TWI722727B

TWI722727B - 光傳送裝置及光通訊系統

Info

Publication number: TWI722727B
Application number: TW108146962A
Authority: TW
Inventors: 蔡坤廷; 陳威宏; 莊榮敏; 梁耀文
Original assignee: 美商光聯通訊技術有限公司美國分部
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2021-03-21
Also published as: TW202125993A

Abstract

一種光傳送裝置包含：一控制模組，根據一指示一色散量的輸入信號產生一包括一斜率調整信號與一偏壓偏移調整信號且分別隨該色散量的極性及大小變化而改變的控制信號輸出，及一位準調整信號；一多階脈衝振幅調變器，根據該位準調整信號對一資料輸入進行調變，以產生一多階脈衝振幅調變信號；及一非對稱光調變器，受該斜率調整信號控制而操作在自身的一轉移函數的正斜率及負斜率中之一者，受該偏壓偏移調整信號控制而將其自身的一偏壓點偏離該轉移函數的一正交點，並將該多階脈衝振幅調變信號調變至一光信號以產生一具有一啁啾的光調變信號。

Description

光傳送裝置及光通訊系統

本發明是有關於一種傳送裝置及通訊系統，特別是指一種光傳送裝置及光通訊系統。

在光纖通訊系統中，光纖色散係一種因波速與其波長之相依性而令光波分散成不同波長的光譜成分的現象。當光學信號或脈衝投射至如光纖通道中時，其之波封沿著光纖通道以波群速度傳播。由於此脈衝包含一系列的光譜成分，各光譜成分以不同的波群速度前進，造成波群速度色散（Group velocity dispersion，GVD）、模內（intramodal）色散，或簡單地光纖色散。這個色散現象亦常稱為脈衝展寬。當脈衝沿著光纖前進，光譜成分在空間與時間上持續分散，使得脈衝變得太寬，一脈衝之前緣與上一個脈衝之後緣重疊，則會發生符號間干擾（Inter symbol interference，ISI）並導致位元模糊，造成光接收器無法分辨出「0」位元與「1」位元間的差異而發生傳輸錯誤。此外，光纖的色散與光纖的長度成正比，也就是說，光學信號的傳輸距離受到光纖色散的限制。

如此一來，色散便成為影響光纖通訊的信號品質的重要因素之一。因此，如何避免色散對光纖通訊系統造成嚴重影響，以提升光傳輸距離，為相關通訊業者所欲改善的課題。

因此，本發明之一個目的，即在提供一種能夠克服先前技術之缺點的光傳送裝置。

於是，本發明光傳送裝置包含一控制模組、一多階脈衝振幅調變器，及一非對稱光調變器。

該控制模組用於接收一指示一色散量的輸入信號，並根據該輸入信號產生一包括一斜率調整信號與一偏壓偏移調整信號的控制信號輸出，及一隨該偏壓偏移調整信號變化而改變的位準調整信號，該斜率調整信號及該偏壓偏移調整信號分別隨該色散量的極性及大小的變化而改變。

該多階脈衝振幅調變器用於接收一資料輸入，且連接該控制模組以接收該位準調整信號，並至少根據該位準調整信號對該資料輸入進行調變，以產生一多階脈衝振幅調變信號。

該非對稱光調變器用於接收一光信號，且連接該多階脈衝振幅調變器及該控制模組以分別接收該多階脈衝振幅調變信號及該控制信號輸出，該非對稱光調變器受該控制信號輸出的該斜率調整信號控制而操作在其自身的一轉移函數的正斜率及負斜率二者其中之一，且受該控制信號輸出的該偏壓偏移調整信號控制而將其自身的一偏壓點偏離該轉移函數的一正交點，並將該多階脈衝振幅調變信號調變至該光信號以產生一具有一啁啾的光調變信號，該啁啾的極性及大小分別隨該斜率調整信號及該偏壓偏移調整信號的變化而改變。

因此，本發明的另一個目的，即在提供一種能夠克服先前技術之缺點的光通訊系統。

於是，本發明光通訊系統包含一光傳送裝置、一光放大器、一光接收裝置，及一偵測器。

該光傳送裝置包括一控制模組、一多階脈衝振幅調變器，及一非對稱光調變器。

該控制模組用於接收一指示一色散量的輸入信號及一量測信號，並根據該輸入信號及該量測信號產生一包括一斜率調整信號與一偏壓偏移調整信號的控制信號輸出，該斜率調整信號及該偏壓偏移調整信號分別隨該色散量的極性及大小的變化而改變。

該多階脈衝振幅調變器用於接收一資料輸入，並對該資料輸入進行調變，以產生一多階脈衝振幅調變信號。

該光放大器經由一光纖連接該非對稱光調變器以接收該光調變信號，並將該光調變信號放大，以產生一光放大信號。

該光接收裝置連接該光放大器以接收該光放大信號，並根據該光放大信號產生一資料輸出。

該偵測器連接該光接收裝置以接收該資料輸出，及連接該控制模組，並根據該資料輸出產生該量測信號且輸出至該控制模組，該量測信號指示該資料輸出之一誤碼率（Bit Error Rate，BER）、一糾錯碼（Forward Error Coding，FEC）及一訊雜比中之一者。

