CN1497892A - 光发送器、光接收器以及使用它们的光传输系统 - Google Patents

光发送器、光接收器以及使用它们的光传输系统 Download PDF

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Abstract

为解决问题，依照本发明，一种光发送器，包括用于生成光信号的编码器，所述光信号通过依照所述编码器自身的编码模式，使用时间展宽/波长跳变的方法，对应于电子发送数据来编码多波长脉冲而获得。所述编码器同时执行每个波长分量在编码时的时间延迟，以及因预补偿处理而产生的时间延迟，所述预补偿处理以α％的比例，预先补偿每个波长分量在传播时间上的差异，所述差异是因传输线的色散特性而出现的。一种光接收器，包括解码器，用于依照该解码器自身的解码模式来解码由光发送器发送的光信号。所述解码器同时执行每个波长分量在解码时的时间延迟，以及因色散均衡处理产生的时间延迟，所述色散均衡处理以β％的比例，对每个波长分量在传播时间上的差异进行补偿，所述差异是因传输线的色散特性而出现的。

Description

光发送器、光接收器以及 使用它们的光传输系统
技术领域
本发明涉及光发送器、光接收器以及使用所述光发送器和光接收器的光传输系统，上述设备可分别适用于例如光学码分多路复用(以下称为OCDM)编码器、OCDM解码器以及OCDM传输系统。
背景技术
近来，人们已经将注意力集中在了OCDM方法上，该方法作为适于获得更高速度以及更高性能的光学地下接入(optical metro-access)网络的多路复用方法。OCDM方法是这样一种方法，即：采用相互正交的码群，通过在发送器和接收器上分别编码/解码各个信道来实现多路复用。
如下文所述，作为实现编码/解码的方法，可以利用时间展宽/波长跳变(time spread/wavelength hopping)的方法，该方法使用所谓的线性调频脉冲的布拉格光纤光栅(Firber Bragg Grating)(以下称为FBG)，并且在易于实现以及降低制造成本方面十分有益。所述线性调频脉冲的布拉格光纤光栅由多个不同的衍射光栅组成，所述衍射光栅形成在光纤的轴向上。
首先，参照图2来描述如JP 2000-209186 A中公开的、通过时间展宽/波长跳变方法执行的编码/解码处理。在图2中，为了举例，示出了数据周期Tb等于代码周期Tc的情况，然而，如X.Wang以及K.T.Chang所著的，在OECC2000，14A2-5，第458页(2000)的“Enhancement of Transmission Data Rates Incoherent FO-CDMA Systems”中所示出的那样，尽管数据周期Tb与代码周期Tc不同，也能够执行编码/解码。
如图2(a1)所示，在发送侧，发送数据101以光信号的形式输入到编码器103中。如图2(a2)所示，由光信号组成的具有预定数量N1的波长λ1到λ3的发送数据101(102)，与由电信号组成的发送数据一致，依据归零(RZ)格式，在每个数据周期Tb的时间槽(片)中创建有效数据，以此接受强度调制。包括在发送数据101中的各个波长分量，在编码器103上依照特定译码模式(译码1)，以一特定时间分别被延迟(被编码)，以便由此变为具有如图2(a3)所示的散布在时间轴上的波形的光信号105。
在经历通过对应于各个波长分量的延迟时间而经历分时后而获得的光信号105，经由传输线104达到解码器106。在解码器106中，光信号105的各个波长分量如输入时一样，依照特定的译码模式(译码1)以特定时间被延迟(被解码)，并如图2(a4)所示，在那里获得与原始发送数据101相同的接收数据107(108)，在未经分时(消除了各个波长分量的延迟时间差)后，所述接收数据在时间轴上具有在同一片周期内多路复用的各个波长分量。
图2(b1)至2(b4)示出了编码器103的特定译码模式与解码器106的特定译码模式不相同的情况。因此，通过比较接收数据107(108)，其中所述接收数据107(108)是经过诸如光电变换之后，依照一阈值，由光信号组成的，如果通过上述比较发现发送器和接收器各自的译码模式相同，那么可以获得原始信息组(由电子信号组成的发送数据)，而如果发现发送器和接收器各自的译码模式彼此不同，则不能获得原始信息组。
此外，在多路复用各个信道的光信号105的情况下，其中所述光信号是在多路复用器上经过时间展宽/波长跳变，并发送到传输线上的，尽管经由多路信号分离器将多路复用的光信号提供到信道的解码器106，也只能够获得想要的接收数据(想要的信息组)，其中所述数据与接收器自身的译码模式相匹配，以便保留译码模式的正交性。通过上述传输原理的描述可以清楚的得知，在使用时间展宽/波长跳变方法的情况下，必需发送具有多种波长的光信号105。
