用于低成本分布反饋式直接調制激光器的電子色散補償的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明的示例性實施例涉及一種分布反饋式-直接調制激光器（DFB-DML， Distributed Feedback-Directly Modulated Laser)〇
【背景技術】
[0002] 近來，LTE回程線路（backhaul)是一個迅猛發展的市場且預測截止2015年市場 將支持一億臺移動設備。隨著用戶數量的增長，用于降低每個用戶成本（cost)的努力和嘗 試也隨之增加。相當大部分的成本由激光源（lasersource)所占據。因此，低成本分布反 饋式-直接調制激光器（DFB-DML)則是一種用于成本效益光學網絡的良好候選。DFB是激 光二極管的一種類型，其中激光器有源區由衍射光柵（diffractiongrating)周期性構成。 該光柵為激光器提供光學反饋且只反射窄帶波長。因此，DFB提供單一縱向激光模式且具 有高的品質因數（Q-factor)。
[0003] 與外調制激光器（EML，ExternallyModulatedLaser)相比，直接調制激光器 (DML)在成本、功耗和體積上具有很多優勢。然而，直接調制導致頻率啁啾（frequency chirp)。超過3Gb/s的數據率，頻率_啾與光纖色散（fiberdispersion) -起降低系統性 能。因此，已進行多項研究用于補償因頻率啁啾而引起的損失。一些研究已經設計出光學 領域解決方案例如使用光譜整形（0SR，OpticalSpectrumReshaper)濾波器和色散補償光 纖（DCF,DispersionCompensationFiber)之特別設計的_啾管理激光器。因此，需要一 種能以較低成本補償因頻率啁啾而引起的問題的電域解決方案。
【發明內容】
[0004] 本發明的一個示例性實施例公開了一種用于低成本分布反饋式直接調制激光器 的電子色散補償系統，包括：預補償發射機，用于發送具有減少的線性啁啾-色散的信號， 以及后補償接收機，用于接收該信號且減少非線性啁啾-色散。
[0005] 所述預補償發射機包括：2抽頭數據生成器，用于生成主抽頭數據和預抽頭數據； 上升模式檢測器，用于接收所述預抽頭數據和所述主抽頭數據，且生成上升沿檢測器信號； 預驅動器，根據預加重的數量調整所述主抽頭數據和所述檢測器信號的振幅且從所述主軸 頭數據中提取所述檢測器信號；以及輸出驅動器，用于生成輸出數據，其中所述輸出數據在 上升沿之前被預加重。
[0006] 所述預抽頭數據是相比所述主抽頭數據早0?1個預定周期而生成的數據.所述 周期可根據激光啁啾和光纖距離由預加重所需的持續時間而決定。
[0007] 當所述主抽頭數據低且所述預抽頭數據高時，所述檢測器信號高。
[0008] 所述上升模式檢測器包括：組合邏輯，用于預加重所述輸出數據。
[0009] 所述預補償發射機進一步包括：脈沖加寬時鐘生成器，用于加寬所述主抽頭數據 和所述預抽頭數據中至少一個的脈沖持續期間。
[0010] 所述后補償接收機包括：濾波器，用于補償所述非線性啁啾-色散的傾斜。
[0011] 一種用于低成本分布反饋式直接調制激光器的電子色散補償系統的后補償接 收機，包括：線性均衡器，用于補償線性啁啾-色散；和非線性均衡器，用于補償非線性啁 啾-色散的傾斜。
[0012] 所述線性均衡器包括零-極點濾波器，且所述非線性均衡器包括乘法器、低通濾 波器、一個零點-兩個極點（1Z-2P)濾波器以及加法器。
【附圖說明】
[0013] 包含于此用于提供本發明的進一步理解且被編入和構成本說明書一部分的附圖 舉例說明了本發明的示例性實施例且與詳細說明一起用于解釋本發明的原理。
