CN1312866C

CN1312866C - 用于光纤通信的光学线性化器

Info

Publication number: CN1312866C
Application number: CNB028112008A
Authority: CN
Inventors: 孙震国
Original assignee: Lightwave Solutions Inc
Current assignee: Lightwave Solutions Inc
Priority date: 2001-04-03
Filing date: 2002-03-26
Publication date: 2007-04-25
Anticipated expiration: 2022-03-26
Also published as: WO2002082693A1; CN1513235A; US6538789B2; US20020171894A1

Abstract

一种对光传输系统进行线性化的方法，该光传输系统包括连接到光发射器(12)的输出的光线性化器(16)。从包括已调信号和发射器失真的输出，光线性化器(16)与该发射器输出的波长啁啾作用相互作用。更具体地讲，该线性化电路的特征在于利用波长啁啾作用产生补偿失真的波长相依光传输曲线。此外，该光传输曲线具有参考波长和工作点波长偏差。在运行中，用该输出校正光传输曲线，以便为补偿失真建立有效值。然后把补偿失真与发射器失真相加以消除来自已调信号的发射器失真，从而使输出线性化。

Description

用于光纤通信的光学线性化器

技术领域

本发明涉及光传输系统。更确切地讲，本发明涉及用于对被固有地引入光传输系统内产生的信号中的非线性失真进行光学线性化的装置和方法。本发明作为一种信号处理器特别有用，但这不是唯一，可以将该信号处理器安装到光纤光传输系统中，对在该系统中产生的第二和/或第三级失真进行光学补偿。

背景技术

在通常的光纤光传输系统中，使用电子信息信号来调制光发射器的强度。然后将合成的已调信号通过光纤传送一段距离。经过光纤之后，该已调信号由一个光接收器转换回到电子信号。众所周知，在这样的已调信号上载有的信息既可以是数字的、模拟的，也可以是一种混合的信号格式。出于几种理由，例如增强的多路复用能力，在以模拟格式经光纤传送数字信息方面的兴趣在增加。然而，光纤传输系统易受递降失真的影响，而递降失真对通信质量有明显的影响。

激光器二极管是公知器件，现在通常用于在光纤传输系统中以模拟格式传送信号。然而，与所有其它模拟光发射器一样，激光器二极管具有非线性传输响应。遗憾的是，由发射器引入的非线性经常被光纤、或系统中某些其它光学器件累积。碰巧这些非线性响应主要是第二级失真和第三级失真(能够生成落在所关心带宽内的寄生频率的失真)。显然，希望将这些失真从发射的信号中除去。

迄今，已披露了几种用于对激光器二极管发射器的输出线性化之目的的电子方法。更具体地讲，当这些方法被用在光纤光模拟传输系统中时，它们已被专门用于对激光器二极管进行线性化。通常，这些方法趋于包括预矫正电路的使用，这种预矫正电路有意地产生具有第二级或第三级失真的失真信号。典型地，产生与系统中所产生的失真具有相同幅度的失真信号，但它们的相位相反。于是，当它们被加到一起时，由预矫正电路产生的失真趋于抵消掉由激光器二极管发射器引入系统中的失真。由于现有技术的电子电路的状态的局限性，造成预矫正电路通常在带宽上受到限制。

除了预矫正电路外，还有以几种方式构造的其它线性化方案为人们所知。例如，已知的线性化方案包括：1)用馈赠的输出抵消；2)具有波分复用的推挽式操作；和3)使用法布里-珀罗(Fabry-Perot)器件。然而，由于几种原因，这些线性化方案总是易导致系统降级。特别是，如上所述，方案1需要2条稳定的传输光纤，而方案2遇到电子器件带宽的限制，方案3由于难以在激光器二极管和Fabry-Perot之间保持精确的波长校正而造成不稳定。

根据以上所述，本发明的目的是提供一种对光发射器的输出进行线性化的光学装置。本发明的另一个目的是提供一种对光发射器的输出进行线性化的装置，该装置能够有效地对波长(例如，温度)进行调谐以适于工作。本发明再一个目的是提供一种利用所选光学器件对光学传输系统进行线性化的装置，依据光学响应，该装置既可以有线性的也可以有非线性的波长。本发明还有一个目的是提供一种对光学传输系统进行线性化的装置，该装置使用简单，相对容易制造，且节省费用。

