專利名稱：包括fm源和光譜整形元件的光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及信號(hào)傳輸，具體涉及光信號(hào)和電信號(hào)的傳輸。
背景技術(shù)：
數(shù)字光纖發(fā)射器的質(zhì)量和性能由其上傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)在沒有嚴(yán)重失真的情況下可傳播的距離來確定。在傳過色散光纖之后在接收器處測(cè)量信號(hào)的比特誤差率(BER)并且確定獲得某一BER(通常為10-12，被稱為敏感度)所需要的光功率。發(fā)射器輸出處的敏感度與傳播之后的敏感度的差異被稱為色散罰值。這一點(diǎn)通常被表征為其上色散罰值達(dá)到～1dB電平的距離。在色散罰值達(dá)到被稱為色散限制的～1dB電平之前，標(biāo)準(zhǔn)的10Gb/s光學(xué)數(shù)字發(fā)射器(如外部調(diào)制的光源)在1550nm下的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖中可傳輸相當(dāng)于～50km的距離。色散限制由數(shù)字信號(hào)被轉(zhuǎn)換限制的基本假設(shè)來確定，也就是信號(hào)在其位兩端沒有時(shí)變相位并且具有100ps的位周期或1/(比特率)。發(fā)射器質(zhì)量的另一種測(cè)量是光纖傳播之后的絕對(duì)敏感度。
三種類型的光發(fā)射器目前使用于現(xiàn)有技術(shù)的光纖系統(tǒng)中(i)直接調(diào)制激光器(DML)、(ii)電吸附調(diào)制激光器(EML)、以及(iii)外部調(diào)制的馬赫-曾德(MZ)。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)單模光纖中10Gb/s和1550nm的傳輸，通常假定MZ調(diào)制器和EML可具有最長(zhǎng)的可達(dá)到的距離，通常達(dá)到80km。利用被稱為相位整形的雙二進(jìn)制的特定編碼方案，MZ發(fā)射器可達(dá)到200km。另一方面，因?yàn)橹苯诱{(diào)制激光器(DML)的固有時(shí)間相關(guān)啁啾導(dǎo)致在這個(gè)距離之后信號(hào)的嚴(yán)重失真，所以直接調(diào)制激光器可達(dá)到的距離＜5km。
舉例來說，在(i)2002年11月6日由Daniel Mahgerefteh等人提出的、標(biāo)題為“POWER SOURCE FOR A DISPERSIONCOMPENSATION FIBER OPTIC SYSTEM”、序列號(hào)為10/289,944(代理人案號(hào)TAYE-59474-00006)的美國(guó)專利申請(qǐng)和(ii)2003年10月6日由Daniel Mahgerefteh等人提出的、標(biāo)題為“FLATDISPERISION FREQUENCY DISCRIMINATOR(FDFD)”、序列號(hào)為10/680,607(代理人案號(hào)TAYE-59474-00009)的美國(guó)專利申請(qǐng)以及(iii)2002年12月3日由Daniel Mahgerefteh等人提出的、標(biāo)題為“HIGH-SPEED TRANSMISSION SYSTEM COMPRISING ACOUPLED MULTI-CAVITY OPTICAL DISCRIMINATOR”、序列號(hào)為10/308,522(代理人案號(hào)TAYE-59474-00007)的美國(guó)專利申請(qǐng)中公開了用于通過光纖的長(zhǎng)距離光波數(shù)據(jù)傳輸(在10Gb/s下大于80km)的各種系統(tǒng)，其在單模光纖中以10GB/s將DML可達(dá)到的距離增加到大于80km，上述美國(guó)專利申請(qǐng)通過引用而被結(jié)合在此。與這些新穎的系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的發(fā)射器有時(shí)被稱為由馬薩諸塞州威爾明頓的Azna LLC出品的啁啾管理激光器(CML)TM。在這些新的系統(tǒng)中，調(diào)頻(AFM)光源后面是光譜整形器(OSR)，其利用調(diào)頻來增強(qiáng)調(diào)幅信號(hào)并且部分補(bǔ)償傳輸光纖中的色散。在一個(gè)實(shí)施例中，調(diào)頻光源可包括直接調(diào)制激光器(DML)。有時(shí)被稱為頻率鑒別器的光譜整形器(OSR)可以通過具有波長(zhǎng)相關(guān)傳輸功能的適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)元件來構(gòu)成。OSR可適用于將調(diào)頻轉(zhuǎn)換成調(diào)幅。
在本發(fā)明新穎的系統(tǒng)中，調(diào)頻光源的啁啾特性被獨(dú)立修改并且接著還通過配置OSR被整形以在單模光纖上以10Gb/s和1550nm延伸CMLTM發(fā)射器可達(dá)到的距離至250km以上。本發(fā)明新穎的系統(tǒng)尤其結(jié)合了下列美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)所描述的系統(tǒng)的選擇特征，所述的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)為(i)2004年2月27日由Yasuhiro Matsui等人提出的、標(biāo)題為“OPTICAL SYSTEM COMPRISING AN FMSOURCE AND A SPECTRAL RESHAPING ELEMENT”、序列號(hào)為60/548,230(代理人案號(hào)TAYE-31 PROV)的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)；(ii)2004年3月18日由Daniel Mahgerefteh等人提出的、標(biāo)題為“FLATCHIRP INDUCED BY FILTER EDGE”、序列號(hào)為60/554,243(代理人案號(hào)TAYE-34 PROV)的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)；(iii)2004年4月28日由Daniel Mahgerefteh等人提出的、標(biāo)題為“A METHOD OFTRANSMISSION USING PARTIAL FM AND AM MODULATION”、序列號(hào)為60/566,060(代理人案號(hào)TAYE-37 PROV)的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)；(iv)2004年5月3日由Daniel Mahgerefteh等人提出的、標(biāo)題為“ADIABATIC FREQUENCY MODULATION(AFM)”、序列號(hào)為60/567,737(代理人案號(hào)TAYE-39 PROV)的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)；(v)2004年5月10日由Daniel Mahgerefteh等人提出的、標(biāo)題為“FLAT CHIRP INDUCED BY AN OPTICAL FILTER EDGE”、序列號(hào)為60/569,769(代理人案號(hào)TAYE-40 PROV)的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)，上述專利申請(qǐng)通過引用而被結(jié)合在此。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種光譜整形器(OSR)，所述光譜整形器與調(diào)制光源串聯(lián)工作，所述調(diào)制光源通過修改調(diào)制信號(hào)的光譜特性導(dǎo)致光傳輸長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過色散限制。OSR可以被定義為將光頻相關(guān)損耗和頻率相關(guān)相位傳遞到輸入光信號(hào)上的無(wú)源光學(xué)元件。本發(fā)明還提供了增加對(duì)光纖色散的容限以及將部分調(diào)頻的信號(hào)轉(zhuǎn)換成基本調(diào)幅的信號(hào)的光譜整形器系統(tǒng)和調(diào)制激光光源。
光譜整形器(OSR)可以是多種濾波器(如耦合多腔(CMC)濾波器)，以增強(qiáng)將部分調(diào)頻的信號(hào)轉(zhuǎn)換成基本調(diào)幅的信號(hào)的保真度。OSR還可部分地補(bǔ)償光纖的色散。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，調(diào)制激光光源可以被設(shè)置成可轉(zhuǎn)達(dá)地耦合到光學(xué)濾波器，其中濾波器適用于鎖定激光光源的波長(zhǎng)以及將部分調(diào)頻的激光信號(hào)轉(zhuǎn)換成基本調(diào)幅的信號(hào)。
