專利名稱：針對具有左和右邊濾波的nrz信號的調制模式和傳輸系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及通過光學裝置發送數字數據的領域。更具體地是涉及長距離光纖鏈路上基于波分多路復用(WDM)的高位速率傳輸。
更具體地說，本發明是涉及一個調制模式，該調制模式對通過WDM傳輸線路發送的信號進行調制，其中針對接收器上的相鄰信道交替進行左和右邊濾波，信道的交替信道間隔為A和B，進行右邊濾波的信道被一個具有正線性調頻脈沖的調制器調制，進行左邊濾波的信道被一個具有負線性調頻脈沖的調制器調制。
本發明還涉及一個具有發送器，發送光纖和接收器的傳輸系統其中發送器包括激光源，外部調制器和一個多路復用器，接收器包括至少一個多路分解器，濾波器和接收器，并且進行左邊濾波的信道被具有負線性調頻脈沖的調制器調制，進行右邊濾波的信道被具有正線性調頻脈沖的調制器調制。
在調制之后，指定信道的光譜包括一個載波和兩個分離載波的光學邊帶。低波長邊帶被稱作″左邊″，而高波長邊帶被稱作″右邊″。
這種傳輸模式使用一個光學發送器，光學發送器通過光纖被連接到一個光學接收器。發送器通常根據一個關于要發送的信息調制來自激光振蕩器的光學載波的功率。NRZ或RZ調制的使用非常頻繁并且需要在兩個電平之間改變載波的功率一個對應于波的消失的低電平和一個對應于最大光功率的高電平。在一個時鐘速率產生的時刻觸發電平的變化并且由此定義了為要發送的二進制數據分配的連續時間單元。根據約定，低和高電平分別表示二進制數值″0″和″1″。最大傳輸距離通常受到接收器在調制光波沿光學鏈路傳播之后無差錯檢測這兩個功率電平的能力的限制。提高這個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，這個比率定義了″消光比率″，消光比率是調制的一個特征。對于一個指定距離和一個指定消光比率，信息位速率受到光纖中產生的色散的限制。這個散射來自光纖的有效指數，而有效指數取決于傳送的光波的波長，并且當光波沿光纖傳播時發送脈沖的寬度會增加。這個現象的特征在于光纖的散射系數D，散射系數D被定義成一個等式D＝-(2πc/λ2)d2β/dω2規定的傳播常量β的函數，其中λ和ω分別是光波的波長和角頻率。散射系數D的數值和符號取決于光纖的類型和傳輸波長。例如，對于例行使用的″標準″單模式光纖，并且λ＝1.55μm，系數D為正并且數值為17ps/(nm.km)。反之，對于λ＝1.30μm，則系數D為零。根據使用的光纖的波長和類型，系數D通常可以為正數，零或負數。
如果系數D具有非零數值，為了補償NRZ或RZ調制情況下的脈沖拉寬現象，已經提出通過與功率的調制相關的方式調制載波的相位(以及頻率或角頻率)。相位對應于通過復數類型的表達式將載波的電場表示成關于時間t的函數的約定Ap exp(ω0t)，并且一個具有振幅A的發送光波S的電場被表示成S＝A exp[j(ω0t+)]，其中ω0是載波的角頻率而是發送光波的相位。
更精確地講，為了補償色散，如果系數D是正數，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。調制光波接著被用作一個瞬時負″線性調頻脈沖″。相反，如果系數D是負數，則相位調制必須被反置并且瞬時″線性調頻脈沖″為正。引入一個瞬時″線性調頻脈沖″參數α以表征這種調制，并且根據等式α＝2P(d/dt)/(dP/dt)定義這個參數，其中P是調制光波的功率而是其弧度相位。對于以前提到的標準光纖和接近1.55μm的λ數值，參數α的數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。在一個優化系統中，調制器的芯片可以補償光纖的色散。
