CN1497893A - 双二进制光学传输装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的是一种双二进制光学传输装置，其具有用于传输较强的波长色散的双二进制光信号的光学调制器，该调制器不使用电子低通滤波器(LPF)或相位调制器。该光学调制器包括：编码转换器，以转换该双电平数据信号成为一双二进制信号；驱动信号发生器，以接收双二进制信号并产生调制器驱动信号；马赫－曾德尔干涉型光强度调制器，用来接收该调制器驱动信号，转换光载波相位并通过调制光强输出，已调制光信号；及，光带通滤波器，以从该马赫－曾德尔干涉型光强度调制器接收已调制光信号，对该已调制光信号进行滤波以使其适合预定频带，并输出双二进制光信号。

Description

双二进制光学传输装置
技术领域
本发明涉及一种双二进制光学传输装置。
背景技术
通常，密集波分复用(DWDM)光学传输系统能通过在光纤中采用多波长传输光信号，提高传输效率。由于DWDM能够传输光信号而与传输速度无关，因此在需要高传输容量超高速互联网网络中非常有用。然而，当使用传统非归零码(NRZ)技术调制光强度时，如果信道距离小于50GHZ时，由于信道之间的严重干扰和失真限制了传输容量的增大。由于在当前通信领域的趋势中数据流量的快速增长及对大于40Gbps的高速数据传输的需求，这些缺陷正在增加。
当二进制NRZ传输信号在光纤介质中传播时，由于传统二进制NRZ传输信号的直流(DC)频率分量和发生在调制过程中的高频分量的扩展(spread)引起非线性及色散，所以在大于10Gbps的高速数据传输中，传输距离受到限制。
近年来，已经提出光学双二进制技术作为可选择的光学传输方式以便克服由色散引起的传输距离的限制。与通常的二进制传输相比，双二进制传输的主要优点是减小了传输频谱。即，在一个受色散限制的系统中，传输距离是传输频谱带宽平方的反比。换句话说，当传输频谱减小1/2时，传输距离增长4倍。此外，当载波频率在双二进制传输频谱中受到抑制时，可以缓解由在光纤中激发的布里渊散射引起的光功率输出的限制。
图1示出了传统双二进制光学传输装置的实施例。如图1所示，传统双二进制光学传输装置包括：用于编码双电平数据信号进行编码的双二进制预编码器10，低通滤波器(LPF)20，驱动放大器30，马赫-曾德尔干涉型光强度调制器40、以及用于输出载波的激光源50。在操作中，将要被传输的双电平数据信号施加到差分预编码器(differentialprecoder)10以便进行编码，然后通过电LPF20转换成三电平电信号。该三电平电信号被驱动放大器30放大，并且该放大后的信号用作为马赫-曾德尔干涉型光强调制器40的驱动信号。这样，由马赫-曾德尔干涉型光强调制器40的驱动信号来改变从激光光源50输出的载波的相位。最后，对该载波的光强度进行调制并且将调制后的信号作为双二进制光信号输出。
按照上述传统结构，其中，双电平数据信号通过电LPF而被转换成三电平电信号，由伪随机比特序列的长度导致的输出光信号特征的任何差别都会成为系统中的关键问题。特别地，系统的裕度在231-1PRBS中比在27-1PRBS中小得多。通常，信号从零电平转换成1电平的斜率(slope)不同于信号从1电平转换成零电平的斜率。然而，在使用了电LPF的双二进制光学传输装置的情况下，从零电平到1电平及从1电平到零电平的过渡出现在其中具有不同斜率的部分交迭在一起的状态。由此，增加了输出波形的抖动。
发明内容
因此，本发明提出了一种不会受到伪随机比特序列(PRBS)传输特性影响的双二进制光学传输装置。
本发明的一个方面是提出了一种用于传输具有较强波长色散的双二进制光信号而不使用电子低通滤波器(LPF)或相位调制器的双二进制光学传输装置。
在本发明的一个实施例中，提出了一种双二进制光学传输装置，其包括：光源，用于输出光载波；以及，光学调制器，用于输入双电平数据信号，并且通过按照该双电平数据信号调制光载波，输出已调制的光信号。
