專利名稱：頻偏極化復(fù)用調(diào)制格式以及結(jié)合它的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及信息的光傳輸，更具體來說，涉及頻偏極化復(fù)用調(diào)制格式以及結(jié)合它的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
已知長距離系統(tǒng)已使用二進制調(diào)制格式來實現(xiàn)，其中單個數(shù)據(jù)比特在單個發(fā)射符號上調(diào)制。一種執(zhí)行二進制調(diào)制的方法稱作通斷鍵控(OOK)，其中發(fā)射脈沖隨數(shù)據(jù)比特流的一和零而接通和斷開。通斷鍵控可通過各種眾所周知的格式來實現(xiàn)，例如歸零(RZ)、非歸零(NRZ)和啁啾歸零(CRZ)格式。一般來說，在RZ格式中，發(fā)射光脈沖不占用整個比特周期，并且在相鄰比特之間歸零，而在NRZ格式中，光脈沖在連續(xù)二進制一被發(fā)送時具有常數(shù)值特性。在啁啾格式、如CRZ中，將比特同步正弦相位調(diào)制賦予發(fā)射脈沖。相移鍵控(PSK)是本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的另一種二進制調(diào)制方法。在PSK調(diào)制中，一和零通過光載波中的相位差或相變來識別?？赏ㄟ^隨第一相位接通發(fā)射器以指示一， 并且然后隨第二相位接通發(fā)射器以指示零，來實現(xiàn)PSK。在差分相移鍵控(DPSK)格式中，信號的光強度可保持為恒定，而一和零通過差分相變來指示。DPSK調(diào)制格式包括其中將歸零幅度調(diào)制賦予DPSK信號的RZ-DPSK以及CRZ-DPSK。當傳輸系統(tǒng)的比特率增加到例如40(ib/s時，傳輸代價(transmission penalty) 可變得更顯著。對于較高比特率，與和二進制調(diào)制格式相同的線速率相比(compared with the same line rate as binary modulation formats),
對色散和極化模式擴散增加的容限而具有吸引力。在多級調(diào)制格式中，多個數(shù)據(jù)比特可在單個發(fā)射符號上編碼。多個多級調(diào)制格式是已知的。用于對每個符號二比特進行編碼的多級調(diào)制格式的示例包括正交相移鍵控(QPSK)；差分正交相移鍵控(DQPSK)，其中信息在四個差分相位中編碼；以及幅移鍵控和差分二進制相移鍵控的組合(ASK-DBPSK)。具有用于對每個符號三比特進行編碼的八個符號級的多級調(diào)制格式包括差分8級相移鍵控(D8PSK)和ASK-DQPSK。 正交幅移鍵控和差分正交相位調(diào)制(QASK-DQPSK)的組合可用于提供16個符號級或者每個符號四比特。對于40(ib/S長距離光傳輸系統(tǒng)已經(jīng)考慮的兩種類型的多級調(diào)制格式是歸零差分正交相移鍵控(RZ-DQPSK)和極化復(fù)用(POLMUX) RZ-DPSK，它涉及發(fā)送正交極化的一對 20Gb/s信號。這兩種格式都實現(xiàn)2比特/符號調(diào)制。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在具有150Km中繼器間距和66. 6GHz信道間距的5200km拉曼輔助EDFA 系統(tǒng)中，主要由于更高非線性相位噪聲容限和靈敏度，40(ib/S P0LMUX-RZ-DPSK的性能比 40Gb/s RZ-DQPSK要好 4dB。然而，令人遺憾的是P0LMUX-RZ-DPSK要求包括跟蹤各信道的極化的輸入隨機狀態(tài)的極化控制器和抑制正交相鄰信道的極化器的接收器。極化控制的任何損失可引起P0LMUX-RZ-DPSK系統(tǒng)中的Q因數(shù)的降級。


應(yīng)當參照結(jié)合以下附圖來閱讀的以下詳細描述，附圖中相似標號表示相似部件圖1是符合本公開的系統(tǒng)的一個示范實施例的簡化框圖。圖2示出符合本公開的發(fā)射器的一個示范實施例的簡化框圖。圖3示出與符合本公開的發(fā)射器的一個示范實施例關(guān)聯(lián)的波形。圖4示出符合本公開的接收器的一個示范實施例的簡化框圖。圖4A包括符合本公開的調(diào)制器的相長和相消端口(constructive and destructive port)處的相對光功率對相位偏移的曲線圖。圖5包括示出符合本公開的一個實施例的傳輸性能的Q因數(shù)對信道功率的曲線圖。圖6包括示出符合本公開的一個實施例中的測量Q因數(shù)的頻率的頻率分布圖 (histogram)。圖7包括示出符合本公開的一個實施例的信道間距的容限的Q代價對信道間距誤差的曲線圖。圖8包括符合本公開的一個實施例的Q因數(shù)與具有單信道的一個實施例的Q因數(shù)相比的曲線圖以及示出符合本公開的一個實施例中具有比特對齊信道和比特交織信道的Q 代價的曲線圖。