通過使用一個外部調制技術可以在某種程度上解決激光源的線性調頻脈沖問題。在其它外部調制器中間，吸引型調制器與半導體激光器相比具有較小的線性調頻脈沖；但線性調頻脈沖仍然非零。另一方面，如果一個以光干涉為其工作原理的Mach-Zehnder調制器被用作按照推挽調制模式工作的外部調制器，則理論上可以完全清除波長線性調頻脈沖。因此，期待Mach-Zehnder調制器成為用于極高速和極長距離光學通信系統中的關鍵外部調制器。
某些已知的Mach-Zehnder調制器具有例如LiNbO3的絕緣物質。一方面，從其與諸如半導體激光器或半導體光學放大器的光學元件和諸如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，半導體Mach-Zehnder調制器被認為優于絕緣型Mach-Zehnder調制器。
這種Mach-Zehnder調制器包括一個干涉儀結構，該結構具有一個輸入光波導，這個輸入光波導分割成兩個分支，而這兩個分支混合構成一個輸出波導。電極向兩個分支提供相應的電場。半導體Mach-Zehnder調制器通常利用在向一個p-n結提供反向偏移電壓時產生的折射指數變化。當輸入光波導接收一個具有固定功率的載波時，兩個部分光波在兩個分支中傳播并且接著在輸出上發生干涉。輸出波導則提供一個光波，這個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值。當發送光波的瞬時功率為零時，可以產生接近180°的相位偏移。如果調制的控制信號只被提供給一個電極并且其它電極接收一個固定偏移電壓，則調制器輸出的光學信號含有非零瞬時″線性調頻脈沖″，根據遇到的二進制數據的順序和邊緣是上升沿還是下降沿，這個″線性調頻脈沖″可以為正也可以為負。
在US 6,122,414中，試驗表明推挽調制因脈沖壓縮而具有較小的波形畸變并且保持優于單臂調制的半值寬度。結果表明，推挽調制可以提供兩倍或三倍于單臂調制的傳輸距離。
推挽驅動半導體Mach-Zehnder調制器通常需要一對驅動器向相應的相位調制器的電極提供驅動電壓，并且還需要一個定時發生器按照相反相位精確地驅動相位調制器。難以通過定時發生器精確調整定時，尤其是超過2.5Gb/s以上的較高頻率上，事實表明相位調制器難以在這么高的頻率上工作。
本發明通過使用一個單臂調制器進行調制并且同時使用一個優化調制模式減少帶寬解決了進行至少高于10吉位/s的高位速率傳輸的問題。
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中解釋了一個被稱為VSB(殘留邊帶調制)的調制模式。NRZ頻譜的兩個邊帶通常包含冗余信息。因此嘗試過濾出其中的一個以便增加頻譜效率，這是一種被稱為VSB的技術。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，所以難以在發送器上實現VSB。所以提出在接收器一側進行VSB過濾。
發明的傳輸系統解決方案顯示出這樣的優點，即將具有正線性調頻脈沖調制器的右邊濾波信道和具有負線性調頻脈沖調制器的左邊濾波信道組合使用具有最優性能。
具體實施例方式
強度調制信號的頻譜與波長信道的載波頻率對稱。在
圖1中用一條線表示載波。信號的左邊和右邊通常包含相同的信息。在箭頭表示的重疊區域中，可以不再明確區分一個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分割前兩個信道CH1和CH2。下一個信道CH3的間隔為B。接著發送相距的間隔大于信道間間隔的信道對。現在用濾波函數F對信道CH1的左邊和信道CH2的右邊進行濾波。接著對CH3的左邊和CH4的右邊進行濾波。在一個最優解決方案中，可以選擇A和B的數值以便濾波函數在間隔C上具有最大值，最大值對于不同信道是固定的。可以按照最優的方式使用帶寬。
圖3中示出了本發明的第一實施例。通過與調制器2相連的激光器1實現發送器功能。調制器具有交替的正或負線性調頻脈沖并且被相連到一個多路復用器3。多路復用器被分接到傳輸線路4。通過一個與傳輸線路4和濾波器6相連的多路分解器5實現接收器功能。濾波器與接收器7相連。