在本发明的另一实施例中，光学调制器包括：编码转换器，用于将双电平数据信号转换成双二进制信号，并将该双二进制信号输出；驱动信号发生器，用于接收该双二进制信号并产生调制器驱动信号；马赫-曾德尔干涉型光强度调制器，用来接收该调制器驱动信号，并且转换光载波的相位，并且通过调制光强度输出已调制的光信号；以及，光带通滤波器，用于从该马赫-曾德尔干涉型光强度调制器接收已调制光信号，对该已调制光信号进行滤波以适合预定频带，并输出双二进制光信号。
在实施例中，该马赫-曾德尔干涉型光强度调制器是Z-cut双臂光强度调制器。
附图说明
图1说明的是传统双二进制光学传输装置结构的例子；
图2是解释本发明第一实施例中双二进制光学传输装置结构的模块图；
图3说明本发明双二进制光学传输装置调制过程；
图4A说明本发明双二进制光学传输装置调制原理；
图4B说明调制器的输出波形；
图5是解释本发明第二实施例中双二进制光学传输装置结构的模块图；
图6是调制到10Gbps的双二进制信号的输出的眼图；
图7是调制到10Gbps的双二进制信号的功率谱；及
图8是依据本发明，在标准单模光纤(SSMF)中由双二进制光学传输装置进行200km传输后的眼图。
具体实施方式
根据本发明，本发明的优选实施例将参照附图2-8被描述。在这些附图中，同样的元件，尽管在不同附图中出现，但被标注为同样的附图标记或符号。为了清楚和简化，由于可能导致本发明主题不清，省略对结合在此文中的已知功能和结构的详细描述。
图2是解释本发明第一实施例中双二进制光学传输装置结构的模块图。在图2中，具有双二进制预编码器100，驱动放大器201和202，马赫-曾德尔干涉型光强度调制器300，以及，用于输出载波的激光源400。在本实施例中，说明了双二进制光学传输装置的结构，该结构包括Z-cut无啁啾(chipper free)马赫-曾德尔光强度调制器。在这种情况下，包括一对驱动放大器201和202，用于在调制器双臂301和302两侧施加三电平信号。
根据本发明的教导，宽带通滤波器500被包括在该马赫-曾德尔干涉型光强度调制器300的输出端，以便在用该马赫-曾德尔干涉型光强度调制器300调制相位和光强度进程之后，产生双二进制光信号。这样，由于没有产生三电平信号，信号特性没有依据伪编码随机比特序列(PRBS)长度而恶化。
图3说明本发明双二进制光学传输装置的调制过程。横纵坐标轴分另表示时间和调制。
如图3所示，施加非归零码(NRZ)信号的2×Vπ的外加电压(appliedvoltage)，偏压点位于调制器的零点。在这种情况下，该光强度调制曲线b产生已调制输出波形d。通过宽带通滤波器500获得具有与输入数据相同信息的双二进制光学输出e。以相同的幅度即无强度改变地、光学地输出0或1比特。然而，在电场c中，将0或1比特在调制期间转换成具有相差为0或π的相位信息。即，当解码器输出电平为0，相位信息变成“π”信息，当解码器输出电平为1，相位信息变成“0”信息。由此，常规干涉型光强度调制器可被用做一相位调制器。其相位被光强度调制器调制的光信号经过位比率为0.7/T的宽带通滤波器。
上述过程实现了和图1中所示的传统双二进制传输装置结构中使用电子低通滤波器(LPF)方法相同的功能。因此，通过宽带通滤波器的光信号被转换成双二进制光信号。在本实施例中，施加2Vπ电压，并通过使用位比率为0.7/T的宽带通滤波器产生双二进制信号。通过控制外加电压及宽带通滤波器的带宽，可以控制该输出双二进制光信号的特性。
下面将参考图4A和4B，描述在图3中调制输出波形d上加载的相位信息。图4A说明本发明双二进制光学传输装置调制原理；图4B说明调制器的输出波形。
参考图4A和4B，在确定信号时调制信号是1电平信号。只有当外加电信号从1电平到0电平、或从0电平到1电平转换时，已调制的信号的光输出过渡到0电平，并且返回到1电平。其意义在于，与具有恒定的1电平光输出的相位调制器相比，当确定信号时，这些光信号具有1电平的光输出。
