CN101455007A

CN101455007A - 最小化噪声的注入锁相型光源

Info

Publication number: CN101455007A
Application number: CNA2007800195239A
Authority: CN
Inventors: 卞载午; 徐地敏
Original assignee: LUXPERT TECHNOLOGIES Co Ltd
Current assignee: LUXPERT TECHNOLOGIES Co Ltd
Priority date: 2006-05-30
Filing date: 2007-05-29
Publication date: 2009-06-10
Also published as: EP2025080A1; JP2009539244A; KR100827005B1; WO2007139330A1; KR20070115006A; EP2025080A4; US20090180502A1

Abstract

一种注入锁相型光源的注入种子包括宽带光源；种子环形器，从光源接收光束并传输该光束到种子光学滤波器，种子光学滤波器仅使来自光源并通过种子环形器的光束中的所需要的波段通过；以及注入光源，接收通过种子光学滤波器的特定波段的光束，并在预定功率下不调制种子光学滤波器的情况下输出波长锁定光束。种子光学滤波器从注入光源接收波长锁定光束，并将该波长锁定光束输出到种子环形器，种子环形器接收并输出波长锁定光束作为种子波束注入锁相型光源，该注入锁相型光源的噪声可以被最小化。由于种子波束的噪声信号很小，最终传输光束的噪声信号也很小，更适用于高速通信。

Description

最小化噪声的注入锁相型光源

技术领域

本发明涉及用于波分复用光通信的光源，更具体地，涉及能在千兆级的高速通信中最小化噪声的注入锁相型光源。

背景技术

为了有效地满足通信需求的突然增加，波分复用光发射机被迅速和广泛地使用。在波分复用光传输设备中，因为连接发射机到接收机的各自的信道通过光信号的波长来区分，所以在发射机中使用的光源必须具有稳定的输出波长，并且相邻信道间的干扰必须最小化。

图1为示出了在发射机中用作光源的传统注入锁相型光源的视图。参考图1，宽带光源10被用于产生种子波束(seed beam)10a，并且种子波束10a被输入到TX环形器20中。被输入到TX环形器20中的种子波束10a被传输到TX光学滤波器30，TX光学滤波器30用波段λ1到λn对种子波束10a进行过滤，并通过N个信道传递过滤后的种子波束10a。TX光源40接收通过TX光学滤波器30的光束30a，并输出波长锁定光束30b。TX光学滤波器30接收从TX光源40输出的波长锁定光束30b，并将该波长锁定光束30b输出到TX环形器30中，TX环形器30接收输出的波长锁定光束30b并将该波长锁定光束30b作为传输光束21输出。

种子波束10a没有被滤光，所以具有宽范围的波长谱12。然而，通过TX光学滤波器30并输出到TX光源40的光束30a根据波长谱32a对于每个信道具有特定的波段，并根据示波器波形34a具有大小为W1的相对强度噪声(RIN)。

法布里-珀罗(Febry-perot)激光二极管(FP LD)或反射半导体光放大器(RSOA)可以被用作TX光源40。图2为示出激光二极管或半导体光放大器的增益曲线的图形。如图2所示，由于激光二极管或半导体光放大器的饱和特性输出噪声要小于输入噪声。

当RSOA被用作TX光源40并通过电流强度直接调制来打开(级别1)/关闭(级别0)时，根据波长锁定光束30b的波长谱32b和示波器波形34b所示，由于图2中示出的激光的饱和特性，在级别1(打开状态)的噪声的幅值W2小于W1。然而，由于减小程度不够，如图3所示对信道数量的增加有限制，以致在高速通信中有所限制。尽管在使用FP LD作为TX光源40的情况下，可得到相似的波长谱32b’。

图3是根据信道的数量示出了噪声特性的视图，其中图3A示出了当信道数量为32时波长锁定光束的波长谱32b和示波器波形34b，以及图3B示出了当信道数量为16时波长锁定光束的波长谱32b和示波器波形34b。

由于带宽t2和t2’增加，频率的噪声成分W2和W2’减少。换句话说，波长带宽t2’为0.8nm时的W2’要小于当波长带宽t2为0.4nm时的W2。因此，由于必须增加波长带宽t2和t2’以减少噪声成分，在图3B而不是图3A的情况下，换句话说，16信道要优于32信道。因此，根据相关技术，信道的数量必须减少并且光学滤波器AWG必须更换为新的以为高速传输减少噪声成分。