在本發(fā)明的一種形式中，提供一種光纖通信系統(tǒng)，其包括光信號(hào)源，其適用于接收基本二進(jìn)制信號(hào)并產(chǎn)生第一信號(hào)，所述第一信號(hào)是調(diào)頻的；以及光譜整形器，其適用于將第一信號(hào)整形成第二信號(hào)，所述第二信號(hào)是調(diào)幅和調(diào)頻的；其特征在于所述第一信號(hào)的頻率特征和所述光譜整形器的光學(xué)特征使得所述第二信號(hào)的頻率特征被配置成以便增加第二信號(hào)對(duì)傳輸光纖中色散的容限。
在本發(fā)明的另一種形式中，提供一種光發(fā)射器，其包括調(diào)頻光源，用于生成第一調(diào)頻信號(hào)，以及調(diào)幅器，用于接收第一調(diào)頻信號(hào)并且用于生成第二調(diào)幅和調(diào)頻的信號(hào)。
在本發(fā)明的又一種形式中，提供一種用于將光信號(hào)傳過傳輸光纖的方法，該方法包括接收基本二進(jìn)制信號(hào)；利用基本二進(jìn)制信號(hào)操作光信號(hào)源以產(chǎn)生第一信號(hào)，所述第一信號(hào)是調(diào)頻的；使調(diào)頻信號(hào)通過光譜整形器以便將第一信號(hào)整形成第二信號(hào)，所述第二信號(hào)是調(diào)幅和調(diào)頻的；所述第一信號(hào)的頻率特征和所述光譜整形器的光學(xué)特征使得所述第二信號(hào)的頻率特征被配置成以便增加第二信號(hào)對(duì)傳輸光纖中色散的容限；以及使第二信號(hào)通過傳輸光纖。
在本發(fā)明的另一種形式中，提供一種用于傳輸基本信號(hào)的方法，該方法包括利用基本信號(hào)產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)；以及提供調(diào)幅器用來接收調(diào)頻信號(hào)并且用來生成調(diào)幅和調(diào)頻的信號(hào)。
在本發(fā)明的又一種形式中，提供了光纖通信系統(tǒng)，其包括光信號(hào)源，其適用于產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)；以及光譜整形器，其適用于將調(diào)頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成基本調(diào)幅的信號(hào)；其特征在于光信號(hào)源的運(yùn)行特征和光譜整形器的光學(xué)特征結(jié)合以補(bǔ)償光纖中色散的至少一部分。
在本發(fā)明的另一種形式中，提供了用于將調(diào)幅信號(hào)傳過光纖的方法，該方法包括提供激光器并且提供具有選擇的光學(xué)特征的濾波器；將調(diào)幅信號(hào)輸入激光器，并且操作激光器以便生成相應(yīng)的調(diào)頻信號(hào)；使調(diào)頻信號(hào)通過濾波器以便生成作為結(jié)果的信號(hào)并將作為結(jié)果的信號(hào)傳送進(jìn)光纖；操作激光器并選擇濾波器以使作為結(jié)果的信號(hào)被配置成可補(bǔ)償光纖中色散的至少一部分。
在本發(fā)明的又一種形式中，提供一種光纖通信系統(tǒng)，其包括光信號(hào)源，其適用于產(chǎn)生第一信號(hào)，所述第一信號(hào)是調(diào)頻的；以及光譜整形器，其適用于將所述第一信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二信號(hào)，所述第二信號(hào)是調(diào)幅和調(diào)頻的；其特征在于所述第一信號(hào)的頻率特征和所述光譜整形器的光學(xué)特征使得所述第二信號(hào)的頻率特征被配置成以便延伸所述第二信號(hào)的幅度特征下降超過給定量之前所述第二信號(hào)沿著光纖可行進(jìn)的距離。
在本發(fā)明的另一種形式中，提供一種光纖通信系統(tǒng)，其包括適用于接收第一信號(hào)并將所述第一信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二信號(hào)的模塊，所述第二信號(hào)是調(diào)幅和調(diào)頻的；其特征在于所述第二信號(hào)的頻率特征被配置成以便延伸所述第二信號(hào)的幅度特征下降超過給定量之前所述第二信號(hào)沿著光纖可行進(jìn)的距離。
在本發(fā)明的又一種形式中，提供一種適用于將第一信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二信號(hào)的系統(tǒng)，所述第二信號(hào)是調(diào)幅和調(diào)頻的；其改進(jìn)包括修整所述第二信號(hào)的頻率特征以便延伸所述第二信號(hào)的幅度特征下降超過給定量之前所述第二信號(hào)沿著光纖可行進(jìn)的距離。
在本發(fā)明的另一種形式中，提供一種光纖通信系統(tǒng)，其包括光信號(hào)源，其適用于接收基本信號(hào)并產(chǎn)生第一信號(hào)，所述第一信號(hào)是調(diào)頻的；以及光譜整形器，其適用于將所述第一信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二信號(hào)，所述第二信號(hào)是調(diào)幅和調(diào)頻的；其特征在于所述第一信號(hào)的頻率特征和所述光譜整形器的光學(xué)特征使得所述第二信號(hào)的頻率特征被配置成以便延伸所述第二信號(hào)的幅度特征下降超過給定量之前所述第二信號(hào)沿著光纖可行進(jìn)的距離。
在本發(fā)明的又一種形式中，提供一種光纖通信系統(tǒng)，其包括光信號(hào)源，其適用于產(chǎn)生第一信號(hào)，所述第一信號(hào)是調(diào)頻的；以及光譜整形器，其適用于將所述第一信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二信號(hào)，所述第二信號(hào)是調(diào)幅和調(diào)頻的；其特征在于光譜整形器的頻率相關(guān)損耗被調(diào)節(jié)成以增加第二信號(hào)的色散容限。
在本發(fā)明的另一種形式中，提供一種光纖系統(tǒng)，其包括光源，其適用于產(chǎn)生調(diào)頻數(shù)字信號(hào)；其特征在于所述數(shù)字信號(hào)具有時(shí)變頻率調(diào)制，其在每個(gè)1位兩端是基本恒定的并且等于第一頻率以及其在每個(gè)0位上是基本恒定的并且等于第二頻率，其中所述第一頻率和所述第二頻率之間的差介于比特率頻率的0.2倍和1.0倍之間。
在本發(fā)明的又一種形式中，提供一種用于生成色散容許的數(shù)字信號(hào)的方法，該方法包括利用第一數(shù)字基本信號(hào)調(diào)制DFB激光器以生成第一光學(xué)FM信號(hào)，其中所述第一FM信號(hào)具有被奇數(shù)0位分隔的1位之間的為π的相移，以及利用第二數(shù)字基本信號(hào)調(diào)制所述第一光學(xué)FM信號(hào)的幅度以產(chǎn)生具有高襯比率的第二光信號(hào)。


根據(jù)在此所描述的實(shí)施例，色散補(bǔ)償?shù)墓鈱W(xué)濾波器的設(shè)備和系統(tǒng)以及方法的許多修改、變化和組合是可能的。當(dāng)連同附圖一起考慮時(shí)，根據(jù)下面的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上面的描述和許多其他特征以及伴隨的有點(diǎn)將是顯然的，在附圖中相同的附圖標(biāo)記指相同的部分，其中圖1說明了伴有調(diào)幅和調(diào)頻的光學(xué)數(shù)字信號(hào)(即平頂啁啾)；圖2說明了針對(duì)10Gb/s數(shù)字信號(hào)的5GHz和10GHz的平頂啁啾值的101位序列的瞬時(shí)頻率和相位；圖3說明了傳播之前和之后的具有(CML輸出)和不具有(標(biāo)準(zhǔn)NRZ)平頂啁啾的101位序列；圖4說明了OSR之前的具有絕熱啁啾分布的高斯脈沖以及OSR之后的作為結(jié)果的脈沖形狀和平頂啁啾；圖5說明了脈沖的瞬時(shí)頻率分布和脈沖的定義；圖6說明了作為瞬時(shí)頻率分布的上升時(shí)間和下降時(shí)間的函數(shù)的200km之后的接收器敏感度；圖7說明了具有兩種不同斜率的OSR之后的瞬時(shí)頻率分布和強(qiáng)度分布；圖8說明了絕熱啁啾信號(hào)的光譜、OSR的光譜以及作為結(jié)果的整形光譜；圖9說明了針對(duì)各種絕熱啁啾值的17ps/nm/km光纖的200km之后的接收器敏感度，以及信號(hào)相對(duì)于OSR的光譜移動(dòng)，在這個(gè)實(shí)例中OSR為3腔標(biāo)準(zhǔn)濾波器；圖10說明了非高斯OSR的例子和信號(hào)相對(duì)于OSR光譜的光譜位置；圖11說明了OSR上坡度斜率(slope of slope)的定義；圖12說明了用作OSR的貝塞耳濾波器提供了所期望的坡度斜率；圖13說明了傳過光纖的200km(3400ps/nm)之前和之后的光眼和電眼圖；圖14說明了在激光器的輸出處具有瞬態(tài)啁啾的啁啾管理激光器(CMLTM)發(fā)射器的背對(duì)背(back-back)眼圖以及光纖的200km之后的眼圖；圖15說明了2腔標(biāo)準(zhǔn)量具的坡度斜率和測(cè)得的斜率；
