CN101145850B - 归零交替传号反转光发射机及光信号产生方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种归零交替传号反转光发射机及光信号产生方法，其中，该光发射机包括光源和预编码模块，还包括：三电平信号编码模块，用于利用预编码后的数据信号获取归零的三电平信号；驱动模块，用于放大所述三电平信号；马赫曾德调制器，用于在放大的三电平信号的驱动下，对光源输出的光载波进行调制，产生归零交替传号反转光信号。本发明的装置和方法调制出来的RZ-AMI调制格式光谱谱宽较窄，色散容限明显提高。且通过该方法，只需要利用一个驱动器、一个MZ调制器就能产生不同占空比的RZ-AMI调制格式。

Description

归零交替传号反转光发射机及光信号产生方法

技术领域

本发明涉及光通讯领域中的发送端信号处理，更具体的涉及一种归零交替传号反转光发射机及光信号产生方法。

背景技术

密集波分复用(DWDM)光传输系统在光纤中传输多个波长的信号，传输容量很大。DWDM系统中，随着传输距离、传输速率和信道数的不断提高，与传输媒质(光纤)有关的各种传输限制效应日益明显，其中包括色散、色散斜率、带间和带内非线性效应以及偏振相关效应等的影响。

在各种光调制格式中，交替传号反转(Alternative Mark Inversion，AMI)调制格式在相邻的脉冲“1”之间有π的相位差，光谱载波受抑制，其抗光纤非线性效应的能力较强。

相对于非归零(Non-Return-to-Zero，NRZ)调制格式，归零(Return-to-Zero，RZ)调制格式平均光功率较低，抗非线性和偏振模色散(PMD PolarizationMode Dispersion，PMD)能力较强，因此RZ-AMI(归零交替传号反转)调制格式适合应用于高速长距离的DWDM传输系统中。

图1所示为现有的一种实现RZ-AMI光调制格式的装置的结构示意图，该装置包括：

预编码模块，用于对数据信号进行预编码；

驱动模块，用于对预编码后的数据信号进行放大；

光源，用于产生光载波信号；

第一MZ调制器(Mach-Zehnder，马赫曾德)，用于在接收到来自驱动模块的放大信号时，调制光载波信号的相位；

带通滤波器，用于将调相信号转变为光双二进制信号。滤波器带宽小于信号速率；

第二MZ调制器，用于对带通滤波器输出的光双二进制信号进行半速率时钟调制，MZ调制器偏置在最低点，使其能够反转每一比特相位，产生RZ-AMI光信号。

上述的实现方法实际上是光双二进制和载波抑制调制的结合，第一级先调制生成光双二进制调制格式，第二级再利用半频的时钟调制反转每一比特相位产生RZ-AMI光调制格式。

然而由于上述的方法需要第一MZ调制器和第二MZ调制器结合进行两级MZ调制，因此，其实现复杂，同时成本较高。

为了改进上述的两级MZ调制存在的缺点，出现了另一种改进的RZ-AMI光调制格式的实现方法，其实现装置如图2所示，包括：

预编码模块，用于对数据信号进行预编码；

第一驱动模块，用于对预编码后的数据信号进行放大；

可调延时模块，用于对预编码后的数据信号进行延时处理；

第二驱动模块，用于延时处理后的预编码数据信号进行放大；

光源，用于产生光载波信号；

双端驱动MZ调制器，MZ调制器偏置在最低点，用于在接收到来自第一驱动模块和第二驱动模块的放大信号时，对光载波信号进行幅度和相位调制，产生RZ-AMI光传号。

上述的装置，通过调节可调延时模块的延时时间小于1比特时间，可以产生不同占空比的RZ-AMI光信号。

上述的改进后的方法，虽然解决了两级MZ调制带来的成本高和实现复杂的问题，但其与两级MZ调制方法一样，产生的RZ-AMI光信号光谱较宽，频谱效率不高，且色散容限较小，在高速长距离的DWDM光纤传输系统中要求色散补偿的精度较高，导致整个传输系统实现复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种归零交替传号反转光发射机及光信号产生方法，产生光谱较窄的RZ-AMI光信号，提高色散容限。

