專利名稱：用于光纖通信的光學(xué)線性化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光傳輸系統(tǒng)。更確切地講，本發(fā)明涉及用于對被固有地引入光傳輸系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的信號中的非線性失真進(jìn)行光學(xué)線性化的裝置和方法。本發(fā)明作為一種信號處理器特別有用，但這不是唯一，可以將該信號處理器安裝到光纖光傳輸系統(tǒng)中，對在該系統(tǒng)中產(chǎn)生的第二和/或第三級失真進(jìn)行光學(xué)補償。
背景技術(shù)：
在通常的光纖光傳輸系統(tǒng)中，使用電子信息信號來調(diào)制光發(fā)射器的強度。然后將合成的已調(diào)信號通過光纖傳送一段距離。經(jīng)過光纖之后，該已調(diào)信號由一個光接收器轉(zhuǎn)換回到電子信號。眾所周知，在這樣的已調(diào)信號上載有的信息既可以是數(shù)字的、模擬的，也可以是一種混合的信號格式。出于幾種理由，例如增強的多路復(fù)用能力，在以模擬格式經(jīng)光纖傳送數(shù)字信息方面的興趣在增加。然而，光纖傳輸系統(tǒng)易受遞降失真的影響，而遞降失真對通信質(zhì)量有明顯的影響。
激光器二極管是公知器件，現(xiàn)在通常用于在光纖傳輸系統(tǒng)中以模擬格式傳送信號。然而，與所有其它模擬光發(fā)射器一樣，激光器二極管具有非線性傳輸響應(yīng)。遺憾的是，由發(fā)射器引入的非線性經(jīng)常被光纖、或系統(tǒng)中某些其它光學(xué)器件累積。碰巧這些非線性響應(yīng)主要是第二級失真和第三級失真(能夠生成落在所關(guān)心帶寬內(nèi)的寄生頻率的失真)。顯然，希望將這些失真從發(fā)射的信號中除去。
迄今，已披露了幾種用于對激光器二極管發(fā)射器的輸出線性化之目的的電子方法。更具體地講，當(dāng)這些方法被用在光纖光模擬傳輸系統(tǒng)中時，它們已被專門用于對激光器二極管進(jìn)行線性化。通常，這些方法趨于包括預(yù)矯正電路的使用，這種預(yù)矯正電路有意地產(chǎn)生具有第二級或第三級失真的失真信號。典型地，產(chǎn)生與系統(tǒng)中所產(chǎn)生的失真具有相同幅度的失真信號，但它們的相位相反。于是，當(dāng)它們被加到一起時，由預(yù)矯正電路產(chǎn)生的失真趨于抵消掉由激光器二極管發(fā)射器引入系統(tǒng)中的失真。由于現(xiàn)有技術(shù)的電子電路的狀態(tài)的局限性，造成預(yù)矯正電路通常在帶寬上受到限制。
除了預(yù)矯正電路外，還有以幾種方式構(gòu)造的其它線性化方案為人們所知。例如，已知的線性化方案包括1)用饋贈的輸出抵消；2)具有波分復(fù)用的推挽式操作；和3)使用法布里-珀羅(Fabry-Perot)器件。然而，由于幾種原因，這些線性化方案總是易導(dǎo)致系統(tǒng)降級。特別是，如上所述，方案1需要2條穩(wěn)定的傳輸光纖，而方案2遇到電子器件帶寬的限制，方案3由于難以在激光器二極管和Fabry-Perot之間保持精確的波長校正而造成不穩(wěn)定。
根據(jù)以上所述，本發(fā)明的目的是提供一種對光發(fā)射器的輸出進(jìn)行線性化的光學(xué)裝置。本發(fā)明的另一個目的是提供一種對光發(fā)射器的輸出進(jìn)行線性化的裝置，該裝置能夠有效地對波長(例如，溫度)進(jìn)行調(diào)諧以適于工作。本發(fā)明再一個目的是提供一種利用所選光學(xué)器件對光學(xué)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行線性化的裝置，依據(jù)光學(xué)響應(yīng)，該裝置既可以有線性的也可以有非線性的波長。本發(fā)明還有一個目的是提供一種對光學(xué)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行線性化的裝置，該裝置使用簡單，相對容易制造，且節(jié)省費用。