具體實施例方式一般來說，符合本公開的系統(tǒng)實現(xiàn)P0LMUX-DPSK調(diào)制格式的變化，而沒有使用包括跟蹤各信道的極化的輸入隨機狀態(tài)的極化控制器和抑制正交相鄰信道的極化器的接收器。在一個示范實施例中，組合相對于彼此具有正交極化的兩個RZ-DPSK調(diào)制信號。兩個信號具有相應(yīng)信號的近似奇數(shù)個四分之一的比特率的光載波頻率差(an optical carier frequency difference of approximately an odd-number of one-quarter of the bit-rate of the respective signals)。通過這種限制，DPSK解調(diào)器有效地從相鄰信道去除串擾功率。為了優(yōu)化性能，可變延遲可用于調(diào)整兩個信道之間的光脈沖，使得它們經(jīng)過比特交織。圖1是符合本公開的WDM傳輸系統(tǒng)100的一個示范實施例的簡化框圖。傳輸系統(tǒng)用于通過光信息通路102將多個光信道從發(fā)射終端104傳送到一個或多個遠程定位 (remotely located)接收終端106。示范系統(tǒng)100可以是長距離水下系統(tǒng)，它配置用于將信道從發(fā)射器傳送到距離5000km或以上的接收器。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會知道，為了便于說明，系統(tǒng)100示為極簡化的點對點系統(tǒng)。例如，發(fā)射終端104和接收終端106當然均可配置為收發(fā)器，由此各可配置成執(zhí)行發(fā)射和接收功能。但是為了便于說明，本文中僅針對發(fā)射或接收功能來示出和描述終端。要理解，符合本公開的系統(tǒng)和方法可結(jié)合到大量網(wǎng)絡(luò)組件和配置中。本文中所示示范實施例僅作為說明而不是限制來提供。在所示示范實施例中，多個發(fā)射器TX1、TX2··· TXN的每個在關(guān)聯(lián)輸入端口 108_1、 108-2··· 108-N接收具有第一數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)信號。符合本公開，發(fā)射器TX1、ΤΧ2···ΤΧΝ的一個或多個可在關(guān)聯(lián)光載波波長λ 1Α和λ 1Β、λ 2Α和λ f λ ΝΑ和λ m傳送一對正交極化信號。每對的載波波長可頻率分隔信號的比特率的大約四分之一，如本文更詳細描述?？墒褂肈PSK調(diào)制格式(如RZ-DPSK或CRZ-DPSK格式)按照已知方式以第一數(shù)據(jù)速率的一半在
波長 λ IA 禾口 λ IB、λ 2Α
和λ2Β…λ Μ調(diào)制數(shù)據(jù)，并且在波長對
λ IA 禾口 λ IB、λ 2A 禾口 λ 2Β... λ NA
和λ ΝΒ所調(diào)制的信號可經(jīng)過比特交織。例如，對于端口 108-Ν處的40(ib/S輸入信號，發(fā)射器TXN可將輸入信號時分解復(fù)用為一對20(ib/S信號。發(fā)射器TXN可在波長λ ΝΑ使用RZ-DPSK格式來調(diào)制20(ib/S信號對的第一個，并且在波長λ 使用RZ-DPSK格式來調(diào)制20(ib/S光信號對的第二個。λ NA上的信號可相對λ NB上調(diào)制的信號經(jīng)過正交極化，并且λ NA的光載波頻率可與Xnb的光載波頻率分隔λΝΑ和λΝΒ上的信號的近似奇數(shù)個四分之一的比特率(例如1/4，3/4，5/4等)。為了優(yōu)化性能，波長λ 1Α和λ 1Β、λ 2Α和λ i·· λ ΝΑ和λ B上的正交極化信號可經(jīng)過比特交織。 為了便于說明，發(fā)射器當然以極簡化形式示出。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會知道，各發(fā)射器可包括配置用于在數(shù)據(jù)信號關(guān)聯(lián)波長以預(yù)期幅度和調(diào)制傳送數(shù)據(jù)信號的電和光組件。所傳送波長或信道分別在多個通路110-1、110_2…110-Ν上攜帶。數(shù)據(jù)信道由復(fù)用器或組合器112組合成光路102上的匯聚信號。光路102可包括光纖波導(dǎo)、光放大器、光濾波器、擴散補償模塊(dispersion compensating module)以及其它有源和無源組件。匯聚信號可在一個或多個遠程接收終端106接收。解復(fù)用器114將波長λ 1A和 λ1Β、λ2Α和λ2Β…λΝΑ和Xnb的發(fā)射信道分離到與關(guān)聯(lián)接收器RXl、RX2··· RXN耦合的關(guān)聯(lián)通路116-1、116-2··· 116-N。接收器RXl、RX2··· RXN的一個或多個可配置為對發(fā)射信號進行解調(diào)，并且在關(guān)聯(lián)輸出通路118-1、118-2…118-N以第一數(shù)據(jù)速率提供關(guān)聯(lián)輸出數(shù)據(jù)信號。 本文所使用的術(shù)語“耦合”指的是任何連接、耦合、鏈路等等，通過其將一個系統(tǒng)元件所攜帶的信號賦予“耦合”元件。這類“耦合”裝置不一定相互直接連接，而是可由可操縱或修改這類信號的中間組件或裝置分離。圖2是符合本公開的一個示范發(fā)射器200的簡化框圖。為了簡潔和便于說明，結(jié)合特定調(diào)制格式(即RZ-DPSK)、比特率和調(diào)制器的布置來描述所示示范實施例。但是要理解， 本文所述的示范實施例作為說明而不是限制來提出。符合本公開的系統(tǒng)可使用任何DPSK 調(diào)制格式、比特率和/或調(diào)制器的布置來實現(xiàn)。所示示范實施例200包括2XR Gb/s DPSK編碼器/驅(qū)動器202，它接收來自R Gb/ s數(shù)據(jù)源204的R (ib/s數(shù)據(jù)信號。為了便于說明，本文將針對配置為2X20(ib/S DPSK編碼器驅(qū)動器的編碼器/驅(qū)動器202以及配置為40(ib/S數(shù)據(jù)源204的數(shù)據(jù)源204來描述實施例200。但是要理解，R可表示任何數(shù)據(jù)速率。按照已知方式，DPSK編碼器/驅(qū)動器204可把來自數(shù)據(jù)源204的40(ib/S數(shù)據(jù)信號時分復(fù)用為兩個獨立20(ib/S數(shù)據(jù)信號，并且將獨立20(ib/S信號的DPSK編碼形式提供給第一 206和第二 208DPSK調(diào)制器。