为了实现上述目的，本发明提供了一种归零交替传号反转光发射机，包括光源和预编码模块，其中，还包括：

三电平信号编码模块，用于利用预编码后的数据信号获取归零的三电平信号；

驱动模块，用于放大所述三电平信号；

马赫曾德调制器，用于在放大的三电平信号的驱动下，对光源输出的光载波进行调制，产生归零交替传号反转光信号。

上述的光发射机，其中，所述三电平信号编码模块具体包括：

延时单元，用于对预编码后的数据信号执行延时处理，延时时间小于1比特时间；

减执行单元，用于将预编码后的数据信号与延时处理后的预编码数据信号相减，得到归零三电平信号。

上述的光发射机，其中，所述延时单元为延时时间可调的延时单元。

上述的光发射机，其中，所述减执行单元和驱动模块利用差分驱动器实现。

上述的光发射机，其中，所述预编码模块具体包括：

异或单元；

一比特延时单元，用于将异或单元的输出信号延时一比特后输入给异或单元。

上述的光发射机，其中，所述马赫曾德调制器偏置在输出强度最小点，驱动幅度最大为半波电压的2倍。

为了更好的实现上述目的，本发明还提供了一种归零交替传号反转光发射机的光信号产生方法，包括：

步骤41，对原始二进制的数据信号进行预编码；

步骤42，利用预编码后的数据信号获取三电平信号；

步骤43，放大三电平信号；

步骤44，利用放大的三电平信号对光源输出的光载波进行调制，产生归零交替传号反转光信号。

上述的方法，其中，所述步骤42具体包括：

步骤421，对预编码后的数据信号执行延时处理，其延时时间小于1比特时间；

步骤422，从预编码后的数据信号中减去延时处理后的预编码数据信号，得到三电平信号。

上述的方法，其中，所述步骤42还包括：

步骤423，调节延时时间，并返回步骤421。本发明的装置和方法调制出来的RZ-AMI调制格式光谱谱宽较窄，色散容限明显提高。且通过该方法，只需要利用一个驱动器、一个MZ调制器就能产生不同占空比的RZ-AMI调制格式。

附图说明

图1为现有技术中实现RZ-AMI光调制格式的装置的结构示意图；

图2为现有技术中实现RZ-AMI光调制格式的另一种装置的结构示意图；

图3为本发明的归零交替传号反转光发射机的结构示意图；

图4为本发明的归零交替传号反转光信号产生方法的流程示意图；

图5为本发明实施例中产生RZ-AMI调制格式的光发送装置的具体结构示意图；

图6为信号速率为40Gbit/s时，本发明的光发射机的信号演变图；

图7为信号速率为40Gbit/s时，延时时间为0.8比特时间时的眼图；

图8为信号速率为40Gbit/s时，延时时间为0.5比特时间时的眼图；

图9为信号速率为40Gbit/s时，延时时间为0.1比特时间时的眼图；

图10为信号速率为40Gbit/s时，本发明产生RZ-AMI的光谱与通常利用一级MZ调制产生的光谱比较图。

具体实施方式

本发明的归零交替传号反转光发射机及光信号产生方法中，通过对预编码后的二电平信号分为两路后，对其中一路进行延时处理，延时时间小于1比特，然后将没有延时处理的二电平信号减去延时处理的二电平信号后得到归零的三电平信号，最终MZ调制器在放大的三电平信号的驱动下，对光载波调制产生RZ-AMI光信号。调节延时时间，就可以调整RZ-AMI的占空比。