通過激光器1發送第一波長信道。通過外部調制器2調制這個信道。對于高位速率而言單臂調制器是最優的調制器。單臂Mach-Zehnder調制器(目前在40吉位/s上唯一可用的調制器)根據偏移條件具有正或負線性調頻脈沖。第一信道CH1使用一個具有負線性調頻脈沖的調制器。在多路復用器3中將信號和其它信道多路復用在一起。第二信道使用一個具有正線性調頻脈沖功能的調制器，等等。
通過傳輸線路4向多路分解器5發送多路復用的信號。這里，DWDM信號被多路分解到不同波長信道中。通過左邊濾波對第一波長信道進行濾波，通過右邊濾波對第二波長信道進行濾波，等等。
根據Bigo，S.等人，paperPD2，PP40-41，ECOC 2000中描述的試驗的參數，圖5示出了整個多路復用在經過10ps/nm步長優化和300km距離傳輸之后獲得的最優殘留散射。根據試驗中使用的光纖的完整特征導出了這個殘留散射。對于一個指定信道(即一個指定旁瓣方向)，在發送器一側測試正和負線性調頻脈沖，其中相應改變鏈路末端上的散射以達到最優性能。在信道間彼此間隔50GHz和75GHz的情況下進行傳輸。頻譜示出了沒有經過濾波的接收結構，一個經過左邊濾波的單獨信道和一個經過右邊濾波的單獨信道。在最優條件下，通過圖6可以發現，作為初始偏移點被設置成負線性調頻脈沖的結果，左濾波信道始終具有較高的殘留最優散射(相對右邊濾波相差將近100ps/nm)。另一方面，右邊濾波信道具有較低的殘留散射以補償初始正調制器線性調頻脈沖。
這個結果表明圖4中示出的本發明第二實施例是有利的。發送器功能如圖3所述。接收器一側使用一個第一多路分解器5對信道進行多路分解以便實現左邊濾波和右邊濾波。用于左邊濾波的信道被饋送到一個散射補償光纖B。接著在第二多路分解器9中對信道進行多路分解并且在接收器7中分析信道。
權利要求
1.通過DWDM傳輸線路發送的NRZ信號的調制模式，其中在接收器上針對相鄰信道交替進行左邊和右邊濾波，●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具有正線性調頻脈沖的調制器調制●使用于左邊濾波的信道被一個具有負線性調頻脈沖的調制器調制。
2.如權利要求1所述的調制模式，其特征在于兩個連續濾波器(無論左側或右側)的中央頻率在頻域中是等距的。
3.具有一個發送器，一個發送光纖和一個接收器的傳輸系統●發送器包括光源(1)，調制器(2)和一個多路復用器(3)●接收器包括至少一個多路分解器(5)，濾波器和接收器，●使用具有負線性調頻脈沖的調制器調制用于左邊濾波的信道，并且使用具有正線性調頻脈沖的調制器調制用于右邊濾波的信道。
4.如權利要求2所述的傳輸系統，其中在接收器上包括一個第一多路分解器(5)，上述多路分解器將進行左邊濾波的信道與進行右邊濾波的信道多路分解開，●將進行左邊濾波的信道連接到一個具有正色散的補償光纖段上(8)●和一個對所有信道進行多路分解的第二多路分解器(9)。
5.如權利要求2所述的傳輸系統，其中在接收器上包括一個第一多路分解器(5)，上述多路分解器將進行左邊濾波的信道與進行右邊濾波的信道多路分解開，●將進行右邊濾波的信道連接到一個具有負色散的補償光纖段上(8)(例如DCF)●和一個對所有信道進行多路分解的第二多路分解器(9)。
全文摘要
本發明涉及針對具有左和右邊濾波的NRZ信號的調制模式和傳輸系統。本發明示出了一個具有發送器,發送光纖和接收器的傳輸系統,其中發送器包括光源(1),調制器(2)和一個多路復用器(3),接收器包括至少一個多路分解器(5),濾波器和電接收器,其中用具有負線性調頻脈沖的調制器調制用于左邊濾波的信道,用具有正線性調頻脈沖的調制器調制用于右邊濾波的信道。
文檔編號H04B10/2513GK1371193SQ0210450
公開日2002年9月25日 申請日期2002年2月7日 優先權日2001年2月14日
發明者斯巴斯丁·比格, 亞恩·弗里格納克, 威爾弗雷德·愛德勒, 尤根·拉奇 申請人:阿爾卡塔爾公司