CN107431540A - 光学接收设备 - Google Patents

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CN107431540A CN201680019071.3A CN201680019071A CN107431540A CN 107431540 A CN107431540 A CN 107431540A CN 201680019071 A CN201680019071 A CN 201680019071A CN 107431540 A CN107431540 A CN 107431540A
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Abstract

为了甚至在关于接收信号的比特率而光学接收器的接收带不足的情况下抑制接收特征的劣化，根据本发明的光学接收设备10包括提供用于扩展输入的光学信号的有效带宽的光谱整形的光学均衡器20，以及电转换并接收提供有光谱整形的光学信号的光学接收器30。

Description

光学接收设备
技术领域
本发明涉及一种光学接收设备，并且更具体地涉及包括执行接收的光学信号的光/电转换和执行接收处理的接收电路的光学接收设备。
背景技术
随着近年来通信量的增加，就需要大容量的系统构造来用于光学传输系统。作为可应对此类容量增大的光学传输系统，存在诸如波分复用、时分复用和光学偏振复用的各种复用系统。然后，用于此光学传输系统的光学接收设备例如在专利文献1中公开。
专利文献1的接收器可通过从来自接收到的光学信号获取载波和短波长侧中或长波长侧中的一个光学信号，且在光电转换时抑制短波长侧和长波长侧中的相分量免于抵消彼此来从接收到的信号稳定地取得期望的信道。
这里，除此之外，还提供了通过执行对接收到的光学信号的一些校正来改善接收特征的各种技术。
例如，在专利文献2中，公开了通过基于系统信息(如，光学传输系统的网络拓扑)调整超级信道信号中的边缘带部分的性质和中心区域部分中的性质来改善光学传输质量的技术。
另外，在专利文献3中，公开了一种使用用于光谱整形的光学滤波器来改善光学信号波长与光学复用器/分用器的传输中心波长之间的误差引起的传递特征劣化的技术。
此外，在专利文献4中公开了一种通过以一种方式执行相位调制而使得相反的光学频移在光脉冲的第一半和第二半中引起来减小波形劣化的影响的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-103215号公报；
专利文献2：日本特开2013-106328号公报；
专利文献3：日本特开2000-68931号公报；
专利文献4：日本特开2005-39554号公报。
发明内容
发明要解决的问题
另一方面，随着系统的容量扩增中的接收信号的比特率改善，作为接收光学接收设备的接收带宽所需的带宽也变得更宽。光学接收设备中的接收带宽不足引起光/电转换之后的电能谱失真，导致接收特征的劣化。
即使上文提到的专利文献1-4的技术可改善接收到的信号自身的质量，但它们在光学接收设备侧中原先存在接收带不足时不可达成改善，导致接收特征的显著退化。
已经鉴于上文提到的问题制作出了本发明，且其目的在于提供即使在关于接收到的信号的比特率的光学接收器的接收带不足时也可抑制接收特征的退化的光学接收设备。
用于解决问题的方案
为了达成上文提到的目的，一种根据本发明的光学接收设备包括：执行用于扩展输入的光学信号的有效带宽的光谱整形的光学均衡器；以及执行已经历光谱整形的光学信号的电转换且执行接收处理的光学接收器。
本发明的光学接收方法包括：执行用于扩展输入的光学信号的有效带宽的光谱整形；以及执行已经历光谱整形的光学信号的电转换且执行接收处理。
发明效果
根据上文提到的本发明的方面，即使在关于接收到的信号的比特率的光学接收器中的接收带不足时，也可抑制接收特征的退化。
