CN101371471A - 带全光学判决元件的光学接收器方案 - Google Patents

带全光学判决元件的光学接收器方案 Download PDF

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Abstract

一种用于归零(RZ)系统中光信号的接收器方案(10)，包括常规接收器(11)，在该接收器的输入端处放置有通过非线性光学元件实现的全光学判决元件(12)。与NRZ信号优化的简单常规接收器相比，这允许获得相当大的性能提高。具体而言，光学判决有利地由与输入端的光学放大器(14)和在输出端的带通滤波器(19)级联设置的两个非线性光学环路镜(NOLM)(15，16)形成。环路长度可能不同，NOLM耦合器的分光比也可能不同。

Description

带全光学判决元件的光学接收器方案
本发明涉及在光学接收器方案中使用全光学判决元件(all-opticaldecision element)以便改进RZ系统中常规带宽受限接收器的性能。
为开发新一代光学网络，人们对可在光时分复用(OTDM)系统和波分复用(WDM)系统中均可使用的归零(RZ)数据格式的关注越来越多。
已知的最佳常规接收器通过使用放置在其内的成本较高的电子或光电器件，而在已接收信号上实现电判决(electrical decision)。RZ光信号具有超过单个信道比特率R的带宽B；最佳RZ接收器带宽由于实际上是用于非归零(NRZ)数据格式，因而它与带宽B而不是比特率R成比例。由于RZ系统容量的进一步增大将需要具有更大带宽的脉冲信号，因此，常规RZ接收器将因而需要成本更高的电子器件和极快的光电组件，以满足甚至在如用于解复用OTDM信道的较低比特率情况下的输入信号特征。
本发明的一般目的是通过使用放置在RZ系统中接收器输入端的附加全光学判决元件以便实现光学域中的第一判决，从而补救上述缺陷。
鉴于此目的，根据本发明，寻求提供用于RZ系统中光信号的一种接收器方案，其特征在于，它包括常规接收器，在该接收器输入端处放置有通过非线性光学元件实现的全光学判决元件。
对于“常规”接收器，我们可指设置为将输入光信号转换为电子信号的接收器。
也寻求根据本发明实现设计为放置在RZ接收器输入端处以提高其性能并且包括级联设置的两个NOLM的全光学判决元件。
为理解与现有技术相比的本发明创新原理及其优点说明，下面借助于附图，通过应用所述原理的非限制性示例方式，描述了其可能的实施例。在图中：
图1示出根据本发明的装有光学判决器的接收器方案；以及
图2到4示出通过使用本发明获得的性能改进示例。
参照附图，图1示出整体由标号10表示并使用本发明原理的接收器方案。根据本发明，在整体由标号11表示的常规接收器输入端，放置有附加的全光学判决元件12，到达输入端13并要指向到常规接收器的光信号通过该元件。正好在常规带宽受限接收器前使用附加的全光学超快判决元件允许在光学域做出第一判决而无任何带宽限制，并且改进了已接收信号的质量。附加的判决元件和常规接收器因而实现了改进的光学接收器。
使用的常规接收器结构11由于易于为本领域的技术人员想象为多种可能形式，因而未进一步描述；一般情况下，它将入射光信号转换成输出电子信号。
全光学判决元件(ODE)由这样的元件组成，这些元件通过使用非线性光学现象，做出有关应用到它的光信号的判决。
与完全通过电子或光电电路在内部实现判决的常规最佳接收器相比，非线性全光学现象的极大带宽及开发的低成本、可集成和比特率透明的光学方案的能力一起使此解决方案更具有竞争力。
人们发现，通过称为非线性光学环路镜(NOLM)的已知光学元件而实现全光学判决元件是特别有利的。
实际上，通过利用与例如基于半导体器件的其它方案相比允许更快速操作的NOLM非线性结构特征，可在光学域中获得判决元件。另外，使用新的高度非线性光纤短剖面(short section)的能力允许提高干扰仪方案的稳定性和效率。
正如所熟知的一样，NOLM基本上包括连接到光纤耦合器输出门的光纤环路。输入脉冲因而分成具有与耦合关系成比例的不同量级的两个脉冲。NOLM的操作一般是基于环路光纤中的自相位调制(SPM)。脉冲通过环路交互传送(counterpropagate)，并在到达耦合器时重新组合。重新组合的效果取决于两个交互传送信号在环路中其各自传播期间已采用的特性(例如，相位)。沿光纤环路的熟知偏振控制器(PC)确保信号的两部分在NOLM的输出端通过所需的偏振(具体而言，并行)重新组合。也沿环路放置的衰减器元件可用于使交互传送的信号分量不平衡。
这样，通过适当的分量设置，在输入光学功率低，即接近零级别时的50:50NOLM中，信号的两个交互传送的分量反相交互，因而环(ring)充当镜(mirror)，并且信号完全向后反射。相反，在输入功率足够高，即，接近峰值时，光纤导致信号的两个不平衡部分上产生不同的相移，以便信号的两个交互传送的分量不反相干扰。这一切作为“脚踏式(pedestal)”抑制器实现了良好的操作，并且在脉冲之间的间隔中获得噪声抵消。