[0014] 圖1A和圖1B示出包括預補償發射機和后補償接收機之所提出的電子色散補償的 結構。
[0015] 圖2示出啁啾脈沖的兔耳。
[0016] 圖3A和圖3B示出在預補償發射機的兔耳。
[0017] 圖4A和圖4B是示出根據本發明一個示例性實施例之兔耳補償過程示例的示圖。
[0018] 圖5A至圖5C是示出根據本發明一個示例性實施例之在上升沿之前用于預加重的 簡化框圖的示例的示圖。
[0019] 圖6A至圖6D是示出根據本發明一個示例性實施例之用于脈沖加寬的簡化框圖的 示圖。
[0020] 圖7是示出根據本發明一個示例性實施例之啁啾脈沖傾斜的示例的示圖。
[0021] 圖8A和圖8B示出根據本發明一個示例性實施例之粒子的運動。
[0022] 圖9A和圖9B示出用于傾斜的電子色散補償的概念。
[0023] 圖10示出傾斜補償的過程。
[0024] 圖11A至圖11C示出在發射機輸出中眼圖的模擬結果。
[0025] 圖12A示出無補償的眼圖，圖12B示出有預補償的眼圖，圖12C示出有后補償的眼 圖，且圖12D示出具有兩種補償的眼圖。
【具體實施方式】
[0026] 以下，參考示出本發明的示例性實施例的附圖對本發明進行更加全面的說明。本 發明可具體表現為多種不同形式但其并不應被理解為僅局限于在此所述的實施例。相反， 這些示例性實施例被提供使得本公開更充分且能全面地將本發明的范圍傳達給本領域的 技術人員。在附圖中，圖層和區域的尺寸和相對大小為了清楚可識可被擴大。在附圖中相 同的參考數字表示相同的要素。
[0027]圖 1 不出提出的電子色散補償（EDC，ElectronicDispersionCompensation)的 結構。圖1A示出提出的EDC的預補償發射機（pre-compensatingtransmitter),且圖IB 示出提出的EDC的后補償接收機（post-compensatingreceiver)。
[0028] 由于光譜整形器（0SR，OpticalSpectrumReshaper)和色散補償光纖器（DCF, DispersionCompensationFiber)附帶額外的成本，因此光學領域方法不是成本效益的 解決方案。此外，光譜整形器增大直接調制激光器的體積且色散補償光纖器增加通道損 失（channelloss)。其他研究設計出電域（electricaldomain)解決方案例如使用前 饋均衡器（FFE，Feed-Forward Equalizer)、判決反饋均衡器（DFE，Decision Feedback Equalizer)以及使用用于直接調制的查找表（LUT，Look-Up Table)的預補償。
[0029] 電域解決方案是有成本效益的。然而，這些方案已被設計出用于補償光纖色散，其 意味著這些并不是用于啁啾的最佳解決方案。此外，也沒有任何解釋來說明為什么這種技 術能補償頻率啁啾。因此，當啁啾（chirp)嚴重時，這種方案不能補償啁啾損失。
[0030] 啁啾與色散間的相互作用可被數學建模。基于這種數學建模，則可提出在6Gb/s 信號中用于LTE回程線路的EDC。這種提出的EDC可包括在發射機中用于減少啁啾的預補 償以及在接收機中用于完全消除啁啾損失的后補償。
[0031] 根據本發明一個實施例，EDC系統可減少啁啾-色散。直接電流調制不僅影響激 光輸出功率且影響發射頻率。發射頻率的變量可被稱為頻率啁啾且按下述方程式1表示。
[0032][方程式1]
【主權項】
1. 一種用于低成本分布反饋式直接調制激光器的電子色散補償系統，所述電子色散補 償系統包括： 預補償發射機，用于發送具有減少的線性調眼-色散的信號；W及 后補償接收機，用于接收所述信號且減少非線性調眼-色散。