本發明之功效在於：利用調整該非對稱光調變器操作在其自身的該轉移函數的正斜率或負斜率，及利用該非對稱光調變器的該偏壓點偏離該轉移函數的該正交點，如此一來，本發明該光傳送裝置所傳送出的該光調變信號具有優化的該啁啾，可降低光纖色散對光通訊系統傳輸的影響，進而提升光通訊系統之傳輸性能，並增加光傳輸距離。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

>第一實施例>

參閱圖1，本發明光傳送裝置1的一實施例適用於一光通訊系統10。該光通訊系統10包括一光纖3，及一包括一光接收器41與一多階脈衝振幅解調器（PAM-N Demodulator）42的光接收裝置4。該光傳送裝置1用於將其內部的一雷射光源2所發射出呈連續波（Continuous wave）的一光信號Ls進行調變，以產生一具有一啁啾（Chirp）的光調變信號Lm，且將該光調變信號Lm經由該光纖3傳送至該光接收器41。該光接收器41將其所接收到的該光調變信號Lm轉換成一電信號Es並輸出至該多階脈衝振幅解調器42。該多階脈衝振幅解調器42再將其所接收到的該電信號Es進行解調處理，以產生一資料輸出Do。

本實施例之該光傳送裝置1還包含一控制模組11、一多階脈衝振幅調變器12、一放大器13，及一非對稱光調變器14。

該控制模組11用於接收一指示一色散量的輸入信號Is，並根據該輸入信號Is產生一包括一斜率調整信號Sa與一偏壓偏移調整信號Ba的控制信號輸出Co、一隨該偏壓偏移調整信號Ba變化而改變的位準調整信號La，及一隨該斜率調整信號Sa變化而改變的極性調整信號Pr。該斜率調整信號Sa及該偏壓偏移調整信號Ba分別隨該色散量的極性及大小（即該色散量的絕對值）的變化而改變。在本實施例中，該色散量的極性及大小相關於該光調變信號Lm的波長與該光纖3的長度。該控制模組11包括一斜率控制器111、一偏壓偏移控制器112、一光調變器偏壓控制器113，及一位準調整器114。

該斜率控制器111接收該輸入信號Is，且根據該輸入信號Is的該色散量的極性，產生該斜率調整信號Sa，並根據該斜率調整信號Sa，產生及輸出該極性調整信號Pr。

該偏壓偏移控制器112接收該輸入信號Is，且根據該輸入信號Is的該色散量的大小，產生該偏壓偏移調整信號Ba。

該光調變器偏壓控制器113連接該斜率控制器111及該偏壓偏移控制器112以分別接收該斜率調整信號Sa及該偏壓偏移調整信號Ba，並據以產生及輸出該控制信號輸出Co。

該位準調整器114連接該偏壓偏移控制器112，並根據該偏壓偏移調整信號Ba產生及輸出該位準調整信號La。

該多階脈衝振幅調變器12用於接收一資料輸入Di（為一二進位資料），且連接該斜率控制器111及該位準調整器114以分別接收該極性調整信號Pr及該位準調整信號La，並根據該極性調整信號Pr及該位準調整信號La對該資料輸入Di進行多階脈衝振幅調變（multi-level pulse amplitude modulation，PAM-N），以產生一多階脈衝振幅調變信號Pam。在本實施例中，該多階脈衝振幅調變信號Pam為一四階脈衝振幅調變（four-level pulse amplitude modulation，PAM-4）信號，且該四階脈衝振幅調變信號具有一第零位準、一第一位準、一第二位準及一第三位準。

該放大器13連接在該多階脈衝振幅調變器12與該非對稱光調變器14間，且將來自該多階脈衝振幅調變器12的該多階脈衝振幅調變信號Pam放大並輸出至該非對稱光調變器14。

該非對稱光調變器14連接該雷射光源2以接收該光信號Ls，且連接該放大器13及該光調變器偏壓控制器113以分別接收該多階脈衝振幅調變信號Pam及該控制信號輸出Co。該非對稱光調變器14受該控制信號輸出Co的該斜率調整信號Sa控制而操作在其自身的一轉移函數（Transfer Function）的正斜率及負斜率二者其中之一，且受該控制信號輸出Co的該偏壓偏移調整信號Ba控制而將其自身的一偏壓點偏離該轉移函數的一正交點，並將該多階脈衝振幅調變信號Pam調變至該光信號Ls以產生該具有該啁啾的光調變信號Lm。該啁啾的極性及大小（即該啁啾的絕對值）分別隨該斜率調整信號Sa及該偏壓偏移調整信號Ba的變化而改變。