然而，由于用作传输线的光纤具有色散的特性，因而到达解码器106的光信号，具有在各个波长分量中出现的不同的传播时间差。由此，可能出现不能够完全执行解码的情况。此外，在发送/接收系统，在多条信道上执行多路复用传输的情况下，因光纤的色散特性破坏了译码模式之间的正交性，并加大了影响其他信道的风险。
为了消除这种不便，需要由单独的装置来补偿因色散特性而出现的各个波长分量的传播时间差。作为补偿色散的方法，借助将色散补偿光纤以及相位共轭设备插入到传输线中的这种方法以及其他方法，已经被应用到许多光传输系统中。
然而无论如何，还是出现了以下问题，由于分量数目的增加，以及OCDM编码器(发送器)和/或OCDM解码器(接收器)的规模的增加，导致了设备更高的成本。
由此，非常希望提供一种具有能够消除传输线的色散、并能使系统元件的规模最小化、而又可以降低制造成本的结构的光发送器、光接收器以及光传输系统。
发明内容
为了解决前述问题，本发明提供了光发送器，该光发送器包括编码器，所述编码器用于生成光信号，其中所述光信号依照该编码器自身的编码模式，使用时间展宽/波长跳变的方法，与发送数据一致，通过编码多波长脉冲来获得。该编码器同时执行每个波长分量在编码时的时间延迟，以及因预补偿处理而产生的时间延迟，所述预补偿处理按照α％的比例，用于预补偿每个波长分量在传播时间中的差值，所述差值因传输线的色散特性而出现。本发明进一步提供了光接收器，该光接收器包括解码器，所述解码器依照其自身的解码模式对光发送器发送的光信号进行解码。该解码器同时执行每个波长分量在解码时的时间延迟，以及因色散均衡处理而产生的时间延迟，其中所述色散均衡处理按照β％的比例，用于补偿每个波长分量在传播时间中的差值，所述差值因传输线路的色散特性而出现。
附图说明
图1是示出依照本发明的OCDM传输系统的第一实施例的总体结构框图；
图2是用于举例说明时间展宽/波长跳变方法的原理的图示；
图3是图1中编码器的预补偿中以及图1解码器的色散均衡中使用的光学元件的示意图；
图4是用作图3中的光学元件的FBG的设计例子的示意图；
图5是示出依照本发明的OCDM传输系统的第二实施例的总体结构框图；
图6是用作适用于第二实施例的光学元件的FBG的设计例子的示意图；
图7是依照本发明的OCDM传输系统的第三实施例的总体结构框图；
图8是用作适用于第三实施例的光学元件的FBG的设计例子的示意图；
图9是依照本发明第四实施例，分别示出的预补偿编码器以及色散均衡解码器的详细结构的例子的框图；以及
图10是依照本发明第五实施例，本别示出的预补偿编码器以及色散均衡解码器的详细结构的例子的框图。
具体实施方式
(A)第一实施例
以下将参照附图来描述本发明第一实施例的结构。
图1是示出依照本发明第一实施例的OCDM传输系统的总体结构框图。在图1中，依照第一实施例的OCDM传输系统1在两条信道上执行多路复用传输，并且该OCDM传输系统包括信道1接收器(OCDM解码器)3-1以及信道2接收器(OCDM解码器)3-2，还包括信道1发送器(OCDM编码器)2-1以及信道2发送器(OCDM编码器)2-2。
此外，OCDM传输系统1进一步包括多路复用器4，用于对分别从信道1发送器2-1以及信道2发送器2-2输出的光信号(在时间展宽/波长跳变之后的光信号)进行多路复用，该系统还包括传输线5，用于传输从多路复用器4输出的光信号(已多路复用的光信号)，以及包括多路信号分离器6，用于将从传输线5接收的已多路复用的光信号，分离为将要分配到信道1接收器3-1和信道2接收器3-2间的两个信号。传输线5由具有色散特性的光纤构成。在实际的传输系统中，存在将光放大器等安装在传输线中的情况。依照本发明实施例的传输线5也意味着包括这种结构。
发送器2-1、2-2分别包括多波长脉冲光源10-1、10-2，调制器11-1、11-2，以及预补偿编码器12-1、12-2。
所述多波长脉冲光源10-1、10-2具有如此结构以便发送具有波长数目N1的多波长脉冲，其中波长数目N1是将要分别发送到调制器11-1、11-2的波长分量λ1，λ2，λ3……λN1的数目。所述多波长脉冲具有与时间片(chip time)一致的脉冲宽度，并且具有与数据周期Tb一致的脉冲间隔。
调制器11-1、11-2分别使来自于多波长脉冲光源10-1、10-2的多波长脉冲，在发送到预补偿编码器12-1、12-2之前，对照由电信号组成的发送数据，进行强度调制。
将从光调制器11-1、11-2分别输出的光信号的各个波长分量，提供给各个预补偿编码器12-1、12-2，所述波长分量分别具有不同的延迟时间。在此，在考虑了传输线5的色散的情况下，给予各个波长分量的延迟时间是对照相应信道的编码模式而确定的时间以及用于预补偿处理的时间的总和。各个预补偿编码器12-1、12-2不是用于循序地执行用于编码(时间展宽/波长跳变)的时间延迟以及因预补偿的时间延迟的光学元件，而是用于将这些时间延迟联结在一起并且同时处理这两者的光学元件。