发明内容

根据本发明，一种用于对光发射器(诸如DFB激光器二极管)的输出进行线性化的通信装置，包括一个光学器件(例如熔融光纤WDM耦合器(fused fiber WDM coupler))。更具体地讲，该光学器件被连接以接收光发射器的输出。来自该光发射器的输出碰巧会包括已调信号，以及第二和第三级失真(下文有时被统称为“发射器失真”)。重要的是，该发射器输出还包括一种特征波长“啁啾作用(chirping)”。根据本发明，用这种“啁啾作用”连同所需的发射器输出作为所述光学器件的输入，以便光学地产生非线性失真信号(下文有时被统称为“补偿失真”)，这种非线性失真信号将补偿发射器失真。因此，该补偿失真可以被加到光发射器的输出，以消除输出中的发射器失真(第二和/或第三级失真)。

在技术方面，由发射器(例如激光器二极管)发射的已调信号将具有一中心发射波长(λ_c)和一特征波长“啁啾作用”(dλ_c)。此外，所述光学器件(例如，耦合器)将包括用于建立一预定的、依赖于波长的、规一化的光传输曲线F(λ)的元件。具体地讲，将该光传输曲线F(λ)构造为适应光发射器的工作条件。特别地，该光学器件的光传输曲线F(λ)被设计成具有一参考波长(λ_p)，一斜率固定波长间隔(Δλ_w)，和一工作点波长偏差(Δλ_b)，所有这些参数都建立在发射器的已知的工作条件基础上。

在它们的彼此连接中，光学器件和光发射器的波长(例如，温度)调谐可以是单独进行或是一起进行。最好能够为光发射器(或光学器件)建立一个工作温度，该工作温度将利用光学器件的(λ_p+Δλ_b)校正发射器的(λ_c)。与该工作温度如何建立无关，当系统被调谐时，在光传输曲线F(λ)上能够建立一个工作点，该工作点将以一种特定的方式与来自发射器的波长“啁啾作用”(dλ_c)相互作用。该工作点最好是建立在λ_p+Δλ_b＝λ_c的光传输曲线F(λ)上。如此，这里的目的是利用F(λ)从波长“啁啾作用”(dλ_c)光学地导出一个补偿失真，该补偿失真将实质地补偿由发射器引入的发射器失真(第二和/或第三级失真)。一旦该补偿失真已被光学器件(例如耦合器)导出，通过把该补偿失真与该发射器的输出相加来完成光发射器(例如激光器二极管)的线性化。换句话说，补偿失真与光发射器的输出相加以消除输出中来自己调信号的发射器失真。

根据本发明的一个方面，提供一种通信装置，包括：用于产生已调制信号的光发射器，所述已调制信号具有中心发射波长(λ_c)和包括由所述光发射器引入的发射器失真；与所述光发射器连接的光学器件，用于从所述发射器接收所述已调制信号，以由此导出一补偿失真，所述光学器件具有一参考波长(λ_p)和一工作点波长偏差(Δλ_b)；和用于控制所述光学器件以建立工作波长，以所述光学器件的(λ_p+Δλ_b)校正所述发射器的(λ_c)，以便用所述补偿失真基本上补偿所述发射器失真的装置。

根据本发明的另一个方面，提供一种使光发射器的输出光学线性化的系统，该输出具有中心发射波长(λ_c)，所述系统包括：对所述光发射器的输出中的波长啁啾作用(dλ_c)进行估计的估计装置；响应所述波长啁啾作用(dλ_c)以产生一补偿失真的光学装置，用与波长有关的归一化光传输曲线F(λ)来表示所述光学装置的特征，所述归一化光传输曲线F(λ)用于把所述波长啁啾作用(dλ_c)转换成所述补偿失真，所述光传输曲线F(λ)具有参考波长(λ_p)和工作点波长偏差(Δλ_b)；利用所述输出的所述中心发射波长(λ_c)校正所述光学装置的(λ_p+Δλ_b)，建立所述补偿失真的有效值，以便对所述光发射器的输出进行线性化的装置；和用于把所述补偿失真与所述发射器失真相加，以消除来自所述已调制信号的所述发射器失真并由此对该输出进行线性化的装置，其中所述光传输曲线F(λ)具有特征斜率确定波长间隔(Δλ_w)和由所述特征斜率确定波长间隔(Δλ_w)确定的斜率，其中相对于所述光传输曲线F(λ)的所述斜率选择所述光学装置的(λ_p+Δλ_b)，以产生所述补偿失真。

