支，而這兩個(gè)分支混合構(gòu)成一個(gè)輸出波導(dǎo)。電極向兩個(gè)分支提供相應(yīng)的電場(chǎng)。半導(dǎo)體Mach-Zehnder調(diào)制器通常利用在向一個(gè)p-n結(jié)提供反向偏移電壓時(shí)產(chǎn)生的折射指數(shù)變化。當(dāng)輸入光波導(dǎo)接收一個(gè)具有固定功率的載波時(shí)，兩個(gè)部分光波在兩個(gè)分支中傳播并且接著在輸出上發(fā)生干涉。輸出波導(dǎo)則提供一個(gè)光波，這個(gè)光波的功率和相位取決于提供給電極的電氣控制電壓的數(shù)值。當(dāng)發(fā)送光波的瞬時(shí)功率為零時(shí)，可以產(chǎn)生接近180°的相位偏移。如果調(diào)制的控制信號(hào)只被提供給一個(gè)電極并且其它電極接收一個(gè)固定偏移電壓，則調(diào)制器輸出的光學(xué)信號(hào)含有非零瞬時(shí)″線性調(diào)頻脈沖″，根據(jù)遇到的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的順序和邊緣是上升沿還是下降沿，這個(gè)″線性調(diào)頻脈沖″可以為正也可以為負(fù)。
在US 6,122,414中，試驗(yàn)表明推挽調(diào)制因脈沖壓縮而具有較小的波形畸變并且保持優(yōu)于單臂調(diào)制的半值寬度。結(jié)果表明，推挽調(diào)制可以提供兩倍或三倍于單臂調(diào)制的傳輸距離。
推挽驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體Mach-Zehnder調(diào)制器通常需要一對(duì)驅(qū)動(dòng)器向相應(yīng)的相位調(diào)制器的電極提供驅(qū)動(dòng)電壓，并且還需要一個(gè)定時(shí)發(fā)生器按照相反相位精確地驅(qū)動(dòng)相位調(diào)制器。難以通過定時(shí)發(fā)生器精確調(diào)整定時(shí)，尤其是超過2.5Gb/s以上的較高頻率上，事實(shí)表明相位調(diào)制器難以在這么高的頻率上工作。
本發(fā)明通過使用一個(gè)單臂調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制并且同時(shí)使用一個(gè)優(yōu)化調(diào)制模式減少帶寬解決了進(jìn)行至少高于10吉位/s的高位速率傳輸?shù)膯栴}。
在″3×100km太拉光纖上的5.12太位/s傳輸″Bigo，S.等人paperPD2，PP40-41，ECOC 2000中解釋了一個(gè)被稱為VSB(殘留邊帶調(diào)制)的調(diào)制模式。NRZ頻譜的兩個(gè)邊帶通常包含冗余信息。因此嘗試過濾出其中的一個(gè)以便增加頻譜效率，這是一種被稱為VSB的技術(shù)。然而由于受到抑制的邊帶通過光纖的非線性特性快速重構(gòu)，所以難以在發(fā)送器上實(shí)現(xiàn)VSB。所以提出在接收器一側(cè)進(jìn)行VSB過濾。
發(fā)明的傳輸系統(tǒng)解決方案顯示出這樣的優(yōu)點(diǎn)，即將具有正線性調(diào)頻脈沖調(diào)制器的右邊濾波信道和具有負(fù)線性調(diào)頻脈沖調(diào)制器的左邊濾波信道組合使用具有最優(yōu)性能。
具體實(shí)施例方式
強(qiáng)度調(diào)制信號(hào)的頻譜與波長(zhǎng)信道的載波頻率對(duì)稱。在