DPSK調(diào)制器206、208可配置用于使用DPSK格式、 按照已知方式將20(ib/S信號編碼到光信號上。在一個實施例中，例如，DPSK調(diào)制器可配置成賦予(impart) RZ-DPSK 調(diào)制，如 Neal S. Bergano 的標題為 “Synchronous amplitude modulation for improved performance of optical transmission systems，，白勺美國專禾公開號2004/0161245中所述，通過引用將其教導(dǎo)完整地結(jié)合到本文中。所示示范實施例200還包括第一激光器210，它用于產(chǎn)生具有波長λ NA和對應(yīng)頻率 fNA的連續(xù)波(CW)光信號。光信號可耦合到第一 DPSK調(diào)制器206，用于使用DPSK調(diào)制格式(如RZ-DPSK調(diào)制格式)將20(ib/S數(shù)據(jù)信號之一編碼到光信號上，從而在載波波長λ NA產(chǎn)生調(diào)制光信息信號。可提供第二激光器212用于產(chǎn)生具有波長λ ΝΒ和對應(yīng)頻率fNB的連續(xù)波 (Cff)光信號。光信號可耦合到第二 DPSK調(diào)制器208，用于使用DPSK調(diào)制格式(如RZ-DPSK 調(diào)制格式)將20(ib/S數(shù)據(jù)信號的另一個編碼到光信號上，從而在載波波長λ NB產(chǎn)生調(diào)制光 fn息fe巧°調(diào)制器的輸出耦合到已知極化組合器214的相應(yīng)輸入。極化組合器214將調(diào)制器輸出復(fù)用成匯聚信號，并且極化輸出，使得它們經(jīng)過相對正交極化，即，在波長λ ΝΑ所調(diào)制的信號相對在波長λ ΝΒ所調(diào)制的信號經(jīng)過正交極化。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會知道，極化組合器的功能性可使用例如其中輸入的極化狀態(tài)經(jīng)過仔細調(diào)整的常規(guī)定向耦合器來實現(xiàn)。在所示示范實施例中，λΝΑ和Xnb上的信號的比特交織使用反饋通路216來實現(xiàn)， 其中反饋通路216包括耦合器218、已知光-電(0/Ε)轉(zhuǎn)換器219、電帶通濾波器220和RF 功率檢測器222。耦合器可采取已知配置用于將極化器輸出的一部分(如10%)耦合到0/Ε 轉(zhuǎn)換器219。0/Ε轉(zhuǎn)換器219可通過已知方式將耦合器輸出轉(zhuǎn)換為電信號，并且將電信號作為輸出提供給電帶通濾波器220。電帶通濾波器220可采取具有等于在λΝΑ和λΝΒ上調(diào)制的信號的時鐘頻率的中心頻率(例如在數(shù)據(jù)源提供40(ib/S數(shù)據(jù)信號的實施例中的20GHz) 的已知配置。帶通濾波器220的輸出可耦合到功率檢測器222。RF功率檢測器也可采取已知配置用于檢測帶通濾波器的中心頻率處的光功率。功率檢測器222的輸出被提供給可變延遲元件224。延遲元件2 可耦合在編碼器/驅(qū)動器202與調(diào)制器208之間，用于將可變延遲賦予由調(diào)制器208調(diào)制到波長λ NB上的脈沖?？身憫?yīng)功率檢測器222的輸出而賦予可變延遲，用于調(diào)整在λΝΑ和Xnb所調(diào)制的光脈沖之間的相對定時，使得它們經(jīng)過比特交織。一般來說，如果在λΝΑ和Xnb所調(diào)制的光脈沖完全對齊，則功率檢測器222將檢測到時鐘頻率的最大光功率。因此，在一個實施例中，功率檢測器222可將反饋信號提供給延遲元件224，延遲元件2Μ配置成使時鐘頻率的光功率為最小，由此實現(xiàn)比特交織。參照圖3，例如，提供分別在λΝΑ和λ ΝΒ所調(diào)制的示范RZ-DPSK信號的相對光功率對時間的曲線圖302和304。箭頭306圖解示出在λ ΝΑ所調(diào)制的信號的極化方向，而箭頭 308圖解示出在Xnb所調(diào)制的信號的極化方向。如圖所示，λΝΑ和λΝΒ上的信號經(jīng)過相對正交極化。另外，λΝΑ和λ ΝΒ上的光脈沖經(jīng)過比特交織，g卩，λ NA上的光脈沖一般占用λΝΒ 上的脈沖之間的空間，反過來也是一樣。分別與λΝΑ和λΝΒ關(guān)聯(lián)的光載波頻率fNA和fNB在某個容限之內(nèi)又相差大約奇數(shù)個四分之一的比特率，下面將詳細描述。fNA與&之間的關(guān)系可表達如下|/側(cè)比特率,其中x為奇數(shù)⑴但是應(yīng)當注意，fNA與fNB之間的頻率差的絕對值應(yīng)當足夠小，以便避免與相鄰信道、即匯聚WDM信號中的λ (Ν+1)Α和λ _Β與λ (Ν_1)Α和λ (Ν_1)Β發(fā)生干擾。來看圖4，示出符合本公開的示范接收器400。所示示范實施例包括放大器402， 例如摻鉺光纖放大器(EDFA)，用于接收和放大在通路404所提供的DPSK調(diào)制光信號；已知分離器406，用于將放大器402的輸出分離(split)到第一通路408和第二通路410上。第一已知DPSK解調(diào)器412耦合到第一通路408，并且包括第一光檢測器416和第二光檢測器 418的第一雙平衡檢測器414配置耦合到第一 DPSK解調(diào)器412的輸出。第一差分放大器420耦合到平衡檢測器414的輸出。第二已知DPSK解調(diào)器422耦合到第二通路410，并且包括第一光檢測器4 和第二光檢測器4 的第二雙平衡檢測器配置4 耦合到第二 DPI 解調(diào)器422的輸出。第二差分放大器430耦合到第二 DPSK解調(diào)器422的輸出。時分復(fù)用器432分別耦合到差分放大器420、430的輸出。時分復(fù)用器交織其輸入的數(shù)據(jù)，以便在通路440上提供表示在通路404上提供的輸入的電輸出。