CN101515837B - 100Gbit/s的OFDM光信号产生 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及100Gbit/s的OFDM光信号产生。一种方法，包括：调制光波以在第一偏振方向上提供第一和第二OFDM信号边带并在第二偏振方向上提供第一和第二OFDM信号边带，并对来自每个偏振方向上的第一和第二OFDM信号边带的相对定位且结合的边带进行组合，以提供偏振复用OFDM信号。

Description

100Gbit/s的OFDM光信号产生
本申请以美国临时申请号61/030,346为优先权，该申请的名称为“Simultaneous Generation of Centralized Lightwaves and Double/Single SidebandOptical Millimeter-Wave Requiring Only Low fiequency Local Oscillator Signals forradio-Over-Fiber Systems”，其申请日为2008年2月21日，在此将其全文引入作为参考。
背景技术
随着话上数据(data over voice)服务的优势地位的提高，为以太网业务设计的光网络变得越来越重要。标准委员会和研究组织的工作都以在广域网上进行100Gbit/s以太网(100GE)的传输为目标。正交频分复用(OFDM)是用于实现100Gbit/s信号传输的一种良好传输格式。近些年来，许多不同的替换方案将OFDM作为一种有前景的方法用以消除在长距离(long-hual)传输链路中进行光色散补偿的需要。光纤OFDM系统能够通过直接检测光(DDO)或者相干光(CO)检测来实现。最近，已经报道过若干高数据速率OFDM传输试验。高至52.5Gbit/s的OFDM信号已经被产生并传送超过4160千米。但是，由于模数转换器(A/D)和数模转换器(A/D)的有限带宽，100Gbit/s的OFDM信号依然没有产生。
图1和2的图示出了Sander Jansen等人的、16×52.5-Gb/s，50-GHz spaced，POLMUX-CO-OFDM transmission over 4,160km of SSMF enabled by MIMOprocessing，ECOC 2007：PD.1.3中公开的产生超过50Gbit/s的OFDM信号的体系结构。图1的图直接来源于Sander Jansen等人的公开，并且除此处必要的细节外能够查看更多的细节。
在Sander Jansen等人的技术中，每个调制器结构由两个单端MZM调制器202或者MZ组成以独立地对每个偏振态进行调制。此后，通过使用偏振束分离器208来组合两个POLMUX信号，并且利用50GHz的交织器(inter-leaver)来组合奇和偶的WDM信道。在图1中图示出电OFDM信道分配。两个不同频率的RF信号205、206与数据1和数据2相混合。在图1中，在强度调制器202之后示出金银合金(electrum)谱，并且在图2中示出了光谱。由于光学载波抑制，载波被抑制。然后光学滤波器或者交织器(207)被对准以使得OFDM信号的图像频带被丢弃(reject)。如能够在图2中看到的，只有一个边带被使用。因为两个边带有相同的信息，所以必须丢弃一个边带。这样，由于A/D转换器的有限带宽，所以只能产生50Gbit/s的OFDM。
因此，需要一种方法，以利用A/D和D/A转换器公差的有限带宽来产生超过100Gbit/s的OFDM信号。
发明内容
根据本发明，一种方法包括调制光波以在第一偏振方向上提供第一和第二OFDM信号边带，并在第二偏振方向上提供第一和第二OFDM信号边带，以及对来自每个偏振方向上的第一和第二OFDM信号边带的相对定位且结合(join)的边带进行组合以提供偏振复用OFDM信号。
根据本发明的另一方面，一种设备，包括：调制器，用来改变光波以在第一偏振方向上提供第一和第二OFDM信号边带并在第二偏振方向上提供第一和第二OFDM信号边带；以及偏振束组合器，用来对来自每个偏振方向上的第一和第二OFDM信号边带的相对定位且结合的边带进行组合以提供偏振复用OFDM信号。
附图说明
对本领域普通技术人员来说，通过参考以下详细说明和附图，本发明的这些和其他优点将变得很明显。
图1和2是图示出用于产生超过50Gbit/s的OFDM信号的现有技术的图。
图3为根据本发明的用于传输的示例性100Gbit/s的OFDM光信号产生的图。
图4为根据本发明的所产生用于传输的100Gbit/s的OFDM光信号的示例性接收的图。
图5为根据本发明的、利用两个RF频率的用于传输的示例性100Gbit/s的OFDM光信号产生的图。
具体实施方式
本发明涉及利用使用两个边带来产生超过100Gbit/s的OFDM信号的方法。
图3为根据本发明的仅利用一个RF频率的用于传输的示例性100Gbit/s的OFDM光信号产生的图。图4为根据本发明的、所产生的用于传输的100Gbit/s的OFDM光信号产生的示例性接收的图。图5为对图3配置进行修改的图，以示出根据本发明的、利用两个RF频率的用于传输的100Gbit/s的OFDM光信号产生。
图3、4和5是示例性配置，使用下列光电器件：光波源301、501，RF频率304、505、506；电混合器303、304、504；光耦合器306、507；强度调制器302、502；光学滤波器305、508；以及光偏振束组合器307、509。
光波301、501可以是小于2MHz的窄线宽激光，而强度调制器产生光学载波抑制信号。电混合器303、304、504将基带信号上变频到RF带。RF信号304、505、506被提供给电混合器，以使得能够对基带进行上变频。光学滤波器305、508通过光学交织器来实现，以使得如果交织器具有两个端口，则就每个端口而言只能使高频或低频信号通过。优选地，交织器拥有具有陡沿(sharp edge)特性的一个输出端口和两个输入端口。光耦合器306、403、507优选是50％比50％比率的光耦合器，其将信号分为两个相等部分。光束组合器或者分离器307、404、509对正交信号进行组合或分离。电混合器503对两个不同频率的RF信号进行组合。
参见图3，由电混合器303在RF频率f304处通过混合的OFDM信号来驱动每个强度调制器302。光波301被光耦合器306分离为两部分。然后这两个部分将被同样的光耦合器306再次分离。存在两个偏振方向。我们假设上-子通道是X偏振方向，而下-子通道是Y偏振方向。每个调制器302在载波抑制OCS模式下进行操作。在调制器之后，载波被抑制。接着对于每个偏振方向，我们使用光学滤波器305，例如用来组合这两个子通道的光学交织器。当交织器305与输入光波的波长匹配时，我们能够产生如图3所示的光谱308和309。每一个只通过谱的一半(右或左)。光学滤波器305在产生光谱308或309中起着关键性作用，并且这是与图1或2的技术最主要的不同。例如，在本发明的附图中，只有右(黑)和蓝(左)能够通过交织器。接着这两个边带能够被用来承载光信号。在通过光偏振束组合器307对X和Y偏振方向的子通道进行组合之后，我们能够产生偏振复用OFDM光信号。
图4示出用于接收根据图3所产生的100Gbit/s的OFDM信号的示例性接收器配置。进入的光波通过光学滤波器401、交织器或其他光学滤波器而被分成两部分。然后右侧和左侧将由常规的90度偏振-分集相干检测器来检测，该检测器包括本地振荡器LO 402，所述左侧和右侧通过光耦合器403、404而被馈送给单独的相干检测器403。
OFDM信号由D/A转换器来产生。由于D/A转换器的带宽限制，OFDM信号可能没有高到足以承载超过100Gbit/s(所有子通道的总容量)的信号。因此，我们需要将图3改为图5，以再增加一个RF频率。这里，使用两个RF频率，f1 505和f2 506。它们被用于承载OFDM信号并驱动该调制器。其整个体系结构与图3类似，仅仅是使用了多于一个的RF频率。从图5我们能够看到更多光谱成分被产生。
以上已经利用被认为是最实用的且优选的实施例来示出和说明本发明。然而，可以预期，可以由此做出改变，并且本领域技术人员将会实施明显的修改。应该理解的是，本领域技术人员能够设计出在这里没有被明确示出或者描述但是体现了本发明的原理并在本发明原理的精神和范围内的许多改变和变型。