如图3所示，本发明的归零交替传号反转光发射机包括：

光源，用于产生光载波信号；

预编码模块，用于对原始二进制的数据信号进行预编码；

三电平信号编码模块，用于利用预编码后的数据信号获取占空比可调的归零三电平信号；

驱动模块，用于放大三电平信号；

MZ调制器，用于在放大的三电平信号的驱动下，对光源输出的光载波进行调制，产生占空比可调的RZ-AMI光信号。

MZ调制器偏置在输出强度最小点，驱动幅度最大为半波电压的2倍，对光源输出的光载波进行调制，产生RZ-AMI光信号。

其中，该三电平信号编码模块具体包括：

延时单元，用于对预编码后的数据信号执行延时处理，其延时时间可调，且小于1比特时间；

减执行单元，用于将预编码后的数据信号与延时处理后的预编码数据信号相减，得到占空比可调的归零三电平信号。

所述预编码模块具体包括：

异或单元；

一比特延时单元，用于将异或单元的输出信号延时一比特后输入给异或单元。

同时，该减执行单元和驱动模块可利用差分驱动器来实现。

本发明的方法如图4所示，包括：

步骤41，对原始二进制的数据信号进行预编码；

步骤42，利用预编码后的数据信号获取占空比可调的归零三电平信号；

步骤43，放大三电平信号；

步骤44，利用放大的三电平信号对光源输出的光载波进行调制，产生占空比可调的RZ-AMI光信号。

其中，该步骤42具体包括：

步骤421，对预编码后的数据信号执行延时处理，其延时时间可调，且小于1比特时间；

步骤422，从预编码后的数据信号中减去延时处理后的预编码数据信号，得到占空比可调的归零三电平信号。

图6为信号速率为40Gbit/s时，本发明的光发射机的信号演变图。

图5为本发明实施例中产生RZ-AMI调制格式的光发送装置结构图。如图5所示，原始数据信号经过预编码器编码后产生二电平电信号，二电平电信号进行三电平编码时分成两路，一路直接输入到差分驱动器，另一路经过延时单元，使二电平电信号延时一定时间(小于1比特时间)，延时一定时间后的信号再输入到差分驱动器中与预编码后的二电平电信号差分放大生成三电平电信号。

在三电平电信号的驱动下，MZ调制器对光源输出的光载波进行调制产生RZ-AMI调制格式光信号，其中MZ调制器40偏置在最低点，驱动幅度为2倍半波电压。

从图6中可以看出原始数据信号经过预编码和三电平编码后，原始数据信号中的“0”码在三电平电信号中还为“0”码，而原始数据信号中相邻“1”码经三电平编码后，在三电平电信号中符号相反为“+1”或“-1”，在调制器偏置为最低点，驱动幅度为2倍半波电压的条件下，该三电平信号驱动MZ调制器产生的AMI调制格式的光信号，该RZ-AMI光信号相邻脉冲“1”之间有π的相位差。

由于调节延时单元的延时时间不到1比特时间，使得三电平编码后的三电平信号的“+1”或“-1”码的占空比不到1比特时间，因此通过该三电平信号去驱动MZ调制器40，产生的RZ-AMI调制格式的光信号脉冲占空比小于1。

图7到图9所示分别为信号速率为40Gbit/s时，延时时间分别为0.8、0.5和0.1比特时间时的眼图。从图中可以看出，可调延时器31的延时时间越小，RZ-AMI调制格式光信号脉冲的占空比越小。

图10是利用本发明装置产生的RZ-AMI光谱与通常利用一级MZ调制(如图2所示装置)产生的RZ-AMI光谱比较图。从图中可以看到利用本发明产生的RZ-AMI光谱谱宽远比通常产生的RZ-AMI光谱谱宽窄，因此有利于提高DWDM传输系统的频谱利用率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种归零交替传号反转光发射机，包括光源和预编码模块，其特征在于，还包括：

三电平信号编码模块，用于利用预编码后的数据信号获取归零的三电平信号；

驱动模块，用于放大所述三电平信号；

马赫曾德调制器，用于在放大的三电平信号的驱动下，对光源输出的光载波进行调制，产生归零交替传号反转光信号；

所述三电平信号编码模块具体包括：

延时单元，用于对预编码后的数据信号执行延时处理，延时时间小于1比特时间；

减执行单元，用于将预编码后的数据信号与延时处理后的预编码数据信号相减，得到归零三电平信号。

2.根据权利要求1所述的光发射机，其特征在于，所述延时单元为延时时间可调的延时单元。

3.根据权利要求1所述的光发射机，其特征在于，所述减执行单元和驱动模块利用差分驱动器实现。

4.根据权利要求1所述的光发射机，其特征在于，所述预编码模块具体包括：

异或单元；

一比特延时单元，用于将异或单元的输出信号延时一比特后输入给异或单元。

5.根据权利要求1所述的光发射机，其特征在于，所述马赫曾德调制器偏置在输出强度最小点，驱动幅度最大为半波电压的2倍。

6.一种归零交替传号反转光发射机的光信号产生方法，其特征在于，包括：

步骤41，对原始二进制的数据信号进行预编码；

步骤42，利用预编码后的数据信号获取三电平信号；

步骤43，放大三电平信号；

步骤44，利用放大的三电平信号对光源输出的光载波进行调制，产生归零交替传号反转光信号；

所述步骤42具体包括：

步骤421，对预编码后的数据信号执行延时处理，其延时时间小于1比特时间；

步骤422，从预编码后的数据信号中减去延时处理后的预编码数据信号，得到三电平信号。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤42还包括：

步骤423，调节延时时间，并返回步骤421。

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