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會知道，為了便于說明，以簡化圖解形式示出所示接收器。例如輸入處的帶通濾波器、平衡檢測器的輸出處的時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)電路、用于控制解調(diào)器的操作特性的反饋通路等其它組件可結(jié)合到符合本公開的接收器中。在一個實施例中， 例如，DPSK解調(diào)器的每個可按照如Jerzy Domagala的標題為“Optical Receiver”的美國專利No. 7333732中所述來配置，通過引用將其教導(dǎo)完整地結(jié)合到本文中。DPSK解調(diào)器412、422各可包括已知干涉儀，例如馬赫-曾德爾干涉儀，它配置成分別將光線分離到兩個獨立光通路/支路442、444和446、448上，其中之一可具有比另一個要長1數(shù)據(jù)比特的光通路長度，并且以干涉測量方式重新組合該光線。圖4圖解示出與具有更長通路長度的各DPSK解調(diào)器的通路444、448關(guān)聯(lián)的傳遞函數(shù)。與關(guān)聯(lián)解調(diào)器的另一個通路442、446上的信號相比，相應(yīng)通路可配置成賦予預(yù)期時間延遲分量T以及預(yù)期相位
延遲分量一 。在符合本公開的接收器中，由于λΝΑ和λ ΝΒ分隔大約奇數(shù)個四分之一的比特率的頻率差，所以解調(diào)器412、422其中之一可優(yōu)化用于對λ ΝΑ上的信號進行解調(diào)，同時阻塞λΝΒ 上的信號，而解調(diào)器的另一個可被優(yōu)化用于對λΝΒ上的信號進行解調(diào)，同時阻塞λΝΑ上的信號。具體來說，各解調(diào)器412、422的相位延遲分量取決于可表達為下式的相位偏移
Δφ:Δ φ = 2 π Δ f/FSR (2)其中，Af是DPSK解調(diào)器相對于輸入信號的中心頻率偏移，以及FSR是解調(diào)器的自由譜范圍。如果DPSK解調(diào)器412的中心頻率設(shè)置成與λΝΑ關(guān)聯(lián)的頻率(即，Af = 0)，則對于在λΝΑ所調(diào)制的信號Δφ=0。通過對于λΝΑ上的信號Δφ=0并且時間延遲分量T設(shè)置成與同一個解調(diào)器412的另一個通路442上的信號相比提供1比特延遲，來自解調(diào)器的一個輸出(相長支路)的光線表示在λ ΝΑ所調(diào)制的數(shù)字“1”強度，以及如果在λ ΝΑ所調(diào)制的兩個相鄰比特之間的相位差為0，則來自另一個輸出(相消支路)的光線表示在λΝΑ所調(diào)制的數(shù)字“0”強度，而如果在λΝΑ所調(diào)制的兩個相鄰比特之間的相位差為180度，則反過來。圖 4Α例如包括曲線圖480、482，其示出解調(diào)器412和422的輸出的相對傳輸函數(shù)。曲線圖480 示出在解調(diào)器的相長端口的光傳輸函數(shù)(即，相對功率對光相位偏移Δφ)，而曲線圖482示出在相消端口的光傳輸函數(shù)。如圖所示，當DPSK解調(diào)器412的中心頻率調(diào)諧到λΝΑ時，在解調(diào)器的輸出端口的信號具有表示在λΝΑ所調(diào)制的1和0的不同值。對第一光檢測器416 和第二光檢測器418賦予DPSK解調(diào)器412的光輸出，其中第一光檢測器416和第二光檢測器418例如在通路450、452向差分放大器420提供關(guān)聯(lián)電輸出。因此，差分放大器420的輸出包括1和-1，取決于λΝΑ上的調(diào)制相位差。但是，由于關(guān)聯(lián)λΝΒ的頻率相對于λΝΑ的頻率偏移例如比特率的四分之一(其中比特率相當于解調(diào)器的FSR)，所以對于在λ ΝΒ所調(diào)制的信號Af= 1/4FSR。將Δ f =1/4FSR代入上式0)，對于在λΝΒ所調(diào)制的信號得Δφ=π/2，這意味著，在解調(diào)器的相長端口和相消端口處，在λΝΒ所調(diào)制的光信號與其1比特延遲信號之間不存在相干跳動，如圖4Α 所示(“Xtalk pol”)。通過這個相位偏移，響應(yīng)在λΝΒ所調(diào)制的信號，相等光電流在平衡檢測器414的輸出450、452處提供，并且由差分放大器420來消除(cancel out)。因此， 通路434上的差分放大器420的輸出僅表示在λ NA所調(diào)制的1和0，以及有效地消除在λΝΒ 所調(diào)制的信號，而沒有使用極化控制器或極化器。同樣，如果另一個DPSK解調(diào)器422的中心頻率設(shè)置成與Anb關(guān)聯(lián)的頻率(g卩，Af =0)，則對于在Anb所調(diào)制的信號Δφ=0。通過對于Anb上的信號Δφ==0并且時間延遲分量 T設(shè)置成與同一個解調(diào)器422的另一個通路446上的信號相比提供1比特延遲，來自解調(diào)器的一個輸出(相長支路)的光線表示在λ ΝΒ所調(diào)制的數(shù)字“1”強度，以及如果在λΝΒ所調(diào)制的兩個相鄰比特之間的相位差為0，則來自另一個輸出(相消支路)的光線表示在Xnb所調(diào)制的數(shù)字“0”強度，而如果在λ ΝΒ所調(diào)制的兩個相鄰比特之間的相位差為180度，則反過來，如圖4Α所示。對第一光檢測器似6和第二光檢測器4 賦予DPSK解調(diào)器422的光輸出，其中第一光檢測器似6和第二光檢測器4 例如在通路454、456向差分放大器430提供關(guān)聯(lián)電輸出。因此，通路436上的差分放大器430的輸出包括在Xnb所調(diào)制的1和0。由于關(guān)聯(lián)λΝΑ的頻率相對于Xnb的頻率偏移例如比特率的1/4(其中比特率相當于解調(diào)器的FSR)，所以對于在λΝΑ所調(diào)制的信號Af = 1/4FSR。