需說明的是，在本實施例中，當該輸入信號Is的該色散量的極性為正極性時，該光調變信號Lm的該啁啾為負極性，當該輸入信號Is的該色散量的極性為負極性時，該光調變信號Lm的該啁啾為正極性。該非對稱光調變器14為一馬赫-詹德調變器（Mach-Zehnder modulator，MZM），該馬赫-詹德調變器由一鈮酸鋰基（LiNbO3-based）、一矽（Silicon）及一磷化銦（Inp）中的一者所製成。此外，該非對稱光調變器14是自該放大器13接收經放大後的該多階脈衝振幅調變信號Pam，但不限於此。本實施例也可省略該放大器13，如此一來，該非對稱光調變器14是直接連接該多階脈衝振幅調變器12以接收該多階脈衝振幅調變信號Pam。另外，該非對稱光調變器14可以藉由下述其中一種不平衡設計方式來實現，舉例來說：(1)使該非對稱光調變器14具有不平衡的分光比；(2)使該非對稱光調變器14所包括的兩個電極（圖未式）的長度或形狀不平衡；(3)使該兩個電極接收到不同振幅的驅動信號；或(4)使該兩個電極的PN接面（PN junction）偏壓不平衡等，但不限於此。

參閱圖2及圖3，其說明該光調變信號Lm為一53.125GBd四階脈衝振幅調變（PAM4）光信號時，該輸入信號Is的該色散量（圖中橫軸所示）、該非對稱光調變器14具有的一啁啾參數（圖中以一參數α作為該啁啾參數），及該光接收器41所接收到的該光調變信號Lm因色散引起的光功率代價（Dispersion-induced Optical Power Penalty，即圖中縱軸所示）間的關係。由圖2可知，當該色散量為負極性時，該非對稱光調變器14的該啁啾參數為正極性確實可使該光調變信號Lm因色散引起的光功率代價變小。由圖3可知，當該色散量為正極性時，該非對稱光調變器14的該啁啾參數為負極性確實可使該光調變信號Lm因色散引起的光功率代價變小。因此，本發明該光傳送裝置1藉由使該光調變信號Lm具有優化的該啁啾，以降低該光纖3引起的色散對該光通訊系統10的傳輸所造成的影響，進而提升該光通訊系統10的光傳輸距離。以下舉例說明本實施例該光傳送裝置1的作動，且該斜率控制器111及該偏壓偏移控制器112的執行先後順序不以此為限。

詳細來說，該非對稱光調變器14的該啁啾參數的極性是相關於該非對稱光調變器14操作在其自身的該轉移函數的正斜率或負斜率，而該非對稱光調變器14的該啁啾參數的大小是相關於該非對稱光調變器14的該偏壓點與該轉移函數的該正交點間的偏移。舉例來說，如圖4所示，其說明該非對稱光調變器14操作在該轉移函數的正斜率時，該非對稱光調變器14的該啁啾參數（圖中縱軸所示），及該非對稱光調變器14的該偏壓點與該轉移函數的該正交點間的偏移（圖中橫軸所示）的關係。此外，當該非對稱光調變器14根據該斜率調整信號Sa的變化而從原先操作在該轉移函數的正斜率改變為操作在該轉移函數的負斜率時，該非對稱光調變器14的該啁啾參數，及該非對稱光調變器14的該偏壓點與該轉移函數的該正交點間的偏移的關係如圖5所示。由圖4、5可知，當該偏壓點與該正交點間的偏移越大，則該啁啾參數的絕對值大小越大。另外，該啁啾參數的極性可藉由該轉移函數的正斜率或負斜率來調整。

如此一來，操作時，該斜率控制器111根據該輸入信號Is的該色散量的極性來產生該斜率調整信號Sa，並將該斜率調整信號Sa經由該光調變器偏壓控制器113輸出至該非對稱光調變器14，以調整該非對稱光調變器14操作在其自身的該轉移函數的正斜率或負斜率，使得該非對稱光調變器14的該啁啾參數的極性與該色散量的極性相反。同時，當該斜率控制器111所產生的該斜率調整信號Sa是為使該非對稱光調變器14操作在該轉移函數的負斜率時，該斜率控制器111產生及輸出該極性調整信號Pr至該多階脈衝振幅調變器12，以致該多階脈衝振幅調變器12所產生的該多階脈衝振幅調變信號Pam的極性反轉，使得該多階脈衝振幅調變信號Pam與該光調變信號Lm的極性不同。反之，當該斜率控制器111所產生的該斜率調整信號Sa是為使該非對稱光調變器14操作在該轉移函數的正斜率時，由於此時該多階脈衝振幅調變信號Pam與該光調變信號Lm的極性相同，因此可根據實際電路應用需求而將該斜率控制器111設計為不輸出該極性調整信號Pr，或仍輸出該極性調整信號Pr以通知該多階脈衝振幅調變器12將其所產生的該多階脈衝振幅調變信號Pam的極性維持不變。

