CN1507178A - 利用马赫-曾德调制器的光啁啾归零码发射机 - Google Patents

利用马赫-曾德调制器的光啁啾归零码发射机 Download PDF

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Abstract

提供了一种利用马赫－曾德(MZ)调制器的光啁啾归零码发射机，实现简单的构建过程并降低生产成本。光CRZ发射机包括：逻辑运算单元，用于执行接收到的NRZ(非归零码)数据信号和时钟信号之间的逻辑运算，并产生电RZ(归零码)数据；放大器，放大电RZ数据；以及MZ调制单元，将放大的电RZ数据调制成光信号，并通过改变放大的电RZ数据的输入电压，在光信号上施加啁啾信号。

Description

利用马赫-曾德调制器的光啁啾归零码发射机
技术领域
本发明涉及一种利用马赫-曾德调制器的光啁啾归零码(CRZ)发射机，以及更具体地涉及一种光CRZ发射机，用于将非归零码(NRZ)数据转换为光归零码(RZ)数据，并在转换后的光RZ数据上施加啁啾信号，以产生新的调制信号。
背景技术
通常，因为RZ信号具有比NRZ信号更窄的脉冲宽度，当通过光纤传输时，色散减弱了光RZ信号。相反，光RZ信号对如自相位调制(SPM)等非线性现象有很好的抵抗能力。由于RZ信号具有比NRZ信号更窄的脉冲宽度，即使对RZ和NRZ信号施加相同的功率，RZ信号具有更高的峰值功率。结果，RZ信号具有比NRZ信号更好的信号接收灵敏度。但是，RZ信号具有比NRZ信号更宽的频谱，使其比NRZ信号更容易被色散。
然而，色散补偿光纤很容易补偿如色散等线性现象，却不容易补偿非线性现象。因此，当用于长途传输时，RZ信号具有比NRZ信号更好的特性。
此外，如果在光RZ信号上施加负啁啾，可以很容易地消除光传输中的色散现象。因此，当在该RZ信号上施加负啁啾时，RZ信号可以代替NRZ信号，而且可以获得高效的长途传输。
已经研究了多种光CRZ发射机。在图1中示出了有代表性的传统光CRZ发射机。
参照图1，传统的光CRZ发射机包括：激光二极管(LD)11，用于产生光信号；第一放大器15，用于接收/放大NRZ数据；第一光强度调制器12，用于调制由第一放大器15放大的NRZ数据，并向从激光二极管11中产生的光信号传输调制后的NRZ数据；第二放大器16，用于接收/放大时钟信号；第二光强度调制器13，用于调制由第二放大器16放大的时钟信号，并向从第一光强度调制器12接收到的光信号传输调制后的时钟信号；第三放大器17，用于放大延迟的时钟信号，以产生啁啾信号，并传输延迟的时钟信号；以及相位调制器14，用于调制从第三放大器17接收到的延迟时钟信号，并向从第二光强度调制器13接收到的光信号传输调制的时钟信号，以产生CRZ信号。
如上所述，这种传统的光CRZ发射机利用两个光强度调制器12和13以及一个相位调制器14。第一光强度调制器12适合于在光信号上施加NRZ数据。第二光强度调制器适合于利用时钟信号将NRZ信号光学转换为RZ信号。
同样，相位调制器14适合于通过利用时钟信号进行相位调制，在光RZ信号上施加啁啾信号。在这种光CRZ发射机中，可以改变啁啾信号，提供适当调整的时钟信号延迟数值。
在这种情况下，如果通过光纤的反常区域传输光脉冲信号，则适当调整延迟数值，以使光脉冲信号具有负啁啾信号。这是必需的，因为负啁啾信号增强了光脉冲信号的传输特性，负啁啾信号普遍适合于降低光脉冲信号的上升沿频率，而增加其下降沿频率。
当利用这种传统的光CRZ发射机时，(1)要采用两个光强度调制器和一个相位调制器，(2)要进行信号延迟处理以适当调整这种啁啾信号，以及(3)需要三个电放大器15、16和17以获得各个调制器可操作的要求电压。从而，这些要求使这种发射机的整体结构复杂。
此外，因为大量所需的部件，这种光CRZ发射机不具有成本效率。
发明内容
因此，本发明减少或克服了上述的许多问题。本发明的一个目的是提供利用马赫-曾德(MZ)调制器的光CRZ发射机，实现简单的构建过程并降低生产成本。
依照本发明的一个方面，提供一种光CRZ发射机，利用马赫-曾德(MZ)调制器，包括：逻辑运算单元，用于接收NRZ数据信号和时钟信号，执行NRZ数据信号和时钟信号之间的逻辑运算，并产生电RZ数据；放大器，用于放大从逻辑运算单元产生的电RZ数据；以及MZ调制单元，用于将由放大器放大的电RZ数据调制成光信号，并通过改变放大的电RZ数据的输入电压，在光信号上施加啁啾信号。
依照本发明的另一方面，提供一种光CRZ发射设备，包括：逻辑运算单元，用于接收NRZ数据信号和时钟信号，并执行NRZ数据信号和时钟信号之间的逻辑运算，以产生电RZ数据；第一放大器，用于放大从逻辑运算单元产生的“真”信号；第二放大器，用于放大从逻辑运算单元接收到的“真”信号的补信号；以及MZ调制单元，用于将分别从第一放大器和第二放大器接收到的“真”信号和补信号调制成光信号，并通过改变“真”信号和补信号的输入电压，在光信号上施加啁啾信号。
附图说明
通过下面结合附图的详细描述，可以更清楚地理解本发明，其中：
图1是传统光CRZ发射机的示意图；
图2是依照本发明的原理利用双臂MZ调制器的光CRZ发射机的示意图；
图3是依照本发明的原理利用单臂MZ调制器的光CRZ发射机的示意图；
图4是在图2中所示的光CRZ发射机的每个节点的信号波形图；