根据本发明的再一个方面，提供一种用于使光发射器的输出线性化的方法，其中该输出具有中心发射波长(λ_c)以及包括具有由所述光发射器引入的发射器失真的已调制信号，所述方法包括步骤：对所述光发射器的输出中的波长啁啾作用(dλ_c)进行估计；利用与波长有关的归一化光传输曲线F(λ)将所述波长啁啾作用(dλ_c)转换成补偿失真，所述光传输曲线F(λ)具有参考波长(λ_p)和工作点波长偏差(Δλ_b)，利用所述输出的所述中心发射波长(λ_c)校正(λ_p+Δλ_b)，以便为用于对输出进行线性化的补偿失真建立有效值；和把补偿失真与发射器失真相加以消除来自已调制信号的发射器失真并由此对输出进行线性化。

附图说明

本发明的新颖特征，以及与发明本身有关的结构和工作，通过参考附图及其描述将会被更好地理解。附图中相同的参考字符表示相同的部件，其中：

图1是按照本发明装有光线性化器的光纤光学传输系统的示意图；

图2示出了根据本发明的各种示例性的可以被加入到光线性化器中的光传输曲线F(λ)；

图3是一个光传输曲线F(λ)，它示出了一个啁啾作用的波长输入(dλ_c)与该光传输曲线F(λ)相互作用来生成调制(dF)以导出对线性化光发射器的输出有用的补偿失真；

图4A是表示作为光线性化器的工作点波长的函数的第二级失真抑制的经验结果的曲线；

图4B是表示模拟结果与本发明的一特定工作条件实验数据之间对比的曲线；

图5是表示作为光线性化器的斜率固定波长间隔的函数的第三级失真抑制的经验结果的曲线；

图6A是带有反馈控制的光纤光传输系统的实施例的示意图；

图6B是图6A所示系统的一个替换实施例的示意图。

具体实施方式

首先参考图1，它示出了根据本发明的光纤光传输系统，总体用10表示。如图所示，系统10包括与隔离器14连接的光发射器12，隔离器14又与光线性化器16连接。光纤18使光线性化器16与光检测器20相互连接。如本发明所要做的，由信号源22产生通信数据，该通信数据被用来调制光发射器12。来自信号源22的通信数据可以是数字、模拟，或是混合格式。无论如何，设置隔离器14(任选)以防止光反射回发射器12。光发射器12的输出的已调信号然后被馈入到光线性化器，以便随后通过光纤18传输到光检测器20。与光检测器20连接的接收器24提供被接收通信数据的输出。

为了实现本发明的目的，光发射器12最好是相关领域中公知类型的激光器二极管，例如DFB激光器二极管。然而，应该理解，光发射器12可以是一个直接调制的激光器二极管，一个电吸收调制器，或是一个Mach-Zehnder调制器，所有这些都是本技术领域公知的。重要的是，无论如何，的光发射器12在λ_c的输出可以具有性质为正弦波曲线的模拟调制格式。无论如何，还有重要的一点是要认识到，该光发射器12的输出不仅仅包括将被经系统10发送的已调信号。具体地说，除了已调信号外，光发射器12的输出将包括光失真(第二和/或第三级)，且该输出将具有作为光发射器12的特性的“啁啾作用”(dλ_c)。对于系统10，可以使用偏压控制26来影响来自光发射器12的输出的内容(例如，使第三级失真最小)，而使用一个波长控制28建立(调谐)中心发射波长(λ_c)。以相关技术领域公知的方式，波长控制28能够以几种方式进行调谐，例如通过温度调谐、电压调谐、电流调谐或机械调谐。

本发明的光线性化器16最好是相关领域中公知的一种光学器件，例如熔融光纤WDM耦合器。然而，光线性化器16可以替换为任何一种公知的具有波长相依传输函数的光学器件，它可以包括波长相依吸收(或获得)材料，电吸收半导体波导，光纤Bragg光栅，波长相依耦合交错器，Mach-Zehnder波导调制器，声-光可调谐滤波器，锥形光纤滤波器，薄膜滤波器或矩阵波导光栅(AWG)滤波器。重要的是，系统10既可以单独地使用用于光线性化器16的这些种器件，也可彼此组合在一起使用。另外，重要的是，将该光线性化器16制造成具有特定的光传输曲线F(λ)，而与用于光线性化器16的器件类型无关。因为该光线性化器16是一个波长相依器件，所以能够像光发射器12一样对其进行调谐。对于光线性化器16，这种调谐是通过操作控制30完成的。