將Δ f = 1/4FSR代入上式 ⑵，對于在λ ΝΑ所調(diào)制的信號得Δφ=π/2，這意味著，在解調(diào)器的相長端口和相消端口處， 在λΝΑ所調(diào)制的光信號與其1比特延遲信號之間不存在相干跳動，如圖4Α所示(“Xtalk pol”)。通過這個相位偏移，響應(yīng)在λΝΑ所調(diào)制的信號，相等光電流在平衡檢測器的輸出妨4、456處提供，并且由差分放大器來消除。因此，通路436上的差分放大器430的輸出僅表示在λ ΝΒ所調(diào)制的1和0，以及有效地消除在λ ΝΑ所調(diào)制的信號，而沒有使用極化控制器或極化器。DPSK解調(diào)器420、430的輸出耦合到時分復(fù)用器432的輸入。時分復(fù)用器432可交織DPSK解調(diào)器輸出，以便在通路440上提供表示在通路404上接收的輸入的匯聚電輸出。 例如，在其中發(fā)射器如圖2所示來配置的一個實施例中，匯聚輸出可表示由40(ib/S數(shù)據(jù)源 204所提供的數(shù)據(jù)。因此，在λΝΑ禾Π λΝΒ所調(diào)制的信號之間的間距近似等于DPSK解調(diào)器的FSR的奇數(shù)個四分之一、即在λΝΑ和Xnb所調(diào)制的信號的比特率時，則后面是差分放大器的DPSK解調(diào)器能夠用于去除信號之一。在符合本公開的一個系統(tǒng)中，相干跳動噪聲和相鄰信號跳動噪聲可分別通過極化復(fù)用和比特交織得到解決。具體來說，由于信號經(jīng)過正交極化，所以使它們之間的相干跳動項為最小或消除。相反，常規(guī)POLMUX配置中極化控制器或極化器相對于輸入信號的任何未對齊可能引起相干跳動損害(coherent beating impairment)。相鄰信號ASE跳動噪聲可能產(chǎn)生3dB Q代價，因為相鄰信號具有與所測量信號幾乎相同的幅度。 通過將相鄰ASE噪聲與取樣時間分離，比特交織在λΝΑ和λ ΝΒ所調(diào)制的信號減小來自附加相鄰信號ASE跳動噪聲的代價。圖5和圖6示出包括各以40Gb/sec通過具有150km中繼器間距和66. 6GHz信道間距的5200km拉曼輔助EDFA系統(tǒng)所傳送的50個信道的符合本公開的示范系統(tǒng)的性能。圖 5包括分別使用常規(guī)POLMUX RZ-DPSK調(diào)制、符合本公開的偏移POLMUX RZ-DPSK調(diào)制以及DQPSK調(diào)制的測試系統(tǒng)的Q因數(shù)對總信道功率的曲線圖502、504、506。如圖所示，符合本公開的偏移POLMUX RZ-DPSK系統(tǒng)與常規(guī)P0LMUX-RZ-DPSK相比呈現(xiàn)相似的非線性容限，而無需極化控制器和極化器，并且比RZ-DQPSK要好大約2. 5dB。圖6包括分別使用常規(guī)POLMUX RZ-DPSK調(diào)制和符合本公開的偏移POLMUX RZ-DPSK調(diào)制的測試系統(tǒng)的所測量Q因數(shù)的頻率分布圖602、604。如圖所示，符合本公開的偏移POLMUX RZ-DPSK系統(tǒng)的最壞情況Q因數(shù)比常規(guī)POLMUX RZ-DPSK系統(tǒng)的最壞情況Q因數(shù)要高大約0.3dB。另外，符合本公開的偏移POLMUX RZ-DPSK系統(tǒng)的Q因數(shù)的范圍比常規(guī) POLMUX RZ-DPSK系統(tǒng)的范圍要窄。圖7-8示出包括通過6200km和9500km所傳送的40Gb/sec信道和偏移POLMUX RZ-DPSK調(diào)制的符合本公開的示范測試系統(tǒng)的性能。圖7分別包括6200km和9500km傳輸?shù)腝因子代價(dB)對信道間距誤差的曲線圖702、704。圖7中的術(shù)語“信道間距誤差”指的是例如λΝΑ與λΝΒ之間的比特率的四分之一的預(yù)期間距的誤差。對于40(ib/sec信號，在入NA禾卩λ ΝΒ所調(diào)制的信號具有20(ib/S的比特率，比特率的四分之一的間距將為5GHz間距。 圖7中的“信道間距誤差” 0指示例如λΝΑ禾Π λ ΝΒ正好分隔比特率的四分之一。如圖所示，符合本公開的測試系統(tǒng)對于0. 5GHz信道間距誤差在6200km和9500km 的距離呈現(xiàn)小于0. 2dB傳輸代價，以及對于IGHz信道間距誤差呈現(xiàn)小于0. 5dB傳輸代價。 因此，在一個實施例中，信道間距誤差對于比特率為20(ib/S的信號可小于或等于0. 5GHz。 更一般來說，信道間距誤差可小于或等于標稱(預(yù)期)信道間距的10%。換言之，fNA與fNB 之間的頻率差可以是奇數(shù)個四分之一的比特率士 10%。圖8包括當信道分別經(jīng)過比特交織和比特對齊時，例如包括第一和第二信道λΝΑ 和λ ΝΒ的符合本公開的系統(tǒng)的Q因數(shù)與僅包括單個信道的系統(tǒng)的Q因數(shù)相比的曲線圖802、 804。圖8還包括當信道分別經(jīng)過比特交織和比特對齊時，符合本公開的系統(tǒng)的Q代價與僅包括單個信道的系統(tǒng)的Q因數(shù)相比的曲線圖806、808。如曲線圖806所示，符合本公開的示范測試系統(tǒng)中的比特交織產(chǎn)生與單個信道的Q性能相比要小0. 5dB的Q代價。