圖16說明了用作OSR的長(zhǎng)短通濾波器的斜率和傳輸；圖17說明了具有其色散分布的OSR的實(shí)例；圖18說明了敏感度與具有和不具有所考慮的OSR色散的17ps/nm/km光纖中色散的光纖長(zhǎng)度的關(guān)系；圖19說明了具有DFB FM調(diào)制器的FM源和獨(dú)立的調(diào)幅器；圖20說明了具有調(diào)制的DFB和集成的電吸附調(diào)制器的FM源；圖21說明了AM和FM信號(hào)的時(shí)間分布；以及圖22說明了具有帶寬限制OSR或?yàn)V波器的光學(xué)FM/AM源。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，CMLTM生成具有伴隨的調(diào)幅和調(diào)頻的數(shù)字光信號(hào)，以使在位的光學(xué)相位之間提供特定的相關(guān)。這種相位相關(guān)提供了作為結(jié)果的光信號(hào)對(duì)光纖中色散的高容限，進(jìn)一步延伸了CMLTM可達(dá)到的距離。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，CMLTM由直接調(diào)制DFB激光器和光譜整形器(OSR)組成。利用電學(xué)數(shù)字信號(hào)調(diào)制分布反饋(DFB)激光器，其中數(shù)字信號(hào)用1位和0位表示。DFB激光器被偏置高于其閾值，比如為80mA，并且其通過相對(duì)較小的電流調(diào)制而被調(diào)制；作為結(jié)果的光信號(hào)具有調(diào)幅(AM)，1位具有比0位大的幅度。1位與0位的幅度比率通常被稱為消光率(ER)。重要的是，調(diào)制的光信號(hào)具有被稱為絕熱啁啾的調(diào)頻分量，其伴隨調(diào)幅并且?guī)缀蹙哂邢嗤臅r(shí)間分布，其中的實(shí)例在圖1中被示出。光學(xué)輸出的消光率(ER)可以在取決于激光器的FM效率的范圍內(nèi)變化，激光器的FM效率被定義為絕熱啁啾與調(diào)制電流的比率(GHz/mA)。更高的調(diào)制電流增大ER以及絕熱啁啾。
直接調(diào)制激光器的啁啾特性是已知的。在利用電學(xué)數(shù)字信號(hào)調(diào)制激光器時(shí)，它的瞬時(shí)光頻在兩個(gè)極端之間變化，其對(duì)應(yīng)于1s和0s，并且頻率變化的差被稱為絕熱啁啾。除了近似依從強(qiáng)度分布的絕熱啁啾之外，還存在有在1至0和0至1的位轉(zhuǎn)換時(shí)被稱為瞬態(tài)啁啾的瞬態(tài)頻率分量。瞬態(tài)啁啾的量值可以通過調(diào)節(jié)激光器相對(duì)于調(diào)制電流的偏置來控制。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通過使用高偏置和小調(diào)制使瞬態(tài)啁啾分量最小化。接著將信號(hào)傳過光譜整形器(OSR)，如具有銳角坡度的光學(xué)帶通濾波器的邊緣。OSR修改輸入光信號(hào)的頻率分布，生成如圖1所示的平頂和方形頻率分布。如下所述，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，作為結(jié)果的平頂啁啾的量值被選擇成以使其提供位之間的特定相位相關(guān)。假定FM效率值為ηFM，所期望的絕熱啁啾Δυ確定調(diào)制電流Δi＝Δv/ηFM，其又確定了消光率ER=10log(Ib-Ith+ΔiIb-Ith-Δi),]]>其中Ib是偏流，并且Ith是激光器的閾值電流。OSR之后的平頂啁啾的量值由激光器輸出處的絕熱啁啾的量值和OSR的斜率來確定。對(duì)于10Gb/s NRZ信號(hào)來說，例如，所期望的絕熱啁啾是～4.5GHz并且對(duì)于具有～0.2GHz/mA的FM效率的DFB激光器來說ER為～1dB。使這個(gè)光信號(hào)通過具有大約2.3dB/GHz的平均斜率的OSR增加這個(gè)啁啾量值達(dá)到約5GHz。該值的顯著性是如下所述的位之間所期望的相位相關(guān)。
本發(fā)明的一個(gè)重要方面是如下的實(shí)現(xiàn)當(dāng)光信號(hào)的頻率隨時(shí)間變化時(shí)，由于啁啾，取決于位周期、升降時(shí)間和啁啾量，位的光學(xué)相位同樣變化。應(yīng)當(dāng)注意的是，在監(jiān)控為正弦波的光學(xué)載波時(shí)，在某些時(shí)間點(diǎn)，可觀察到相位是載波上的特定位置。波峰和波谷之間的相位差比如為π。頻率描述了峰值之間的間隔；更高的頻率意味著波正在聚束并且每單位時(shí)間有更多的波峰通過。在數(shù)學(xué)上，相位是光頻的時(shí)間積分。在激光器被具有位周期T的數(shù)字信號(hào)調(diào)制時(shí)，兩個(gè)位之間的光學(xué)相位差取決于平頂啁啾，以及取決于位之間的總時(shí)間差。正如在下面的實(shí)例中所示出的，這個(gè)相位差可用來增強(qiáng)信號(hào)在光纖中的傳播。
光電場(chǎng)的特征在于，幅度包絡(luò)和時(shí)變相位以及載頻如下E(t)＝A(t)exp(-iω0t+iφ(t))(1)其中A(t)是幅度包絡(luò)，ω0是光學(xué)載頻，并且(t)是時(shí)變相位。
例如，對(duì)于無(wú)啁啾或所謂轉(zhuǎn)換受限的脈沖來說，時(shí)變相位為零。瞬時(shí)頻率由下列方程來定義f(t)=-12πdφ(t)dt---(2)]]>要注意的是方程2中的負(fù)號(hào)基于將載頻取為負(fù)頻率的復(fù)數(shù)記法約定。因此，光場(chǎng)上兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)之間的光學(xué)相位差由下式給出Δφ=φ(t2)-φ(t1)=2π∫t1t2f(t)dt---(3)]]>考慮在CMLTM的輸出處101位序列具有某一量值的平頂啁啾。將1位的頻率作為基準(zhǔn)頻率，可獲得下面在5GHz和10GHz的平頂啁啾值的10Gb/s數(shù)字信號(hào)(100ps脈沖持續(xù)時(shí)間)的兩種情形中示出的曲線圖。脈沖被假定具有理想的方形幅度以及100ps持續(xù)時(shí)間的平頂啁啾。很顯然，對(duì)于5GHz的平頂啁啾，存在有被單個(gè)零分隔的兩個(gè)1位之間為π的相移。
Δφ＝2πx5GHzx100ps＝π(4)遵循方程3和4，被兩個(gè)0位分隔的兩個(gè)1位之間的相移為2π，并且被三個(gè)0位分隔的兩個(gè)1位之間的相移為3π，等等。通常，對(duì)于5GHz啁啾以及10Gb/s信號(hào)來說，被奇數(shù)0位分隔的兩個(gè)1位的相位差為π。對(duì)于10GHz啁啾和10Gb/s方形脈沖來說，被奇數(shù)0位分隔的1位是同相位的，即相位差為2π。
當(dāng)具有5GHz平頂啁啾的101位序列被傳過色散光纖時(shí)，實(shí)現(xiàn)該相移的顯著性，其中每個(gè)脈沖因其有限的帶寬而加寬。圖3示出了π相移導(dǎo)致兩個(gè)位在0位的中心處破壞性干擾，因此通過接收器處的判定電路保持1和0位是可辨別的。判定閾值選擇閾值電壓，超過閾值電壓，所有信號(hào)被計(jì)為1位；低于閾值電壓，它們被計(jì)為0位。因此，相移有助于區(qū)分1位和0位并且脈沖加寬不會(huì)減少針對(duì)該位序列的BER。因此，基于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所創(chuàng)建的π相移增加了對(duì)色散的容限。對(duì)于中間啁啾值，存在有局部干擾，其足以延伸傳輸距離，但是未達(dá)到上述情形中的距離。
光譜整形在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所生成的FM調(diào)制信號(hào)通過光譜整形器以便改變1位和0位兩端信號(hào)的瞬時(shí)頻率分布，以這樣的一種方式以便增加信號(hào)對(duì)色散的容限。在現(xiàn)有技術(shù)中，如由R.E.Epworth提出的英國(guó)專利GB 2107147A，來自FM源的信號(hào)被過濾以產(chǎn)生強(qiáng)度調(diào)制，其通過濾波器之后的調(diào)制深度高于其通過濾波器之前的調(diào)制深度。在本發(fā)明中，不是在調(diào)幅中單獨(dú)增加光譜整形，而是利用光譜整形器(OSR)可以獲得光譜整形。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，輸出信號(hào)的瞬時(shí)頻率分布在OSR之后于其位兩端被修改，以便增加無(wú)失真?zhèn)鞑ゾ嚯x。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，半導(dǎo)體激光器被數(shù)字基本信號(hào)直接調(diào)制以產(chǎn)生具有絕熱啁啾的FM調(diào)制信號(hào)。激光器的輸出接著通過OSR，在這個(gè)實(shí)例中，OSR可以是在其傳輸邊緣處使用的3腔標(biāo)準(zhǔn)濾波器。調(diào)頻光源(如直接調(diào)制激光器)的啁啾輸出是絕熱的。這意味著脈沖的時(shí)間頻率分布具有與脈沖的強(qiáng)度分布基本相同的形狀。
