光發(fā)送器和用于光調(diào)制器的偏壓控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光發(fā)送器和用于光調(diào)制器的偏壓控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，已經(jīng)使用了數(shù)字相干技術(shù)通過雙偏振正交相移鍵控(DP-QPSK)來實(shí)施每秒100吉比特(Gbps)長距離光傳輸。為了進(jìn)一步提高傳輸容量，期望更窄的頻譜帶寬和更高級別的調(diào)制方案。
[0003]在超過1Gbps的高速光傳輸中，馬赫-曾德爾(MZ)調(diào)制器通常用作光調(diào)制器。為了產(chǎn)生高質(zhì)量的光信號，光調(diào)制器的操作點(diǎn)保持在相對于輸入驅(qū)動(dòng)信號的適當(dāng)點(diǎn)。在相位調(diào)制方案中，控制施加于光調(diào)制器的偏置電壓，使得電氣數(shù)據(jù)信號的振動(dòng)的中心與MZ調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)電壓-光強(qiáng)度特征曲線的最低點(diǎn)相一致。為了將偏置電壓控制到適當(dāng)值，將低頻信號疊加在偏置電壓上，并且在偏置電壓上執(zhí)行反饋控制，從而最小化包含在輸出光中的低頻(fo)分量。
[0004]圖1例示了驅(qū)動(dòng)信號的眼圖。圖(A)是用于QPSK調(diào)制的驅(qū)動(dòng)波形。圖(B)是用于Nyqu i st-QPSK調(diào)制的窄帶驅(qū)動(dòng)波形。圖(C)是用于16正交振幅調(diào)制(16-QAM)的多級別驅(qū)動(dòng)波形。導(dǎo)致MZ調(diào)制器的光輸出從最大光強(qiáng)度到最小光強(qiáng)度變化的電壓通常被稱為半波電壓Vi通過使用具有振幅2xV3i的驅(qū)動(dòng)信號，可以獲得光信號的最大輸出電平。因此，對于QPSK調(diào)制，具有振幅2XVJI的驅(qū)動(dòng)信號通常如在圖(A)中使用。
[0005]與此相反，在圖(B)中的窄帶傳輸或圖(C)中的高級別調(diào)制方案中，峰峰驅(qū)動(dòng)振幅變?yōu)榇笥隍?qū)動(dòng)信號的平均振幅。在這種情況下，將驅(qū)動(dòng)信號的平均振幅設(shè)置為小于2XVJI的值。然而，當(dāng)減小驅(qū)動(dòng)信號的振幅時(shí)，存在有特定驅(qū)動(dòng)振幅，使得常規(guī)偏壓控制方案不能執(zhí)行偏壓控制。
[0006]圖2A和圖2B是說明當(dāng)在Nyquist-QPSK調(diào)制中使用具有降低振幅的驅(qū)動(dòng)信號來執(zhí)行偏壓控制時(shí)產(chǎn)生的問題的圖。圖2A例示了當(dāng)使用具有I XVji的平均振幅的驅(qū)動(dòng)信號(在其上疊加低頻信號)時(shí)觀察到的電壓-光強(qiáng)度特征。一般來說，由于溫度變化或隨時(shí)間變化，光輸出特征相對于驅(qū)動(dòng)信號漂移。在圖2A的示例中，操作點(diǎn)從最佳偏壓點(diǎn)(在該點(diǎn)處，驅(qū)動(dòng)信號的振動(dòng)的中心與光強(qiáng)度特征的最低點(diǎn)相一致)偏離或漂移。在該狀態(tài)下，當(dāng)由于疊加的低頻信號fo而使偏置電壓擺動(dòng)到高壓側(cè)時(shí)，高壓側(cè)的操作點(diǎn)處的光的輸出電平增大(從谷向峰)，但是在低壓側(cè)的操作點(diǎn)處的光的輸出電平減低(向谷)。光輸出電平的這些改變被彼此抵消。因此，即使偏壓點(diǎn)從最佳點(diǎn)漂移，也不能檢測到低頻f ο分量。