设定信道1的预补偿编码器12-1的编码模式，以便与信道2的预补偿编码器12-2的编码模式不同并且相交。因传输线5的色散而导致的各个波长分量间的传播时间差，通过预补偿编码器12-2、12-2的预补偿功能以及将要在后面描述的色散均衡解码器20-1或20-2的色散均衡功能来消除。预补偿功能的消除比例与色散均衡功能的消除比例的组合，可以设定为任何适合的比例，并且在本发明中将其设定为50％∶50％。
从各个预补偿编码器12-1、12-2输出的各个信道的光信号，由多路复用器4进行多路复用，并在通过传输线5之后传送到多路信号分离器6中，以便分离为两个信号，并由此到达各自信道的接收器3-1和3-2中。
接收器3-1、3-2分别具有色散均衡解码器20-1、20-2，并且分别具有光接收器21-1、21-2。
向各个色散均衡解码器20-1、20-2分别提供具有不同延迟时间的输入光信号的各个波长分量。在此，在考虑了传输线5的色散的情况下，给予各个波长分量的延迟时间是根据相应信道的解码模式(编码模式)而确定的时间以及用于色散均衡的时间的总和。各个色散均衡解码器20-1、20-2不是用于循序地执行用于解码的时间延迟以及用于色散均衡的时间延迟的光学元件，而是用于将这些时间联结在一起并且同时执行这两者的光学元件。
在这种情况下，信道1的色散均衡解码器20-1的解码模式与信道1的预补偿编码器12-1的编码模式一致，同时信道2的色散均衡解码器20-2的解码模式与信道2的预补偿编码器12-2的编码模式一致。
光接收器21-1、21-2用于将来自于色散均衡解码器20-1、20-2的各个光信号分别转换成电信号(接收数据)。就此而论，将以此获得的电信号(接收数据)与预定阈值进行比较，并且将符合阈值的光信号确定为最终接收数据。
现在，将在下文参照图1来描述依照第一实施例的OCDM传输系统1的操作。
对于信道1发送器2-1，从多波长脉冲光源10-1发送出去的脉冲光，由调制器11-1依照由电信号组成的发送数据来接受调制。从调制器11-1输出的输出光信号的编码和预补偿，由预补偿编码器12-1来执行。同样对于信道2发送器2-2而言，使用不同于信道1的编码模式来类似地执行数据调制、编码以及预补偿。
从信道1发送器2-1以及信道2发送器2-2分别输出的光信号，在发送到传输线5之前，由多路复用器4进行多路复用。已经通过传输线5的光信号由多路信号分离器6进行信号分离，以便由此将已分离的信号分别发送到信道1接收器3-1的输入端以及信道2接收器3-2的输入端。
对于信道1接收器3-1，分配的光信号由色散均衡解码器20-1，依照与预补偿编码器12-1的编码模式相同的解码模式来解码，并且同时经历色散均衡。光接收器21-1将输入光信号转换为电信号，由此获得接收数据。
同样对信道2接收器3-2而言，通过使用色散均衡解码器20-2，依照与在信道2发送器2-2一侧使用的编码模式相同的解码模式，根据相似的过程来获得接收数据。
接下来，对由预补偿编码器12-1、12-2以及色散均衡解码器20-1、20-2为每个波长分量选择延迟时间的方法进行描述。后面给出的在描述中使用的系统参数，如表1所示。
表1
    项     符号     备注
    数据周期     Tb   数据传输速率＝1/Tb(bit/s)
    代码周期     Tc
  一个周期内的片数     Nc
    波长的数目     N1
    使用的波长     λi(i＝1，……，N1)
    λi的分时位置     Ti     Ti＝(mi/Nc)*Tc，mi＜Nc mi：integer I
    传输距离     Z
    色散     D
对于预补偿编码器来说，依据给定的编码模式的各个波长λi的时间差，由与最短波长λ1相比的相对时间差ΔTci来表示，如以下的表达式(1)所示出：
ΔTci＝Ti-T1               ……(1)
在由色散均衡解码器20-1、20-2依照与发送一侧的编码模式相符的解码模式来执行解码的情况中，在解码模式中，对照最短波长λ1，各个波长λi的相对时间差通过由以下的表达式(2)来表示：
-ΔTci                     ……(2)
此外，基于色散的定义，在传输线5上传播了距离z之后的波长分量间的时间差ΔTci，可以由随后的表达式(3)来表示。在此，将波长分量间的时间差作为与最短波长λ1分量相比的相对时间差来示出。
ΔTci＝Dz(λi’-λ1)       ……(3)