在優(yōu)選實(shí)施例中，正如通過引用而被結(jié)合在此的2004年3月18日由Daniel Mahgerefteh等人提出的、標(biāo)題為“FLAT CHIRP INDUCEDBY FILTER EDGE”、序列號(hào)為60/554,243(代理人案號(hào)TAYE-34PROV)的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)所描述的，OSR將絕熱啁啾轉(zhuǎn)換成平頂啁啾。
圖4示出了OSR之前或之后的高斯脈沖的光強(qiáng)度和瞬時(shí)頻率分布。高斯脈沖具有OSR之前的絕熱啁啾，即它的瞬時(shí)頻率分布具有與其強(qiáng)度分布相同的高斯形狀。在OSR之后，幅度和瞬時(shí)頻率的分布都被改變。背景中峰值功率-功率的比率(消光率)被增加，并且在這個(gè)實(shí)例中脈沖稍微變窄。本發(fā)明的重要方面是圖4中用虛的水平綠線表示的由通過OSR導(dǎo)致的平頂瞬時(shí)頻率分布。在信號(hào)光譜的光譜位置與OSR傳輸?shù)倪吘墝?duì)準(zhǔn)時(shí)產(chǎn)生平頂啁啾。最佳位置取決于絕熱啁啾和OSR傳輸邊緣的斜率。
平頂啁啾脈沖的瞬時(shí)頻率分布的特征在于平頂?shù)男甭?、、持續(xù)時(shí)間、下降時(shí)間和上升時(shí)間，以及圖5所示的平頂啁啾值。斜率又可以通過兩個(gè)頻率值f2和f1來定義。在本發(fā)明的實(shí)施例中，頻率分布的頂帽部分的斜率、上升時(shí)間、下降時(shí)間、持續(xù)時(shí)間相對(duì)于幅度分布的上升時(shí)間、下降時(shí)間、持續(xù)時(shí)間而被調(diào)節(jié)，以便于增加信號(hào)的的傳輸距離超過色散限制。
整形脈沖的瞬時(shí)頻率分布的重要性可通過示出這種光譜整形的10Gb/s脈沖傳過具有17ps/nm/km色散的色散光纖的200km之后的比特誤差率的模擬來認(rèn)識(shí)。圖6示出了如在OSR之后信號(hào)的瞬時(shí)頻率分布中測(cè)得的給定的平頂啁啾值。在這種情形中，可通過改變上升時(shí)間和下降時(shí)間來優(yōu)化BER敏感度。同樣地，對(duì)于瞬時(shí)頻率分布的給定的上升時(shí)間和下降時(shí)間，可以在3GHz至10GHz的范圍內(nèi)改變啁啾值以便于在傳過光纖之后獲得所期望的BER敏感度。
根據(jù)這個(gè)實(shí)例的計(jì)算可得出下面的結(jié)論(i)OSR之后的最佳絕熱啁啾是5GHz，具有較短的瞬時(shí)頻率分布的上升時(shí)間和下降時(shí)間；這在光纖傳播之后獲得了最低敏感度；(ii)3-10GHz范圍內(nèi)的任何啁啾可用來相對(duì)于無(wú)啁啾的情形延伸傳輸。不得不基于絕熱啁啾值來調(diào)節(jié)上升時(shí)間和下降時(shí)間。在上面的實(shí)例中，小于30ps的上升時(shí)間和下降時(shí)間總是最佳的；以及(iii)通過增加OSR傳輸分布的斜率(以dB/GHz計(jì))可減小瞬時(shí)頻率的上升時(shí)間和下降時(shí)間。頻率分布的平頂部分的斜率由OSR的色散來確定并提供了進(jìn)一步的色散容限。
圖7示出了另一個(gè)實(shí)施例，其中瞬時(shí)頻率分布的上升時(shí)間和下降時(shí)間在OSR之后通過增加OSR的斜率(以dB/GHz計(jì))而被減小，在這里被減小到1/2。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，調(diào)頻信號(hào)的輸出通過OSR并且頻率分布的上升時(shí)間和下降時(shí)間通過增加OSR的斜率(以dB/GHz計(jì))而被減小。
光譜變窄具有相同數(shù)字信息的同時(shí)調(diào)頻和調(diào)幅減少了信號(hào)的光學(xué)帶寬并且抑制了載頻。這種效應(yīng)對(duì)于等于1/2比特率頻率的啁啾值(即針對(duì)10Gb/s的5GHz啁啾)來說最明顯。這對(duì)應(yīng)于被奇數(shù)0位分隔的1位之間的0至π的相位改變，即其他隨機(jī)位序列的相位之間的最佳相關(guān)。對(duì)于介于比特率頻率的20％至80％之間的啁啾值的近似范圍(針對(duì)10Gb/s比特率的2-8GHz)，載波被顯著抑制并且光譜變窄。對(duì)于等于0的啁啾值或者對(duì)于等于比特率頻率的頻率的啁啾，載波被呈現(xiàn)并且光譜被再次加寬。這是因?yàn)樗忻}沖的相位對(duì)于這兩種情形來說相等并且相位相關(guān)消失。如圖8所示，通過應(yīng)用調(diào)頻和調(diào)幅的光譜變窄使得高頻一側(cè)的光譜變窄。要注意的是，在這個(gè)實(shí)例中，針對(duì)10Gb/s，啁啾是～7.5GHz。信號(hào)相對(duì)于OSR峰值傳輸?shù)墓庾V位置被調(diào)節(jié)，以使光譜位于OSR的低頻邊緣。這進(jìn)一步減小了低頻一側(cè)的光譜寬度。減小光譜帶寬延伸了傳輸距離。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，OSR的帶寬(BW)小于比特率。數(shù)字信號(hào)的光譜由數(shù)字信息的光譜和脈沖形狀的傅里葉變換的乘積來確定。利用給出如上所述的被奇數(shù)0位分隔的1位之間為π的相移的正確的FM調(diào)制量(針對(duì)10Gb/s數(shù)據(jù)率為5GHz的啁啾)減小了信息BW。為了增加對(duì)色散的容限，仍有必要減小脈沖形狀的光譜。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，通過帶寬限制OSR實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
圖8示出了對(duì)于給定的絕熱啁啾值，信號(hào)相對(duì)于OSR峰值傳輸?shù)墓庾V位置可以被調(diào)節(jié)以增加傳輸距離。圖8示出了發(fā)射器處的(背對(duì)背)以及傳過具有17ps/nm/km色散的光纖的200km之后的對(duì)于10Gb/s信號(hào)的敏感度，其為相對(duì)于OSR的光譜移動(dòng)的函數(shù)。敏感度被定義為達(dá)到10-12的比特誤差率所需要的平均光功率(以dBm計(jì))。在這個(gè)實(shí)例中，OSR是3腔標(biāo)準(zhǔn)量具。因此，本發(fā)明的實(shí)施例調(diào)節(jié)調(diào)頻光源的絕熱啁啾以及作為結(jié)果的光譜相對(duì)于OSR的光譜位置，以便于在傳過色散光纖之后取得所期望的比特誤差率。
圖9示出了由非高斯形狀的帶通濾波器構(gòu)成的OSR的實(shí)例。圖9示出了以dB標(biāo)度的傳輸分布以及OSR的導(dǎo)數(shù)(derivative)或頻率相關(guān)斜率。圖9還示出了要被整形的輸入FM信號(hào)的光譜位置。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例是，OSR上的FM信號(hào)的最佳光譜位置使得1s峰值頻率接近OSR的傳輸分布的峰值對(duì)數(shù)導(dǎo)數(shù)。在這個(gè)實(shí)例中，在dB標(biāo)度上導(dǎo)數(shù)是非線性的，表明OSR具有非高斯光譜分布。高斯OSR將具有作為頻率的函數(shù)的線性斜率。圖9還示出了在OSR之后基本上被減小的輸入FM信號(hào)的時(shí)鐘頻率分量的位置。這又減小了OSR之后作為結(jié)果的第二信號(hào)的RF光譜中的時(shí)鐘頻率分量。在這個(gè)實(shí)例中，峰值斜率是2.7dB/GHz，并且在這種情形中OSR的3dB帶寬是8GHz。
對(duì)OSR來說，本發(fā)明的實(shí)施例還減小了OSR之后作為結(jié)果的信號(hào)的RF光譜中的時(shí)鐘頻率分量，對(duì)于10Gb/s NRZ信號(hào)來說是10GHz。
最佳OSR形狀是發(fā)射器在其輸出處(背對(duì)背)以及傳輸之后具有良好性能的那一種。通過具有眼圖中最小的位失真來確定背對(duì)背性能，同時(shí)由低色散罰值來確定傳輸后的性能。正如通過引用而被結(jié)合在此的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)為60/554,243(代理人案號(hào)TAYE-34 PROV)和序列號(hào)為60/629,741(代理人案號(hào)TAYE-48PROV)所描述的，某一濾波器斜率值被要求將絕熱啁啾輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有平頂啁啾的信號(hào)。其還表明OSR將輸入脈沖的幅度的第一導(dǎo)數(shù)轉(zhuǎn)換成邊緣處的藍(lán)移瞬態(tài)啁啾。對(duì)于最佳斜率值，附加的瞬態(tài)啁啾增加了邊緣處的啁啾以產(chǎn)生幾乎平頂啁啾。