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，一種用于對光發(fā)射器(諸如DFB激光器二極管)的輸出進(jìn)行線性化的通信裝置，包括一個光學(xué)器件(例如熔融光纖WDM耦合器(fused fiber WDM coupler))。更具體地講，該光學(xué)器件被連接以接收光發(fā)射器的輸出。來自該光發(fā)射器的輸出碰巧會包括已調(diào)信號，以及第二和第三級失真(下文有時被統(tǒng)稱為“發(fā)射器失真”)。重要的是，該發(fā)射器輸出還包括一種特征波長“啁啾作用(chirping)”。根據(jù)本發(fā)明，用這種“啁啾作用”連同所需的發(fā)射器輸出作為所述光學(xué)器件的輸入，以便光學(xué)地產(chǎn)生非線性失真信號(下文有時被統(tǒng)稱為“補償失真”)，這種非線性失真信號將補償發(fā)射器失真。因此，該補償失真可以被加到光發(fā)射器的輸出，以消除輸出中的發(fā)射器失真(第二和/或第三級失真)。
在技術(shù)方面，由發(fā)射器(例如激光器二極管)發(fā)射的已調(diào)信號將具有一中心發(fā)射波長(λc)和一特征波長“啁啾作用”(dλc)。此外，所述光學(xué)器件(例如，耦合器)將包括用于建立一預(yù)定的、依賴于波長的、規(guī)一化的光傳輸曲線F(λ)的元件。具體地講，將該光傳輸曲線F(λ)構(gòu)造為適應(yīng)光發(fā)射器的工作條件。特別地，該光學(xué)器件的光傳輸曲線F(λ)被設(shè)計成具有一參考波長(λp)，一斜率固定波長間隔(Δλw)，和一工作點波長偏差(Δλb)，所有這些參數(shù)都建立在發(fā)射器的已知的工作條件基礎(chǔ)上。
在它們的彼此連接中，光學(xué)器件和光發(fā)射器的波長(例如，溫度)調(diào)諧可以是單獨進(jìn)行或是一起進(jìn)行。最好能夠為光發(fā)射器(或光學(xué)器件)建立一個工作溫度，該工作溫度將利用光學(xué)器件的(λp+Δλb)校正發(fā)射器的(λc)。與該工作溫度如何建立無關(guān)，當(dāng)系統(tǒng)被調(diào)諧時，在光傳輸曲線F(λ)上能夠建立一個工作點，該工作點將以一種特定的方式與來自發(fā)射器的波長“啁啾作用”(dλc)相互作用。該工作點最好是建立在λp+Δλb＝λc的光傳輸曲線F(λ)上。如此，這里的目的是利用F(λ)從波長“啁啾作用”(dλc)光學(xué)地導(dǎo)出一個補償失真，該補償失真將實質(zhì)地補償由發(fā)射器引入的發(fā)射器失真(第二和/或第三級失真)。一旦該補償失真已被光學(xué)器件(例如耦合器)導(dǎo)出，通過把該補償失真與該發(fā)射器的輸出相加來完成光發(fā)射器(例如激光器二極管)的線性化。換句話說，補償失真與光發(fā)射器的輸出相加以消除輸出中來自已調(diào)信號的發(fā)射器失真。


本發(fā)明的新穎特征，以及與發(fā)明本身有關(guān)的結(jié)構(gòu)和工作，通過參考附圖及其描述將會被更好地理解。附圖中相同的參考字符表示相同的部件，其中圖1是按照本發(fā)明裝有光線性化器的光纖光學(xué)傳輸系統(tǒng)的示意圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的各種示例性的可以被加入到光線性化器中的光傳輸曲線F(λ)；
圖3是一個光傳輸曲線F(λ)，它示出了一個啁啾作用的波長輸入(dλc)與該光傳輸曲線F(λ)相互作用來生成調(diào)制(dF)以導(dǎo)出對線性化光發(fā)射器的輸出有用的補償失真；圖4A是表示作為光線性化器的工作點波長的函數(shù)的第二級失真抑制的經(jīng)驗結(jié)果的曲線；圖4B是表示模擬結(jié)果與本發(fā)明的一特定工作條件實驗數(shù)據(jù)之間對比的曲線；圖5是表示作為光線性化器的斜率固定波長間隔的函數(shù)的第三級失真抑制的經(jīng)驗結(jié)果的曲線；圖6A是帶有反饋控制的光纖光傳輸系統(tǒng)的實施例的示意圖；圖6B是圖6A所示系統(tǒng)的一個替換實施例的示意圖。