因此，具有50:50耦合器的NOLM可降低脉冲宽度，并且清除高比特之间间隔中的噪声。
图1示出由输出光学放大器14(最好是熟知的掺铒光纤放大器(Erbium Doped Fibre Amplifier，EDFA))及后面级联的两个NOLM15、16组成的ODE12。正如将在下面看到的一样，使用与第一NOLM串联的第二NOLM促使判决器阶跃特征(stepped characteristic)有了相当大的改进，因此，在判决准确性方面得以改进。
虽然第一NOLM 15在环中具有衰减器，但第二NOLM无需在环中具有衰减器，而只需偏振器。有利的是，第二NOLM的光纤环(fibrering)大约是第一NOLM环的两倍长。
同样有利的是，第一NOLM 15通过3 dB耦合(50:50)和250m高度非线性光纤(HNLF)实现。第二NOLM通过10:90耦合和500mHNLF实现。在两个NOLM之间，有利地存在可调节光学衰减器17。
在第二NOLM输出端，光纤滤波器18消除额外频带放大自发辐射(ASE)噪声。要注意的是，此配置允许在第一NOLM的输入端使用单个EDFA，这是因为第二光纤环所需的功率可在第一NOLM的输出端获得，而无需进一步放大。
图2a示出单独的第一NOLM(上方)和两个级联环(下方)的非线性特征。第二NOLM对总特征的总作用是明显的，使它们极类似于理想的阶跃函数。
图2b示出在ODE输入端(w/o NOLM)、第一NOLM输出端和第二NOLM输出端测量的误码率(BER)曲线。
可以注意到，在考虑的情况下，分别使用单个NOLM和两个级联NOLM时，在BER＝10-9情况下，使用附加的ODE将常规接收器的性能改进了1db和1.5dB。通过ODE两个级的信号质量改进也可从图2b框中粗略图明显看到。
直接在带宽受限的常规接收器输入端使用附加的ODE的益处是令人吃惊的。
下面所示是根据本发明使用接收器并且在信号带宽超过常规接收器带宽的RZ系统中包括附加的全全光学判决元件带来的性能改进。
为描述此实验目的，实现了包括10GHz NRZ接收器的10GbpsRZ系统。RZ信号由1551nm处并且在10GHz产生4ps光信号的锁模光纤激光器生成。脉冲随后通过231-1伪随机比特序列进行调制。此信号与ASE源发射的噪声耦合。通过调整噪声电平，可实现不同的OSNR。
光纤滤波器必须用于再成形光信号并抑制额外频带噪声。使用带宽为0.3nm和1.2nm的两个不同滤波器分别产生大约15ps和5ps的最终脉冲宽度。在接收器的输入端，可变光学衰减器允许在保持OSNR不变的同时更改输入功率。
在此类配置中，首先通过更改信号带宽以便研究常规接收器带宽与RZ信号之间不同的不一致级别的影响，而测量性能提高。图3示出在使用和不使用额外ODE情况下，为0.3nm和1.2nm脉冲带宽，固定OSNR等于15dB(带宽中0.1nm的分辨率)测量的BER曲线。很明显，使用ODE大大改进了接收器性能。
BER曲线的线性区内插允许为0.3nm和1.2nm信号带宽检测在BER＝10-9从1.5dB到2dB的负功率代价。此结果确认了由于使用额外的ODE而引起的性能随常规接收器与信号带宽之间不一致而改进提高。另外，在使用1.2nm信号带宽的情况下，常规接收器独自达到BER曲线中的平稳区，而在使用根据本发明的接收器方案中，就BER达到10-10而言，这不明显。
也为输入信号不同的OSNR研究了提议的接收器行为。图4示出了实验结果，而通过使用0.3nm的信号带宽为OSNR＝10、12、15和20示出了使用和不使用额外的ODE的BER曲线。在考虑的每个情况中，根据本发明具有ODE的接收器与只有常规接收器相比，具有更好的性能，在BER＝10-9处具有负功率代价在OSNR降低时从1.5dB(OSNR 20dB)增大到2dB(OSNR 10dB)。
重要的是注意在OSNR＝12、15和20dB的情况下，使用附加ODE获得的BER曲线被压缩成0.5dB。这是由于方案(图2a)特征的原因，该方案可在输入噪声被限制在其“平坦”区时正确的判决信号。在噪声超出这些区时，ODE无法正确地判决，并且BER如在OSNR＝10dB的情况一样增大。此行为持续符合要求，实现了与简单的常规接收器相比，根据本发明的接收器拥有的无可置疑的优点。
现在，通过提供在输入端具有全光学判决元件的接收器方案，明显实现了预设的目的，该方案大大改进了在RZ系统中常规带宽受限接收器的性能。
性能改进随着信号带宽而提高，并随着OSNR而降低；输出信号质量对于高出大约12dB的输入OSNR保持不变。因此，输入ODE允许扩展常规接收器的使用到具有更广带宽的信号。与使用最佳常规接收器相比，开发可集成并对比特率透明的基于低成本光学方案的ODES的能力使此解决方案更具有竞争力。
当然，应用本发明创新原理的实施例的上述说明以本文所述专有权利范围内所述原理的非限制性示例的方式提供。例如，即使发现上面更详细描述的ODE结构特别有利，但也可以不同形式实现ODE和常规接收器。

