CN1617012A - 用在高度密集波分复用光传输***中的光发射器 - Google Patents

用在高度密集波分复用光传输***中的光发射器 Download PDF

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Abstract

一种用在高度密集波分复用(WDM)光传输***中的光发射器，产生RZ－AMI(归零码－传号交替反转)信号，该信号不仅包含适于高度密集WDM光传输***的高接收灵敏度，还包含较窄的频谱带宽。所述光发射器包括：预编码器，用于对输入二进制数据电信号进行编码；调制驱动放大器，用于放大已编码信号；光源，用于产生光载波信号；第一光调制器，用于在从调制驱动放大器接收到放大信号时，调制光载波信号的相位；第二光调制器，用于将第一光调制器的输出信号调制为RZ(归零码)信号；以及光滤波器，用于对第二光调制器的输出信号进行滤波，从而将输出信号调整为预定带宽。

Description

用在高度密集波分复用光传输***中的光发射器
本发明要求于2003年11月12日向韩国工业产权局递交的题为“OPTICAL TRANSMITTER FOR USE IN HIGH-DENSITY WAVELENGTHDIVISION MULTIPLEXING(WDM)OPTICAL TRANSMISSION SYSTEM”并且所分配的序列号是2003-79866的申请的优先权，该申请的内容在此一并作为参考。
技术领域
本发明涉及一种光发射器，更具体地，涉及一种用于产生RZ-AMI(归零码-传号交替反转)信号的光发射器，不仅包含适于高度密集波分复用(WDM)光传输***的高接收灵敏度，还包含较窄的频谱带宽。
背景技术
典型地，传号交替反转(AMI)调制方案加载与光信号强度有关的信息，同时对于每个1比特，反转光信号的相位。具体地，对于每个1比特，RZ(归零码)-AMI信号将其能量从一个能量“0”移到另一个能量“1”的范围，并按照与RZ信号相同的方式返回到初始能量“0”，从而使RZ-AMI信号能够表示这种光信号的强度。因此，RZ-AMI信号具有与RZ信号相同的信号强度，从而其包含了RZ调制方案的优点(例如，具有大于20Gb/s的数据传送速率的传输***，能够很好地抵抗光纤的非线性)，并对每个1比特进行相位反转，导致有限的载波频率分量和对于布里渊非线性效应的较强抵抗。尽管RZ-AMI信号适于RZ调制方案，但在RZ-AMI信号中不存在DC频率分量，从而能够容易地将接收端的信号调制方案转换为VSB(残留边带)调制方案，导致与光纤色散相关的容许值增大。
图1是示出了传统RZ-AMI光发射器的框图。图2A是示出了图1所示RZ-AMI光发射器的输出信号的眼图的图。图2B是示出了图1所示RZ-AMI光发射器的光谱的图。
参考图1，传统的RZ-AMI光发射器100包括预编码器101、四个调制驱动放大器102、103、109、110、两个低通滤波器(LFP)104、105、激光源106和两个马赫-曾德尔干涉仪型光强度调制器(MZ MOD)107、108。
在操作中，预编码器101对二进制输入数据“Data”进行编码。通常，可以利用1比特延迟和XOR(异或)逻辑门来实现预编码器101。将已编码二进制数据分别经两个调制驱动放大器102、103发送到LPF104、105。图1所示的参考符号Q表示信号Q的反相信号。尽管LPF 104、105分别用作理想的二次余弦滤波器，但可以将其构造为近似贝塞尔—汤姆森滤波器。假设LPF 102、103各自的带宽分别与等于二进制数据信号的传送速率1/4的3dB的特定带宽相等(例如，在10Gb/s的情况下是2.5GHz滤波器)，分别将LPF 104和105所产生的二进制信号转换为带宽限制的三元组信号。将带宽限制的三元组信号发送到MZMOD 107，从而MZ MOD 107将激光源106所产生的载波调制为光双二进制信号。在这种情况下，MZ MOD 107的偏压位于与特征传递函数的最小值相对应的零点处。将所产生的光双二进制信号发送到第二MZMOD 108。通过等于信号时钟频率一半的正弦波来驱动第二MZ MOD 108。MZ MOD 108的偏压位于指示了特征传递函数的最小值的零点处，从而使第二MZ MOD 108能够产生载波抑制的RZ(CS-RZ)信号。第二MZ MOD108适于反转每一比特的信号相位。前述的传统RZ-AMI光发射器100由光双二进制发射器和CS-RZ发生器组成，并且其特征在于DCS-RZ(双二进制载波抑制RZ)。
参考图2A所示的输出信号的眼图，传统RZ-AMI光发射器将正弦信号定位于特定电平值0处的数据传送速率的二倍频处，导致与归零码开关键控(RZ-OOK)信号相比，使接收灵敏度恶化。换句话说，传统光发射器所产生的RZ-AMI信号对于噪声非常敏感，导致最大传送距离的恶化。此外，传统光发射器根据三元组信号产生双二进制信号，并使用所产生的双二进制信号来产生RZ-AMI信号。不利的是，发射器性能随着所接收到的电信号的组合长度而变化。
此外，如图2B所示的输出信号谱所示，传统的RZ-AMI光发射器在时间上使用RZ调制方案，并且需要较宽的带宽，因此其不能获得较高的谱效率(例如，0.6bit/s/Hz)。
发明内容
考虑到以上问题，提出本发明，且本发明的目的是提供一种用于产生RZ-AMI信号的光发射器，不仅包含高接收灵敏度，还包含较窄的频谱带宽，从而能够提高高度密集波分复用(WDM)长距离光传输***的性能。
根据本发明，可以通过提供一种用在高度密集波分复用(WDM)光传输***中的光传输设备来实现以上和其它目的，所述光传输设备包括：预编码器，用于对输入二进制数据电信号进行编码；调制驱动放大器，用于放大已编码信号；光源，用于产生光载波信号；第一光调制器，用于在从调制驱动放大器接收到放大信号时，调制光载波信号的相位；第二光调制器，用于将第一光调制器的输出信号调制为RZ(归零码)信号；以及光滤波器，用于对第二光调制器的输出信号进行滤波，从而将输出信号调整为预定带宽。