图2示出了可以为光线性化器16构造的各种类型的示例性光传输曲线。具体地说，所给出的光线性化器16a、16b和16c具有示出了可以由相应的操作控制30a、30b和30c控制(调谐)的各个光传输曲线F₁(λ)、F₂(λ)和F₃(λ)。可以理解，光线性化器16a、16b和16c仅仅是示例性的，它们可以根据需要既可以是单独使用，也可以组合在系统10中。此外，所有这些线性化器16a、16b和16c的功能基本相同。线性化器16a、16b和16c的功能，以及它们与光发射器12的相互作用通过参考附图3将会更好地理解。

图3示出了一种类型的可以为熔融光纤WDM耦合器型光线性化器16构造的光传输曲线F(λ)。如图所示，该光传输曲线F(λ)的特征在于参考波长(λ_p)和斜率确定波长间隔(Δλ_w)。此外，图3示出了光线性化器16的一个典型的工作点32，用波长偏差Δλ_b表示。对于图3所示的光传输曲线F(λ)，该曲线的斜率将随着工作点32的变化而变化。当然，这不必总是如此(例如，图2中的线性化电路16b)。然而，对于图3所示的光传输曲线F(λ)，可以为该光传输曲线F(λ)构造参考波长(λ_p)和斜率确定波长间隔(Δλ_w)二者。然后，通过操作控制器30在光传输曲线F(λ)上建立(调谐)耦合器工作点偏差(Δλ_b)。最好这些是通过温度调谐来实现。

仍然参考图3，可以理解，工作点32应建立在λ_c＝λ_p+Δλ_b处。因此，当来自光发射器12的波长啁啾作用的dλ_c被馈入到光线性化器16时，在光传输曲线F(λ)的工作点32的波长啁啾作用的dλ_c的交互作用产生一个具有调制(dF)的输出。图4A和5分别示出了表示系统10中光失真抑制的经验数据的曲线34、36。另外，图4B示出了用于类似于图4A所示曲线34的光失真抑制的经验模拟与获得的实验数据之间的比较34′。具体地说，曲线34、36表示对于将引起调制(dF)的每个光线性化器16都具有一个可以确认的工作点偏差(Δλ_b)和一个可以确认的斜率确定波长间隔(Δλ_w)，所引入的调制(dF)将有效地抑制被引入系统10的发射器失真。

本发明设想了系统10的几个替换实施例。例如，一个替换实施例(图6A)示出了一个系统10A，其中为本地光发射器12提供了闭环反馈控制。另一方面，另一替换实施例(图6B)示出了一个系统10B，其中提供了闭环反馈控制以实现整个系统的非线性失真抑制，包括由光纤传输(光纤18)和检测(光检测器20)以及系统10中的任何其它光学部件引入出的失真。

在图6A中，可以看到，系统10A通过发射器12、线性化器16和光纤18提供导频音38的传输。然后，光耦合器40将来自光线性化器16的输出(包括导频音38)指引到本地光检测器42，该光检测器42又将输出传递到分析器44。该分析器44然后对导频音38的第二和/或第三级失真进行分析，并利用该分析适当和分别地再次调整偏压控制26和波长控制28。这样，能够为光发射器12建立局部反馈控制。

对于本发明的另一个替换实施例，如图6B中的系统10B所示，导频音38在已通过光纤18和光检测器20完全传送之后，其传送过失真滤波器46。滤波后的导频音38然后通过光纤18经一光发射器48被发送到光检测器50。此外，分析器44对导频音38的第二和第三级失真进行分析，并利用该分析适当和分别地再次调整偏压控制26和波长控制28。作为替换，在导频音38通过光纤18被完全传送过之后，可以在光检测器20的输入处建立一个环绕线性化器16的局部化的反馈环路。

运算

通常，光线性化器16的波长相关性可以通过一个归一化的光传输曲线F(λ)来表示。在数学上，该传输曲线F(λ)可以用围绕发射器的中心发射波长λ_c的泰勒级数表示：

F(λ)＝F₀(λ_c)+F₁(λ-λ_c)+F₂(λ-λ_c)²/2+F₃(λ-λ_c)³/6+...