图5是解释本发明第二实施例中双二进制光学传输装置结构的模块图。如图，该结构包括：X-cut无啁啾(chipper free)马赫-曾德尔光强度调制器。在具有Z-cut无啁啾(chipper free)马赫-曾德尔光强度调制器的双二进制光学传输装置中，包括一对驱动放大器201和202以便将3电平信号通过调制器的双臂301、302施加。然而，在第二实施例中，包括了单臂及单驱动放大器200，从而将3电平信号施加到一个方向。
图6到8说明了本发明测试实验的结果。特别的，图6是一调制到10Gbps的双二进制信号的输出的眼图；图7是一调制到10Gbps的双二进制信号的功率频谱。值得注意的是上述眼图和功率频谱是针对典型的双二进制信号的。图8是本发明在标准单模光纤(SSMF)中由双二进制光学传输装置进行200km传输后的眼图，该图示出了与那些传统双二进制传输相似的特性。
如上所述，按照该双二进制光学传输装置，可以通过省略电子LPF，防止由于伪编码随机比特序列(PRBS)的长度引起的信号质量恶化。同时，由于使用马赫-曾德尔干涉型光强度调制器对光强度进行相位调制，本发明双二进制光学传输装置成本比传统双二进制光学传输装置低30-40％。此外，本发明可以应用于光学转发器(optical transponder)，发射机，收发机，SONET/SDH，及采用双二进制光学传输技术的以太网传输系统等。
虽然已经参考特定的优选实施例示出并且描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解：在不脱离由所附权利要求所定义的本发明精神的范围的情况下，可以进行形式和细节上的各种修改。由此，该发明不应当局限于以上阐明的实施例，而应该由权利要求及其等价物来限定。

Claims (11)

1.一种双二进制光学传输装置，包括：
光源，用于输出光载波；
光调制器，以按照双电平数据信号调制光载波；
该光调制器包括：
编码转换器，用于将该双电平数据信号转换成为双二进制信号；
驱动信号发生器，用于接收双二进制信号并产生调制器驱动信号；
光强度调制器，用于接收调制器驱动信号，对光载波相位进行转换，并且输出已调制的光信号；及
光带通滤波器，用于接收来自光强度调制器的已调制的光信号，并用于对该调制光信号进行滤波以使其适合于预定频带，并且输出双二进制光信号。
2.根据权利要求1所述双二进制光学传输装置，其特征在于该光强度调制器是Z-cut双臂光强度调制器。
3.根据权利要求1所述双二进制光学传输装置，其特征在于该光强度调制器是X-cut双臂光强度调制器。
4.根据权利要求1所述双二进制光学传输装置，其特征在于依据宽带通滤波器的带宽，改变该宽带通滤波器输出信号的特性。
5.一种双二进制光学传输装置，包括：
双二进制预编码器，用于对双电平数据信号进行编码；
与双二进制预编码器连接的一对驱动放大器，以便接收双二进制预编码器的输出；
激光光源，用于输出光载波；
光强度调制器，用于按照双电平数据信号对光载波进行调制；及，
与光强度调制器连接的宽带通滤波器，用于接收光强度调制器的输出以产生双二进制光信号。
6.根据权利要求5所述双二进制光学传输装置，其特征在于通过控制外加电压及宽带通滤波器的带宽，改变该双二进制光信号的特性。
7.根据权利要求5所述双二进制光学传输装置，其特征在于宽带通滤波器还用于对该调制光信号进行滤波，以使其适合于预定频带。
8.根据权利要求5所述双二进制光学传输装置，其特征在于对一对驱动放大器进行配置，以便将3电平信号施加到该光强度调制器。
9.根据权利要求5所述双二进制光学传输装置，其特征在于该光强度调制器为Z-cut双臂光强度调制器。
10.根据权利要求5所述双二进制光学传输装置，其特征在于该光强度调制器为X-cut双臂光强度调制器。
11.根据权利要求5所述双二进制光学传输装置，其特征在于该光调制器还用于对光载波的相位进行转换。
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