附图说明
图1为根据第一示例实施例的光学接收设备100的框图。
图2为指出根据第一示例实施例的光学均衡器200的滤波形状的实例的示图。
图3为示出(a)根据第一示例实施例的输入至光学均衡器200的光学信号的光谱的实例，以及(b)在经过光学均衡器200之后光学信号的光谱的实例的图表。
图4为示出光学信号的有效带宽、眼图张度和电信号带之间的关系的示图。
图5为示出其光谱已经变窄的光学信号(a)完全照原样输入光学接收器300和(b)在经过光学均衡器200之后输入光学接收器300时的光谱、眼图和电能谱的实例的示图。
图6为示出在具有与光学接收器300的接收带相比更大的比特率的光学信号(a)完全照原样输入光学接收器300和(b)在经过光学均衡器200之后输入光学接收器300时的光谱和电能谱的示图。
图7为根据第二示例实施例的WDM光学接收设备100B的框图。
图8为根据第二示例实施例的不同WDM光学接收设备100C的框图。
图9为根据第二示例实施例的改型的WDM光学接收设备100D的框图。
具体实施方式
第一示例实施例
将描述本发明的第一示例实施例。图1中示出了根据该示例实施例的光学接收设备的框图。在图1中，光学接收设备100包括光学均衡器200和光学接收器300。
光学均衡器200具有预定滤波形状，且对输入的光学信号执行光谱整形来扩展有效带宽。图2中示出了根据该示例实施例的光学均衡器200的滤波形状的实例。同时，经过光学均衡器200之前的光学信号的光谱在图2中由虚线示出。
如图2中所示，光学均衡器200具有三角函数类型的滤波形状，其具有与输入的光学信号的载波信号频率相同的中心频率，且具有对应于输入的光学信号的带宽的周期，且具有使输入的光学信号的光强度的峰值部分区域(图2中，中心区域)的光功率分散到端部区域的振幅。通过穿过具有图2中所示的滤波形状的光学均衡器200，光学信号的光强度的峰值部分的光功率分散到端部区域中的光学信号，光谱的边缘升高，且光学信号的有效带宽扩展。同时，随后将关于光强度峰值部分的光功率分散到端部区域的效果来进行描述。
图3中示出了在经过图2中所示的光学均衡器200之前和之后的光学信号的光谱的实例。图3(a)是从光学传输路径输入光学均衡器200的光学信号的光谱，且图3(b)是在穿过光学均衡器200之后的光学信号的光谱。这里，图3的箭头指出了光学信号的有效带宽。
如从图2和图3中理解到那样，具有图3(a)中所示的高斯分布类型的光谱的光学信号通过穿过具有图2的滤波形状的光学均衡器200而使光谱的中心区域变为中空的，且使两个边缘如图3(b)中所示那样扩展。这里，光学信号的有效带宽由光强度从光强度的最大值降低预定值的位置处的带宽限定。因此，通过使光谱的中心区域变为中空，光谱的边缘上升，且光学信号的有效带宽扩展。
光学接收器300对从光学均衡器200输入且经历光谱整形的光学信号执行光/电转换，且执行接收处理。通过将光级中的光谱整形应用到将输入光学接收器300的光学信号上，光学信号的有效带宽扩展。结果，例如，光学信号的光谱在光学接收器300的接收带内，且光学接收器300中的光/电转换时的接收特征改善。
接下来，将使用图4来描述使光谱的中心区域在光学均衡器200中变为中空的效果。图4(a)为光学信号的光谱，图4(b)为眼图，且图4(c)为执行图4(a)的光学信号的光/电转换时的电能谱。图4(a),(b)和(c)中的箭头分别指出光学信号的有效带宽、眼图和电信号带。
如上文所述，在图4(a)中，光学信号的有效带宽由光强度从光强度的最大值降低预定值的位置处的带宽限定。光学信号的有效带宽与图4(b)中的眼图中的眼图开度(EO：Eye Opening)成比例。然后，根据眼图开度的大小，确定执行图4(c)中所示的光/电转换时的电信号带。因此，如图3中所示，在通过使光学信号穿过光学均衡器200来使光学信号的中心区域的光强度变为中空且使有效带宽变大时，眼图开度变大，且结果，电信号带扩展。