根據(jù)本公開的一個方面，因而提供一種設(shè)備，包括驅(qū)動器，配置成接收具有2R (Λ/s的原始數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)信號，并且將數(shù)據(jù)信號分為第一和第二數(shù)據(jù)信號，第一和第二數(shù)據(jù)信號的每個具有R (Λ/s的數(shù)據(jù)速率；第一差分相移鍵控(DPSK)調(diào)制器，用于采用DPSK 數(shù)據(jù)調(diào)制將第一數(shù)據(jù)信號調(diào)制到第一光信號上以提供第一光數(shù)據(jù)信號，第一光信號具有第一載波頻率；第二DPSK調(diào)制器，用于采用DPSK數(shù)據(jù)調(diào)制將第二數(shù)據(jù)信號調(diào)制到第二光信號上以提供第二光數(shù)據(jù)信號，第二光信號具有第二載波頻率，第一載波頻率與第二載波頻率之間的差的絕對值近似為奇數(shù)個四分之一的R GHz ；可變延遲元件，耦合到第二 DPSK解調(diào)器，配置用于與第一光數(shù)據(jù)信號相比將可變延遲賦予第二光數(shù)據(jù)信號；以及組合器，耦合到第一 DPSK調(diào)制器的輸出和第二 DPSK調(diào)制器的輸出，并且配置用于將第一光數(shù)據(jù)信號和第二光數(shù)據(jù)信號組合為匯聚信號供耦合到光信息信道，第一光數(shù)據(jù)信號相對于第二光數(shù)據(jù)信號經(jīng)過相對正交極化。根據(jù)本公開的另一個方面，提供一種方法，包括將具有2R Gb/s的數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)信號分為第一和第二數(shù)據(jù)信號，第一和第二數(shù)據(jù)信號的每個具有R Gb/s的數(shù)據(jù)速率；采用差分相移鍵控(DPSK)數(shù)據(jù)調(diào)制將第一數(shù)據(jù)信號調(diào)制到第一光信號上以提供第一光數(shù)據(jù)信號，第一光信號具有第一載波頻率；采用差分DPSK數(shù)據(jù)調(diào)制將第二數(shù)據(jù)信號調(diào)制到第二光信號上以提供第二光數(shù)據(jù)信號，第二光信號具有第二載波頻率，第一載波頻率與第二載波頻率之間的差的絕對值近似為奇數(shù)個四分之一的R GHz ；與第一光數(shù)據(jù)信號相比將延遲賦予第二光數(shù)據(jù)信號；將第一和第二光信號相對于彼此正交極化；以及將第一和第二光數(shù)據(jù)信號組合為匯聚信號供耦合到光信息信道。根據(jù)本公開的另一個方面，提供一種設(shè)備，包括解調(diào)器，配置用于接收其上按照 DPSK調(diào)制格式以R Gb/s的數(shù)據(jù)速率調(diào)制數(shù)據(jù)的第一光信號以及其上按照DPSK調(diào)制格式以R Gb/s的數(shù)據(jù)速率調(diào)制數(shù)據(jù)的第二光信號，第一光信號具有第一載波頻率，第二光信號具有第二載波頻率，第一載波頻率與第二載波頻率之間的差的絕對值近似為奇數(shù)個四分之一的R GHz，解調(diào)器具有近似等于第一載波頻率的中心頻率并且配置成在第一和第二支路提供第一和第二光信號以及提供第一和第二光輸出；第一和第二光檢測器，第一光檢測器配置用于響應(yīng)其上被賦予第一光輸出而提供第一電輸出，第二光檢測器配置用于響應(yīng)其上被賦予第二光輸出而提供第二電輸出；以及差分放大器，耦合到第一和第二電輸出。根據(jù)本公開的另一個方面，提供一種方法，包括接收其上按照DPSK調(diào)制格式以 R (Λ/s的數(shù)據(jù)速率調(diào)制數(shù)據(jù)的第一光信號以及其上按照DPSK調(diào)制格式以R (ib/s的數(shù)據(jù)速率調(diào)制數(shù)據(jù)的第二光信號，第一光信號具有第一載波頻率，第二光信號具有第二載波頻率，第一載波頻率與第二載波頻率之間的差的絕對值近似為奇數(shù)個四分之一的RGHz ；將第一光信號和第二光信號耦合到解調(diào)器，解調(diào)器具有近似等于第一載波頻率的中心頻率并且配置成在第一和第二支路提供第一和第二光信號以及提供第一和第二光輸出；分別對第一和第二光檢測器賦予第一和第二光輸出，第一光檢測器配置用于響應(yīng)其上被賦予第一光輸出而提供第一電輸出，第二光檢測器配置用于響應(yīng)其上被賦予第二光輸出而提供第二電輸出；以及將第一和第二電輸出耦合到差分放大器。本文描述了實施例，但是其中一部分利用符合本公開的系統(tǒng)或方法，并且作為說明而不是限制在本文中提出?？蛇M行本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的許多其它實施例，而沒有實質(zhì)背離本公開的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包括驅(qū)動器，配置成接收具有2R Gb/s的原始數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)信號，并且將所述數(shù)據(jù)信號分為第一和第二數(shù)據(jù)信號，所述第一和第二數(shù)據(jù)信號的每個具有R Gb/s的數(shù)據(jù)速率；第一差分相移鍵控(DPSK)調(diào)制器，用于采用DPSK數(shù)據(jù)調(diào)制將所述第一數(shù)據(jù)信號調(diào)制到第一光信號上以提供第一光數(shù)據(jù)信號，所述第一光信號具有第一載波頻率；第二 DPSK調(diào)制器，用于采用DPSK數(shù)據(jù)調(diào)制將所述第二數(shù)據(jù)信號調(diào)制到第二光信號上以提供第二光數(shù)據(jù)信號，所述第二光信號具有第二載波頻率，所述第一載波頻率與所述第二載波頻率之間的差的絕對值近似為奇數(shù)個四分之一的R GHz ；可變延遲元件，耦合到所述第二 DPSK解調(diào)器，配置用于與第一光數(shù)據(jù)信號相比將可變延遲賦予所述第二光數(shù)據(jù)信號；以及組合器，耦合到所述第一 DPSK調(diào)制器的輸出和所述第二 DPSK調(diào)制器的輸出，并且配置用于將所述第一光數(shù)據(jù)信號和所述第二光數(shù)據(jù)信號組合為匯聚信號供耦合到光信息信道， 所述第一光數(shù)據(jù)信號相對于所述第二光數(shù)據(jù)信號經(jīng)過相對正交極化。