通过表达式(1)至(3)，如果分别由预补偿编码器12-1、12-2以及色散均衡解码器20-1、20-2来给予各个波长分量如表达式(4)或(5)示出的时间延迟，那么可以影响色散均衡。
ΔTci-a·ΔTti         ……(4)
-ΔTci-(1-a)·ΔTti    ……(5)
其中，0≤因数“a”≤1
a＝0的情况，意味着仅仅由色散均衡解码器20-1、20-2的色散均衡功能来影响色散的相互消除，并且在该情况下的结构将参照后述的本发明的第二实施例来详细说明。
a＝1的情况，意味着仅由预补偿编码器12-1、12-2的预补偿功能来影响色散的相互消除，并且在该情况下的结构将参照后述的本发明的第三实施例来详细描述。
图3示出了可以适用于预补偿编码器12-1、12-2以及色散均衡解码器20-1、20-2的光学元件的例子，换言之，由波长延迟(delay-by-wavelength)光学元件30提供具有不同延迟时间的各个波长分量。
如图3(a)所示，波长延迟光学元件30具有循环器31和FBG32。如图3(b2)作为例子示出的，在三个波长λ1、λ2和λ3的情况下，FBG 32具有对应于波长λ1、λ2和λ3的各个时期的可变折射率(refractive-index-variable)部分。如图3(b1)所示，波长λ1、λ2和λ3的各个波长分量在对应于各个波长的可变折射率部分被反射。也就是说，从FBG 32的输入/输出端到其各个可变折射率部分的往返时间，对每个波长λ1、λ2和λ3是不同的，以至于可以对应各自波长来给予每个波长分量不同的延迟时间。
更具体来说，FBG 32具有担当衍射光栅的功能，所述衍射光栅引起光纤中心折射率在光轴方向上定期改变。如果将FBG 32的折射率定义为“n”，则栅距Ai和反射的波长λi之间的关系可以由以下的表达式(6)来表示：
λi＝2·n·Ai          ……(6)
由此，以上述表达式(6)为基础，在光纤内部一特定位置上，通过确定衍射光栅的栅距，能够仅使对应于该栅距的特定波长的光，在该特定位置被反射。
如果将每个都具有不同栅距的多个衍射光栅提供到一定长度的光纤的不同位置上，那么光纤可以反射入射光，以便具有对应于各个栅距的多个波长分量。由于对应于各个波长分量的各个衍射光栅的位置不同，因此波长分量间在光纤中的传输距离出现差异，并且所述差异表现为波长分量间在延迟时间上的差异，所述波长分量在光纤中经反射而输出。
由此，如图3(a)所示，通过经由循环器31将输入光发送到FBG 32，连同依照编码模式而设置在其中的各个波长的反射位置，并通过经由循环器31来送出已反射的光，能够获得通过时间展宽/波长跳变方法编码的输出光。
同样地，通过在FBG 32中依照解码模式来设置各个波长的反射位置，可以根据时间展宽/波长跳变的方法来执行解码过程。
如果由上述表达式(4)和(5)表示的每个波长分量的时间延迟，按照FBG 32的各个衍射光栅的位置来表示的话，那么可以获得以下的表达式(7)和(8)。表达式(7)和(8)表示相对于最短波长λ1分量的各个波长分量的相对位置。在表达式(7)和(8)中，“c”表示光速。
(ΔTci-a·ΔTti)·c/2·n  ……(7)
{-ΔTci-(1-a)·ΔTti}·c/2·n  ……(8)
系统说明书如下面的表2所示，并且描述了FBG 32的一特定例子，在该例子中提供了关于表1中参数mi的译码，(m1，m2，m3，m4，m5)＝(0，15，5，20，10)。在此，经预补偿对色散的相互消除比例，等于经色散均衡对色散的相互消除比例(a＝1-a＝0.5)。
表2
    项     值     单位     备注
  多路复用数目     2
    数据周期     400     ps   数据传输速率＝2.5G比特/s
    代码周期     400     ps
  使用中的码群  最初跳变组     Nc＝25N1＝5
信号光的中心波长     1552     nm
  相邻波长的间隔     0.8     nm
    传输距离     100     km     单模光纤(D＝19ps/nm/km)
  在真空中的光速   2.997925×108     m/s
 FBG的平均折射率     1.48
多波长信号光具有的波长(λ1，λ2，λ3，λ4，λ5)＝(1550.4，1551.2，1552.0，1552.8，1553.6)[nm]。
由此，基于上述表达式(6)，衍射光栅的栅距Ai变为如下值：
(A1，A2，A3，A4，A5)＝(4.589，4.592，4.594，4.596，4.599)[μm]
此外，由于表1中的参数mi在上文中为(m1，m2，m3，m4，m5)＝(0，15，5，20，10)，因此前述表达式(1)中的ΔTci变为如下值：
(ΔTc1，ΔTc2，ΔTc3，ΔTc4，ΔTc5)＝(0，240，80，320，160)[ps]