另外，上面提到的传统注入锁相型光源有以下缺点。

1.当传输速度增加时，影响接收单元的光功率的幅值根据传输速度必须增加(接收灵敏度必须增加)，这意味着传输单元的光功率的增加。为此，通常只有传输单元的光源的电流在最大阈值之下尽可能地增加。然而，在使用传统注入锁相型光源的情况下，产生种子波束的宽带光源10的输出必须也要增加。在这种情况下，很难增加宽带光源10的输出。虽然安装了光放大器来增加输出，但由于宽带光源10的波长谱12很宽，每个未使用的波段也被放大，以致效率很低。

2.当从宽带光源10输出的光束被光学滤波器30根据波长进行划分并进入TX光源40时，由于宽带光源10的物理特性，入射光束30a的噪声特性很差。当TX光源40通过使用信号的波长锁定方法被调制时，波长锁定光束30b的输出信号具有上述差的噪声特性。

这些噪声特性出现在大多数的频带，并且在信号不失真的情况下接收机根据传输速度对具有光带宽(通常是传输频带的60％到70％)的信号进行电滤波以除去噪声成分，从而可以得到纯净的接收信号，并且噪声特性在低速(100Mbps级别)系统中无关紧要。然而，由于被滤波的波段在高速(高于1Gbps)系统中变宽(约大于10倍)，对噪声成分的滤波较少，以致影响了传输质量。为了解决这个问题，如图3所示增加波长分区的带宽以减少注入光源的噪声成分。然而，在这样情况下，系统所使用的信道的数量被减少，从而，系统的成本必然增加。

另外，在波长分区的带宽变宽的情况下，传输信号的波段也变宽，从而，色散可达到的传输距离以相反的比例减少。由于色散的传输距离的限制显著地关系着传输速度，特别是千兆比特每秒的传输速度。通过对使用设备的规范的优化或改进不能解决这个问题，并且这个问题在结构上有物理限制。特别地，当传输速度高于上面提到的传输速度时(2.5Gbps或10Gbps)，传统注入锁相型光源不能应用于传输距离中。

发明内容

因此，考虑到上面和/或其它问题提出本发明，以及本发明的目的是提供注入锁相型光源，该注入锁相型光源通过根据所使用的需要的规范来对噪声信号进行控制来最小化噪声信号以适于在高速传输中使用。

为了达到上述目的，提供了注入锁相型光源，包括：TX传输单元，用于通过注入种子(injection seed)接收种子波束，并输出波长锁定光束作为传输光束；注入种子包括：宽带光源；种子环形器，用于接收从宽带光源发射的光束并将该光束传输到种子光学滤波器；种子光学滤波器，用于仅使从宽带光源发射并通过种子环形器的光束中的所需要的波段通过；以及注入光源，用于接收通过种子光学滤波器的特定波段的光束，并在预定功率下在不对种子光学滤波器进行调制的情况下输出波长锁定光束；以及其中种子光学滤波器接收从注入光源输出的波长锁定光束，并将该波长锁定光束输出到种子环形器，种子环形器接收波长锁定光束并输出波长锁定光束作为种子波束。

在这里，TX传输单元包括：TX环形器，用于接收种子波束并将该种子波束传输到TX光学滤波器；TX光学滤波器，用于仅使从TX环形器输入的种子波束中的所需要的波段通过；以及TX光源，用于接收通过TX光学滤波器的特定波段的光束，并输出波长锁定光束到TX光学滤波器，以及直接调制在此时输出的光功率。

在这种情况下，TX光学滤波器接收从TX光源输出的波长锁定光束，并将该波长锁定光束输出到TX环形器；以及TX环形器接收波长锁定光束，并输出波长锁定光束作为传输光束。

注入锁相型光源还包括与注入种子相同并安装在注入种子和TX传输单元之间的子种子，用于接收从注入种子的种子环形器发射的输出光束，并输出波长锁定光束。在这种情况下，TX传输单元接收从子种子(sub-seed)的环形器输出的光束作为种子波束。

注入锁相型光源还包括与子种子相同并安装在子种子与TX传输单元之间的次子种子(vice-sub-seed)，用于接受从子种子的环形器发射的输出光束，并输出波长锁定光束。在这种情况下，TX传输单元接收从次子种子的环形器输出的光束作为种子波束。

注入种子的注入光源包括法布里-珀罗激光二极管(FP LD)或反射半导体光放大器(RSOA)。

TX光源包括法布里-珀罗激光二极管(FP LD)或反射半导体光放大器(RSOA)。

如上所述，根据本发明，由于提供到TX传输单元的种子波束110a的光功率的噪声信号小于传统的情况，最后从TX传输单元输出的传输光束21的噪声信号也变得比较小。因此，更适于高速通信。