圖1中用一條線表示載波。信號(hào)的左邊和右邊通常包含相同的信息。在箭頭表示的重疊區(qū)域中，可以不再明確區(qū)分一個(gè)信道的信息和相鄰信道的信息。在信道間隔減少的情況下，重疊區(qū)域增加。
圖2示出了一種非等距信道分配。按照頻譜間隔A分割前兩個(gè)信道CH1和CH2。下一個(gè)信道CH3的間隔為B。接著發(fā)送相距的間隔大于信道間間隔的信道對(duì)?，F(xiàn)在用濾波函數(shù)F對(duì)信道CH1的左邊和信道CH2的右邊進(jìn)行濾波。接著對(duì)CH3的左邊和CH4的右邊進(jìn)行濾波。在一個(gè)最優(yōu)解決方案中，可以選擇A和B的數(shù)值以便濾波函數(shù)在間隔C上具有最大值，最大值對(duì)于不同信道是固定的?？梢园凑兆顑?yōu)的方式使用帶寬。
圖3中示出了本發(fā)明的第一實(shí)施例。通過與調(diào)制器2相連的激光器1實(shí)現(xiàn)發(fā)送器功能。調(diào)制器具有交替的正或負(fù)線性調(diào)頻脈沖并且被相連到一個(gè)多路復(fù)用器3。多路復(fù)用器被分接到傳輸線路4。通過一個(gè)與傳輸線路4和濾波器6相連的多路分解器5實(shí)現(xiàn)接收器功能。濾波器與接收器7相連。
通過激光器1發(fā)送第一波長(zhǎng)信道。通過外部調(diào)制器2調(diào)制這個(gè)信道。對(duì)于高位速率而言單臂調(diào)制器是最優(yōu)的調(diào)制器。單臂Mach-Zehnder調(diào)制器(目前在40吉位/s上唯一可用的調(diào)制器)根據(jù)偏移條件具有正或負(fù)線性調(diào)頻脈沖。第一信道CH1使用一個(gè)具有負(fù)線性調(diào)頻脈沖的調(diào)制器。在多路復(fù)用器3中將信號(hào)和其它信道多路復(fù)用在一起。第二信道使用一個(gè)具有正線性調(diào)頻脈沖功能的調(diào)制器，等等。
通過傳輸線路4向多路分解器5發(fā)送多路復(fù)用的信號(hào)。這里，DWDM信號(hào)被多路分解到不同波長(zhǎng)信道中。通過左邊濾波對(duì)第一波長(zhǎng)信道進(jìn)行濾波，通過右邊濾波對(duì)第二波長(zhǎng)信道進(jìn)行濾波，等等。
根據(jù)Bigo，S.等人，paperPD2，PP40-41，ECOC 2000中描述的試驗(yàn)的參數(shù)，圖5示出了整個(gè)多路復(fù)用在經(jīng)過10ps/nm步長(zhǎng)優(yōu)化和300km距離傳輸之后獲得的最優(yōu)殘留散射。根據(jù)試驗(yàn)中使用的光纖的完整特征導(dǎo)出了這個(gè)殘留散射。對(duì)于一個(gè)指定信道(即一個(gè)指定旁瓣方向)，在發(fā)送器一側(cè)測(cè)試正和負(fù)線性調(diào)頻脈沖，其中相應(yīng)改變鏈路末端上的散射以達(dá)到最優(yōu)性能。在信道間彼此間隔50GHz和75GHz的情況下進(jìn)行傳輸。頻譜示出了沒有經(jīng)過濾波的接收結(jié)構(gòu)，一個(gè)經(jīng)過左邊濾波的單獨(dú)信道和一個(gè)經(jīng)過右邊濾波的單獨(dú)信道。在最優(yōu)條件下，通過圖6可以發(fā)現(xiàn)，作為初始偏移點(diǎn)被設(shè)置成負(fù)線性調(diào)頻脈沖的結(jié)果，左濾波信道始終具有較高的殘留最優(yōu)散射(相對(duì)右邊濾波相差將近100ps/nm)。另一方面，右邊濾波信道具有較低的殘留散射以補(bǔ)償初始正調(diào)制器線性調(diào)頻脈沖。