将使用特定实例来进行描述。首先，在光谱在光学传输路径等中变窄的情况使用图5来描述。图5(a)指出了将将其光谱已经变窄的光学信号完全照原样输入光学接收器300时的光/电转换之后的光学信号的光谱、眼图和电能谱。图5(b)指出了在使其穿过光学均衡器200之后，在将其光谱变窄的光学信号输入光学接收器300时的光/电转换之后的光学信号的光谱、眼图和电能谱。同时，在图5(a)中，在光谱未变窄时的光谱、眼图和电能谱由虚线指出。另一方面，在图5(b)中，图5(a)的光谱、眼图和电能谱由虚线指出。
如图5(a)中所示，在光谱整形未执行时，眼图开度通过光谱变窄而变小。在此情况下，电信号带在光/电转换变为减缓之后由电能谱变小，导致了接收特征的退化。
相比之下，如图5(b)中所示，在执行通过使光学信号穿过光学均衡器200来使光学信号的中心区域变为中空且扩展边缘的光谱整形时，眼图开度通过光学信号的有效宽度扩展来改善。结果，光/电转换之后的电能谱的减缓降低，且电信号带改善。
接下来，将使用图6来描述关于光学信号的比特率的光学接收器300的接收带不足的情况。图6(a)示出了在将具有超过光学接收器300的接收带的光学信号完全照原样输入光学接收器300时该光学信号的光谱和在光/电转换之后电能谱；且图6(b)示出了在使具有超过光学接收器300的接收带的高比特率的光学信号在穿过光学均衡器200之后输入光学接收器300时的光学信号的光谱和光/电转换之后的电能谱。同时，在图6(a)中，光学接收器300的接收带足够的情况下的电能谱由虚线指出。另一方面，在图6(b)中，图6(a)的光谱和电能谱由虚线指出，且光学接收器300的接收带足够时的电能谱由点划线指出。
在图6(a)，当未执行光谱整形时，虽然在超过光学接收器300的接收带的高比特率的信号中本来应获得由虚线指出的电信号带，但由于光学接收器300的接收带不足，故仅可获得由实线指出的电信号带。在此情况下，光/电转换之后的电能谱将是减缓形状，且接收特征退化。
相比之下，在图6(b)中，在执行使光学信号穿过光学均衡器200且光学信号的中心区域变得中空且边缘部分扩展的光谱整形时，光学接收器300的带限制由光学信号的有效带宽的扩展补偿，且光/电转换之后的电能谱的减缓降低。
如上所述，根据该示例实施例的光学接收设备100通过对光学均衡器200中的光级中的信号执行光谱整形来扩展有效带宽，且等同地扩展光学接收器300中的接收带(电信号带)。因此，即使在光谱在光学传输路径等中变窄时，或即使关于光学信号的比特率的光学接收器300的接收带不足时，也有可能抑制接收特征的退化。
这里，在该示例实施例中，制作成使得光学均衡器200的滤波形状形成为三角函数类型，其具有与输入的光学信号的载波信号频率相同的中心频率，且具有对应于输入的光学信号的带宽的周期，且具有使输入的光学信号的光强度的峰值部分区域的光功率分散到端部区域的振幅，但这不限于此。光学均衡器200的滤波形状可根据在穿过光学传输路径之后的光学信号的光谱和实际传输特征来适当地设置。
<第二示例实施例>
将描述第二示例实施例。尽管第一示例实施例中描述了具有一个光学均衡器200和一个光学接收器300的光学接收设备100，但可布置多件光学均衡器200和光学接收器300。在该示例实施例中，多个光学均衡器和多个光学接收器布置在波分复用(WDM)光学接收器设备中，以接收对其已经执行波分复用的光学信号。
图7中示出了根据该示例实施例的WDM光学接收设备的框图。图7的WDM光学接收设备100B包括n个光学均衡器201-20n、n个光学接收器301-30n，以及光学分用器400。