Claims (24)

1.一种用于RZ系统中的光信号的接收器方案，其特征在于，它包括常规接收器，在所述常规接收器输入端处放置有通过非线性光学元件实现的全光学判决元件。
2.如权利要求1所述的方案，其特征在于，所述非线性光学元件包括NOLM。
3.如权利要求2所述的方案，其特征在于，所述非线性光学元件包括级联设置的第一和第二NOLM。
4.如权利要求3所述的方案，其特征在于，在所述两个NOLM之间提供有可调节的光学衰减器。
5.如权利要求3所述的方案，其特征在于，在所述第二NOLM的输出端处，有带通光学滤波器，具有用于消除在要接收的信号带宽外的ASE噪声的带宽。
6.如权利要求3所述的方案，其特征在于，在所述第一NOLM的输入端处，有光学放大器。
7.如权利要求6所述的方案，其特征在于，所述光学放大器是EDFA。
8.如权利要求3所述的方案，其特征在于，所述第一NOLM具有设置为大致相等分离在其上面入射的信号的耦合器，而所述第二NOLM具有设置为以不等比例分离在其上面入射的信号的耦合器。
9.如权利要求8所述的方案，其特征在于，所述第一NOLM的所述耦合器以最大45:55的比分离其信号，而所述第二NOLM的所述耦合器以至少75:25的比分离其信号。
10.如权利要求8所述的方案，其特征在于，所述第一NOLM具有50:50耦合器，并且所述第二NOLM具有90:10耦合器。
11.如权利要求3所述的方案，其特征在于，所述第一和/或所述第二NOLM具有HNLF型光纤环路。
12.如权利要求3所述的方案，其特征在于，所述第二NOLM具有长于所述第一NOLM的环路长度。
13.如权利要求12所述的方案，其特征在于，所述第二NOLM的环路长度至少为所述第一NOLM环路长度的两倍。
14.如权利要求12所述的方案，其特征在于，所述第二NOLM的环路长度大约为所述第一NOLM的环路长度的两倍。
15.如权利要求3所述的方案，其特征在于，所述第一NOLM长度大约250m，并且所述第二NOLM长度大约500m。
16.一种全光学判决元件，设计为放置在RZ接收器输入端处以提高其性能并且包括级联设置的第一和第二NOLM。
17.如权利要求16所述的判决元件，其特征在于，在所述两个NOLM之间有可调节的光学衰减器。
18.如权利要求12所述的判决元件，其特征在于，在所述第二NOLM的输出端有带通光学滤波器，具有消除在要接收信号的带宽外的ASE噪声的通带。
19.如权利要求12所述的判决元件，其特征在于，在所述第一NOLM的所述输入端处有一个光学放大器。
20.如权利要求15所述的判决元件，其特征在于，所述光学放大器是EDFA。
21.如权利要求12所述的判决元件，其特征在于，所述第一NOLM具有50:50耦合器，并且所述第二NOLM具有90:10耦合器。
22.如权利要求12所述的判决元件，其特征在于，所述第一和/或第二NOLM具有HNLF型光纤环路。
23.如权利要求12所述的判决元件，其特征在于，所述第二NOLM的环路长度大约为所述第一NOLM的环路长度的两倍。
24.如权利要求12所述的判决元件，其特征在于，所述第一NOLM长度大约250m，并且所述第二NOLM长度大约500m。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2068507B1 (en) * 2006-09-06 2012-07-04 Sharp Kabushiki Kaisha Communication system using network base ip mobility protocol, control device, router, and its communication method

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5050183A (en) * 1990-11-05 1991-09-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Figure eight shaped coherent optical pulse source
US5655039A (en) * 1995-12-22 1997-08-05 Corning, Inc. Nonlinear optical loop mirror device including dispersion decreasing fiber
WO1998044641A2 (en) * 1997-02-14 1998-10-08 Massachusetts Institute Of Technology Optical bit rate converter
US5999292A (en) * 1998-02-20 1999-12-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Sagnac interferometer amplitude modulator based demultiplexer
JP3989627B2 (ja) * 1998-06-23 2007-10-10 富士通株式会社 光ゲート装置、該装置の製造方法及び該装置を備えたシステム
JP4454763B2 (ja) * 2000-03-03 2010-04-21 富士通株式会社 信号光を波形整形するための方法、装置及びシステム
US20020176152A1 (en) * 2001-05-04 2002-11-28 Paola Parolari Intensity modulation of optical signals
ITMI20031773A1 (it) * 2003-09-17 2005-03-18 Marconi Comm Spa Rigeneratore di segnali ottici per sistemi di trasmissione con bit rate elevati
EP1562314A1 (en) 2004-02-05 2005-08-10 Alcatel Optical regenerator for high bit rate return-to-zero transmission
KR100545778B1 (ko) * 2004-05-24 2006-01-24 광주과학기술원 유리수차 조화 모드-잠김 반도체 광섬유 레이저 내에서의펄스 진폭 균등화 장치 및 방법

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