附图说明
通过下面结合了附图的详细说明，将更加清楚地理解本发明的以上和其它目的、特点和其它优点，其中在多个图中，相同的参考数字表示相同或相似的部件：
图1是示出了传统RZ-AMI光发射器的框图；
图2A是示出了图2A所示RZ-AMI光发射器的输出信号的眼图的示意图；
图2B是示出了RZ-AMI光发射器的输出信号的光谱的示意图；
图3是示出了根据本发明优选实施例的RZ-AMI光发射器的框图；
图4A、4B和4C是示出了图3所示的RZ-AMI光发射器的操作原理的示意图；
图5是示出了传统RZ-AMI信号和本发明的RZ-AMI信号之间接收灵敏度仿真结果的示意曲线图；以及
图6是示出了由光发射器产生的RZ-AMI信号的光谱的示意图。
具体实施方式
下面参考附图详细说明本发明的优选实施例。在下面的说明中，为了陈述的清楚，省略这里所采用的已知功能和结构的细节。
作为演示和非限制性的示例，图3是示出了根据本发明优选实施例的RZ-AMI光发射器200的框图。光发射器200包括预编码器201，调制驱动放大器202、203，CW激光器205，第一和第二MZ MOD 204、206，以及光滤波器207。
预编码器201对输入二进制数据信号进行编码，并且能够通过1比特延迟和XOR(异或)逻辑门实现。
调制驱动放大器202、203放大已编码的二进制数据，由此可以对调制器进行操作。
CW激光器205输出光载波信号，作为光源。
第一和第二MZ MOD 204、206适于在接收到施加在电极上的驱动信号时，调制光载波信号的相位，并调整表示调制程度的调制指数，由此调整相位调制程度。典型地，将MZ MOD分类为具有双臂的Z切割(cut)型MZ MOD和具有单臂的X切割型MZ MOD。尽管本发明出于演示的目的公开了Z切割型MZ MOD，但利用具有单臂的X切割型MZ MOD的实现也在本发明的范围之内。
光滤波器207接收相位调制信号，并对所接收到的相位调制信号进行滤波，使其在规定的带宽范围内。利用基于WDM(波分多路复用)的AWG(阵列波导光栅)或交织器能够实现光滤波器207。交织器充当WDM光传输***中用于分离/结合偶数和奇数信道的元件。具体地，交织器使用定向耦合器多路复用偶数信道、使用WDM多路复用奇数信道，并且使用具有等于信号调制速率的0.7倍的带宽的交织器，按照能够在发射端实现的方式，将偶数和奇数信道相结合。光滤波器207充当窄带光滤波器，并且其带宽等于信号调制速率的0.7倍。
操作上，参考图3，将由预编码器201编码的二进制数据信号“Data”发送到调制驱动放大器202、203。将放大信号施加到第一MZMOD 204。图3所示的参考符号Q表示信号Q的反相信号。将反相信号Q施加到具有双臂的第一MZ MOD 204的正电极(+)和负电极(-)。为了操作第一MZ MOD 204，必须将第一MZ MOD 204的偏压定位于表示最小特征传递函数的零点处，并且施加到第一MZ MOD 204上的信号幅度必须等于光调制器的半波电压Vπ的二倍。在这些操作条件下，第一MZ MOD 294充当相位调制器，并且调制由CW激光器205产生的光载波信号的相位。图4A、4B和4C是示出了图3所示的RZ-AMI光发射器的操作原理的示意图。图4A示出了第一MZ MOD 204的输出眼图。将由第一MZ MOD 204产生的相位调制信号发送到第二MZ MOD 206。用于操作第二MZ MOD 206的电信号表示信号时钟频率一半的正弦信号，并且与相位调制信号相比，将其延迟了半比特，图4B示出了第二MZ MOD 206的输出信号。将图4B所示的信号发送到窄带光滤波器207。光滤波器207的带宽等于二进制数据传送速率的0.7倍，图4C示出了由光滤波器产生的信号的眼图。将图4C的眼图与传统RZ-AMI光发射器100的输出信号(即，图2A)进行比较，可以看出将纹波分量极大地限制于特定的0电平，并且极大地减小了RZ信号的占空比，从而由于前述特性，RZ-AMI发射器200的输出信号具有高接收灵敏度的特点。
图5是将传统RZ-AMI信号1的接收灵敏度和本发明的RZ-AMI信号2的接收灵敏度进行比较的仿真结果的示意曲线图。接收灵敏度表示10-9BER(误码率)所需的光信号的功率电平。接收灵敏度越低，则信号强度比光噪声越大。参考图5的仿真结果，本发明的RZ-AMI信号具有大约33.8分贝每毫瓦(dBm)的接收灵敏度，而传统RZ-AMI信号(1)包含大约-31.6dBm的接收灵敏度。因此，本发明的RZ-AMI信号好于传统RZ-AMI信号2.2dBm的接收灵敏度增益。这2.2dB的接收灵敏度增益表示在长距离传输***中增加了大约20％的传输距离。
图6是示出了由光发射器200产生的RZ-AMI信号的光谱的示意图。如图6所示，与图2B所示的传统技术相比减小了信号带宽。由于这种信号带宽的减小，WDM光传输***能够在给定的带宽内，容纳更多的信道。
如以上说明清楚所示，与传统光发射器相比，从***性能的角度出发，本发明的光发射器不仅获得了高接收灵敏度，还获得了高带宽使用效率。
本发明的光发射器不需要用于产生双二进制信号的LPF，并且适于利用AWG型WDM实现的窄带光滤波器。窄带光滤波器位于第二MZ MOD的后端，从而能够经济地将光发射器应用于WDM***，而不会使***复杂化。
如上所述，本发明的光发射器极大地提高了高度密集WDM长距离光传输***的性能。
尽管出于说明的目的已公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员可以理解的是，在不脱离由所附权利要求所公开的本发明的范围和精神的前提下，各种修改、添加和替换是可能的。