美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)為60/554,243(代理人案號(hào)TAYE-34PROV)和序列號(hào)為60/629,741(代理人案號(hào)TAYE-48 PROV)公開了OSR的有效參數(shù)是其坡度斜率。如圖11所示，正如在本發(fā)明所定義的，坡度斜率(SoS)是傳輸?shù)姆逯祵?duì)數(shù)導(dǎo)數(shù)(以dB/GHz計(jì))與該峰值距傳輸峰值的頻率偏移(以GHz計(jì))的比率。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，OSR的坡度斜率被調(diào)節(jié)以優(yōu)化背對(duì)背發(fā)射器BER并減小光纖傳輸之后的BER。例如，如果坡度斜率大約在0.38dB/GHz2至0.6dB/GHz2的范圍，對(duì)于10Gb/s發(fā)射器來說，良好的背對(duì)背眼圖以及傳輸之后的低BER可被獲得。另外，接近傳輸中心的OSR的斜率需要近似為線性的。與線性的偏差在作為結(jié)果的輸出眼圖中引入了失真，并因此導(dǎo)致增加的比特誤差率。線性斜率對(duì)應(yīng)于圓頂形狀濾波器。所以，比如在中心附近具有接近零斜率的平頂濾波器是不合要求的。帶通OSR的3dB帶寬不得不在比特率的65％至90％的范圍內(nèi)。
如圖12所示，這種OSR的兩個(gè)實(shí)例是具有6GHz或5.5GHz帶寬的2nd階貝塞耳濾波器。2nd階貝塞耳濾波器的形狀對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是公知的并且在數(shù)學(xué)上由下式來描述T(p)=13+3p+p2---(6)]]>其中p＝2if/Δf3dB。在這里T是場(chǎng)傳輸，f是距濾波器中心的光頻偏移，以及Δf3dB是濾波器的3dB帶寬。測(cè)得的量是濾波器的光傳輸，其在方程6中是場(chǎng)傳輸?shù)慕^對(duì)值平方|T(p)|2并被繪制在圖12中。貝塞耳濾波器通常被用作電學(xué)的低通濾波器，因?yàn)槠涫沟脦ㄖ械氖д孀钚?。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，貝塞耳濾波器是光學(xué)濾波器并且選擇它是因?yàn)槠涮峁┝怂谕钠露刃甭屎徒咏浞逯祩鬏數(shù)木€性斜率。具有6GHz帶寬的2nd階貝塞耳濾波器的坡度斜率是0.46dB/GHz2，并且5.5GHz帶寬的2nd階濾波器的坡度斜率是0.57dB/GHz2。這些實(shí)例表明濾波器的帶寬可以被調(diào)節(jié)以將SoS變?yōu)樗谕闹怠?br> 圖12還示出了可依照本發(fā)明使用的濾波器的另一個(gè)實(shí)例是，具有7.5GHz帶寬的4th階貝塞耳濾波器。該OSR具有0.41dB/GHz2的坡度斜率。4th階貝塞耳濾波器的場(chǎng)傳輸作為歸一化頻率的函數(shù)由下式給出T(p)=115+15p+6p2+p3---(7)]]>圖13示出了背對(duì)背以及經(jīng)過具有3400ps/nm色散的光纖的200km之后所計(jì)算的眼圖的實(shí)例。在這個(gè)實(shí)例中，使用了具有5.5GHz帶寬的2nd階貝塞耳濾波器。左列的眼圖是發(fā)射器(頂部)的背對(duì)背光眼(所謂的O-眼)和傳過200km(3400ps/nm)之后的眼圖。右列的眼圖是具有典型的～8GHz帶寬的光電轉(zhuǎn)換器之后測(cè)得的眼圖，其被稱為電眼(E-眼)。電眼在接收器的輸出處，其將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并將其提供給判定電路用于區(qū)分1和0位。
除絕熱啁啾之外，直接調(diào)制激光器還產(chǎn)生瞬態(tài)啁啾，其發(fā)生在1至0和0至1位轉(zhuǎn)換處。在常規(guī)的直接調(diào)制激光器中，瞬態(tài)啁啾是有害的，因?yàn)樗铀倭嗣}沖失真并增加了傳輸后的EBR。然而，在本發(fā)明中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在作為FM源使用時(shí)，其中直接調(diào)制激光器后面是OSR，激光器輸出處的某些瞬態(tài)啁啾是所期望的。圖14示出了依照本發(fā)明的發(fā)射器的模擬結(jié)果。在這個(gè)實(shí)例中，激光器的絕熱啁啾是4.5GHz，并且OSR是在其傳輸邊緣附近操作的2腔標(biāo)準(zhǔn)濾波器。
圖14示出了10Gb/s發(fā)射器在其輸出處(背對(duì)背)的眼圖，以及傳過具有3400ps/nm色散的光纖的200km之后的眼圖。OSR之前的激光器輸出處的瞬態(tài)啁啾接近零(～0.2GHz)(左列)或?yàn)?GHz(右列)。參看圖14，很顯然，具有2GHz瞬態(tài)啁啾的情形產(chǎn)生較少失真的背對(duì)背眼圖。在具有2GHz瞬態(tài)啁啾的情形中，200km光纖之后的眼圖同樣更加張開，并且具有更少的碼間干擾(ISI)。因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例調(diào)節(jié)調(diào)頻光源的瞬態(tài)啁啾以及光譜整形器的坡度斜率，以獲得具有最小失真的所期望的發(fā)射器輸出，并且增加超過色散限制的發(fā)射器的無(wú)錯(cuò)誤傳播長(zhǎng)度。
實(shí)際上，光學(xué)濾波器(如多腔標(biāo)準(zhǔn)量具)可能不具有所期望的傳輸形狀和坡度斜率。因此，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，射到濾波器的光信號(hào)的射束發(fā)散和入射角被調(diào)節(jié)以獲得所期望的SoS。圖15示出了2腔標(biāo)準(zhǔn)量具的測(cè)得的斜率以及作為入射角的函數(shù)的坡度斜率的實(shí)例。峰值斜率最初因?yàn)樵黾拥慕嵌榷鴾p小，達(dá)到最小值，然后再次增加。正如通過引用而被結(jié)合在此的2004年10月25日由Kevin McCallion等人提出的、標(biāo)題為“SPECTRAL RESPONSEMODIFICATION VIA SPATIAL FILTERING WITH OPTICALFIBER”、序列號(hào)為60/621,755(代理人案號(hào)TAYE-47 PROV)的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)所描述的，斜率以較大角度增加是由空間濾波器引起的。對(duì)于相同的角度范圍，因?yàn)榉逯滴恢秒S增加的角度而增加，坡度斜率從0.75dB/GHz2單調(diào)減小至0.35dB/GHz2。在這個(gè)實(shí)例中，通過將入射角調(diào)節(jié)到1.5至2度來獲得0.45dB/GHz2的最佳值。
在上述的實(shí)例中，光譜整形器(OSR)是多腔標(biāo)準(zhǔn)濾波器。如圖16所示，在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，OSR可以是長(zhǎng)短通濾波器。長(zhǎng)短通濾波器對(duì)頻率范圍以及在峰值傳輸?shù)囊粋?cè)上的邊沿上的頻率具有基本平坦的傳輸。在這種情形下，第一光信號(hào)的位置將基本上位于傳輸坡度上。
OSR色散OSR還可提供某些色散補(bǔ)償以及光譜整形。圖17示出了濾波器的傳輸特征及其相應(yīng)的色散分布。
濾波器色散可補(bǔ)償部分的光纖色散。例如，如果激光器頻率光譜基本上與正常的色散峰值重疊，具有負(fù)色散，則具有正色散的標(biāo)準(zhǔn)單光纖的傳輸被延伸。如果激光器頻率光譜基本上與異常的色散峰值重疊，其中色散為正，則其減少具有正色散的標(biāo)準(zhǔn)光纖的傳輸距離，但是延伸負(fù)色散光纖(如色散補(bǔ)償光纖(DCF))的可達(dá)到的距離。圖18示出了針對(duì)具有和不具有色散的OSR的情形的作為光纖距離的函數(shù)的敏感度。激光器光譜基本上與OSR的負(fù)色散峰值重疊。如圖18所示，負(fù)距離表示具有該長(zhǎng)度的負(fù)色散的光纖。所以，比如，-100km表示具有-17ps/nm/km色散的100km色散補(bǔ)償光纖。
FM源本發(fā)明教導(dǎo)了用于生成具有高消光率(ER)的色散容許的FM信號(hào)的多種方法。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，以兩個(gè)步驟生成FM信號(hào)。
首先，選擇基本數(shù)字信號(hào)以調(diào)制直接調(diào)制的DFB激光器，以便生成具有絕熱啁啾的FM信號(hào)，以使被奇數(shù)0位分隔的兩個(gè)1位之間的相位差是π的奇數(shù)倍。作為實(shí)例，對(duì)于具有100ps脈沖和近似方形的瞬時(shí)頻率分布的10Gb/s NRZ信號(hào)來說，這是5GHz。