這個(gè)結(jié)果表明圖4中示出的本發(fā)明第二實(shí)施例是有利的。發(fā)送器功能如圖3所述。接收器一側(cè)使用一個(gè)第一多路分解器5對(duì)信道進(jìn)行多路分解以便實(shí)現(xiàn)左邊濾波和右邊濾波。用于左邊濾波的信道被饋送到一個(gè)散射補(bǔ)償光纖B。接著在第二多路分解器9中對(duì)信道進(jìn)行多路分解并且在接收器7中分析信道。
權(quán)利要求
1.通過DWDM傳輸線路發(fā)送的NRZ信號(hào)的調(diào)制模式，其中在接收器上針對(duì)相鄰信道交替進(jìn)行左邊和右邊濾波，●使信道交替具有信道間隔A和B●使用于右邊濾波的信道被一個(gè)具有正線性調(diào)頻脈沖的調(diào)制器調(diào)制●使用于左邊濾波的信道被一個(gè)具有負(fù)線性調(diào)頻脈沖的調(diào)制器調(diào)制。
2.如權(quán)利要求1所述的調(diào)制模式，其特征在于兩個(gè)連續(xù)濾波器(無(wú)論左側(cè)或右側(cè))的中央頻率在頻域中是等距的。
3.具有一個(gè)發(fā)送器，一個(gè)發(fā)送光纖和一個(gè)接收器的傳輸系統(tǒng)●發(fā)送器包括光源(1)，調(diào)制器(2)和一個(gè)多路復(fù)用器(3)●接收器包括至少一個(gè)多路分解器(5)，濾波器和接收器，●使用具有負(fù)線性調(diào)頻脈沖的調(diào)制器調(diào)制用于左邊濾波的信道，并且使用具有正線性調(diào)頻脈沖的調(diào)制器調(diào)制用于右邊濾波的信道。
4.如權(quán)利要求2所述的傳輸系統(tǒng)，其中在接收器上包括一個(gè)第一多路分解器(5)，上述多路分解器將進(jìn)行左邊濾波的信道與進(jìn)行右邊濾波的信道多路分解開，●將進(jìn)行左邊濾波的信道連接到一個(gè)具有正色散的補(bǔ)償光纖段上(8)●和一個(gè)對(duì)所有信道進(jìn)行多路分解的第二多路分解器(9)。
5.如權(quán)利要求2所述的傳輸系統(tǒng)，其中在接收器上包括一個(gè)第一多路分解器(5)，上述多路分解器將進(jìn)行左邊濾波的信道與進(jìn)行右邊濾波的信道多路分解開，●將進(jìn)行右邊濾波的信道連接到一個(gè)具有負(fù)色散的補(bǔ)償光纖段上(8)(例如DCF)●和一個(gè)對(duì)所有信道進(jìn)行多路分解的第二多路分解器(9)。
全文摘要
本發(fā)明涉及針對(duì)具有左和右邊濾波的NRZ信號(hào)的調(diào)制模式和傳輸系統(tǒng)。本發(fā)明示出了一個(gè)具有發(fā)送器,發(fā)送光纖和接收器的傳輸系統(tǒng),其中發(fā)送器包括光源(1),調(diào)制器(2)和一個(gè)多路復(fù)用器(3),接收器包括至少一個(gè)多路分解器(5),濾波器和電接收器,其中用具有負(fù)線性調(diào)頻脈沖的調(diào)制器調(diào)制用于左邊濾波的信道,用具有正線性調(diào)頻脈沖的調(diào)制器調(diào)制用于右邊濾波的信道。
文檔編號(hào)H04B10/2513GK1371193SQ0210450
公開日2002年9月25日 申請(qǐng)日期2002年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月14日
發(fā)明者斯巴斯丁·比格, 亞恩·弗里格納克, 威爾弗雷德·愛德勒, 尤根·拉奇 申請(qǐng)人:阿爾卡塔爾公司