具體實施例方式
首先參考圖1，它示出了根據(jù)本發(fā)明的光纖光傳輸系統(tǒng)，總體用10表示。如圖所示，系統(tǒng)10包括與隔離器14連接的光發(fā)射器12，隔離器14又與光線性化器16連接。光纖18使光線性化器16與光檢測器20相互連接。如本發(fā)明所要做的，由信號源22產(chǎn)生通信數(shù)據(jù)，該通信數(shù)據(jù)被用來調(diào)制光發(fā)射器12。來自信號源22的通信數(shù)據(jù)可以是數(shù)字、模擬，或是混合格式。無論如何，設(shè)置隔離器14(任選)以防止光反射回發(fā)射器12。光發(fā)射器12的輸出的已調(diào)信號然后被饋入到光線性化器，以便隨后通過光纖18傳輸?shù)焦鈾z測器20。與光檢測器20連接的接收器24提供被接收通信數(shù)據(jù)的輸出。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，光發(fā)射器12最好是相關(guān)領(lǐng)域中公知類型的激光器二極管，例如DFB激光器二極管。然而，應(yīng)該理解，光發(fā)射器12可以是一個直接調(diào)制的激光器二極管，一個電吸收調(diào)制器，或是一個Mach-Zehnder調(diào)制器，所有這些都是本技術(shù)領(lǐng)域公知的。重要的是，無論如何，的光發(fā)射器12在λc的輸出可以具有性質(zhì)為正弦波曲線的模擬調(diào)制格式。無論如何，還有重要的一點是要認(rèn)識到，該光發(fā)射器12的輸出不僅僅包括將被經(jīng)系統(tǒng)10發(fā)送的已調(diào)信號。具體地說，除了已調(diào)信號外，光發(fā)射器12的輸出將包括光失真(第二和/或第三級)，且該輸出將具有作為光發(fā)射器12的特性的“啁啾作用”(dλc)。對于系統(tǒng)10，可以使用偏壓控制26來影響來自光發(fā)射器12的輸出的內(nèi)容(例如，使第三級失真最小)，而使用一個波長控制28建立(調(diào)諧)中心發(fā)射波長(λc)。以相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域公知的方式，波長控制28能夠以幾種方式進(jìn)行調(diào)諧，例如通過溫度調(diào)諧、電壓調(diào)諧、電流調(diào)諧或機械調(diào)諧。
本發(fā)明的光線性化器16最好是相關(guān)領(lǐng)域中公知的一種光學(xué)器件，例如熔融光纖WDM耦合器。然而，光線性化器16可以替換為任何一種公知的具有波長相依傳輸函數(shù)的光學(xué)器件，它可以包括波長相依吸收(或獲得)材料，電吸收半導(dǎo)體波導(dǎo)，光纖Bragg光柵，波長相依耦合交錯器，Mach-Zehnder波導(dǎo)調(diào)制器，聲-光可調(diào)諧濾波器，錐形光纖濾波器，薄膜濾波器或矩陣波導(dǎo)光柵(AWG)濾波器。重要的是，系統(tǒng)10既可以單獨地使用用于光線性化器16的這些種器件，也可彼此組合在一起使用。另外，重要的是，將該光線性化器16制造成具有特定的光傳輸曲線F(λ)，而與用于光線性化器16的器件類型無關(guān)。因為該光線性化器16是一個波長相依器件，所以能夠像光發(fā)射器12一樣對其進(jìn)行調(diào)諧。對于光線性化器16，這種調(diào)諧是通過操作控制30完成的。
圖2示出了可以為光線性化器16構(gòu)造的各種類型的示例性光傳輸曲線。具體地說，所給出的光線性化器16a、16b和16c具有示出了可以由相應(yīng)的操作控制30a、30b和30c控制(調(diào)諧)的各個光傳輸曲線F1(λ)、F2(λ)和F3(λ)?？梢岳斫?，光線性化器16a、16b和16c僅僅是示例性的，它們可以根據(jù)需要既可以是單獨使用，也可以組合在系統(tǒng)10中。此外，所有這些線性化器16a、16b和16c的功能基本相同。線性化器16a、16b和16c的功能，以及它們與光發(fā)射器12的相互作用通過參考附圖3將會更好地理解。