其次，如圖19所示，作為結(jié)果的光信號(hào)被發(fā)送傳過第二調(diào)幅器，如LiNbO3調(diào)制器或電吸附調(diào)制器。調(diào)幅器被第二數(shù)字基本信號(hào)所調(diào)制，所述第二數(shù)字基本信號(hào)是第一數(shù)字基本信號(hào)的復(fù)制品。取決于調(diào)制器的轉(zhuǎn)換函數(shù)，提供給調(diào)制器的基本信號(hào)可相對(duì)于調(diào)制激光器而被轉(zhuǎn)化。事情就是這樣，比如，如果更高的信號(hào)增加了調(diào)制器的損耗。因此，高信號(hào)產(chǎn)生來自激光器的更高幅度的光信號(hào)并且相應(yīng)的低信號(hào)被供給調(diào)制器。AM調(diào)制器可以是多種光學(xué)調(diào)幅器，如LiNbO3調(diào)制器或電吸附調(diào)制器。如圖20所示，DFB和EA可以被集成在同一芯片上。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，提供給激光器和調(diào)制器的第一和第二基本信號(hào)可分別適用于生成FM和AM信號(hào)。如圖21所演示的，這些FM和AM信號(hào)在時(shí)間分布上是不同的，因?yàn)榭赡茉趦蓚€(gè)數(shù)字基本信號(hào)之間存在有相位差。此外，第一信號(hào)的瞬時(shí)頻率的上升時(shí)間和下降時(shí)間以及作為結(jié)果的第二信號(hào)的上升時(shí)間和下降時(shí)間在AM調(diào)制器之后可能是不同的。另外，F(xiàn)M和AM脈沖分布的持續(xù)時(shí)間可能是不同的。正如上面的規(guī)定和實(shí)例所描述的，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，持續(xù)時(shí)間、上升時(shí)間和下降時(shí)間、絕熱啁啾、調(diào)幅深度以及兩個(gè)數(shù)字基本信號(hào)之間的相位延遲被改變，以便增加傳輸信號(hào)對(duì)光纖色散的色散容限。針對(duì)頻率和幅度分布的這些參數(shù)在圖21中被定義。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，以及如圖22所示，可能存在有放置在上述的FM/AM源之后的帶寬限制濾波器或OSR。OSR或?yàn)V波器被選擇成以減小比如針對(duì)10Gb/s NRZ信號(hào)在比特率頻率10GHz下或高于10GHz下的光頻分量。
參數(shù)范圍在本發(fā)明的各種實(shí)施例中，對(duì)于信號(hào)的更長(zhǎng)距離的傳輸，光譜整形器之后的性能需要被優(yōu)化，導(dǎo)致下列優(yōu)選的特征(i)AM ER＜3dB(即激光器的強(qiáng)度輸出的消光率優(yōu)選地小于3dB以便于使瞬態(tài)啁啾最小)；(ii)絕熱啁啾的范圍在2.5-7.5GHz(即對(duì)于最佳傳輸來說激光器的輸出的絕熱啁啾Δf＝f1-f0≈2.5-7.5)；以及
(iii)光譜整形器帶寬的范圍是5-10GHz(即OSR具有5-10GHz的濾波器帶寬以使光譜變窄效應(yīng)最大化)。
修改將會(huì)意識(shí)到，由于本公開內(nèi)容，本發(fā)明另外的實(shí)施例對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。將會(huì)理解，本發(fā)明不受限于這里所公開的和/或附圖所示出的特定結(jié)構(gòu)，而且包含屬于本發(fā)明范圍的任何修改或等同物。
權(quán)利要求
1.一種光纖通信系統(tǒng)，包括光信號(hào)源，其適用于接收基本二進(jìn)制信號(hào)并產(chǎn)生第一信號(hào)，所述第一信號(hào)是調(diào)頻的；以及光譜整形器，其適用于將所述第一信號(hào)整形成第二信號(hào)，所述第二信號(hào)是調(diào)幅和調(diào)頻的；其特征在于所述第一信號(hào)的頻率特征和所述光譜整形器的光學(xué)特征使得所述第二信號(hào)的頻率特征被配置成以便增加所述第二信號(hào)對(duì)傳輸光纖中色散的容限。
2.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述第一信號(hào)的頻移被調(diào)節(jié)成以使所述第二信號(hào)的頻移基本上等于所述基本數(shù)字信號(hào)的比特率頻率的1/2。
3.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述第一信號(hào)的頻移包括絕熱啁啾分量。
4.如權(quán)利要求3所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述第一信號(hào)的頻移還包括瞬態(tài)啁啾分量。
5.如權(quán)利要求4所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述第一信號(hào)的瞬態(tài)啁啾分量的頻移介于所述基本數(shù)字信號(hào)的比特率頻率的大約0％至大約30％之間。
6.如權(quán)利要求4所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述基本數(shù)字信號(hào)的比特率約為10Gb/s，以及所述第一信號(hào)的瞬態(tài)啁啾分量的頻移為大約0至大約3GHz。
7.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述第二信號(hào)的頻率分布基本上是平頂?shù)摹?br> 8.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述第一信號(hào)的頻移被調(diào)節(jié)成以使所述第二信號(hào)的頻移介于所述基本數(shù)字信號(hào)的比特率頻率的大約25％至大約75％之間。
9.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述第一信號(hào)的頻移被調(diào)節(jié)成以使在所述第二信號(hào)中，被奇數(shù)0位分隔的1位的相位差為π。
10.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述第一信號(hào)的頻移被調(diào)節(jié)成以使在所述第二信號(hào)中，被奇數(shù)0位分隔的1位的相位差介于大約π/2至大約3π/2之間。
11.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述第一信號(hào)的頻移被調(diào)節(jié)成以使所述第二信號(hào)的頻移基本上等于所述比特率頻率的1/2的奇數(shù)倍。
12.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述第一信號(hào)的頻移被調(diào)節(jié)成以使在所述第二信號(hào)中，被奇數(shù)0位分隔的1位的相位是相位差π的奇數(shù)倍。
13.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述第一信號(hào)的頻移被調(diào)節(jié)成以使所述第二信號(hào)的頻移(Δf)與所述第二信號(hào)的0位的持續(xù)時(shí)間T0的乘積基本上等于1/2的奇數(shù)倍。
14.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述第二信號(hào)的消光率大于或等于約10dB。
15.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述第二信號(hào)的消光率介于大約10dB至大約13dB之間。
16.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述第一信號(hào)的頻移和所述第二信號(hào)的占空比被調(diào)節(jié)成以使在所述第二信號(hào)中，被奇數(shù)0位分隔的1位之間的相位差基本上等于π。
17.如權(quán)利要求16所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述第二信號(hào)的頻率分布基本上是平頂?shù)摹?br> 18.如權(quán)利要求16所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述第一信號(hào)的頻率分布基本上不是平頂?shù)摹?br> 19.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述第二信號(hào)的頻率分布的上升時(shí)間和下降時(shí)間比所述第二信號(hào)的幅度分布的上升時(shí)間和下降時(shí)間更快。
20.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述第二信號(hào)的頻率分布的上升時(shí)間和下降時(shí)間比所述第一信號(hào)的頻率分布的上升時(shí)間和下降時(shí)間更快。