附图说明

图1为示出了在发射机中用作光源的传统注入锁相型光源的视图；

图2为示出了激光二极管的增益曲线的图形；

图3为示出了根据信道数量的噪声特性的视图；

图4为示出了根据本发明的第一实施方式的注入锁相型光源的视图；

图5为示出了根据本发明的第二实施方式的注入锁相型光源的视图；以及

图6为示出了根据本发明的第三实施方式的注入锁相型光源的视图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细地描述本发明的优选实施方式。下面的描述被提出以使本领域技术人员能够做出和使用本发明，并在特定申请和其要求的情况下被提供。因此，下面对符合本发明的实施方式的描述提供了示例和描述，但不意欲穷尽或限制本发明为公开的明确形式。对所公开的实施方式的各种修改对于本领域技术人员来说是显而易见的，并且下面提出的普遍原理可以应用于其他实施方式和应用。因此，本发明不意欲被限制于所示出的实施方式，并且发明人认为其发明是任何所述的可取得专利的主题。

图4为示出了根据本发明的第一实施方式的注入锁相型光源的视图。根据本发明的第一实施方式的注入锁相型光源包括注入种子100和TX传输单元。TX传输单元接收通过注入种子100接收种子波束110a，并输出从TX光源40输出的波长锁定光束作为传输光束21。

如图1中，TX传输单元包括TX环形器20，该TX环形器20用于接收种子波束110a并将该种子波束110a传输到TX光学滤波器30；TX光学滤波器30，用于仅使从TX环形器20输入的种子波束的所需要的波段通过；以及TX光源40，用于接收通过TX光学滤波器30的特定波段的光束，以输出波长锁定光束30b到TX光学滤波器30，并直接调制要输出的光功率。TX光学滤波器30接收从TX光源40输出的波长锁定光束30b，并把接收到的波长锁定光束30b输出到TX环形器20，TX环形器20接收波长锁定光束30b并输出该波长锁定光束30b作为传输光束21。

与图1不同的是，种子波束110a的波长谱112不具有如图1中的波长谱12那样的宽波段，而是通过多个信道具有的窄波段。

注入种子100包括宽带光源110，用于从宽带光源110接收光束并将该光束传输到种子光学滤波器130的种子环形器120，用于仅使得通过种子环形器120的光束中的所需要的波段通过的种子光学滤波器130，以及用于接收通过种子光学滤波器130的特定波段的光束并通过自动功率控制(APC)输出波长锁定光束到种子光学滤波器130的注入光源140。

种子光学滤波器130接收从注入光源140输出的波长锁定光束，并将该波长锁定光束输出到种子环形器120，种子环形器120接收波长锁定光束并将该波长锁定光束输出到TX传输单元作为种子波束110a。

种子波束110a是由宽带光源110波长锁定和增益饱和的光束，以及该种子波束110a通过种子光学滤波器130滤光，从而使得波长谱112通过多个信道具有的窄波段。同样地，根据相关技术，从宽带光源10发射的具有宽波段的光束被作为种子波束10a输入到TX环形器20，在本发明中，通过多个信道具有窄波段的光束被输入作为种子波束110a。

另外，在注入种子100中，由于物理特性宽带光源110的波长锁定信号130a具有由分区的波段确定的噪声。当光信号130a被注入到注入光源140中并且是波长锁定时，光信号130a可以被调节以通过适当的驱动电流的自动功率控制(APC)而在增益饱和区域工作。因此，输出参考标记134b，该参考标记114b具有比参考标记134a小的噪声成分。因此，种子波束110a的噪声与如图1所示的使用宽带光源10以产生种子波束10a的情况相比显著地降低。

因此，在使用光源和具有光束30a的噪声成分的其他光设备的条件下，其中光束30a通过各自的信道被输入到TX光源40，当比较图4与图1中的示波器波形34a时，在图4中的波形34a要小一些，因此，从TX光源40输出的波长锁定光束30b的噪声成分在图4中的示波器波形34b也要小于图1中的波形。

同样地，与传统情况相比，由于种子波束110a以噪声特性的改善状态被提供到TX传输单元，当种子波束110a在TX光源40中调制时，与传统情况相比可以得到改善的输出。这意味着这个结果可以方便地应用到千兆比特每秒级别的高速系统。

图5为示出了根据本发明的第二实施方式的注入锁相型光源的视图。与图4不同的是，注入种子100包括多个相同的种子块110a、110b和110c。第一种子块100a经过如图4示出的过程输出光信号，且第二种子块(子种子)100b串联位于第一种子块100a的下面，接收来自第一种子块110a的输出信号作为输入信号。种子块(次子种子)100c接收来自第二种子块100b的输出信号作为输入信号，并将与种子波束110a一样的光束输出到TX输出单元。