基于多波长信号光的波长，前述表达式(3)中的ΔTti变为如下值：
(Tt1，Tt2，Tt3，Tt4，Tt5)＝(0，1445，2890，4336，5781)[ps]。
由此，如图4所示，示出了使用表达式(7)和(8)得到的色散均衡解码器以及预补偿编码器的衍射光栅的配置结构。
如上所述，依照第一实施例，提供了这样一种结构，在该结构中，传输线(光纤)5的色散互相抵消，以便能够进行高精确性的光信号传输。
此外，通过安装在其固有的操作期间能够抵消色散的编码器和解码器，来代替安装专门用作抵消传输线(光纤)5的色散的结构，由此能够降低用于实现上述操作的光发送器和光接收器的成本和规模。
本实施例由分别使用FBG的具有预补偿功能的编码器和具有色散均衡功能的解码器组成。由于将要由FBG执行的用于相互抵消色散的工作，在编码器一侧的FBG和在解码器一侧的FBG间分开，因而用于相互抵消色散所必需的各个FBG的长度，与在一点上采用FBG来抵消色散的这种情况下所必需的各个FBG的长度相比变短了，以至于使FBG的易化制造成为可能。
(B)第二实施例
现在将参照附图来描述本发明的第二实施例。
图5是示出依照本发明第二实施例的OCDM传输系统的总体结构框图，在该图中，与第一实施例一致的部件用相同的参考标记来表示。
依照第二实施例的OCDM传输系统，与依照第一实施例的OCDM传输系统的不同之处在于编码器12A-1，12A-2，所述编码器用于执行时间展宽/波长跳变的处理，并分别安装在发送器2-1、2-2中，所述编码器不具有用于相互抵消色散的预补偿功能。也就是说，第二实施例具有这样一种结构，在该结构中，分别安装在接收器3-1、3-2中的色散均衡解码器20-1、20-2用于抵消传输线5中出现的全部色散。第二实施例中的这种结构，对应于表达式(4)和(5)中因数“a”为0时的结构。
在使用FBG来构成编码器12A-1，12A-2的情况下，所使用的FBG是仅执行依照编码模式的时间延迟的FBG，而在使用FBG来构成色散均衡解码器20-1、20-2的情况下，所使用的FBG是用来既执行依照解码模式的时间延迟，又执行用于100％消除色散的时间延迟的FBG。
图6示出了在采用如上文表2所示条件下的系统规格的情况下，分别应用于色散均衡解码器20-1、20-2，以及编码器12A-1，12A-2的FBG 32的衍射光栅的设置的特定例子。由于衍射光栅的栅距Ai与图4中所示出的栅距Ai相同，因此省略了对其的描述。
为第二实施例同样提供了这样一种结构，在该结构中，传输线(光纤)5的色散相互抵消，以便能够进行高精确性的光信号传输。
此外，在该实施例中安装了能够在其固有操作期间消除色散的解码器，来代替安装专门用作消除传输线(光纤)5的色散的结构，由此能够降低用于实现上述操作的光发送器以及光接收器的成本和规模。
依照第二实施例，在发送器一侧的光传输系统部分可以被减小尺寸，以便能够以非对称环境来特别提供更加有效的结构，在所述非对称环境中，因为安装空间等问题，发送器一侧的光传输系统部分，比接收器一侧的光传输系统部分在空间上更受限制，或者在这样一种环境下提供更加有效的结构，在该环境中，当将终端添加到现存的系统中时，需要对传输线的新增部分中的色散进行补偿。
此外，由于仅仅通过色散均衡解码器来执行传输线(光纤)5中的色散的相互抵消，因而在考虑到色散相互抵消的情况下，仅仅对解码器进行设计就足够了，因而本实施例的有益效果在于易于进行设计。
(C)第三实施例
接下来，将参照附图来描述本发明的第三实施例。
图7是示出依照本发明第三实施例的OCDM传输系统的总体结构框图，并且在该图中，与第一实施例一致的部件使用相同的参考标记来表示。
依照第三实施例的OCDM传输系统，与依照第一实施例的OCDM传输系统在结构上的不同之处在于：分别安装在接收器3-1、3-2中的解码器20B-1，20B-2不具有色散均衡功能。也就是说，第三实施例具有这样一种结构，在该种结构中，安装在发送器2-1、2-2中的预补偿编码器12-1、12-2消除传输线5中出现的所有色散。第三实施例的结构对应于在表达式(4)和(5)中因数“a”是1的情况。
在使用FBG来分别构成预补偿编码器12-1、12-2的情况中，使用既执行依照编码模式的时间延迟，又执行因进行消除100％的色散而进行的预补偿的时间延迟的FBG来构成所述预补偿编码器，而在使用FBG来分别构成解码器20B-1，20B-2的情况中，使用仅仅执行依照解码模式的时间延迟的FBG来构成所述解码器。
图8示出了采用如上文表2所示条件下的系统规格的情况下，分别应用于解码器20B-1，20B-2以及预补偿编码器12-1、12-2的FBG 32的衍射光栅的设置的特定例子。由于衍射光栅的栅距Ai与图4中所示出的栅距Ai相同，因此省略了对其的描述。