2. 如權利要求1所述的電子色散補償系統，其特征在于，所述預補償發射機包括： 2抽頭數據生成器，用于生成主抽頭數據和預抽頭數據。
3. 如權利要求2所述的電子色散補償系統，其特征在于所述預抽頭數據是相比所述主 抽頭數據早一個預定周期而生成的數據。
4. 如權利要求2所述的電子色散補償系統，其特征在于，所述預補償發射機進一步包 括： 上升模式檢測器，用于接收所述預抽頭數據和所述主抽頭數據，且生成上升沿檢測器 信號。
5. 如權利要求4所述的電子色散補償系統，其特征在于，當所述主抽頭數據低且所述 預抽頭數據高時，所述檢測器信號高。
6. 如權利要求4所述的電子色散補償系統，其特征在于，所述預補償發射機進一步包 括： 預驅動器，根據預加重的數量調整所述主抽頭數據和所述檢測器信號的振幅且從所述 主軸頭數據中提取所述檢測器信號。
7. 如權利要求6所述的電子色散補償系統，其特征在于，所述預補償發射機進一步包 括： 輸出驅動器，用于生成輸出數據，其中所述輸出數據在上升沿之前被預加重。
8. 如權利要求6所述的電子色散補償系統，其特征在于，所述上升模式檢測器包括： 組合邏輯，用于預加重所述輸出數據。
9. 如權利要求6所述的電子色散補償系統，其特征在于，所述預補償發射機進一步包 括： 脈沖加寬時鐘生成器，用于加寬所述主抽頭數據和所述預抽頭數據中至少一個的脈沖 持續期間。
10. 如權利要求1所述的電子色散補償系統，其特征在于，所述后補償接收機包括： 濾波器，用于補償所述非線性調眼-色散的傾斜。
11. 如權利要求10所述的電子色散補償系統，其特征在于，所述濾波器包括： 低通濾波器和一個零點-兩個極點（1Z-2巧濾波器，用于補償所述非線性調眼-色散 的傾斜。
12. -種用于低成本分布反饋式直接調制激光器的電子色散補償系統的預補償發射 機，所述預補償發射機包括： 2抽頭數據生成器，用于生成主抽頭數據和預抽頭數據； 上升模式檢測器，用于接收所述預抽頭數據和所述主抽頭數據，且生成上升沿檢測器 信號； 預驅動器，根據預加重的數量調整所述主抽頭數據和所述檢測器信號的振幅且從所述 主軸頭數據中提取所述檢測器信號；W及 輸出驅動器，用于生成輸出數據，其中所述輸出數據在上升沿之前被預加重。
13. 如權利要求12所述的預補償發射機，進一步包括： 脈沖加寬時鐘生成器，用于加寬所述主抽頭數據和所述預抽頭數據中至少一個的脈沖 持續期間。
14. 一種用于低成本分布反饋式直接調制激光器的電子色散補償系統的后補償接收 機，所述后補償接收機包括： 線性均衡器，用于補償線性調眼-色散；和 非線性均衡器，用于補償非線性調眼-色散的傾斜。
15. 如權利要求14所述的后補償接收機，其特征在于，所述線性均衡器包括零-極點濾 波器，且所述非線性均衡器包括低通濾波器和一個零點-兩個極點（1Z-2巧濾波器。
【專利摘要】本發明的示例性實施例涉及一種電子色散補償。頻率啁啾和光纖色散間的干涉被重新分析。啁啾-色散的線性和非線性特性被單獨分析。預補償發射機包括相位插值器、2抽頭數據生成器、脈沖加寬CLK生成器、上升模式檢測器、4:1MUX以及輸出驅動器。后補償接收機包括用于兔耳補償的線性均衡器、用于傾斜補償的非線性均衡器、典型高頻升壓均衡器和限幅放大器。
【IPC分類】H01S3-10
【公開號】CN104577689
【申請號】CN201410542119
【發明人】裵玄民, 權經夏, 尹鍾赫
【申請人】韓國科學技術院
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年10月14日
【公告號】EP2866362A2, EP2866362A3, US20150104196