圖3示出了一種類型的可以為熔融光纖WDM耦合器型光線性化器16構(gòu)造的光傳輸曲線F(λ)。如圖所示，該光傳輸曲線F(λ)的特征在于參考波長(λp)和斜率確定波長間隔(Δλw)。此外，圖3示出了光線性化器16的一個典型的工作點32，用波長偏差Δλb表示。對于圖3所示的光傳輸曲線F(λ)，該曲線的斜率將隨著工作點32的變化而變化。當(dāng)然，這不必總是如此(例如，圖2中的線性化電路16b)。然而，對于圖3所示的光傳輸曲線F(λ)，可以為該光傳輸曲線F(λ)構(gòu)造參考波長(λp)和斜率確定波長間隔(Δλw)二者。然后，通過操作控制器30在光傳輸曲線F(λ)上建立(調(diào)諧)耦合器工作點偏差(Δλb)。最好這些是通過溫度調(diào)諧來實現(xiàn)。
仍然參考圖3，可以理解，工作點32應(yīng)建立在λc＝λp+Δλb處。因此，當(dāng)來自光發(fā)射器12的波長啁啾作用的dλc被饋入到光線性化器16時，在光傳輸曲線F(λ)的工作點32的波長啁啾作用的dλc的交互作用產(chǎn)生一個具有調(diào)制(dF)的輸出。圖4A和5分別示出了表示系統(tǒng)10中光失真抑制的經(jīng)驗數(shù)據(jù)的曲線34、36。另外，圖4B示出了用于類似于圖4A所示曲線34的光失真抑制的經(jīng)驗?zāi)M與獲得的實驗數(shù)據(jù)之間的比較34′。具體地說，曲線34、36表示對于將引起調(diào)制(dF)的每個光線性化器16都具有一個可以確認(rèn)的工作點偏差(Δλb)和一個可以確認(rèn)的斜率確定波長間隔(Δλw)，所引入的調(diào)制(dF)將有效地抑制被引入系統(tǒng)10的發(fā)射器失真。
本發(fā)明設(shè)想了系統(tǒng)10的幾個替換實施例。例如，一個替換實施例(圖6A)示出了一個系統(tǒng)10A，其中為本地光發(fā)射器12提供了閉環(huán)反饋控制。另一方面，另一替換實施例(圖6B)示出了一個系統(tǒng)10B，其中提供了閉環(huán)反饋控制以實現(xiàn)整個系統(tǒng)的非線性失真抑制，包括由光纖傳輸(光纖18)和檢測(光檢測器20)以及系統(tǒng)10中的任何其它光學(xué)部件引入出的失真。
在圖6A中，可以看到，系統(tǒng)10A通過發(fā)射器12、線性化器16和光纖18提供導(dǎo)頻音38的傳輸。然后，光耦合器40將來自光線性化器16的輸出(包括導(dǎo)頻音38)指引到本地光檢測器42，該光檢測器42又將輸出傳遞到分析器44。該分析器44然后對導(dǎo)頻音38的第二和/或第三級失真進(jìn)行分析，并利用該分析適當(dāng)和分別地再次調(diào)整偏壓控制26和波長控制28。這樣，能夠為光發(fā)射器12建立局部反饋控制。
對于本發(fā)明的另一個替換實施例，如圖6B中的系統(tǒng)10B所示，導(dǎo)頻音38在已通過光纖18和光檢測器20完全傳送之后，其傳送過失真濾波器46。濾波后的導(dǎo)頻音38然后通過光纖18經(jīng)一光發(fā)射器48被發(fā)送到光檢測器50。此外，分析器44對導(dǎo)頻音38的第二和第三級失真進(jìn)行分析，并利用該分析適當(dāng)和分別地再次調(diào)整偏壓控制26和波長控制28。作為替換，在導(dǎo)頻音38通過光纖18被完全傳送過之后，可以在光檢測器20的輸入處建立一個環(huán)繞線性化器16的局部化的反饋環(huán)路。
運算通常，光線性化器16的波長相關(guān)性可以通過一個歸一化的光傳輸曲線F(λ)來表示。在數(shù)學(xué)上，該傳輸曲線F(λ)可以用圍繞發(fā)射器的中心發(fā)射波長λc的泰勒級數(shù)表示F(λ)＝F0(λc)+F1(λ-λc)+F2(λ-λc)2/2+F3(λ-λc)3/6+...