为第三实施例同样提供了这样一种结构，在该结构中，传输线(光纤)5的色散相互抵消，以便能够进行高精确性的光信号传输。
此外，在该实施例中安装了能够在其固有操作期间消除色散的编码器，来代替安装专门用作消除传输线(光纤)5的色散的结构，由此能够降低将要实现上述操作的光发送器以及光接收器的成本和规模。
依照第三实施例，在接收器一侧的光传输系统部分可以被减小尺寸，因此能够以非对称环境来特别提供更加有效的结构，在所述非对称环境中，因安装空间等问题，接收器一侧的光传输系统部分比发送器一侧的光传输系统部分在空间上更受限制，或者为这样一种环境提供更加有效的结构，在该环境中，当将终端添加到现存的系统中时，需要对传输线的新增部分中的色散进行补偿。
此外，由于仅仅通过预补偿编码器来执行传输线(光纤)5中的色散的相互抵消，因而在考虑到色散相互抵消的情况下，仅仅对编码器进行设计就足够了，因而本实施例的有益效果在于易于进行设计。
(D)第四实施例
接下来，将参照附图来描述本发明的第四实施例。
用于示出依照第四实施例的OCDM传输系统的总体结构框图，与图1中示出的依照第一实施例的OCDM传输系统的总体结构框图相同。依照第四实施例的OCDM传输系统与依照第一实施例的OCDM传输系统的不同之处在于：如图4所示的对应于依照第一实施例的预补偿编码器12-1、12-2、以及色散均衡解码器20-1、20-2的内部结构。
图9分别示出了依照本发明第四实施例的预补偿编码器以及色散均衡解码器的详细结构。
依照第四实施例的预补偿编码器以及色散均衡解码器都分别包括循环器40、波长多路复用器/多路信号分离器41以及活动镜42-1至42-5，所述活动镜的数量对应于波长的数量。图9中示出的结构表明以波长数量为5的例子的情况。各个活动镜42-1至42-5可以沿其反射方向来回地移动，并且对于预定波长来说，将波长多路复用器/多路信号分离器41的输入/输出端，分别设置在沿各个反射方向的延长线上。
图9示出了在如上文表2所示条件下的系统规格的情况下，预补偿编码器以及色散均衡解码器的设置的特定例子。即，将图中所示的间距和往返延迟时间的数值，设定为满足为参考而示出的表2所示的条件的值。
依照如图9(a)或图9(b)分别示出的预补偿编码器或色散均衡解码器，输入光经由循环器40进入波长多路复用器/多路信号分离器41。波长多路复用器/多路信号分离器41将输入光分离为各个波长分量，所述波长分量以各自预定波长从输入/输出端送出。从各个输入/输出端送出的各个波长分量以一定间距传播，由此分别到达活动镜42-1至42-5。已经到达活动镜42-1至42-5的各个波长分量分别由活动镜42-1至42-5进行反射，由此分别返回到原始输入/输出端，以便再次进行多路复用。多路复用之后的光，经由循环器40获得，并作为输出光输出。
将上述结构应用到预补偿编码器时，设定从由波长多路复用器/多路信号分离器41进行分离，到对各个波长分量进行再次多路复用的传播时间的相对时间差，以匹配表达式(4)表示的时间，由此能够同时执行时间展宽/波长跳变方法以及预补偿的编码。
将上述结构应用到色散均衡解码器时，设定从由波长多路复用器/多路信号分离器41进行分离，到对各个波长分量进行再次多路复用的传播时间的相对时间差，以匹配表达式(5)表示的时间，由此能够同时执行对时间展宽/波长跳变方法以及预补偿的编码。
现在将描述作为举例的最初跳变组POH2的编码器以及解码器的设计的例子。
上述表2中示出的系统规格中的以下各项，即：上述表达式(1)中的ΔTci以及上述表达式(3)中的ΔTti分别变为以下各项：
(ΔTc1，ΔTc2，ΔTc3，ΔTc4，ΔTc5)＝(0，240，80，320，160)[ps]
(ΔTt1，ΔTt2，ΔTt3，ΔTt4，ΔTt5)＝(0，1445，2890，4336，5781)[ps]
由于各个波长以一定间隔传播，因此如果折射率n＝1，那么利用表达式(7)和(8)得到的编码器以及解码器的活动镜42-1至42-5的各个位置则如图9所示。就此而论，图9中所示的往返延迟时间的值，表明各个波长λ2至λ5与波长λ1之间在往返延迟时间上的差异。
采用依照第四实施例的结构，能够获得与采用第一实施例的结构时所获得的有益效果相同的效果。此外，采用第四实施例时，每个波长分量的时间延迟差值，分别根据波长多路复用器/多路信号分离器41和活动镜42-1至42-5之间的距离来产生，这与使用FBG 32的第一实施例的情况不同。由此，尽管传输线5的设计长度不同，但是通过适当地调整每个活动镜42-1至42-5的位置，可以实现原有的分时/波形跳变。