Claims (7)

1.一种用于产生100Gbit/s正交频分复用(OFDM)信号的方法，所述方法包括下列步骤：
响应于激光器，产生未经调制的光信号，
响应于四个数据源，产生基带数据流一到四，
响应于四个电混合器，在频率f分别基于四个基带数据流产生四个上变频的数据流，
由光耦合器将未经调制的光信号分成两个部分，且由另两个同样的光耦合器将所述两个部分再次分成四个光信号，
响应于第一到第四光强度调制器，利用所述上变频的数据流之一来调制所述四个光信号之一，由此生成具有两个边带的载波抑制的光信号，
响应于第一光学交织器，将来自第一强度调制器的上边带与来自第二强度调制器的下边带进行组合以产生第一频分复用(FDM)光信号，
响应于第二光学交织器，将来自第三强度调制器的上边带与来自第四强度调制器的下边带进行组合以产生第二FDM光信号，以及
响应于偏振束组合器(PBC)，将第一FDM光信号的一个偏振与第二FDM光信号的正交偏振进行组合，由此产生100Gbit/s OFDM信号。
2.如权利要求1的方法，其中OFDM信号具有至少100Gbit/s的比特率。
3.如权利要求1的方法，其中边带包括相对定位的、大约为RF频率的信号边带。
4.如权利要求1的方法，其中对于每个偏振方向，通过把来自第一边带的边带与来自第二边带的相对定位的边带一起进行滤波来相对定位和结合边带。
5.一种用于产生100Gbit/s正交频分复用(OFDM)信号的设备，所述设备包括：
激光器，产生未经调制的光信号，
四个数据源，产生基带数据流一到四，
四个电混合器，在频率f分别基于四个基带数据流产生四个上变频的数据流，
三个同样的光耦合器，其中它们中的一个将未经调制的光信号分成两个部分，且它们中的另两个将所述两个部分分成四个光信号，
第一到第四光强度调制器，每个强度调制器被配置成利用所述上变频的数据流之一来调制所述四个光信号之一，由此生成具有两个边带的载波抑制的光信号，
第一光学交织器，被配置为将来自第一强度调制器的上边带与来自第二强度调制器的下边带进行组合以产生第一频分复用(FDM)光信号，
第二光学交织器，被配置为将来自第三强度调制器的上边带与来自第四强度调制器的下边带进行组合以产生第二FDM光信号，以及
偏振束组合器(PBC)，将第一FDM光信号的一个偏振与第二FDM光信号的正交偏振进行组合，由此产生100Gbit/s OFDM信号。
6.如权利要求5的设备，其中OFDM信号具有至少100Gbit/s的比特率。
7.如权利要求5的设备，其中边带包括相对定位的大约RF频率f的信号边带。
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