[0007]圖2B是例示了針對驅(qū)動(dòng)信號的振幅的多個(gè)參數(shù)，同步檢測到的低頻fQ分量的大小作為偏置電壓的函數(shù)的圖表。從正弦波形〃a〃到〃f〃，隨著調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號的振幅從I X2VJI減小到0.8X2VJT，...，0.2X2Vjt，檢測到的低頻fQ分量的大小變得更小。靈敏度在50%振幅處(S卩，I XVji)變?yōu)榱?。?dāng)振幅變得小于50%時(shí)，反轉(zhuǎn)極性的符號且檢測靈敏度逐漸地增大。當(dāng)檢測到的低頻分量相對于疊加的低頻信號同相時(shí)，符號為正。當(dāng)檢測到的低頻分量相對于疊加的低頻是180度異相時(shí)，符號為負(fù)。
[0008]圖3例示了針對16-QAM調(diào)制中的多個(gè)參數(shù)，同步檢測到的低頻fo分量的大小作為偏置電壓的函數(shù)。類似于常規(guī)QPSK偏壓控制，將低頻信號fQ疊加在偏置電壓上以執(zhí)行反饋控制，從而在16-QAM調(diào)制期間，使得同步檢測到的f ο分量更接近于零。例如，參見HirotoKawakami，〃Auto bias control technique for optical I6-QAM transmitter withasymmetric bias dithering",OPTICS EXPRESS，2011 年 12月，第 19卷，第26期，B308-B312頁。如圖3所示，根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號的振幅，盡管觀察到偏壓點(diǎn)的漂移的事實(shí)，但是沒有檢測到低頻分量。在圖3的示例中，以0.75 X 2VJT的驅(qū)動(dòng)振幅，即使操作點(diǎn)已經(jīng)從最佳偏壓點(diǎn)偏離，也不能檢測到低頻分量。此外，根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號的振幅，指示偏壓點(diǎn)的漂移的方向的同相和180度異相之間的關(guān)系被反轉(zhuǎn)。
[0009 ]圖4A和圖4B例示了用于解決存在妨礙偏壓控制的驅(qū)動(dòng)振幅的問題的已知技術(shù)。在圖4A中，通過將抖動(dòng)信號疊加在偏置電壓上、以及在調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號上來產(chǎn)生非對稱的組合信號。例如，參見特開2013-88702號日本專利。使用組合信號，僅高壓側(cè)的光強(qiáng)度改變，并且如圖4B所示，即使驅(qū)動(dòng)信號的振幅是I XVJI，在出現(xiàn)偏壓點(diǎn)的漂移時(shí)，可以檢測到低頻分量。因此，如圖5所示，不管驅(qū)動(dòng)信號的設(shè)計(jì)振幅如何，在出現(xiàn)偏壓點(diǎn)從最佳點(diǎn)的漂移時(shí)，必定能檢測到低頻分量。
[0010]另一已知技術(shù)是在驅(qū)動(dòng)信號上疊加第一導(dǎo)頻信號，同時(shí)在用于光調(diào)制器的偏置電壓上疊加第二導(dǎo)頻信號，以產(chǎn)生高質(zhì)量的光信號，即使驅(qū)動(dòng)信號的振幅變化。基于從輸出光檢測到的第一導(dǎo)頻信號分量和第二導(dǎo)頻信號分量，控制施加到光調(diào)制器的偏置電壓。例如，參見PCT專利公開WO 2013/114628。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]然而，使用圖4A、圖4B和圖5所示的常規(guī)技術(shù)，用作偏壓控制的標(biāo)準(zhǔn)的低頻分量的目標(biāo)值必須根據(jù)驅(qū)動(dòng)振幅而改變。例如，利用2 X Vji的驅(qū)動(dòng)振幅，控制偏置電壓，使得包含在輸出光中的低頻分量變?yōu)榱?參見圖5中的深色圓形標(biāo)記的正弦曲線)。利用I X Vjt ( 2*Vjt X50%)的驅(qū)動(dòng)振幅，控制偏置電壓，使得包含在輸出光中的低頻分量變?yōu)樽畲笾?參見圖5中的深色三角形標(biāo)記的正弦曲線)。利用75%的驅(qū)動(dòng)振幅，控制偏置電壓，使得包含在輸出光中的低頻分量變?yōu)樽畲蟠笮〉拇蠹s70%(參見圖5中的深色正方形標(biāo)記的正弦曲線)。