+F_n(λ_c)(λ-λ_c)ⁿ/n！+... (等式1)

其中，对于λ＝λ_c，F_n＝dⁿF(λ)/dλⁿ。此外，光发射器12的已调波长λ(t)(即，已调信号输出)可以表示为λ(t)＝λ_c+dλ_c(t)。对于本发明，如图3所示，响应该传输曲线F(λ)，发射器啁啾作用dλ_c生成一个已调线性化器输出(dF)。于是，光线性化器16的输出可以表示为：

P_out(t，λ)＝P_TR(t)·α·F(λ) (等式2)

其中P_out是光线性化器16的输出，P_TR是发射器的输出，而α是光线性化器16的光插入损失。

在发射器12是一个DFB激光器二极管的特定情况下，在单音调制下的发射器啁啾作用dλ_c可以表示为：

dλ_c(t)＝-η_FM·m·(I_b-I_th)·sin(ω·t)·λ_c ²/C (等式3)

其中C是光速，η_FM是激光器的FM响应，I_b是激光器偏置电流，I_th是激光器阈值电流，m是光调制深度，而ω是调制角频率。组合等式(1)至(3)，我们可以从由激光器啁啾作用造成的P(λ)获得已调线性化器的输出为：

P_out(t，λ)＝P_TR(t)·α·{F₀(λ_c)+F₁(λ_m·sin(ω·t))+F₂(λ_m·sin(ω·t))²/2+F₃(λ_m·sin(ω·t))³/6+...) (等式4)

其中λ_m＝-η_FM·i_b·(λ_c)²/C，和i_b＝m·(I_b-I_th)。

当光发射器为激光器二极管时，输出P_TR可以根据该激光器二极管的非线性L-1曲线建模，使用泰勒级数展开为：

P_TR(I)＝P_LD(I_b)+h1·(I-I_b)+h2·(I-I_b)²/2！+h3·(I-I_b)³/3！+… (等式5)

其中在I＝I_b时，hn＝(dⁿP_LD(I)/dIⁿ)，且I是激光器二极管驱动电流。设I＝I_b+m·(I_b-I_th)·sin(ω·t)，且i_b＝m·(I_b-I_th)，则已调激光器二极管输出为：

P_TR(t)＝P_LD(I_b)+h1·(i_b·sin(ω)·t))+h2·(i_b·sin(ωt))²/2+h3(i_b·sin(ωt))³/6+… (等式6)

组合等式(4)和(6)，我们能够导出光线性化器16的输出之后的第二和第三级补偿失真为：

P_out.2nd≈a·ib²·cos(2·ω·t)·{-h2·[F₀(λ_c)+F₂·(η_FM·λ_c ²/C)²·i_b ²/2]/4

+h1·F₁·(η_FM·λ_c ²/C)/2+h1·F₃·(η_FM·λ_c ²/C)³·i_b ²/12

+h3·F₁·(η_FM·λ_c ²/C)·i_b ²/12+5·h3·F₃·(η_FM·λ_c ²/C)³·i_b ⁴/192

-P_LD(I_b)·F₂·(η_FM·λ_c ²/C)²/4} (等式7)

和

P_out，3rd≈α·i_b ³·sin(3ω·t)·{-h3/24·[F₀(λ_c)+F₂(η_FM·λ_c ²/C)²·i_b ²/4]

+h2/8·[F₁(η_FM·λ_c ²/C)]+F₃(η_FM·λ_c ²/C)³·i_b ²/8]

-[h1+h3·i_b ²/8]·F₂(η_FM·λ_c ²/C)²/8

+[P_LD(I_b)+h2·i_b ²/4]·F₃(η^FM·λ_c ²/C)³/24} 等式8)

等式(6)中的第二级失真项基本上由自激光器二极管发射器产生的第二级失真P_{out，2nd，LD}由于第一级激光器输出与第一级已调啁啾作用线性化器输出的混合造成的第二级失真P_{out，2nd，LDlinearizer}，以及第二级已调啁啾作用线性化器输出P_{out，2nd，linearizer}构成。根据具有合适λ_c的等式(7)和光线性化器函数F(λ)，第二级失真P_{out，2nd，LD}基本上能够由P_{out，2nd，LDlinearizer}和P_{out，2nd，linearizer}得到抑制或补偿。类似地，第三级失真能够通过合适的λ_c和F(λ)得到抑制。