接著，該偏壓偏移控制器112根據該輸入信號Is的該色散量的大小產生該偏壓偏移調整信號Ba，並將該偏壓偏移調整信號Ba經由該光調變器偏壓控制器113輸出至該非對稱光調變器14，以調整該非對稱光調變器14的該偏壓點與該轉移函數的該正交點間的偏移（例如經由該非對稱光調變器14內的一電極而控制該非對稱光調變器14的一偏壓電壓以調整該偏壓點），使得該非對稱光調變器14的該啁啾參數的大小改變。

需補充說明的是，進一步參閱圖6，其說明當該非對稱光調變器14操作在該轉移函數的正斜率，且該非對稱光調變器14的該偏壓點在其正弦電-光(E/O)轉換的該轉移函數的不同位置時，該光調變信號Lm的眼圖變化。該光調變信號Lm為一PAM-4光信號，其眼圖具有一位準0、一位準1、一位準2，及一位準3，且具有三個眼圖開度（eye opening），該位準0至該位準1為第一個眼圖開度，該位準1至該位準2為第二個眼圖開度，該位準2至該位準3為第三個眼圖開度。該光調變信號Lm的第一種眼圖Lm1，其為該偏壓點在該轉移函數正斜率的該正交點時（即，圖6參數B1處），由於相對於該正交點的正弦對稱性質，該位準0至該位準1的一垂直高度VH01、該位準1至該位準2的一垂直高度VH12，及該位準2至該位準3的一垂直高度VH23為相等（即， VH01=VH12=VH23，該光通訊系統10可獲得最大的訊雜比（signal-to-noise ratio，SNR））。然而，由於該轉移函數的非線性，當該偏壓點在該正交點上方時（即，圖6參數B2處），該光調變信號Lm的第二種眼圖Lm2中，該垂直高度VH23變小，而該垂直高度VH01變大，當該偏壓點在該正交點下方時（即，圖6參數B3處），該光調變信號Lm的第三種眼圖Lm3中，該垂直高度VH23變大，而該垂直高度VH01變小，如此將造成該光通訊系統10最大可獲得的訊雜比因而降低，導致該光通訊系統10的傳輸性能下降。

因此，在將該多階脈衝振幅調變信號Pam傳輸至該非對稱光調變器14前，需調整該多階脈衝振幅調變信號Pam的該等第一及第二位準（即，圖6中參數L1、L2分別為該等第一及第二位準），以使得該非對稱光調變器14的該偏壓點偏離該轉移函數的該正交點以調整該非對稱光調變器14的該啁啾參數大小時，該等垂直高度VH01、VH12、VH23彼此仍具有相同的垂直高度。也就是說，最後，該位準調整器114根據該偏壓偏移調整信號Ba產生及輸出該位準調整信號La至該多階脈衝振幅調變器12，以致該多階脈衝振幅調變器12據以調整該多階脈衝振幅調變信號Pam的該等第一及第二位準L1、L2。在本實施例中，當該非對稱光調變器14操作在該轉移函數的正斜率，且該非對稱光調變器14受該偏壓偏移調整信號Ba控制而將其自身的該偏壓點偏至該轉移函數正斜率的該正交點上方時，該多階脈衝振幅調變器12根據該位準調整信號La對該資料輸入Di進行調變，以致其所產生的該多階脈衝振幅調變信號Pam中的該等第一及第二位準L1、L2往該第零位準偏移（即，圖6中參數L0為該第零位準），而當該非對稱光調變器14是受該偏壓偏移調整信號Ba控制而將其自身的該偏壓點偏至該轉移函數正斜率的該正交點下方時，該多階脈衝振幅調變器12根據該位準調整信號La對該資料輸入Di進行調變，以致其所產生的該多階脈衝振幅調變信號Pam中的該等第一及第二位準L1、L2往該第三位準偏移（即，圖6中參數L3為該第三位準），以使得該偏壓點偏離該正交點時，該光調變信號Lm眼圖的該等垂直高度VH01、VH12、VH23彼此仍具有相同的高度，進而提升該光通訊系統10之傳輸性能。

同理，當該非對稱光調變器14操作在該轉移函數的負斜率時，若該非對稱光調變器14受該偏壓偏移調整信號Ba控制而將其自身的該偏壓點偏至該轉移函數負斜率的該正交點上方，則該多階脈衝振幅調變器12根據該位準調整信號La對該資料輸入Di進行調變，以致其所產生的該多階脈衝振幅調變信號Pam中的該等第一及第二位準L1、L2往該第三位準L3偏移；而若該非對稱光調變器14受該偏壓偏移調整信號Ba控制而將其自身的該偏壓點偏至該轉移函數負斜率的該正交點下方，則該多階脈衝振幅調變器12根據該位準調整信號La對該資料輸入Di進行調變，以致其所產生的該多階脈衝振幅調變信號Pam中的該等第一及第二位準L1、L2往該第零位準L0偏移，以達到當該偏壓點偏離該正交點時，該光調變信號Lm眼圖的每一垂直高度相同之目的，以提升該光通訊系統10之傳輸性能。