+Fn(λc)(λ-λc)n/n！+...(等式1)其中，對于λ＝λc，F(xiàn)n＝dnF(λ)/dλn。此外，光發(fā)射器12的已調(diào)波長λ(t)(即，已調(diào)信號輸出)可以表示為λ(t)＝λc+dλc(t)。對于本發(fā)明，如圖3所示，響應(yīng)該傳輸曲線F(λ)，發(fā)射器啁啾作用dλc生成一個已調(diào)線性化器輸出(dF)。于是，光線性化器16的輸出可以表示為Pout(t，λ)＝PTR(t)·α·F(λ) (等式2)其中Pout是光線性化器16的輸出，PTR是發(fā)射器的輸出，而α是光線性化器16的光插入損失。
在發(fā)射器12是一個DFB激光器二極管的特定情況下，在單音調(diào)制下的發(fā)射器啁啾作用dλc可以表示為dλc(t)＝-ηFM·m·(Ib-Ith)·sin(ω·t)·λc2/C(等式3)其中C是光速，ηFM是激光器的FM響應(yīng)，Ib是激光器偏置電流，Ith是激光器閾值電流，m是光調(diào)制深度，而ω是調(diào)制角頻率。組合等式(1)至(3)，我們可以從由激光器啁啾作用造成的P(λ)獲得已調(diào)線性化器的輸出為Pout(t，λ)＝PTR(t)·α·{F0(λc)+F1(λm·sin(ω·t))+F2(λm·sin(ω·t))2/2+F3(λm·sin(ω·t))3/6+...} (等式4)其中λm＝-ηFM·ib·(λc)2/C，和ib＝m·(Ib-Ith)。
當(dāng)光發(fā)射器為激光器二極管時，輸出PTR可以根據(jù)該激光器二極管的非線性L-1曲線建模，使用泰勒級數(shù)展開為
PTR(I)＝PLD(Ib)+h1·(I-Ib)+h2·(I-Ib)2/2！+h3·(I-Ib)3/3！+...(等式5)其中在I＝Ib時，hn＝(dnPLD(I)/dIn)，且I是激光器二極管驅(qū)動電流。設(shè)I＝Ib+m·(Ib-Ith)·sin(ω·t)，且ib＝m·(Ib-Ith)，則已調(diào)激光器二極管輸出為PTR(t)＝PLD(Ib)+h1·(ib·sin(ω·t))+h2·(ib·sin(ωt))2/2+h3(ib·sin(ωt))3/6+... (等式6)組合等式(4)和(6)，我們能夠?qū)С龉饩€性化器16的輸出之后的第二和第三級補償失真為Pout，2nd≈α·ib2·cos(2ω·t)·{-h2·[F0(λc)+F2(ηFM·λc2/C)2·ib2/4]/4+[h1+h3·ib2/8]·[F1(ηFM·λc2/C)+F3(ηFM·λc2/C)3·ib2/8]/2-[PLD(Ib)+h2·ib2/4]·F2(ηFM·λc2/C)2/4}(等式7)和Pout，3rd≈α·ib3·sin(3ω·t)·{-h3/24·[F0(λc)+F2(ηFM·λc2/C)2·ib2/4]+h2/8·[F1(ηFM·λc2/C)]+F3(ηFM·λc2/C)3·ib2/8]-[h1+h3·ib2/8]·F2(ηFM·λc2/C)2/8+[PLD(Ib)+h2·ib2/4]·F3(ηFM·λc2/C)3/24} 等式8)等式(6)中的第二級失真項基本上由自激光器二極管發(fā)射器產(chǎn)生的第二級失真Pout，2nd，LD，由于第一級激光器輸出與第一級已調(diào)啁啾作用線性化器輸出的混合造成的第二級失真Pout，2nd，LD_linearizer，以及第二級已調(diào)啁啾作用線性化器輸出Pout，2nd，linearizer構(gòu)成。根據(jù)具有合適λc的等式(7)和光線性化器函數(shù)F(λ)，第二級失真Pout，2nd，LD基本上能夠由Pout，2nd，LD_linearizer和Pout，2nd，linearizer得到抑制或補償。類似地，第三級失真能夠通過合適的λc和F(λ)得至抑制。