例如，尽管光网络的各个链路的传输线在长度上互不相同，并且在各个波长分量的位置上的位移因链路而变化，然而色散均衡可以通过在各个节点，移动各个活动镜42-1至42-5的位置来克服上述问题。这同时意味着可以将具有预补偿编码器和/或色散均衡解码器的光发送器和/或光接收器，安装在光网络的各个节点上，其中具有相同结构的预补偿编码器和色散均衡解码器可装配到所述光发送器和/或光接收器上。
(E)第五实施例
接下来，将参照附图描述本发明的第五实施例。
与采用第四实施例一样，用于示出依照第五实施例的OCDM传输系统的总体结构框图，与图1中示出的依照第一实施例的OCDM传输系统的总体结构框图相同。依照第五实施例的OCDM传输系统与依照第一实施例的OCDM传输系统的不同之处在于：如图4所示的对应于依照第一实施例的预补偿编码器12-1、12-2、以及色散均衡解码器20-1、20-2的内部结构。
图10示出了应用于依照本发明第五实施例的预补偿编码器以及色散均衡解码器的波长延迟光学元件的详细结构。
如图10(a)所示，由波长多路信号分离器50将输入光分离为各个波长分量。分离后的各个波长分量由可变延迟设备51-1至51-5，根据到达该设备的波长分量来分别提供时间延迟，并且随后到达波长多路复用器52，在波长多路复用器52上，各个波长分量通过波长多路复用器52来多路复用以便由此转换为输出光。
图10(a)中所示的结构表示波长数量以5为例的情况。
如图10(a)所示，所使用的各个可变延迟设备51-1至51-5例如可以由图10(b)中所示的结构来构成。图10(b)中所示的各个可变延迟设备包括固定镜60，用于使来自于波长多路信号分离器50的输出端的光信号的光路以逆时针90度来弯曲，该设备还包括活动镜61，用于使来自于固定镜60的光信号的光路以顺时针90度来弯曲，以及包括活动镜62，用于使来自于活动镜61的光信号的光路以顺时针90度来弯曲，以及固定镜63，用于使来自于活动镜62的光信号的光路以逆时针90度来弯曲，由此引导光信号到达波长多路复用器52的输入端。
基于从波长多路信号分离器50的输出端，在通过四片反射镜60至63之后，到波长多路复用器52的输入端的光路的长度，来确定可变延迟设备的延迟时间。由此，可以通过改变活动镜61、62以及固定镜60、63之间的距离，来为每个波长分别选择不同的光路长度，由此能够在各个波长分量之间生成所希望的时间延迟差值。
本发明第五实施例也能够获得与第四实施例相同的有益效果。此外，在采用第五实施例的情况下，由于在不同延迟设备的输入和输出端分别使用不同的分量，因而与第四实施例相比，虽然增加了所必需的分量的数量，但是可以增加用于汇聚输出光的波长多路复用器52的数值孔径，因而与第四实施例相比，简化了设计反射角度以及反射镜位置的条件。
(F)其他实施例
在第四和第五实施例中示出的用于为每个波长分量提供不同时间延迟的光学元件，可以应用到依照第二实施例的编码器12A-1，12A-2以及色散均衡解码器20-1，20-2中，或者可以应用到依照第三实施例的预补偿编码器12-1，12-2以及解码器20B-1，20B-2中。
此外，参照前述各个实施例描述的色散均衡解码器和预补偿编码器的结构，同样可以应用到光中继器中，所述光中继器执行按照解码、光放大以及编码的顺序的处理。
依照上述各个实施例，示出了具有相似结构配置的编码器和解码器，然而，编码器和解码器也可以具有互不相同的结构。例如，编码器可具有依照第一实施例的结构，而解码器可具有依照第四或第五实施例的结构。
此外，上述各个实施例具有用于在两条信道上进行多路复用的结构，然而，本发明可适用于在三条或更多信道上进行多路复用的结构。不必说，本发明还可适用于一对一通信。
如上所述，依照本发明的光发送器、光接收器以及光传输系统，不安装专门用作消除传输线的色散的结构，而是安装能够在其固有操作期间消除色散的编码器和/或解码器，由此能够降低成本以及减小用于构成实现上述操作的系统的元件的规模。

Claims (13)

1、一种光发送器，包括：
编码器，用于依照所述编码器自身的编码模式，使用时间展宽/波长跳变的方法，来编码对应于电子发送数据的多波长脉冲，其中，所述编码器在编码时为每个波长分量同时执行时间延迟，且所述编码器执行因预补偿处理而产生的时间延迟，该预补偿处理用于以α％(0≤α≤100)对每个波长分量的传播时间之差进行预补偿，该传播时间之差是由于所述光发送器和与之相对的一个光接收器之间的传输线路的色散特性而引起的。
2、如权利要求1所述的光发送器，其特征在于：所述编码器包括线性调频脉冲的布拉格光纤光栅，所述布拉格光纤光栅具有形成在光纤轴向上的多个不同的衍射光栅，它作为用于执行每个波长分量的时间延迟的光学元件。
3、如权利要求1所述的光发送器，其特征在于：所述编码器能够改变每个波长分量的时间延迟量。