>第二實施例>

參閱圖7，在該第二實施例中，該光傳送裝置1適用於另一光通訊系統100，該第二實施例與該第一實施例相似，二者不同之處在於：該光通訊系統100為用於長距離傳輸（如，40km），且還包括一光放大器5及一偵測器6；該光接收器41是連接該光放大器5；該控制模組11還連接該偵測器6。

該光放大器5經由該光纖3連接該非對稱光調變器14以接收該光調變信號Lm，並將該光調變信號Lm放大，以產生一光放大信號Lma。

該光接收器41接收來自該光放大器5的該光放大信號Lma，且將該光放大信號Lma轉換成另一電信號Es並輸出至該多階脈衝振幅解調器42。該多階脈衝振幅解調器42將該另一電信號Es進行解調處理，以產生該資料輸出Do。在本實施例中，該光接收器41為一基於雪崩光電二極體（Avalanche Photodiode，APD）及PIN光電二極體中之一者的光接收器。

該偵測器6連接該多階脈衝振幅解調器42及該控制模組11，並根據該資料輸出Do產生一量測信號Ms且輸出至該控制模組11。該量測信號Ms指示該資料輸出Do之一誤碼率（Bit Error Rate，BER）、一糾錯碼(FEC, Forward Error Coding)及一訊雜比中之一者。

在該控制模組11中，該斜率控制器111還連接該偵測器6以接收該量測信號Ms，且根據該輸入信號Is的該色散量的極性及該量測信號Ms，產生該斜率調整信號Sa。該偏壓偏移控制器112還連接該偵測器6以接收該量測信號Ms，並根據該輸入信號Is的該色散量的大小及該量測信號Ms，產生該偏壓偏移調整信號Ba。該位準調整器114還連接該偵測器6以接收該量測信號Ms，且根據該量測信號Ms與該偏壓偏移調整信號Ba產生及輸出該位準調整信號La。

詳細來說，該第二實施例之該光傳送裝置1的操作與該第一實施例之該光傳送裝置1的作動相似，故其相似處於此不再贅述。在此實施例中，為用於長距離傳輸，藉由該光放大器5將光功率提高到該光接收器41中，或藉由在該光接收器41上使用APD來改善該光接收器41的靈敏度。但是，隨著該雷射光源2、該光放大器5或APD而引起的一相關於信號的雜訊（signal-dependent noise）會降低光通訊系統的鏈路性能。為了減少該相關於信號的雜訊，需調整該多階脈衝振幅調變信號Pam內的位準，及將該非對稱光調變器14的該偏壓點偏至該正交點下方，以致該光調變信號Lm的該垂直高度VH23最大以改善該相關於信號的雜訊問題。因此，在此實施例中，考慮到光纖色散引起的符號間干擾（Inter symbol interference，ISI）與該相關於信號的雜訊間的權衡取捨，該偏壓偏移控制器112還根據該量測信號Ms產生該偏壓偏移調整信號Ba，該位準調整器114還根據該量測信號Ms產生該位準調整信號La，以優化該光通訊系統100的鏈路性能。此外，該斜率控制器111還根據該量測信號Ms產生該斜率調整信號Sa，以確保其所產生的該斜率調整信號Sa符合該光通訊系統100所需。舉例來說，當該斜率控制器111初始產生的該斜率調整信號Sa使該非對稱光調變器14操作在該轉移函數的正斜率時，若此時該斜率控制器111根據該量測信號Ms得知其所指示的該誤碼率過大或該訊雜比過小，表示初始產生的該斜率調整信號Sa不符合該光通訊系統100所需，進而調整該斜率調整信號Sa使該非對稱光調變器14操作在該轉移函數的負斜率，但不以此為限。