這種方法的一般性可以利用幾個說明性示例加以說明。對于一個具有線性波長衰減關(guān)系的光線性化器，例如圖2所示的線性化器16b，即Fn ≥2＝0，如果F1＝h2·F0(λc)·C/(2·h1·ηFM·λc2)，則第二級失真可以被抑制，如果F1＝h3·F0(λc)·C/(3·h2·ηFM·λc2)，則第三級失真可以被抑制，其中F1是歸一化傳輸曲線在λc的斜率。對于使用具有如圖3所示的光傳輸曲線F(λ)的熔融光纖WDM耦合器的光線性化器，該傳輸函數(shù)F(λ)可以表示如下F(λ)＝[1+cos(π(Δλb+dλ)/Δλw)]/2 (等式9)其中，Δλw是熔融光纖WDM耦合器斜率確定波長間隔(即該WDM耦合器信道間隔)，Δλb是該耦合器工作點波長偏差。按照圖3，我們有Δλb＝λc-λp，其中λp是耦合器的參考波長。利用等式(3)、(7)、(8)和(9)，第二和第三級失真可以近似為Pout，2nd≈α·ib2·cos(2ω·t)·{-h2·[1+cos(π·Δλb/Δλw)]/8-h1·sin(π·Δλb/Δλw)·(π/2)·(λc2/C)·(ηFM/Δλw)/2+PLD(Ib)·cos(π·Δλb/Δλw)·[π·(λc2/C)·ηFM/Δλw]2/8}(等式10)Pout，3rd≈α·ib3·sin(3ω·t)/2·{-h3/24·[1+cos(π·Δλb/Δλw)]-h2/4·sin(π·Δλb/Δλw)·(π/2)·(λc2/C)·(ηFM/Δλw)+h1·cos(π·Δλb/Δλw)·[π·(λc2/C)·ηFM/Δλw]2/8+PLD(Ib)·sin(π·Δλb/Δλw)·[π·(λc2/C)·ηFM/Δλw]3/24}(等式11)根據(jù)以上描述，具有熔融光纖WDM耦合器的補償失真抑制可以利用激光器二極管參數(shù)h1≈0.36mW/mA，h2≈-1.5·10-4mW/mA2，和h3≈4·10-6。假設(shè)Ib-Ith＝60mA，m＝13％，λc＝1310nm，ηFM＝100MHz/mA，光損耗是4.6mA，激光器輸出功率是22mW，0.85mA/mW檢測器響應(yīng)度，則光纖傳送/檢測之后沒有附加失真，沒有來自光線性化器16的失真補償，檢測到的基本信號是-18dBm，第二級諧波為-79dBm，和第三級諧波為-103dBm。上述所有失真均產(chǎn)生于光發(fā)射器12。若光線性化器參數(shù)Δλw＝3nm，Δλb＝0.65nm，則檢測的基本信號是-19dBm，第二級諧波為-120dBm，第三級諧波為-104dBm。由于來自耦合器最大傳輸點的耦合器偏差造成0.5dB的額外光損耗，在光補償之后，第二級失真被抑制達(dá)40dB。對于Δλw＝3nm，圖4示出了作為Δλb之函數(shù)的第二級抑制。根據(jù)圖4，當(dāng)Δλb從0.6變化到0.7nm時，可以實現(xiàn)大于20dB的補償抑制。對于具有Δλw＝0.47nm，且沒有偏差(Δλb＝0)的光線性化器16，則檢測的基本信號為-18dBm，第二級諧波為-77dBm，第三級諧波為-140dBm。在光補償之后，第三級失真被抑制達(dá)37dB。對于Δλb＝0nm，圖5示出了作為Δλw之函數(shù)的第三級抑制。根據(jù)圖5，當(dāng)Δλw從0.45變化到0.49nm時，可以獲得超過20dB的補償抑制。利用一個單獨的光線性化器16，我們可以同時對第二和第三級失真的抑制。用光線性化器Δλw＝0.45nm和Δλb＝0.02nm模擬，產(chǎn)生一個-18dB的已檢測基本信號，-107dB的第二級失真，和-123dB的第三級失真。在這種情況下，對第二和第三級失真都可以同時獲得20dB或更高的抑制。為了證實這一理論，圖4B示出了與實驗數(shù)據(jù)比較，其中h1≈0.15mW/mA，h2＝-0.7-4Mw/mA2，λc＝1313nm，ηFM＝270MHz/mA，和Δλw＝0.55nm時由經(jīng)驗?zāi)M獲得的第二和第三級失真抑制。
在光線性化器16為熔融光纖WDM耦合器的特定情況下，參考圖3和圖4可以理解，需要以某個精確度將λc校正到λp+Δλb，以獲得良好的補償失真抑制。給定光發(fā)射器12的特定的工作條件，可以估計出針對最佳性能的Δλw和Δλb。知道了λc，由參考波長λp＝λc+Δλb和所希望的斜率確定波長間隔Δλw可以構(gòu)造熔融光纖WDM耦合器。然后，λc和λp+Δλb之間的小偏差可以通過對激光器二極管(光發(fā)射器12)和/或熔融光纖WDM耦合器(光線性化器16)進(jìn)行溫度調(diào)諧而減到最小。如果我們考慮光線性化器是熔融光纖WDM耦合器的特定情況，則該耦合器(光線性化器16)的溫度敏感度可能大約為0.01nm/℃，DFB激光器二極管(光發(fā)射器12)的敏感度可能大約為0.1nm/℃。一個良好的激光器二極管溫度控制器的穩(wěn)定性可以好于0.1℃，其對應(yīng)的波長穩(wěn)定性在0.01至0.001nm之間的數(shù)量級上。