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一載波頻率與所述第二載波頻率之間的差的絕對值處于奇數(shù)個四分之一的R GHz的10%之內(nèi)或更小。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一載波頻率與所述第二載波頻率之間的差的絕對值處于四分之一的R GHz的10%之內(nèi)或更小。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述差分相移鍵控(DPSK)數(shù)據(jù)調(diào)制包括歸零DPSK 數(shù)據(jù)調(diào)制。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述組合器包括極化組合器。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，所述設(shè)備還包括功率檢測器，所述功率檢測器配置用于檢測所述匯聚信號的功率，并且將反饋信號提供給所述可變延遲元件供控制由所述延遲元件所賦予的所述可變延遲，以便提供所述第一和第二光數(shù)據(jù)信號的比特交織。
7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，所述設(shè)備還包括解調(diào)器，配置用于接收所述匯聚信號，所述解調(diào)器具有近似等于所述第一載波頻率的中心頻率，并且配置成在第一和第二支路提供所述匯聚信號以及提供第一和第二光輸出；第一和第二光檢測器，所述第一光檢測器配置用于響應(yīng)其上被賦予所述第一光輸出而提供第一電輸出，所述第二光檢測器配置用于響應(yīng)其上被賦予所述第二光輸出而提供第二電輸出；以及差分放大器，耦合到所述第一和第二電輸出。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，所述設(shè)備還包括第二解調(diào)器，配置用于接收所述匯聚信號，所述第二解調(diào)器具有近似等于所述第二載波頻率的中心頻率，并且配置成在所述第二解調(diào)器的第一和第二支路提供匯聚信號以及提供第三和第四光輸出；第三和第四光檢測器，所述第三光檢測器配置用于響應(yīng)其上被賦予所述第三光輸出而提供第三電輸出，所述第四光檢測器配置用于響應(yīng)其上被賦予所述第四光輸出而提供第四電輸出；以及第二差分放大器，耦合到所述第三和第四電輸出。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，所述設(shè)備還包括時分復(fù)用器，所述時分復(fù)用器耦合到所述第一差分放大器的輸出和所述第二差分放大器的輸出，并且配置用于將所述第一差分放大器的所述輸出和所述第二差分放大器調(diào)制器的所述輸出組合為具有2R Gb/s的數(shù)據(jù)速率的解調(diào)匯聚信號。
10.一種方法，包括將具有2R Gb/s的數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)信號分為第一和第二數(shù)據(jù)信號，所述第一和第二數(shù)據(jù)信號的每個具有R Gb/s的數(shù)據(jù)速率；采用差分相移鍵控(DPSK)數(shù)據(jù)調(diào)制將所述第一數(shù)據(jù)信號調(diào)制到第一光信號上以提供第一光數(shù)據(jù)信號，所述第一光信號具有第一載波頻率；采用DPSK數(shù)據(jù)調(diào)制將所述第二數(shù)據(jù)信號調(diào)制到第二光信號上以提供第二光數(shù)據(jù)信號，所述第二光信號具有第二載波頻率，所述第一載波頻率與所述第二載波頻率之間的差的絕對值近似為奇數(shù)個四分之一的R GHz ；與第一光數(shù)據(jù)信號相比將延遲賦予所述第二光數(shù)據(jù)信號； 使所述第一和第二光信號相對于彼此經(jīng)過正交極化；以及將所述第一和第二光數(shù)據(jù)信號組合為匯聚信號供耦合到所述光信息信道。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述第一載波頻率與所述第二載波頻率之間的差的絕對值處于奇數(shù)個四分之一的R GHz的10%之內(nèi)或更小。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述第一載波頻率與所述第二載波頻率之間的差的絕對值處于四分之一的R GHz的10%之內(nèi)或更小。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述差分相移鍵控(DPSK)數(shù)據(jù)調(diào)制包括歸零 DPSK數(shù)據(jù)調(diào)制。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述極化和組合包括將所述第一和第二光數(shù)據(jù)信號耦合到極化組合器。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，所述方法還包括檢測所述匯聚信號的功率，并且響應(yīng)所述匯聚信號的所述功率而賦予所述延遲，以便實現(xiàn)所述第一和第二光數(shù)據(jù)信號的比特交