4、如权利要求3所述的光发送器，其特征在于：所述编码器包括有循环器、波长多路复用器/多路信号分离器以及活动镜，所述活动镜的数量与波长的数量一致，并且从输入端进入的输入光由循环器发送到波长多路复用器/多路信号分离器，以便被分离成各个波长分量，所述各个波长分量通过为各个波长分量提供的活动镜进行反射，通过提供给各个波长分量的活动镜分别反射的光线由波长多路复用器/多路信号分离器进行多路复用，并且将已多路复用的光经由循环器发送到输出端，以便由此执行各个波长分量的时间延迟。
5、如权利要求3所述的光发送器，其特征在于：所述编码器包括波长多路信号分离器、包含活动镜的多片镜以及波长多路复用器，并且从输入端进入的输入光由波长多路信号分离器分离成各个波长分量，各个波长分量的光信号在通过由对应于各自波长分量的多片反射镜形成的光路之后，到达波长多路复用器，在所述波长多路复用器中，波长多路复用器对已经到达的各个波长分量的光信号进行多路复用，所述光信号将要发送到输出端，由此执行各个波长分量的时间延迟。
6、一种光接收器，包括一个解码器，将通过时间展宽/波长跳变方法编码的光信号输入到所述解码器中，并且所述解码器用于依照该解码器自身的解码模式来解码所述光信号，其中，所述解码器在解码时同时执行每个波长分量的时间延迟，且所述解码器执行因色散均衡处理而产生的时间延迟，该色散均衡处理用于以β％(0≤β≤100)对每个波长分量的传播时间之差进行补偿，该传播时间之差是由于所述光接收器和与之相对的一个光发送器之间的传输线路的色散特性而引起的。
7、如权利要求6所述的光接收器，其特征在于：所述解码器包括线性调频脉冲的布拉格光纤光栅，所述布拉格光纤光栅具有形成在光纤轴向上的多个不同的衍射光栅，它作为用于执行每个波长分量的时间延迟的光学元件。
8、如权利要求6所述的光接收器，其特征在于：所述解码器能够改变每个波长分量的时间延迟量。
9、如权利要求8所述的光接收器，其特征在于：所述解码器包括有循环器、波长多路复用器/多路信号分离器以及活动镜，所述活动镜的数量与波长的数量一致，并且从输入端进入的输入光由循环器发送到波长多路复用器/多路信号分离器，以便被分离成各个波长分量，所述各个波长分量通过为各自波长分量提供的活动镜进行反射，经过提供给各个波长分量的活动镜分别反射的光线由波长多路复用器/多路信号分离器进行多路复用，并且将已多路复用的光经由循环器发送到输出端，以便由此执行各个波长分量的时间延迟。
10、如权利要求8所述的光接收器，其特征在于：所述解码器包括波长多路信号分离器、包含活动镜的多片镜以及波长多路复用器，并且从输入端进入的输入光由波长多路信号分离器分离成各个波长分量，各个波长分量的光信号在通过由对应于各自波长分量的多片反射镜形成的光路之后，到达波长多路复用器，在所述波长多路复用器中，波长多路复用器对已经到达的各个波长分量的光信号进行多路复用，所述光信号将要发送到输出端的，由此执行各个波长分量的时间延迟。
11、一种光传输系统，包括一个光发送器以及一个光接收器，所述光发送器具有编码器，所述编码器用于依照该编码器自身的编码模式，使用时间展宽/波长跳变的方法来编码对应于电子发送数据的多波长脉冲，并且所述光接收器具有解码器，通过使用时间展宽/波长跳变方法而编码的并由光发送器发送的光信号被输入到所述解码器中，并且所述解码器用于依照该解码器自身的解码模式来解码所述光信号，将光发送器和光接收器设置在方向相对的位置上，并在它们中间设置传输线路，其中根据权利要求1的光发送器被用作所述光发送器。
12、一种光传输系统，包括光发送器以及光接收器，所述光发送器具有编码器，所述编码器依照该编码器自身的编码模式，使用时间展宽/波长跳变的方法，来编码对应于电子发送数据的多波长脉冲，并且所述光接收器具有解码器，通过使用时间展宽/波长跳变方法编码的并由光发送器发送的光信号被输入到所述解码器中，并且所述解码器用于依照该解码器自身的解码模式来解码所述光信号，将光发送器和光接收器设置在方向相对的位置上，并在它们中间设置传输线路，其中根据权利要求6的光接收器被用作所述光接收器。
13、一种光传输系统，包括光发送器以及光接收器，所述光发送器具有编码器，所述编码器依照该编码器自身的编码模式，使用时间展宽/波长跳变的方法，来编码对应于电子发送数据的多波长脉冲，并且所述光接收器具有解码器，通过使用时间展宽/波长跳变方法编码的并由光发送器发送的光信号被输入到所述解码器中，并且所述解码器用于依照该解码器自身的解码模式来解码所述光信号，将光发送器和光接收器设置在方向相对的位置上，并在它们中间设置传输线路，其中根据权利要求1的光发送器被用作所述光发送器，同时根据权利要求6的光接收器被用作所述光接收器，并且与在所述光发送器处的预补偿处理有关的α％同与在所述光接收器处的色散均衡处理有关的β％之和是100％。
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