CN1653737A - 减少光偏振－多路信号的信号递降的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

将要传输的调制的光信号(S1，S2)相互如下同步或产生，即在NRZ－调制的信号(S1，S2)时相位差至少接近于0°，而在RZ－调制的信号时相位差至少接近于180°。它也可通过不同的同步装置来实现。

Description

减少光偏振-多路信号的信号递降的方法和装置
本发明是关于按照权利要求1的前序部分减少信号递降的一种方法和一种装置和为此按照权利要求9的前序部分的一种装置。
在光传输系统中，为了提高传输容量，应用偏振-复用法，此时将两个以互相有利方式正交的偏振信号在同一波长上传输。
偏振模色散(PMD)的出现，导致信号之间的相干串扰。这种串扰(Crosstalk，串音)已经在较低PMD-数值时不可能无错误传输偏振-多路信号，而在没有偏振多路信号的传输系统时还可容忍这些PMD-数值。这些干扰既可以在(也是多级的)振幅调制时也可以在角度调制时感觉到。
在欧洲专利申报EP 1 202 485 A1中，阐述一种传输偏振-多路信号的方法，在该方法中将一个信号划分为两个分信号，然后它们以相互垂直的偏振平面又合并成一个时分多路信号。通过时分复用制，相互的信号干扰可避免，并将数据传送率平分到每个信号中。然而，传输容量没有达到所要求的加倍。
本发明的任务是，在偏振-多路信号时减少信号递降，而不必限制传输容量。
该任务通过具有权利要求1的特征的一种方法来解决。一种适合的装置在权利要求11中给出。
本发明的扩展方案在从属权利要求中给出。
本发明的核心在于，在时间上如此安排由一个信号造成的干扰，使这些干扰落到另一个信号的非关键性范围，在该范围中不影响逻辑状态的评估。因为这些干扰从比特边界(Bitgrenzen)(对此在多相调制时理解为调制段的边界)出发，以及在振幅调制时是通过信号边缘(Signalflanken)造成的，由此两个要传输的信号应同步，使它们的比特边界或信号边缘不落在关键性的评估范围，即不落到比特中央和其附近。因此，在NRZ(not return to zero，不归零)-信号时，比特边界要叠合在一起。在带有短脉冲的RZ-信号时，这通过一个相移180°来实现。对于角度调制的信号相应的也适用。
如果两个信号来自不同的数据源，需要一个同步或时钟匹配。
通过本发明的方法，与PMD相比公差增加一倍多，这导致最大可能无再生器传输路段提高因数4。
这也使传输方法有可能在偏振复用时与多级的相位调制组合。在应用四相位调制时，四倍的数据传送率是可能的。类似的优点在双二进制编码时也可得到。
本发明的实施例用附图详细阐述。
示出的有：
图1为了同步带有一个电移相器的发射机装置，
图2为了产生同步偏振信号的发射装置，
图3为了转换一个数据信号为两个平行偏振发射信号的发射装置，
图4带有一个要应用数据多路信号调节的发射装置，
图5带有一个用于产生调节信号的比较装置的发射装置，
图6一个所属的时间图，
图7RZ-信号的发射装置，
图8一个所属的时间图，
图9带有两个相位检测器的发射装置和
图10一个所属的时间图。
图1示出的是用于传输一个PMD-信号的发射装置。在实施例中，是从线性偏振光出发，并且为了容易理解假设是振幅调制。然而，另一种(正交)偏振和其它调制类型也是可能的。
一个相干的光源(激光)1产生一个激光信号LS，在一个光偏振分束器2中分成两个正交组分，载波信号OT1和载波信号OT2。将它们传输给各自的一个调制器，例如一个马赫-策恩德尔-调制器3和4。调制器3由一个产生第一数据信号DS1的第一电数据源5控制。第二电数据源6产生第二数据信号DS2，该数据信号经过一个电延迟元件(移相器)7传送给第二调制器4。将调制的信号S1和S2经过一个偏振射线-组合器8(对此理解为适宜合并信号的每一种组合器，例如一个3dB-耦合器)聚集在一起，并将如此获得的偏振多路信号PMS在输出端A上输出。出发点是，两个数据源相互同步，致使只要求一个同步装置7，10，它负责在第一数据信号DS1与第二数据信号DS2之间的最佳相移。这个最佳相移通过一个移相器引起，该移相器是作为可调节的电延迟元件7实现的。原则上，该可调节移相器能安置在信号S1或S2的信号路径(包括时钟引线)的每个位置上。