21.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述第二信號(hào)的頻率分布的上升時(shí)間比所述第二信號(hào)的幅度分布的上升時(shí)間更快。
22.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述第二信號(hào)的頻率分布的下降時(shí)間比所述第二信號(hào)的幅度分布的下降時(shí)間更快。
23.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述第二信號(hào)的頻率分布的上升時(shí)間比所述第一信號(hào)的頻率分布的上升時(shí)間更快。
24.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述第二信號(hào)的頻率分布的下降時(shí)間比所述第一信號(hào)的頻率分布的下降時(shí)間更快。
25.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述頻率分布的平頂部分的持續(xù)時(shí)間足夠?qū)?，以基本包含所述第二信?hào)的幅度分布。
26.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述頻率分布的平頂部分的持續(xù)時(shí)間只包含所述第二信號(hào)的幅度分布的中間部分。
27.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述第二信號(hào)的1位的中間部分具有與相同位的翼部不同的頻率。
28.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述第二信號(hào)的幅度分布的中間部分具有與中間部分任何一側(cè)上的翼部不同的頻率。
29.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述第二信號(hào)的1位脈沖具有幅度分布和頻率分布，其中所述頻率分布是平頂?shù)模⑶移渲兴龇确植嫉囊聿课挥谒鲱l率分布的平頂部分的外部。
30.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述第二信號(hào)的幅度分布不同于它的頻率分布。
31.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述第二信號(hào)的頻率分布的平頂部分的持續(xù)時(shí)間包含所述第二信號(hào)的幅度分布的中央部分。
32.如權(quán)利要求31所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述第二信號(hào)的幅度分布包括具有與所述第二信號(hào)的幅度分布的中央部分不同的頻率的翼部。
33.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述第一信號(hào)的光譜位置被調(diào)節(jié)成以位于所述光譜整形器的傳輸邊緣。
34.如權(quán)利要求33所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述第一信號(hào)的光譜位置基本上接近所述光譜整形器的傳輸分布的峰值對(duì)數(shù)導(dǎo)數(shù)。
35.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述光譜整形器的坡度斜率被調(diào)節(jié)成以同時(shí)優(yōu)化傳過色散光纖之前和之后的所述第二信號(hào)的比特誤差率。
36.如權(quán)利要求35所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述光譜整形器的坡度斜率介于大約0.38dB/GHz2和大約0.6dB/GHz2之間。
37.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述光譜整形器的3dB帶寬介于所述第一信號(hào)的比特率的大約65％和大約90％之間。
38.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述光譜整形器的場(chǎng)傳輸分布是二階貝塞耳濾波器的場(chǎng)傳輸分布。
39.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中接近其傳輸峰值的所述光譜整形器的傳輸分布的對(duì)數(shù)斜率基本上是線性的。
40.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述光譜整形器的傳輸分布是四階貝塞耳濾波器的場(chǎng)傳輸分布。
41.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述光信號(hào)源是半導(dǎo)體激光器。
42.如權(quán)利要求41所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述激光器的偏置和所述基本二進(jìn)制信號(hào)的幅度被調(diào)節(jié)成以同時(shí)改進(jìn)傳過色散光纖之前和之后的所述第二信號(hào)的比特誤差率。
43.如權(quán)利要求41所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述激光器的偏置和所述基本二進(jìn)制信號(hào)的幅度被調(diào)節(jié)成以改進(jìn)傳過色散光纖之后的所述第二信號(hào)的比特誤差率。
44.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中射到所述光譜整形器的所述第一光信號(hào)的射束發(fā)散和入射角中的至少一個(gè)被調(diào)節(jié)成以獲得所期望的第二信號(hào)。
45.如權(quán)利要求44所述的光纖通信系統(tǒng)，其中入射角介于大約1.5和大約2度之間。
46.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述光譜整形器是多腔標(biāo)準(zhǔn)濾波器。
47.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述光譜整形器是長(zhǎng)短通濾波器。
48.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其中所述第二信號(hào)的頻率分布的上升時(shí)間和下降時(shí)間通過調(diào)節(jié)所述光譜整形器的傳輸分布的斜率(dB/GHz)而被調(diào)節(jié)。
49.一種光發(fā)射器，包括調(diào)頻光源，用于生成第一調(diào)頻信號(hào)，以及調(diào)幅器，用于接收所述第一調(diào)頻信號(hào)并且用于生成第二調(diào)幅和調(diào)頻的信號(hào)。
50.如權(quán)利要求49所述的光發(fā)射器，其中利用第一數(shù)字信號(hào)來調(diào)制所述調(diào)頻光源以及利用第二數(shù)字信號(hào)來調(diào)制所述調(diào)幅器。
51.如權(quán)利要求50所述的光發(fā)射器，其中所述第一和第二數(shù)字信號(hào)代表相同的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
52.如權(quán)利要求51所述的光發(fā)射器，其中所述第一和第二數(shù)字信號(hào)彼此是邏輯反相的。
53.如權(quán)利要求51所述的光發(fā)射器，其中所述第一光源是半導(dǎo)體激光器。
54.如權(quán)利要求53所述的光發(fā)射器，其中所述第一光源是分布反饋激光器。
55.如權(quán)利要求51所述的光發(fā)射器，其中所述調(diào)幅器是鈮酸鋰調(diào)制器。
56.如權(quán)利要求51所述的光發(fā)射器，其中所述調(diào)幅器是電吸附調(diào)制器。
57.如權(quán)利要求54所述的光發(fā)射器，其中所述調(diào)幅器是電吸附調(diào)制器。
58.如權(quán)利要求57所述的光發(fā)射器，其中所述分布反饋激光器和所述電吸附調(diào)制器被集成在相同襯底上。
59.如權(quán)利要求5 1所述的光發(fā)射器，其中調(diào)頻光源被第一數(shù)字信號(hào)調(diào)制以使在所述第二信號(hào)中，被奇數(shù)0位分隔的兩個(gè)1位之間的相位差是π的奇數(shù)倍。
60.如權(quán)利要求51所述的光發(fā)射器，其中所述調(diào)頻光源被所述第一數(shù)字信號(hào)調(diào)制以使所述第二光信號(hào)的頻移介于所述第一數(shù)字信號(hào)的比特率頻率的大約25％和大約75％之間。