雖然這里詳細(xì)所示和公開的用于光纖通信的特定光線性化器完全能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的和提供所述的優(yōu)點，應(yīng)該理解，這僅僅是本發(fā)明優(yōu)選實施例的說明，其并不限于這里所示的結(jié)構(gòu)或設(shè)計的細(xì)節(jié)，而是以所附的權(quán)利要求的描述為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種通信裝置，包括用于產(chǎn)生已調(diào)信號的光發(fā)射器，所述已調(diào)信號具有中心發(fā)射波長(λc)和包括由所述光發(fā)射器引入的發(fā)射器失真；與所述光發(fā)射器連接的光學(xué)器件，用于從所述發(fā)射器接收所述已調(diào)信號，以由此導(dǎo)出一補償失真，所述光學(xué)器件具有一參考波長(λp)和一工作點波長偏差(Δλb)；用于建立工作波長，用所述光學(xué)器件的(λp+Δλb)校正所述發(fā)射器的(λc)的裝置，以便用所述補償失真基本上補償所述發(fā)射器失真；和用于把所述補償失真與所述發(fā)射器失真相加以消除來自所述已調(diào)信號的所述發(fā)射器失真的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述光發(fā)射器具有波長啁啾作用(dλc)，所述光學(xué)器件使用所述波長啁啾作用(dλc)導(dǎo)出所述補償失真。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述光學(xué)器件的特征在于一波長相依歸一化光傳輸曲線F(λ)，其中所述光學(xué)器件的(λp)和(Δλb)以F(λ)為基礎(chǔ)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述光傳輸曲線F(λ)具有一特征斜率確定波長間隔(Δλw)和由所述特征斜率確定波長間隔(Δλw)確定的斜率，其中相對于所述光傳輸曲線F(λ)的斜率來選擇所述光學(xué)器件的(λp+Δλb)，以導(dǎo)出所述補償失真。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述發(fā)射器失真包括第二級和第三級失真。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中為所述光發(fā)射器建立第一工作溫度，和為所述光學(xué)器件建立第二工作溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括用于對所述光發(fā)射器的偏壓控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述光發(fā)射是DFB激光器二極管。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中從基本上由直接調(diào)制的激光器二極管、電吸收調(diào)制器和Mach-Zehnder調(diào)制器組成的一組中選擇所述光發(fā)射器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述光學(xué)器件是熔融光纖WDM耦合器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中從基本上由波長相依吸收(獲得)材料，電吸收半導(dǎo)體波導(dǎo)，光纖Bragg光柵，波長相依耦合WDM器件，Mach-Zehnder波導(dǎo)調(diào)制器，薄膜濾波器，聲光可調(diào)諧濾波器，錐形光纖濾波器，和陣列波導(dǎo)光柵(AWG)濾波器組成的一組中選擇所述光學(xué)器件。