有利的方式是由一个调节装置10控制延迟元件7，将一个由偏振-多路信号PMS分路的测量信号MS传送给该调节装置。为了调节例如信号的误差率或谐波部分，能应用任意的调节准则。为了得到一个对称的调节范围，可以将另一个(电)延迟元件72例如插到第一数据源5与第一调制器3之间。原则上，能通过一个可控的光延迟元件71代替电延迟元件7。光延迟元件71例如插到第二调制器4之后。
如果一个数据源是由一个时钟发生器11触发，则一种等效解决办法是插入延迟元件到一个时钟信号线路中。
在NRZ-信号时，调整电延迟元件7，使调制段边界，在振幅调制时是要传输的信号S1和S2的边缘在同一个时间点出现(在角度调制时是频率键控或相位键控的时间点，例如比特边界)，即所产生的干扰尽可能远离评估范围，大多是在比特中央中的评估-或取样时间点。
在带有短脉冲的RZ-信号时，调节要发射信号S1，S2的相移180°，使相应其它信号的干扰边缘又最大限度地远离评估时间点。然而，该距离小于一个比特持续时间的一半。
图2示出的是传输准同步信号的一种装置。首先将两个准同步数据信号PS1和PS2写入存储器12或14并从它们之中用一个时钟信号TS1或TS2调用，两个时钟信号是由一个唯一的时钟发生器11产生。准同步信号的数据传送率与时钟信号TS1和TS2之间的匹配通过时钟匹配器13及15进行，在数据传送率中的该差别通过栓塞过程(Stopfvorgnge)平衡。在NRZ-信号时，时钟信号TS1和TS2有相同的相位；在RZ-信号时，为了达到所希望的相移180°，应用取样比例为1∶1的反相时钟信号。在一个对称的结构时，能放弃一个相位调节或一个延迟元件。
图3示出的是一种装置，在该装置中多路复用器将数据信号DS划分为两个有半个数据传送率的数据信号DS1和DS2。用这些数据信号又去调制激光信号LS的正交组分OT1，OT2，并将调制过的信号S1，S2又在偏振耦合器9中合并成偏振-多路信号PMS。如果是关系到带有一个占空因数＞50％的RZ-信号，移相器，延迟元件7能为了延迟一个数据信号被插入。在NRZ-信号时，给调制器串联中间存储器且调制是同步进行。
本发明方法的根本之处在于，为了使相互干扰最小化，在正交偏振的、有相同数据传送率的发射信号之间，有尽可能最佳的相移。
在图4中阐述的是带有调节的一种装置。两个数据信号源5和6由一个共同的时钟发生器11提供时钟脉冲。时钟信号TS经过一个固定的延迟元件71或一个可调的延迟元件7各自输送给一个数据信号源。数据信号源各自输出一个数据信号DS1和DS2，一个由激光器1产生的载波信号用它们在调制器3和4中进行振幅调制。在这个实施形式中，设置两个偏振调节器17和18，它们将调制过的信号旋转到两个相互正交的偏振面。在一个加法器8中将正交信号合并，并作为偏振多路信号PMS发射出。经过测量耦合器9，由这个信号分路出测量信号并在光电二极管19中转换成电信号ES。这在乘法器20中乘方，然后作为乘了方的测量信号ES2输送给滤波器21，最合宜的是带通滤波器。如果信号S1和S2的比特边缘是同步的，则在符合数据信号数据传送率的频率范围中功率最小，例如在数据传送率为10Gbit/s时的频率范围10Ghz中功率最小。在滤波器输出端连接的调节器22一直变更可调延迟元件7，直至达到这个最小为止。可调延迟元件7能连接在装置的下面第二信号路径7，6，4，18，8中的任意位置。在图1中示出的装置当然也能用这种调节来安排。