从光学传输路径输入的波分复用的光信号针对光学分用器400中的各个波长进行光谱分离，且分别输入到光学均衡器201-20n中。光学均衡器201-20n中的每一个具有三角函数类型的滤波形状，其具有与输入的光学信号的载波信号频率相同的中心频率，且具有对应于输入的光学信号的带宽的周期，且具有使输入的光学信号的光强度的峰值部分区域的光功率分散到端部区域的振幅。光学均衡器201-20n中的每一个根据波长对输入的光学信号执行光谱整形，且分别将信号输出至光学接收器301-30n。光学接收器301-30n中的每一个对已经输入的且光谱整形应用于其上的光学信号执行光/电转换，且执行接收处理。
通过分别根据n个光学均衡器201-20n中的波长执行光谱整形，且等同地扩展光学接收器301-30n中的接收带(电信号带)，即使在光谱在光学传输路径等中变窄时，或者在光学信号的比特率下的光学接收器301-30n的接收带不足时，也可保持高接收性能。
同时，在WDM光学接收设备中，可使光学均衡器的数目为一个。本例的WDM光学接收设备的框图在图8中示出。图8的WDM光学接收设备100C包括一个光学均衡器200B、光学接收器301-30n，以及光学分用器400。
光学均衡器200B具有三角函数类型的滤波形状，其具有与输入WDM光学接收设备100C的波分复用光信号的中心波长相同的中心频率，且具有对应于波分复用光信号的带宽的周期，且具有使输入的波分复用光信号的光强度的峰值部分区域的光功率分散到端部区域的振幅。输入WDM光学接收设备100C的波分复用光信号在经历光学均衡器200B中的光谱整形且分别输入光学接收器301-30n之后针对光学分用器400中的各个波长进行光谱分离。光学接收器301-30n中的每一个对光谱整形应用于其上的输入的光学信号执行光/电转换，且执行接收处理。
另外，在如上文构成的WDM光学接收设备100C中，通过执行光谱整形来使波分复用光信号的光强度的峰值部分区域在光学均衡器200B中变为中空且扩展其部分，即使在光谱在光学传输路径等中变窄，或在光学信号的比特率下的光学接收器301-30n的接收带不足时，也保持高接收性能。因此，即使光谱在光学传输路径等中变窄时，或关于光学信号的比特率的光学接收器301-30n的接收带不足时，也可保持高接收性能。
<第二示例实施例的改型>
将描述第二示例实施例的改型。图9中示出了根据该示例实施例的WDM光学接收设备的框图。图9的WDM光学接收设备100D包括可变光学均衡器200C、光学接收器301-30n、光学分用器400，以及光学均衡器控制单元500。
可变光学均衡器200C为光学均衡器，其可根据波分复用光信号的波长变化、波长栅格变化等来灵活地改变其滤波形状。在根据该示例实施例的可变光学均衡器200C中，滤波形状的深度(振幅)和波长(周期)最适合由来自光学均衡器控制单元500的控制来设置。其滤波形状最适合由来自光学均衡器控制单元500的控制来设置的可变光学均衡器200C根据滤波形状来将光谱整形应用于输入WDM光学接收设备100D的波长复用光信号，且将所得的信号输出到光学分用器400。
光学分用器400将光谱整形应用于其的输入的波分复用光信号根据波长光谱地分成n份，且将通过光谱地分成n份而生成的光信号分别输出至对应的光学接收器301-30n。光学接收器301-30n中的每一个执行输入的光信号的光/电转换，且执行接收处理。
光学均衡器控制单元500在从光学接收器301-30n接收时获得误差数。光学均衡器控制单元500以一种方式执行可变光学均衡器200C的反馈控制，使得获得的误差数将较小。
如上文构成的WDM光学接收设备100D最适合基于由光学均衡器控制单元500从光学接收器301-30n获得的误差数来改变可变光学均衡器200C的滤波形状，且因此其可最适合地扩展波分复用信号的有效带宽，且可高效地扩展光学接收器301-30n的接收带。结果，光学接收器301-30n中的接收时间的误差数变小，且即使在光谱在光学传输路径等中变窄时或在关于光学信号的比特率的光学接收器301-30n的接收带(电信号带)不足时，也可抑制接收特征的退化。