这种方法的一般性可以利用几个说明性示例加以说明。对于一个具有线性波长衰减关系的光线性化器，例如图2所示的线性化器16b，即F_n≥₂＝0，如果F₁＝h2·F₀(λ_c)·C/(2·h1·η_FM·λ_c ²)，则第二级失真可以被抑制，如果F1＝h3·F₀(λ_c)·C/(3·h2·η_FM·λ_c ²)，则第三级失真可以被抑制，其中F1是归一化传输曲线在λ_c的斜率。对于使用具有如图3所示的光传输曲线F(λ)的熔融光纤WDM耦合器的光线性化器，该传输函数F(λ)可以表示如下：

F(λ)＝[1+cos(π(Δλ_b+dλ)/Δλ_w)]/2 (等式9)

其中，Δλ_w是熔融光纤WDM耦合器斜率确定波长间隔(即该WDM耦合器信道间隔)，Δλ_b是该耦合器工作点波长偏差。按照图3，我们有Δλ_b＝λ_c-λ_p，其中λ_p是耦合器的参考波长。利用等式(3)、(7)、(8)和(9)，第二和第三级失真可以近似为：

P_out，2nd≈α·i_b ²·cos(2ω)·t)·{-h2·[1+cos(π·Δλ_b/Δλ_w)]/8

-h1·sin(π·Δλ_b/Δλ_w)·(π/2)·(λ_c ²/C)·(η_FM/Δλ_w)/2

+P_LD(I_b)·cos(π·Δλ_b/Δλ_w)·[π·(λ_c ²/C)·η_FM/Δλ_w]²/8)

(等式10)

P_out，3rd≈α·i_b ³·sin(3ω·t)/2·{-h3/24·[1+cos(π·Δλ_b/Δλ_w)]

-h2/4·sin(π·Δλ_b/Δλ_w)·(π/2)·(λ_c ²/C)·(η_FM/Δλ_w)

+h1·cos(π·Δλ_b/Δλ_w)·[π·(λ_c ²/C)·η_FM/Δλ_w]²/8

+P_LD(I_b)·sin(π·Δλ_b/Δλ_w)·[π·(λ_c ²/C)·η_FM/Δλ_w]³/24}

(等式11)

根据以上描述，具有熔融光纤WDM耦合器的补偿失真抑制可以利用激光器二极管参数h1≈0.36mW/mA，h2≈-1.5·10^-4mW/mA²，和h3≈4·10^-6。假设I_b-I_th＝60mA，m＝13％，λ_c＝1310nm，η_FM＝100MHz/mA，光损耗是4.6mA，激光器输出功率是22mW，0.85mA/mW检测器响应度，则光纤传送/检测之后没有附加失真，没有来自光线性化器16的失真补偿，检测到的基本信号是-18dBm，第二级谐波为-79dBm，和第三级谐波为-103dBm。上述所有失真均产生于光发射器12。若光线性化器参数Δλ_w＝3nm，Δλ_b＝0.65nm，则检测的基本信号是-19dBm，第二级谐波为-120dBm，第三级谐波为-104dBm。由于来自耦合器最大传输点的耦合器偏差造成0.5dB的额外光损耗，在光补偿之后，第二级失真被抑制达40dB。对于Δλ_w＝3nm，图4示出了作为Δλ_b之函数的第二级抑制。根据图4，当Δλ_b从0.6变化到0.7nm时，可以实现大于20dB的补偿抑制。对于具有Δλ_w＝0.47nm，且没有偏差(Δλ_b＝0)的光线性化器16，则检测的基本信号为-18dBm，第二级谐波为-77dBm，第三级谐波为-140dBm。在光补偿之后，第三级失真被抑制达37dB。对于Δλ_b＝0nm，图5示出了作为Δλ_w之函数的第三级抑制。根据图5，当Δλ_w从0.45变化到0.49nm时，可以获得超过20dB的补偿抑制。利用一个单独的光线性化器16，我们可以同时对第二和第三级失真的抑制。用光线性化器Δλ_w＝0.45nm和Δλ_b＝0.02nm模拟，产生一个-18dB的已检测基本信号，-107dB的第二级失真，和-123dB的第三级失真。在这种情况下，对第二和第三级失真都可以同时获得20dB或更高的抑制。为了证实这一理论，图4B示出了与实验数据比较，其中h1≈0.15mW/mA，h2＝-0.7^-4Mw/mnA²，λ_c＝1313nm，η_FM＝270MHz/mA，和Δλ_w＝0.55nm时由经验模拟获得的第二和第三级失真抑制。