图5是按照本发明，描述通过利用MZ调制器的光CRZ发射机的使用，在光CRZ信号和啁啾信号之间的模拟结果的典型图；以及
图6是按照本发明，描述针对采用了利用MZ调制器的光CRZ发射机和传统的RZ发射机的传输模拟结果的典型图。
具体实施方式
在下面本发明的描述中，为了示例的目的而不是限制，为了提供对本发明透彻的理解，描述了如具体结构、接口、技术等特定细节。但是，本领域的技术人员清楚的是，可以在偏离这些特定细节的其他实施例中实现本发明。此外，可以意识到的是，为了示例性的目的，简化了图中的特定部分，而且本发明完整的系统环境将包括许多不需要在这里示出的已知功能和结构。在图中，即使在不同的图中进行描述，仍以相同的参考数字代表相同或相似的元件。
图2是按照本发明的原理利用双臂MZ调制器的光CRZ发射机的示意图。
参照图2，利用双臂MZ调制器的光CRZ发射机包括：激光二极管(LD)25，用于产生光信号；逻辑运算单元21，用于接收NRZ数据和时钟信号，执行关于NRZ数据和时钟信号的逻辑运算，并产生逻辑运算的结果信号Q及其补信号Q；第一和第二放大器23和24放大逻辑运算结果信号Q及其补信号Q；以及双臂MZ(马赫-曾德)调制器22，用于以第一和第二放大器23和24放大的逻辑信号Q及其补信号Q调制从激光二极管21产生的光信号，并通过改变输入电压，在调制的光信号上施加啁啾信号。在本发明的优选实施例中，上面的逻辑运算代表逻辑乘积(即，“与”)运算。
图3是依照本发明的原理利用单臂MZ调制器的光CRZ发射机的示意图。
参照图3，利用单臂MZ调制器的光CRZ发射机包括：激光二极管(LD)34，用于产生光信号；逻辑运算单元31，用于接收NRZ数据和时钟信号，执行关于NRZ数据和时钟信号的逻辑运算，并产生逻辑运算结果信号；放大器32，用于放大由逻辑运算单元31产生的逻辑运算结果信号；以及单臂MZ(马赫-曾德)调制器33，用于以放大器32放大的逻辑运算结果信号调制从激光二极管34产生的光信号，并通过改变输入电压，在调制的光信号上施加啁啾信号。在本发明的优选实施例中，上面的逻辑运算代表逻辑乘积(即，“与”)运算。
如图2和图3所示，利用这种MZ调制器的光CRZ发射机通过利用与时钟信号的逻辑操作，将电NRZ数据转换为电RZ数据。更好地，逻辑运算通过利用时钟信号和NRZ数据之间的“与”操作，将NRZ数据转换为RZ数据。
如上所述，利用MZ调制器的光CRZ发射机(1)执行关于电NRZ数据和时钟信号的“与”操作，以产生电RZ信号，(2)光调制电RZ数据，以及(3)通过利用光学调制中MZ调制器的特性，在调制的数据上施加啁啾信号。相反，传统的方法(1)光学调制要被传输的电NRZ数据，(2)以时钟信号调制调制过的电NRZ数据，以产生光RZ数据，以及(3)以延迟的时钟信号光学调制光RZ数据，以在调制的光RZ数据上施加啁啾信号。
图4是在图2所示的光CRZ发射机的每个位置(即，节点)的信号波形图。
参照图4，参考符号①代表时钟信号，而参考符号②代表任意NRZ数据信号，例如‘1101110010’。参考符号③代表时钟信号①和NRZ数据信号②之间“与”运算的结果信号。参考符号④代表信号③的逻辑非信号(即，补信号)。此信号④是图2所示的逻辑运算单元21的两个输出信号之一。
此外，参考符号⑤代表由MZ调制器22产生的光调制的信号，而图4中所示的最后一个信号代表信号⑤的啁啾信号。如果适当改变作为信号③和信号④的两个输入信号，则啁啾信号的幅度和符号(即，+或-)随信号③和信号④而改变。
在本领域中众所周知，有多种用于控制MZ调制器的啁啾的现有技术方法。因此，这里省略了它们的详细描述。在因为参考的韩国专利公开公开号为1999-6929、题目为《光调制器及调制光信号的方法》的专利申请中公开了这种现有技术方法的代表。
图5是依照本发明的原理，描述了通过利用MZ调制器的光CRZ发射机的使用，在光CRZ信号和啁啾信号之间的模拟结果的典型图。这里，X轴表示时间、左侧Y轴表示光功率(A.U)，而右侧Y轴表示啁啾信号的啁啾电平。如图5所示，每个脉冲都可以获得线性啁啾。
图6是描述了针对采用了利用MZ调制器的光CRZ发射机和传统的RZ发射机的传输模拟结果的典型图。这里，X轴表示接收机灵敏度，而左侧Y轴表示误码率(BER)。
如图6所示，将通过0km、20km、40km和60km的标准单模光纤传输10Gb/s的RZ信号所产生的BER特征曲线与通过0km、20km、40km和60km的标准单模光纤传输CRZ信号所产生的BER特征曲线进行比较。
分析比较的结果，应当注意的是，在超过40km的长度传输中，CRZ信号的强度比RZ信号的强度高大约多于2dBm的接收机灵敏度的量。重要地，参照图6的模拟结果，可以清楚地理解CRZ信号具有比RZ信号更好的传输特性的事实。
正如从上面的描述所清楚的那样，按照本发明的光CRZ发射机利用单一的逻辑算子和单一的MZ调制器产生了CRZ信号。从而，本发明从传统的CRZ发射机中去除了一个光强度调制器、一个相位调制器、一个或两个电放大器和一个延迟电路。因此，简化了整体的结构，并提供了更有成本效率的结构。
尽管为了描述性的目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员应当清楚的是，在不偏离所附权利要求中所公开的本发明的范围和精神的前提下，可以进行多种修改、补充和替换。