16.如權(quán)利要求10所述的方法，所述方法還包括 接收所述匯聚信號；將所述匯聚信號耦合到解調(diào)器，所述解調(diào)器具有近似等于所述第一載波頻率的中心頻率，并且配置成在第一和第二支路提供所述匯聚信號以及提供第一和第二光輸出；分別對第一和第二光檢測器賦予所述第一和第二光輸出，所述第一光檢測器配置用于響應(yīng)其上被賦予所述第一光輸出而提供第一電輸出，所述第二光檢測器配置用于響應(yīng)其上被賦予所述第二光輸出而提供第二電輸出；以及將所述第一和第二電輸出耦合到差分放大器。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，所述方法還包括將所述匯聚信號耦合到第二解調(diào)器，所述第二解調(diào)器具有近似等于所述第二載波頻率的中心頻率，并且配置成在所述第二解調(diào)器的第一和第二支路提供所述匯聚信號以及提供第三和第四光輸出；分別對第三和第四光檢測器賦予所述第三和第四光輸出，所述第三光檢測器配置用于響應(yīng)其上被賦予所述第三光輸出而提供第三電輸出，所述第四光檢測器配置用于響應(yīng)其上被賦予所述第四光輸出而提供第四電輸出；以及將所述第三和第四電輸出耦合到第二差分放大器。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，所述方法還包括將所述第一差分放大器的所述輸出和所述第二差分放大器調(diào)制器的所述輸出組合為具有2R Gb/s數(shù)據(jù)速率的解調(diào)匯聚信號。
19.一種設(shè)備，包括解調(diào)器，配置用于接收其上按照差分相移鍵控(DPSK)調(diào)制格式以R (ib/s的數(shù)據(jù)速率調(diào)制數(shù)據(jù)的第一光信號以及其上按照DPSK調(diào)制格式以R Gb/s的數(shù)據(jù)速率調(diào)制數(shù)據(jù)的第二光信號，所述第一光信號具有第一載波頻率，所述第二光信號具有第二載波頻率，所述第一載波頻率與所述第二載波頻率之間的差的絕對值近似為奇數(shù)個四分之一的RGHz，所述解調(diào)器具有近似等于所述第一載波頻率的中心頻率，并且配置成在第一和第二支路提供所述第一和第二光信號以及提供第一和第二光輸出；第一和第二光檢測器，所述第一光檢測器配置用于響應(yīng)其上被賦予所述第一光輸出而提供第一電輸出，所述第二光檢測器配置用于響應(yīng)其上被賦予所述第二光輸出而提供第二電輸出；以及差分放大器，耦合到所述第一和第二電輸出。
20.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，所述設(shè)備還包括第二解調(diào)器，配置用于接收所述第一和第二光信號，所述第二解調(diào)器具有近似等于所述第二載波頻率的中心頻率，并且配置成在所述第二解調(diào)器的第一和第二支路提供所述第一和第二光信號以及提供第三和第四光輸出；第三和第四光檢測器，所述第三光檢測器配置用于響應(yīng)其上被賦予所述第三光輸出而提供第三電輸出，所述第四光檢測器配置用于響應(yīng)其上被賦予所述第四光輸出而提供第四電輸出；以及第二差分放大器，耦合到所述第三和第四電輸出。
21.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，所述設(shè)備還包括時分復(fù)用器，所述時分復(fù)用器耦合到所述第一差分放大器的輸出和所述第二差分放大器的輸出，并且配置用于將所述第一差分放大器的所述輸出和所述第二差分放大器調(diào)制器的所述輸出組合為具有2R Gb/s的數(shù)據(jù)速率的匯聚信號。
22.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述差分相移鍵控(DPSK)數(shù)據(jù)調(diào)制包括歸零 DPSK數(shù)據(jù)調(diào)制。
23.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述第一載波頻率與所述第二載波頻率之間的差的絕對值處于奇數(shù)個四分之一的R GHz的10%之內(nèi)或更小。
24.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述第一載波頻率與所述第二載波頻率之間的差的絕對值處于四分之一的R GHz的10%之內(nèi)或更小。
25.一種方法，包括接收其上按照差分相移鍵控(DPSK)調(diào)制格式以R (Λ/s的數(shù)據(jù)速率調(diào)制數(shù)據(jù)的第一光信號以及其上按照DPSK調(diào)制格式以R Gb/s的數(shù)據(jù)速率調(diào)制數(shù)據(jù)的第二光信號，所述第一光信號具有第一載波頻率，所述第二光信號具有第二載波頻率，所述第一載波頻率與所述第二載波頻率之間的差的絕對值近似為奇數(shù)個四分之一的R GHz ；將所述第一光信號和所述第二光信號耦合到解調(diào)器，所述解調(diào)器具有近似等于所述第一載波頻率的中心頻率，并且配置成在第一和第二支路提供所述第一和第二光信號以及提供第一和第二光輸出；分別對第一和第二光檢測器賦予所述第一和第二光輸出，所述第一光檢測器配置用于響應(yīng)其上被賦予所述第一光輸出而提供第一電輸出，所述第二光檢測器配置用于響應(yīng)其上被賦予所述第二光輸出而提供第二電輸出；以及將所述第一和第二電輸出耦合到差分放大器。
全文摘要
極化復(fù)用差分相移鍵控格式(POL-MUX-DPSK)提供有偏移和比特交織頻率信道并且使用DPSK解調(diào)器進行解調(diào)的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。
文檔編號H04B10/04GK102224690SQ200980139564
公開日2011年10月19日 申請日期2009年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月6日
發(fā)明者C·R·戴維森, 張宏賓 申請人:泰科電子海底通信有限責任公司