这里，光学均衡器控制单元500中的可变光学均衡器200C的反馈控制也可应用于第二示例实施例中所述的图7的WDM光学接收设备100B。在此情况下，在WDM光学接收设备100B中，n个光学均衡器201-20n均分别由n个可变光学均衡器替换，且上文提到的光学均衡器控制单元布置在n个光学接收器301-30n的后续级中。然后，基于从光学接收器301-30n获得的误差数，光学均衡器控制单元执行n个可变光学均衡器中的各个的反馈控制。
本发明不限于上文提到的示例实施例，且即使在不脱离本发明点的范围内存在设计等的变化，其也包括在本发明中。
本申请要求享有基于2015年3月27日提交的日本申请日本专利申请号 2015-065681的优先权，其公开内容以其整体并入本文中。
符号说明
100 光学接收设备
100B,100C和100D WDM光学接收设备
200,201-20n和200B 光学均衡器
200C 可变光学均衡器
300和301-30n 光学接收器
400 光学分用器
500 光学均衡器控制单元。

Claims (10)

1. 一种光学接收设备，包括：
执行用于扩展输入的光学信号的有效带宽的光谱整形的光学均衡器；以及
执行已经历所述光谱整形的所述光学信号的电转换且执行接收处理的光学接收器。
2.根据权利要求1所述的光学接收设备，其特征在于，
所述光学均衡器具有三角函数类型的滤波形状，其具有与输入的光学信号的载波信号频率相同的中心频率，且具有对应于所述输入的光学信号的带宽的周期，且具有使所述输入的光学信号的光强度的峰值部分区域的光功率分散到端部区域的振幅。
3.根据权利要求2所述的光学接收设备，其特征在于，
所述滤波形状具有使光功率以一种方式分散而使得输入的光学信号的光谱在所述光学接收器的接收带内的振幅。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的光学接收设备，其特征在于，包括：
基于各个波长将输入的波分复用光信号光谱地分成n份且输出分离的信号的光学分用器；
光谱地分成n个的所述光学信号分别输入至其的n个光学均衡器；以及
分别布置在所述n个光学均衡器的后续级中的n件所述光学接收器。
5. 根据权利要求4所述的光学接收设备，其特征在于，
所述n个光学均衡器分别基于来自光学均衡器控制单元的控制来执行光谱整形，以及
其中，
所述光学接收设备还包括光学均衡器控制单元，以从所述n个光学接收器获得接收时的误差数，以一种方式控制所述n个光学均衡器，使得获得的误差数变小。
6. 根据权利要求1至3中的任一项所述的光学接收设备，其特征在于，
波分复用光信号输入至所述光学均衡器，且所述光学均衡器执行光谱整形来用于扩展输入的波分复用光信号的有效带宽，以及
其中，
所述光学接收设备包括：
基于各个波长将已经历所述光谱整形的所述波分复用信号光谱地分成n份且输出分离的信号的光学分用器；以及
布置在所述光学分用器的后续级中的n件所述光学接收器。
7.根据权利要求6所述的光学接收设备，其特征在于，还包括：
光学均衡器控制单元，其使所述光学均衡器基于来自所述光学均衡器控制单元的控制来执行光谱整形，从所述n个光学接收器获得接收时的误差数，且以一种方式控制所述光学均衡器，使得获得的误差数变小。
8. 一种光学接收方法，包括：
执行用于扩展输入的光学信号的有效带宽的光谱整形；以及
执行已经历所述光谱整形的所述光学信号的电转换，且执行接收处理。
9.根据权利要求8所述的光学接收方法，其特征在于，
所述光谱整形由三角函数类型的滤波执行，其具有与输入的光学信号的载波信号频率相同的中心频率，且具有对应于所述输入的光学信号的带宽的周期，且具有使所述输入的光学信号的光强度的峰值部分区域的光功率分散到端部区域的振幅。
10.根据权利要求9所述的光学接收方法，其特征在于，
所述滤波形状具有使光功率以一种方式分散而使得输入的光学信号的光谱在所述光学接收器的接收带内的振幅。
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