61.如權(quán)利要求51所述的光發(fā)射器，其中所述第一調(diào)頻信號(hào)以及第二調(diào)幅和調(diào)頻的信號(hào)具有不同的時(shí)間分布。
62.如權(quán)利要求5 1所述的光發(fā)射器，其中所述第一數(shù)字信號(hào)和所述數(shù)字信號(hào)具有不同的時(shí)間分布。
63.如權(quán)利要求51所述的光發(fā)射器，其中所述持續(xù)時(shí)間、上升時(shí)間、下降時(shí)間、絕熱啁啾、調(diào)幅深度、以及兩個(gè)數(shù)字基本信號(hào)之間的相位延遲中的至少一個(gè)被調(diào)節(jié)成以便增加所述第二信號(hào)對(duì)光纖色散的色散容限。
64.如權(quán)利要求49所述的光發(fā)射器，還包括光譜整形器，用于接收所述第二調(diào)幅和調(diào)頻的信號(hào)。
65.一種用于將光信號(hào)傳過傳輸光纖的方法，所述方法包括接收基本二進(jìn)制信號(hào)；利用所述基本二進(jìn)制信號(hào)操作光信號(hào)源以產(chǎn)生第一信號(hào)，所述第一信號(hào)是調(diào)頻的；使所述調(diào)頻信號(hào)通過光譜整形器以便將所述第一信號(hào)整形成第二信號(hào)，所述第二信號(hào)是調(diào)幅和調(diào)頻的；所述第一信號(hào)的頻率特征和所述光譜整形器的光學(xué)特征使得所述第二信號(hào)的頻率特征被配置成以便增加所述第二信號(hào)對(duì)傳輸光纖中色散的容限；以及使所述第二信號(hào)通過傳輸光纖。
66.如權(quán)利要求65所述的方法，其中所述第一信號(hào)的頻移被調(diào)節(jié)成以使所述第二信號(hào)的頻移基本上等于所述基本數(shù)字信號(hào)的比特率頻率的1/2。
67.如權(quán)利要求65所述的方法，其中所述第一信號(hào)的頻移包括絕熱啁啾分量。
68.如權(quán)利要求65所述的方法，其中所述第二信號(hào)的頻率分布基本上是平頂?shù)摹?br> 69.如權(quán)利要求65所述的方法，其中所述第一信號(hào)的頻移被調(diào)節(jié)成以使在所述第二信號(hào)中，被奇數(shù)0位分隔的1位的相位差為π。
70.如權(quán)利要求65所述的方法，其中所述第一信號(hào)的頻移被調(diào)節(jié)成以使在所述第二信號(hào)中，被奇數(shù)0位分隔的1位的相位差介于大約π/2至大約3π/2之間。
71.一種用于傳輸基本信號(hào)的方法，所述方法包括利用基本信號(hào)產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)；以及提供調(diào)幅器用來接收所述調(diào)頻信號(hào)并且用來生成調(diào)幅和調(diào)頻的信號(hào)。
72.一種光纖通信系統(tǒng)，包括光信號(hào)源，其適用于產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)；以及光譜整形器，其適用于將所述調(diào)頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成基本調(diào)幅的信號(hào)；其特征在于所述光信號(hào)源的運(yùn)行特征和所述光譜整形器的光學(xué)特征結(jié)合以補(bǔ)償光纖中色散的至少一部分。
73.一種用于將調(diào)幅信號(hào)傳過光纖的方法，所述方法包括提供激光器并且提供具有選擇的光學(xué)特征的濾波器；將所述調(diào)幅信號(hào)輸入激光器，并且操作所述激光器以便生成相應(yīng)的調(diào)頻信號(hào)；使所述調(diào)頻信號(hào)通過所屬濾波器以便生成作為結(jié)果的信號(hào)并將所述作為結(jié)果的信號(hào)傳送進(jìn)所述光纖；操作所述激光器并選擇所述濾波器，以使所述作為結(jié)果的信號(hào)被配置成可補(bǔ)償所述光纖中色散的至少一部分。
74.一種光纖通信系統(tǒng)，包括光信號(hào)源，其適用于產(chǎn)生第一信號(hào)，所述第一信號(hào)是調(diào)頻的；以及光譜整形器，其適用于將所述第一信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二信號(hào)，所述第二信號(hào)是調(diào)幅和調(diào)頻的；其特征在于所述第一信號(hào)的頻率特征和所述光譜整形器的光學(xué)特征使得所述第二信號(hào)的頻率特征被配置成，以便延伸所述第二信號(hào)的幅度特征下降超過給定量之前所述第二信號(hào)沿著光纖可行進(jìn)的距離。
75.一種光纖通信系統(tǒng)，包括適用于接收第一信號(hào)并將所述第一信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二信號(hào)的模塊，所述第二信號(hào)是調(diào)幅和調(diào)頻的；其特征在于所述第二信號(hào)的頻率特征被配置成以便延伸所述第二信號(hào)的幅度特征下降超過給定量之前所述第二信號(hào)沿著光纖可行進(jìn)的距離。
76.一種適用于將第一信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二信號(hào)的系統(tǒng)，所述第二信號(hào)是調(diào)幅和調(diào)頻的；其改進(jìn)包括修整所述第二信號(hào)的頻率特征以便延伸所述第二信號(hào)的幅度特征下降超過給定量之前所述第二信號(hào)沿著光纖可行進(jìn)的距離。
77.一種光纖通信系統(tǒng)，包括光信號(hào)源，其適用于接收基本信號(hào)并產(chǎn)生第一信號(hào)，所述第一信號(hào)是調(diào)頻的；以及光譜整形器，其適用于將所述第一信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二信號(hào)，所述第二信號(hào)是調(diào)幅和調(diào)頻的；其特征在于所述第一信號(hào)的頻率特征和所述光譜整形器的光學(xué)特征使得所述第二信號(hào)的頻率特征被配置成以便延伸所述第二信號(hào)的幅度特征下降超過給定量之前所述第二信號(hào)沿著光纖可行進(jìn)的距離。
78.一種光纖通信系統(tǒng)，包括光信號(hào)源，其適用于產(chǎn)生第一信號(hào)，所述第一信號(hào)是調(diào)頻的；以及光譜整形器，其適用于將所述第一信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二信號(hào)，所述第二信號(hào)是調(diào)幅和調(diào)頻的；其特征在于所述光譜整形器的頻率相關(guān)的損耗被調(diào)節(jié)成以增加所述第二信號(hào)的色散容限。
79.一種光纖系統(tǒng)，包括光源，其適用于產(chǎn)生調(diào)頻數(shù)字信號(hào)；其特征在于所述數(shù)字信號(hào)具有時(shí)變頻率調(diào)制，其在每個(gè)1位兩端是基本恒定的并且等于第一頻率以及其在每個(gè)0位上是基本恒定的并且等于第二頻率，其中所述第一頻率和所述第二頻率之間的差介于比特率頻率的0.2倍和1.0倍之間。
80.一種用于生成色散容許的數(shù)字信號(hào)的方法，所述方法包括利用第一數(shù)字基本信號(hào)調(diào)制DFB激光器以生成第一光學(xué)FM信號(hào)，其中所述第一FM信號(hào)具有被奇數(shù)的0位分隔的1位之間的為π的相移，以及利用第二數(shù)字基本信號(hào)調(diào)制所述第一光學(xué)FM信號(hào)的幅度以產(chǎn)生具有高襯比率的第二光信號(hào)。
全文摘要
一種光纖通信系統(tǒng)，包括光信號(hào)源，其適用于接收基本二進(jìn)制信號(hào)并產(chǎn)生第一調(diào)頻信號(hào)；以及光譜整形器或調(diào)幅器，其適用于將第一信號(hào)整形成第二調(diào)幅和調(diào)頻信號(hào)；其特征在于，所述第一信號(hào)的頻率特征和所述光譜整形器的光學(xué)特征使得所述第二信號(hào)的頻率特征被配置成以便增加第二信號(hào)對(duì)傳輸光纖中色散的容限。在本發(fā)明的另一種形式中，提供了一種發(fā)射基本信號(hào)的方法，其包括利用基本信號(hào)產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)；以及提供調(diào)幅器以接收調(diào)頻信號(hào)并生成調(diào)幅和調(diào)頻信號(hào)。
文檔編號(hào)H04B10/2513GK101073210SQ200580012705
公開日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2005年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月27日
發(fā)明者D·馬哈格里夫特, Y·馬特休, X·鄭, B·約翰遜, D·沃克, P·塔耶巴蒂 申請(qǐng)人:阿茲納有限責(zé)任公司