[0012]使用該常規(guī)方法，來始終監(jiān)視驅(qū)動(dòng)振幅，以根據(jù)驅(qū)動(dòng)振幅改變包含在輸出光中的低頻分量的目標(biāo)值，并且控制操作變得復(fù)雜且困難?？紤]到電路元件的特征隨年限而變化或溫度變化，控制偏置電壓使得檢測到的低頻分量的大小變?yōu)樘囟ㄖ凳遣滑F(xiàn)實(shí)的。在16-QAM中，存在根據(jù)驅(qū)動(dòng)振幅，不管偏壓點(diǎn)的漂移，檢測不到fo分量的狀態(tài)(參見圖3)。還存在根據(jù)驅(qū)動(dòng)振幅切換偏置電壓的控制方向的另一問題。
[0013]出于這些原因，期望的是，提供一種不管調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號的所采用的振幅，以穩(wěn)定方式將光調(diào)制器的偏置電壓控制到最佳偏壓點(diǎn)的技術(shù)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，光發(fā)送器具有:
[0015]光調(diào)制器，所述光調(diào)制器具有馬赫-曾德爾干涉儀；
[0016]調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器，所述調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器用于通過驅(qū)動(dòng)信號來驅(qū)動(dòng)所述光調(diào)制器；
[0017]低頻生成器，所述低頻生成器用于生成低頻信號，所述低頻信號改變驅(qū)動(dòng)振幅相對于所述光調(diào)制器的半波電壓的比率；
[0018]光檢測器，所述光檢測器用于檢測所述光調(diào)制器的輸出光的一部分；
[0019]檢測器，所述檢測器用于使用所述低頻信號來檢測包含在來自所述光檢測器的被檢測到的信號中的低頻分量;以及
[0020]偏壓控制器，所述偏壓控制器用于控制用于所述光調(diào)制器的偏壓，使得檢測到的低頻分量變?yōu)樽畲笾挡⑶遗c疊加的所述低頻信號同相。
[0021]通過該結(jié)構(gòu)，可以以穩(wěn)定方式將光調(diào)制器的偏置電壓控制到最佳點(diǎn)，而不管光調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)振幅。
[0022]本發(fā)明的目的與優(yōu)點(diǎn)將通過隨附權(quán)利要求書中具體地指出的元件及組合來實(shí)現(xiàn)并獲得。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述一般描述和以下詳細(xì)描述均是示例性和說明性的，并不對所要求保護(hù)的本發(fā)明構(gòu)成限制。
【附圖說明】
[0023]圖1例示了根據(jù)調(diào)制方案的信號波形；
[0024]圖2A例示了偏壓控制不起作用的情況；
[0025]圖2B例示了根據(jù)驅(qū)動(dòng)振幅，偏壓控制不起作用的情況；
[0026]圖3例示了根據(jù)16-QAM中的驅(qū)動(dòng)振幅，偏壓控制不起作用的情況。
[0027]圖4A和圖4B例示了用于消除妨礙偏壓控制的驅(qū)動(dòng)振幅的已知技術(shù)；
[0028]圖5例示了根據(jù)圖4A和圖4B的技術(shù)，與最佳偏壓點(diǎn)的偏差和同步檢測到