在光线性化器16为熔融光纤WDM耦合器的特定情况下，参考图3和图4可以理解，需要以某个精确度将λ_c校正到λ_p+Δλ_b，以获得良好的补偿失真抑制。给定光发射器12的特定的工作条件，可以估计出针对最佳性能的Δλ_w和Δλ_b。知道了λ_c，由参考波长λ_p＝λ_c+Δλ_b和所希望的斜率确定波长间隔Δλ_w可以构造熔融光纤WDM耦合器。然后，λ_c和λ_p+Δλ_b之间的小偏差可以通过对激光器二极管(光发射器12)和/或熔融光纤WDM耦合器(光线性化器16)进行温度调谐而减到最小。如果我们考虑光线性化器是熔融光纤WDM耦合器的特定情况，则该耦合器(光线性化器16)的温度敏感度可能大约为0.01nm/℃，DFB激光器二极管(光发射器12)的敏感度可能大约为0.1nm/℃。一个良好的激光器二极管温度控制器的稳定性可以好于0.1℃，其对应的波长稳定性在0.01至0.001nm之间的数量级上。

虽然这里详细所示和公开的用于光纤通信的特定光线性化器完全能够实现本发明的目的和提供所述的优点，应该理解，这仅仅是本发明优选实施例的说明，其并不限于这里所示的结构或设计的细节，而是以所附的权利要求的描述为准。

Claims

1.一种通信装置，包括：

用于产生已调制信号的光发射器，所述已调制信号具有中心发射波长(λ_c)和包括由所述光发射器引入的发射器失真；

与所述光发射器连接的光学器件，用于从所述发射器接收所述已调制信号，以由此导出一补偿失真，所述光学器件具有一参考波长(λ_p)和一工作点波长偏差(Δλ_b)；和

用于控制所述光学器件以建立工作波长，以所述光学器件的(λ_p+Δλ_b)校正所述发射器的(λ_c)，以便用所述补偿失真基本上补偿所述发射器失真的装置。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述光发射器具有波长啁啾作用(dλ_c)，所述光学器件使用所述波长啁啾作用(dλ_c)导出所述补偿失真。

3.根据权利要求1所述的装置，其中利用与波长有关的归一化光传输曲线F(λ)来表示所述光学器件的特征，其中所述光学器件的(λ_p)和(Δλ_b)取决于F(λ)，其中所述光传输曲线F(λ)具有一特征斜率确定波长间隔(Δλ_w)和由所述特征斜率确定波长间隔(Δλ_w)确定的斜率，其中相对于所述光传输曲线F(λ)的所述斜率来选择所述光学器件的(λ_p+Δλ_b)，以导出所述补偿失真。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述发射器失真包括第二级和第三级失真。

5.根据权利要求1所述的装置，其中为所述光发射器建立第一工作温度，和为所述光学器件建立第二工作温度。

6.根据权利要求1所述的装置，进一步包括用于对所述光发射器的偏压控制。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述光发射器是DFB激光器二极管。

8.根据权利要求1所述的装置，其中从基本上由直接调制的激光器二极管、电吸收调制器和Mach-Zehnder调制器组成的一组器件中选择所述光发射器。

9.根据权利要求1所述的装置，其中所述光学器件是熔融光纤WDM耦合器。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述光学器件包括从基本上由与波长有关的吸收材料，电吸收半导体波导，光纤Bragg光栅，波长相依耦合WDM器件，Mach-Zehnder波导调制器，薄膜滤波器，声光可调谐滤波器，锥形光纤滤波器，和阵列波导光栅(AWG)滤波器组成的一组中选择的单元。