同样地，经过多个过程，从种子环形器120输出到相邻的种子环形器220和320的光束的噪声成分逐渐减少，并且可以得到适于高速通信的种子波束110a。另外，由于种子块过程的数量被调节以获得所需要的噪声特性，所以噪声特性可以根据系统所要求的规范来被控制。

图6为示出了根据本发明的第三实施方式的注入锁相型光源的视图。种子波束10a具有与TX光学滤波器30的分区波段相对应的各自的波长成分，并且各自的波长信道在减少噪声特性的状态下被提供到TX环形器20。在这种情况下，由于提供到TX传输单元的种子波束110a可以被光放大器放大到足够的输出，在需要高输出种子波束110a时，可以通过把光放大器300安装在种子环形器120和TX环形器20之间来解决上面提到的问题。

然而，在图1示出的传统情况下，由于种子波束10a的波长谱12的波段散布地很宽，当种子波束10a通过光放大器放大时，每个未使用的波长都被放大以致效率变差。尤其在长的传输距离的情况下，用户设备的功率损耗增加，因此，光线路终端必须传输更强的种子波束以保持种子波束的功率能达到用户设备的传输单元。在该情况下，使用一般的光放大器用于只放大使用波长，从而就可以有效地产生种子波束。

虽然本发明的优选实施方式以示例的目的被公开，本领域技术人员应当理解，在不背离所附权利要求所公开的本发明的范围和精神的情况下，各种修改、增加和替代是可能的。

Claims

1、一种注入锁相型光源，该注入锁相型光源包括：

TX传输单元，用于通过注入种子来接收种子波束，以及输出波长锁定光束作为传输光束；

注入种子，该注入种子包括：

宽带光源；

种子环形器，用于接收从所述宽带光源发射的光束并将该光束传输到种子波束学滤波器；

种子波束学滤波器，用于仅使从所述宽带光源发射并通过所述种子环形器的光束中的所需要的波段通过；和

注入光源，用于接收通过所述种子波束学滤波器的特定波段的光束，并在预定功率下输出所述波长锁定光束而不调制所述种子波束学滤波器；以及

其中所述种子波束学滤波器接收从所述注入光源输出的波长锁定光束，并输出该波长锁定光束到所述种子环形器，所述种子环形器接收所述波长锁定光束并输出所述波长锁定光束作为种子波束。

2、根据权利要求1所述的注入锁相型光源，其中所述TX传输单元包括：

TX环形器，用于接收所述种子波束并将该种子波束传输到所述TX光学滤波器；

TX光学滤波器，用于仅使从所述TX环形器输入的种子波束中的所需要的波段通过；以及

TX光源，用于接收通过所述TX光学滤波器的特定波段的光束，并输出波长锁定光束到所述TX光学滤波器，以及直接调制在此时输出的光学功率；

所述TX光学滤波器接收从所述TX光源输出的波长锁定光束，并将该波长锁定光束输出到所述TX环形器；以及

所述TX环形器接收所述波长锁定光束，并输出所述波长锁定光束作为传输光束。

3、根据权利要求1所述的注入锁相型光源，该注入锁相型光源还包括与所述注入种子相同并安装在所述注入种子和所述TX传输单元之间的子种子，该子种子用于接收从所述注入种子的种子环形器发射的输出光束并输出波长锁定光束，其中

所述TX传输单元接收从所述子种子的环形器输出的光束作为种子波束。

4、根据权利要求1所述的注入锁相型光源，该注入锁相型光源还包括与所述子种子相同并安装在所述子种子与所述TX传输单元之间的次子种子，该次子种子用于接收从所述子种子的环形器发射的输出光束，并输出波长锁定光束；其中

所述TX传输单元接收从所述次子种子的环形器输出的光束作为种子波束。

5、根据权利要求1所述的注入锁相型光源，其中所述注入种子的注入光源包括法布里-珀罗激光二极管或反射半导体光学放大器。

6、根据权利要求1所述的注入锁相型光源，其中所述TX光源包括法布里-珀罗激光二极管或反射半导体光学放大器。

7、根据权利要求1所述的注入锁相型光源，该注入锁相型光源还包括安装在所述注入种子的种子环形器和所述TX传输单元之间的光学放大器。

8、根据权利要求3所述的注入锁相型光源，该注入锁相型光源还包括安装在所述子种子和所述TX传输单元之间的光学放大器。

9、根据权利要求4所述的注入锁相型光源，该注入锁相型光源还包括安装在所述次子种子和所述TX传输单元之间的光学放大器。