綜上所述，本發明利用調整該非對稱光調變器14操作在其自身的該轉移函數的正斜率或負斜率來改變該非對稱光調變器14的該啁啾參數的極性，及利用該非對稱光調變器14的該偏壓點偏離該轉移函數的該正交點來改變該非對稱光調變器14的該啁啾參數的大小，以致該光調變信號Lm的該啁啾非定值。如此一來，本發明該光傳送裝置1所傳送出的該光調變信號Lm具有優化的該啁啾，可降低該光纖3所引起的色散對光通訊系統10、100傳輸的影響，使得該光接收器41所接收到的色散引起的光功率代價減小，進而提升光通訊系統10、100之傳輸性能，並增加光傳輸距離。同時，因為該多階脈衝振幅調變信號Pam具有多個位準，在沒有相關於信號的雜訊的該光通訊系統10中，調整該位準調整器114使得該光調變信號Lm的各個眼圖開度的垂直高度相同，進而提升該光通訊系統10的訊雜比來提高傳輸性能，並增加光傳輸距離。另外，在有相關於信號的雜訊的該光通訊系統100中，調整該位準調整器114使得該光調變信號Lm的各個眼圖開度的垂直高度不同，進而提升該光通訊系統100的訊雜比來提高傳輸性能，並增加光傳輸距離。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1:光傳送裝置 10、100:光通訊系統 11:控制模組 111:斜率控制器 112:偏壓偏移控制器 113:光調變器偏壓控制器 114:位準調整器 12:多階脈衝振幅調變器 13:放大器 14:非對稱光調變器 2:雷射光源 3:光纖 4:光接收裝置 41:光接收器 42:多階脈衝振幅解調器 5:光放大器 6:偵測器 B1~B3:偏壓點 Ba:偏壓偏移調整信號 Co:控制信號輸出 Di:資料輸入 Do:資料輸出 Es:電信號 L0:第零位準 L1:第一位準 L2:第二位準 L3:第三位準 La:位準調整信號 Lm:光調變信號 Lm1:光調變信號的第一種眼圖 Lm2:光調變信號的第二種眼圖 Lm3:光調變信號的第三種眼圖 Lma:光放大信號 Ls:光信號 Ms:量測信號 Is:輸入信號 Pam:多階脈衝振幅調變信號 Pr:極性調整信號 Sa:斜率調整信號 α:啁啾參數

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一方塊圖，說明本發明光傳送裝置用於一光通訊系統之一第一實施例；圖2與圖3是波形圖，說明一輸入信號的一光纖色散量、一非對稱光調變器的一啁啾參數，及一色散引起的光功率代價（Dispersion-induced Optical Power Penalty）間的關係；圖4是一波形圖，說明該非對稱光調變器操作在一轉移函數的正斜率時，該非對稱光調變器的該啁啾參數與一正規化非對稱光調變器偏壓偏移間的關係；圖5是一波形圖，說明該非對稱光調變器操作在該轉移函數的負斜率時，該非對稱光調變器的該啁啾參數與該正規化非對稱光調變器偏壓偏移間的關係；圖6是一示意圖，說明一非對稱光調變器的一偏壓點在一轉移函數的不同位置時，該光調變信號的眼圖變化；及圖7是一方塊圖，說明該光傳送裝置用於另一光通訊系統之一第二實施例。