Claims (9)

1、一种光啁啾归零码发射设备，包括：
逻辑运算单元，由接收到的非归零码数据信号和时钟信号产生电归零码数据；
放大器，放大电归零码数据；以及
马赫-曾德调制单元，将放大的电归零码数据调制成光信号，并在光信号上施加啁啾信号。
2、按照权利要求1所述的设备，其特征在于通过改变放大的电归零码数据的输入电压，在光信号上施加啁啾信号。
3、按照权利要求1所述的设备，其特征在于逻辑运算单元执行非归零码数据信号和时钟信号之间的“与”运算。
4、按照权利要求1、2和3之一所述的设备，其特征在于啁啾信号是负啁啾信号。
5、一种光啁啾归零码发射设备，包括：
逻辑运算单元，由接收到的非归零码数据信号和时钟信号产生电归零码数据；
第一放大器，放大来自逻辑运算单元的“真”信号；
第二放大器，放大来自逻辑运算单元的第一信号的补信号；以及
马赫-曾德调制单元，将分别从第一放大器和第二放大器接收到的“真”信号和补信号调制成光信号，并通过改变“真”信号和补信号的输入电压，在光信号上施加啁啾信号。
6、按照权利要求5所述的设备，其特征在于通过“真”信号和补信号的输入电压，在光信号上施加啁啾信号。
7、按照权利要求5所述的设备，其特征在于逻辑运算单元执行非归零码数据信号和时钟信号之间的“与”运算。
8、按照权利要求5、6和7之一所述的设备，其特征在于啁啾信号是负啁啾信号。
9、按照权利要求5所述的设备，其特征在于马赫-曾德调制单元是双臂马赫-曾德调制器。
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