12.一種使光發(fā)射器的輸出光學(xué)線性化的系統(tǒng)，該輸出具有中心發(fā)射波長(λc)，所述系統(tǒng)包括對所述光發(fā)射器的輸出中的波長啁啾作用(dλc)進(jìn)行估計的裝置；響應(yīng)所述波長啁啾作用(dλc)以產(chǎn)生一補償失真的光學(xué)裝置，所述光學(xué)裝置的特征在于用于把所述波長啁啾作用(dλc)轉(zhuǎn)換成所述補償失真的波長相依歸一化光傳輸曲線F(λ)，所述光傳輸曲線F(λ)具有參考波長(λp)和工作點波長偏差(Δλb)；以及利用所述輸出的所述中心發(fā)射波長校正所述光學(xué)裝置的(λp+Δλb)，以便為用于對所述光發(fā)射器的輸出進(jìn)行線性化的所述補償失真建立有效值的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述光傳輸曲線F(λ)具有特征斜率確定波長間隔(Δλw)和由所述特征斜率確定波長間隔(Δλw)確定的斜率，其中相對于所述光傳輸曲線F(λ)的所述斜率選擇所述光學(xué)裝置的(λp+Δλb)，以產(chǎn)生所述補償失真。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中該輸出是包括由所述光發(fā)射器引入的發(fā)射器失真的已調(diào)信號，其中所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于把所述補償失真與所述發(fā)射器失真相加，以消除來自所述已調(diào)信號的所述發(fā)射器失真并由此對該輸出進(jìn)行線性化的裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述校正裝置是一個溫度控制器。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述光發(fā)射器是DFB激光器二極管，所述光學(xué)裝置是熔融光纖WDM耦合器。
17.一種用于使光發(fā)射器的輸出線性化的方法，其中該輸出具有中心發(fā)射波長(λc)以及包括具有由所述光發(fā)射器引入的發(fā)射器失真的已調(diào)信號，所述方法包括步驟對所述光發(fā)射器的輸出中的波長啁啾作用(dλc)進(jìn)行估計；利用波長相依歸一化光傳輸曲線F(λ)將所述波長啁啾作用(dλc)轉(zhuǎn)換成補償失真；和把補償失真與發(fā)射器失真相加以消除來自已調(diào)信號的發(fā)射器失真并由此對輸出進(jìn)行線性化。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中光傳輸曲線F(λ)具有參考波長(λp)和工作點波長偏差(Δλb)，該方法進(jìn)一步包括利用所述輸出的所述中心發(fā)射波長(λc)校正(λp+Δλb)，以便為用于對輸出進(jìn)行線性化的補償失真建立有效值的步驟。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中通過對光發(fā)射器進(jìn)行溫度調(diào)整實現(xiàn)校正步驟。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中該發(fā)射器失真包括第二級和第三級失真。
全文摘要
一種對光傳輸系統(tǒng)進(jìn)行線性化的方法，該光傳輸系統(tǒng)包括連接到光發(fā)射器(12)的輸出的光線性化器(16)。從包括已調(diào)信號和發(fā)射器失真的輸出，光線性化器(16)與該發(fā)射器輸出的波長啁啾作用相互作用。更具體地講，該線性化電路的特征在于利用波長啁啾作用產(chǎn)生補償失真的波長相依光傳輸曲線。此外，該光傳輸曲線具有參考波長和工作點波長偏差。在運行中，用該輸出校正光傳輸曲線，以便為補償失真建立有效值。然后把補償失真與發(fā)射器失真相加以消除來自已調(diào)信號的發(fā)射器失真，從而使輸出線性化。
文檔編號H04B10/155GK1513235SQ02811200
公開日2004年7月14日 申請日期2002年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月3日
發(fā)明者孫震國 申請人:美國萊特微公司