11.一种使光发射器的输出光学线性化的系统，该输出具有中心发射波长(λ_c)，所述系统包括：

对所述光发射器的输出中的波长啁啾作用(dλ_c)进行估计的估计装置；

响应所述波长啁啾作用(dλ_c)以产生一补偿失真的光学装置，用与波长有关的归一化光传输曲线F(λ)来表示所述光学装置的特征，所述归一化光传输曲线F(λ)用于把所述波长啁啾作用(dλ_c)转换成所述补偿失真，所述光传输曲线F(λ)具有参考波长(λ_p)和工作点波长偏差(Δλ_b)；

利用所述输出的所述中心发射波长(λ_c)校正所述光学装置的(λ_p+Δλ_b)，建立所述补偿失真的有效值，以便对所述光发射器的输出进行线性化的装置；和

用于把所述补偿失真与所述发射器失真相加，以消除来自所述已调制信号的所述发射器失真并由此对该输出进行线性化的装置，

其中所述光传输曲线F(λ)具有特征斜率确定波长间隔(Δλ_w)和由所述特征斜率确定波长间隔(Δλ_w)确定的斜率，其中相对于所述光传输曲线F(λ)的所述斜率选择所述光学装置的(λ_p+Δλ_b)，以产生所述补偿失真。

12.根据权利要求11所述的系统，其中该输出是包括由所述光发射器引入的发射器失真的已调制信号。

13.根据权利要求11所述的系统，其中所述校正装置是一个温度控制器。

14.根据权利要求11所述的系统，其中所述光发射器是DFB激光器二极管，所述光学装置是熔融光纤WDM耦合器。

15.根据权利要求11所述的系统，其中所述建立装置包括：

耦合的光检测器，用于接收所述光学装置的一部分光学输出；和

耦合的失真分析器，用于接收并处理所述光检测器的输出，以确定所述光学输出中的失真。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述失真分析器响应所述光学输出中的光学失真，控制所述光发射器。

17.根据权利要求15所述的系统，其中所述失真分析器响应所述光学输出中的光学失真，控制所述校正装置，以使所述光学装置补偿所述光学失真。

18.根据权利要求15所述的系统，进一步包括：

设置在所述光学装置的输出端的光耦合器，用于将所述部分的所述光学输出提供给所述光检测器；

第一端耦合到所述光耦合器的光纤，用于接收和传送所述光学装置的所述光学输出；和

光接收器，用于接收来自所述光纤的第二端的光学输出。

19.根据权利要求11所述的系统，进一步包括：

第一端耦合到所述光学装置的输出端的光纤，用于接收和传送所述光学装置的所述光学输出；

耦合的光检测器，用于接收来自所述光纤的第二端的光学输出；

耦合的至少一个失真滤波器，用于接收来自所述光检测器的输出；

反馈光发射器，用于响应所述一个失真滤波器的输出，发射反馈光信号；和

反馈光纤，用于向所述估计装置发射所述反馈光信号，

其中所述估计装置包括耦合的用于接收所述反馈光信号的光失真检测器，用于接收和处理所述光失真检测器的输出，以确定所述反馈光信号中的失真的耦合的失真分析器。

20.根据权利要求19所述的系统，其中所述失真分析器响应所述反馈光信号中的所述失真来控制所述光发射器。

21.根据权利要求19所述的系统，其中所述失真分析器响应所述反馈光信号中的所述失真来控制所述校正装置，以使所述光学装置补偿所述失真。

22.一种用于使光发射器的输出线性化的方法，其中该输出具有中心发射波长(λ_c)以及包括具有由所述光发射器引入的发射器失真的已调制信号，所述方法包括步骤：

对所述光发射器的输出中的波长啁啾作用(dλ_c)进行估计；

利用与波长有关的归一化光传输曲线F(λ)将所述波长啁啾作用(dλ_c)转换成补偿失真，所述光传输曲线F(λ)具有参考波长(λ_p)和工作点波长偏差(Δλ_b)，利用所述输出的所述中心发射波长(λ_c)校正(λ_p+Δλ_b)，以便为用于对输出进行线性化的补偿失真建立有效值；和

把补偿失真与发射器失真相加以消除来自己调制信号的发射器失真并由此对输出进行线性化。

23.根据权利要求22所述的方法，其中通过调整光发射器的温度实现校正步骤。

24.根据权利要求22所述的方法，其中该发射器失真包括第二级和第三级失真。