1:光傳送裝置

10:光通訊系統

11:控制模組

111:斜率控制器

112:偏壓偏移控制器

113:光調變器偏壓控制器

114:位準調整器

12:多階脈衝振幅調變器

13:放大器

14:非對稱光調變器

2:雷射光源

3:光纖

4:光接收裝置

41:光接收器

42:多階脈衝振幅解調器

Ba:偏壓偏移調整信號

Co:控制信號輸出

Di:資料輸入

Do:資料輸出

Es:電信號

La:位準調整信號

Lm:光調變信號

Ls:光信號

Is:輸入信號

Pam:多階脈衝振幅調變信號

Pr:極性調整信號

Sa:斜率調整信號

Claims

一種光傳送裝置，包含：一控制模組，用於接收一指示一色散量的輸入信號，並根據該輸入信號產生一包括一斜率調整信號與一偏壓偏移調整信號的控制信號輸出，及一隨該偏壓偏移調整信號變化而改變的位準調整信號，該斜率調整信號及該偏壓偏移調整信號分別隨該色散量的極性及大小的變化而改變；一多階脈衝振幅調變器，用於接收一資料輸入，且連接該控制模組以接收該位準調整信號，並至少根據該位準調整信號對該資料輸入進行調變，以產生一多階脈衝振幅調變信號；及一非對稱光調變器，用於接收一光信號，且連接該多階脈衝振幅調變器及該控制模組以分別接收該多階脈衝振幅調變信號及該控制信號輸出，該非對稱光調變器受該控制信號輸出的該斜率調整信號控制而操作在其自身的一轉移函數的正斜率及負斜率二者其中之一，且受該控制信號輸出的該偏壓偏移調整信號控制而將其自身的一偏壓點偏離該轉移函數的一正交點，並將該多階脈衝振幅調變信號調變至該光信號以產生一具有一啁啾的光調變信號，該啁啾的極性及大小分別隨該斜率調整信號及該偏壓偏移調整信號的變化而改變。
如請求項1所述的光傳送裝置，其中：該控制模組還根據該斜率調整信號產生一隨該斜率調整信號變化而改變的極性調整信號；及該多階脈衝振幅調變器還接收來自該控制模組的該極性調整信號，且還根據該極性調整信號對該資料輸入進行調變，以產生該多階脈衝振幅調變信號。
如請求項2所述的光傳送裝置，其中，該控制模組包括一斜率控制器，連接該多階脈衝振幅調變器，且根據該輸入信號的該色散量的極性，產生該斜率調整信號，並根據該斜率調整信號，產生及輸出該極性調整信號至該多階脈衝振幅調變器，一偏壓偏移控制器，根據該輸入信號的該色散量的大小，產生該偏壓偏移調整信號，一光調變器偏壓控制器，連接該非對稱光調變器、該斜率控制器及該偏壓偏移控制器，接收分別來自該斜率控制器及該偏壓偏移控制器的該斜率調整信號及該偏壓偏移調整信號，並據以產生及輸出該控制信號輸出至該非對稱光調變器，及一位準調整器，連接該多階脈衝振幅調變器及該偏壓控制器，並根據該偏壓偏移調整信號產生及輸出該位準調整信號至該多階脈衝振幅調變器。
如請求項2所述的光傳送裝置，其中，當該非對稱光調變器受該斜率調整信號控制而操作在其自身的該轉移函數的負斜率時，該控制模組產生及輸出該極性調整信號至該多階脈衝振幅調變器，以致該多階脈衝振幅調變器所產生的該多階脈衝振幅調變信號的極性反轉。
如請求項1所述的光傳送裝置，其中，當該色散量的極性為正極性時，該非對稱光調變器具有的一啁啾參數為負極性，當該色散量的極性為負極性時，該非對稱光調變器的該啁啾參數為正極性。
如請求項1所述的光傳送裝置，其中：該多階脈衝振幅調變信號為一四階脈衝振幅調變信號，且該四階脈衝振幅調變信號具有一第零位準、一第一位準、一第二位準及一第三位準；當該非對稱光調變器操作在該轉移函數的正斜率且受該偏壓偏移調整信號控制而將其自身的該偏壓點偏至該轉移函數正斜率的該正交點上方時，該多階脈衝振幅調變器根據該位準調整信號對該資料輸入進行調變，以致其所產生的該多階脈衝振幅調變信號中的該等第一及第二位準往該第零位準偏移；及當該非對稱光調變器操作在該轉移函數的正斜率且受該偏壓偏移調整信號控制而將其自身的該偏壓點偏至該轉移函數正斜率的該正交點下方時，該多階脈衝振幅調變器根據該位準調整信號對該資料輸入進行調變，以致其所產生的該多階脈衝振幅調變信號中的該等第一及第二位準往該第三位準偏移。
如請求項6所述的光傳送裝置，其中：當該非對稱光調變器操作在該轉移函數的負斜率且受該偏壓偏移調整信號控制而將其自身的該偏壓點偏至該轉移函數負斜率的該正交點上方時，該多階脈衝振幅調變器根據該位準調整信號對該資料輸入進行調變，以致其所產生的該多階脈衝振幅調變信號中的該等第一及第二位準往該第三位準偏移；及當該非對稱光調變器操作在該轉移函數的負斜率且受該偏壓偏移調整信號控制而將其自身的該偏壓點偏至該轉移函數負斜率的該正交點下方時，該多階脈衝振幅調變器根據該位準調整信號對該資料輸入進行調變，以致其所產生的該多階脈衝振幅調變信號中的該等第一及第二位準往該第零位準偏移。
如請求項1所述的光傳送裝置，還包含一放大器，連接在該多階脈衝振幅調變器與該非對稱光調變器間，該放大器將來自該多階脈衝振幅調變器的該多階脈衝振幅調變信號放大並輸出至該非對稱光調變器。
如請求項1所述的光傳送裝置，其中，該非對稱光調變器為一馬赫-詹德調變器，該馬赫-詹德調變器由一鈮酸鋰基、一矽及一磷化銦中的一者所製成。