Claims (20)

1.一种用在高度密集波分复用(WDM)光传输***中的光传输设备，包括：
预编码器，用于对输入二进制数据电信号进行编码；
调制驱动放大器，用于放大已编码的信号；
光源，用于产生光载波信号；
第一光调制器，用于在从调制驱动放大器接收到放大信号时，调制光载波信号的相位；
第二光调制器，用于将第一光调制器的输出信号调制为RZ(归零码)信号；以及
光滤波器，用于对第二光调制器的输出信号滤波，从而将输出信号调整为预定带宽。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于第一和第二光调制器中的每一个均包括马赫-曾德尔干涉仪型光强度调制器(MZ MOD)。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于马赫-曾德尔干涉仪型光强度调制器(MZ MOD)是具有双臂的Z切割型MZ MOD。
4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于马赫-曾德尔干涉仪型光强度调制器(MZ MOD)是具有单臂的X切割型MZ MOD。
5.根据权利要求2所述的设备，其特征在于第一光调制器包括相位调制器。
6.根据权利要求2所述的设备，其特征在于第一光调制器具有位于与调制器传输特性的最小值相对应的零点处的预定偏压。
7.根据权利要求2所述的设备，其特征在于第一光调制器接收具有等于第一光调制器的半波电压Vπ两倍的预定幅度的预定信号。
8.根据权利要求2所述的设备，其特征在于第二光调制器接收其频率等于数据时钟频率一半的正弦电信号。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于与第一光调制器的所述输出信号相比，将正弦电信号延迟半个比特。
10.根据权利要求2所述的设备，其特征在于构造光滤波器，使其容纳等于二进制数据电信号的传送速率0.5到0.9倍的带宽。
11.根据权利要求2所述的设备，其特征在于光滤波器包括波分多路复用器(WDM)。
12.根据权利要求1所述的设备，其特征在于第一光调制器包括相位调制器。
13.根据权利要求1所述的设备，其特征在于第一光调制器波具有位于与调制器传输特性的最小值相对应的零点处的预定偏压。
14.根据权利要求1所述的设备，其特征在于第一光调制器接收具有等于第一光调制器的半波电压Vπ两倍的预定幅度的预定信号。
15.根据权利要求1所述的设备，其特征在于第二光调制器接收其频率等于数据时钟频率一半的正弦电信号。
16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于与第一光调制器的所述输出信号相比，将正弦电信号延迟半个比特。
17.根据权利要求1所述的设备，其特征在于构造光滤波器，使其容纳等于二进制数据电信号的传送速率0.5到0.9倍的带宽。
18.根据权利要求1所述的设备，其特征在于光滤波器包括波分多路复用器(WDM)。
19.根据权利要求1所述的设备，其特征在于光滤波器包括交织器。
20.根据权利要求1所述的设备，其特征在于利用1比特延迟和XOR(异或)逻辑门来实现预编码器。
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