一種光通訊系統，包含：一光傳送裝置，包括一控制模組，用於接收一指示一色散量的輸入信號及一量測信號，並根據該輸入信號及該量測信號產生一包括一斜率調整信號與一偏壓偏移調整信號的控制信號輸出，該斜率調整信號及該偏壓偏移調整信號分別隨該色散量的極性及大小的變化而改變，一多階脈衝振幅調變器，用於接收一資料輸入，並對該資料輸入進行調變，以產生一多階脈衝振幅調變信號，及一非對稱光調變器，用於接收一光信號，且連接該多階脈衝振幅調變器及該控制模組以分別接收該多階脈衝振幅調變信號及該控制信號輸出，該非對稱光調變器受該控制信號輸出的該斜率調整信號控制而操作在其自身的一轉移函數的正斜率及負斜率二者其中之一，且受該控制信號輸出的該偏壓偏移調整信號控制而將其自身的一偏壓點偏離該轉移函數的一正交點，並將該多階脈衝振幅調變信號調變至該光信號以產生一具有一啁啾的光調變信號，該啁啾的極性及大小分別隨該斜率調整信號及該偏壓偏移調整信號的變化而改變；一光放大器，經由一光纖連接該非對稱光調變器以接收該光調變信號，並將該光調變信號放大，以產生一光放大信號；一光接收裝置，連接該光放大器以接收該光放大信號，並根據該光放大信號產生一資料輸出；及一偵測器，連接該光接收裝置及該控制模組，並根據該資料輸出產生該量測信號且輸出至該控制模組，該量測信號指示該資料輸出之一誤碼率、一糾錯碼及一訊雜比中之一者。
如請求項10所述的光通訊系統，其中：該控制模組還根據該偏壓偏移調整信號及該量測信號產生一隨該偏壓偏移調整信號變化而改變的位準調整信號，及還根據該斜率調整信號產生一隨該斜率調整信號變化而改變的極性調整信號；及該多階脈衝振幅調變器還連接該控制模組以接收該位準調整信號及該極性調整信號，且還根據該位準調整信號及該極性調整信號對該資料輸入進行調變，以產生該多階脈衝振幅調變信號。
如請求項11所述的光通訊系統，其中，該控制模組包括一斜率控制器，連接該偵測器以接收該量測信號，及連接該多階脈衝振幅調變器，且根據該輸入信號的該色散量的極性及該量測信號，產生該斜率調整信號，並根據該斜率調整信號，產生及輸出該極性調整信號至該多階脈衝振幅調變器，一偏壓偏移控制器，連接該偵測器以接收該量測信號，並根據該輸入信號的該色散量的大小及該量測信號，產生該偏壓偏移調整信號，一光調變器偏壓控制器，連接該非對稱光調變器、該斜率控制器及該偏壓偏移控制器，接收分別來自該斜率控制器及該偏壓偏移控制器的該斜率調整信號及該偏壓偏移調整信號，並據以產生及輸出該控制信號輸出至該非對稱光調變器，及一位準調整器，連接該偵測器以接收該量測信號，且連接該多階脈衝振幅調變器及該偏壓偏移控制器，並根據該量測信號與該偏壓偏移調整信號產生及輸出該位準調整信號至該多階脈衝振幅調變器。
如請求項11所述的光通訊系統，其中，當該非對稱光調變器受該斜率調整信號控制而操作在其自身的該轉移函數的負斜率時，該控制模組產生及輸出該極性調整信號至該多階脈衝振幅調變器，以致該多階脈衝振幅調變器所產生的該多階脈衝振幅調變信號的極性反轉。
如請求項10所述的光通訊系統，其中，當該色散量的極性為正極性時，該非對稱光調變器具有的一啁啾參數為負極性，當該色散量的極性為負極性時，該非對稱光調變器的該啁啾參數為正極性。
如請求項10所述的光通訊系統，其中：該多階脈衝振幅調變信號為一四階脈衝振幅調變信號，且該四階脈衝振幅調變信號具有一第零位準、一第一位準、一第二位準及一第三位準；當該非對稱光調變器操作在該轉移函數的正斜率且受該偏壓偏移調整信號控制而將其自身的該偏壓點偏至該轉移函數正斜率的該正交點上方時，該多階脈衝振幅調變器根據該位準調整信號對該資料輸入進行調變，以致其所產生的該多階脈衝振幅調變信號中的該等第一及第二位準往該第零位準偏移；及當該非對稱光調變器操作在該轉移函數的正斜率且受該偏壓偏移調整信號控制而將其自身的該偏壓點偏至該轉移函數正斜率的該正交點下方時，該多階脈衝振幅調變器根據該位準調整信號對該資料輸入進行調變，以致其所產生的該多階脈衝振幅調變信號中的該等第一及第二位準往該第三位準偏移。
如請求項15所述的光通訊系統，其中：當該非對稱光調變器操作在該轉移函數的負斜率且受該偏壓偏移調整信號控制而將其自身的該偏壓點偏至該轉移函數負斜率的該正交點上方時，該多階脈衝振幅調變器根據該位準調整信號對該資料輸入進行調變，以致其所產生的該多階脈衝振幅調變信號中的該等第一及第二位準往該第三位準偏移；及當該非對稱光調變器操作在該轉移函數的負斜率且受該偏壓偏移調整信號控制而將其自身的該偏壓點偏至該轉移函數負斜率的該正交點下方時，該多階脈衝振幅調變器根據該位準調整信號對該資料輸入進行調變，以致其所產生的該多階脈衝振幅調變信號中的該等第一及第二位準往該第零位準偏移。
如請求項10所述的光通訊系統，還包含一放大器，連接在該多階脈衝振幅調變器與該非對稱光調變器間，該放大器將來自該多階脈衝振幅調變器的該多階脈衝振幅調變信號放大並輸出至該非對稱光調變器。
如請求項10所述的光通訊系統，其中，該非對稱光調變器為一馬赫-詹德調變器，該馬赫-詹德調變器由一鈮酸鋰基、一矽及一磷化銦中的一者所製成。
如請求項10所述的光通訊系統，其中，該光接收裝置包括一接收該光放大信號的光接收器，該光接收器為一基於雪崩光電二極體及PIN光電二極體中之一者的光接收器。