通过电测量信号ES的另一个的乘方(第一乘方通过光电二极管19进行)，得到一个较好的调节准则。基本上能说，不是调节到基频的一个最大，就是调节到要干扰频率部分的一个最小，这大体上提供一个较不平坦的曲线。
图5示出调节的另一种可能性。又产生两个正交偏振的、振幅调制的信号S1和S2。图5不同于图4之处只在于，由激光器1产生的光载波在一个偏振分光器9的上通过，因此能取消偏振调节器。从两个被调制过的偏振信号S1和S2，经过测量耦合器10和11，将各自分路出一个测量信号MS1和MS2并输送给光电变换器12和13(解调器)。电信号相互在一个异或门或异或非门中进行相互逻辑比较。如果信号S1和S2没有相位差φ＝0同步，就像这在图6的时间图示出的那样，则异或门的输出信号EX最多有数据传送率一半的频率。然而如果在信号S1与S2之间有个例如φ＝90°的相位差，同样像在图6的时间图中示出的那样，则输出频率增加一倍。按照滤波器24的形式不同，调节器22能通过调节延迟元件7给半个数据传送率调节到其输入信号的一个最大值，或用较高的数据传送率调节到其输入信号的一个最小值。
图7示出的是适用于RZ-信号的一种可能性。只有当偏振信号有个180度的相差时，才在短占空因数时有偏振信号的理想相位。通过延迟元件17这些信号之一延迟1/2比特，致使就像在图8的时间图中所示在理想的相差时的那样，电测量信号ES1和ES2没有相差。将脉冲例如通过一个与门18相互比较，并经过一个低通-或带通滤波器传送给调节器22，该调节器控制计时元件7，使一个信号以最大的振幅产生。在相位偏差为20度时，相反只产生窄脉冲。因此必须通过调节确保，使脉冲ES1和ES2在时间上永远重叠。
图9示出的是用于同步的另一种装置，它包括两个相位检波器30，31，32，33和35，36，37，38。这些是作为带有各自两个触发级32，33或35，36和两个异或门32，33或37，38的Hogge-相位检测器执行的。分配给第一(在上侧的)信号路径5，3，8的并经过第一测量耦合器10和光电二极管12得到其输入信号的第一相位检测器，负责使输入信号与由一个可控振荡器(VCO)34产生的时钟信号TSH之间存在一个确定的相位关系。相位检测器的输入信号在这种情况由时钟信号TSH在比特中央扫描，并中间存储在触发级30中。因为时钟信号TS用相同的频率已经由时钟发生器11产生，也能应用一个可调的延迟元件代替振荡器，从而可使电路明显简单地实现。
在一个对称的结构中，通过经过第二测量耦合器11和光电二极管13得到其输入信号的第二相位检测器35，36，37，38，经过调节器39调节可调延迟元件7，使第二相位检测器的输入信号也在中央扫描，就是说两个信号S1和S2相位同步。图10以时间图示出这种情况。
在RZ-信号时，又能将一个延迟元件27给相位检测器之一串联，以便在调制过的信号之间达到180°的相差。
如果应用一个角度调制代替振幅调制，则能利用相同的电路，前提是先将信号转换成振幅调制的信号。

Claims (19)

1.减少偏振-多路信号(PMS)的信号递降的方法，该信号由合并第一调制光信号(S1)和有另一个偏振、用相同数据传送率调制的第二光信号(S2)而产生，
其特征在于：
在传输NRZ-调制的信号(S1，S2)时，将具有至少接近零相差的第一信号(S1)和第二信号(S2)传输，使第一和第二信号(S1，S2)的调制段边界最大限度地远离各自其它信号(S2，S1)的评估时间点。
2.如权利要求2的方法，
其特征在于：
在第一信号(S1)与第二信号(S2)之间调节两个信号(S1，S2)之间至少接近于零的一个相差。
3.如权利要求2的方法，
其特征在于：
产生第一信号(S1)和第二信号(S2)这两个信号(S1，S2)之间有接近于零的一个相差。
4.减少偏振-多路信号(PMS)的信号递降的方法，该信号由合并第一调制光信号(S1)和有另一个偏振、用相同数据传送率调制的第二光信号(S2)而产生，
其特征在于：
在传输RZ-调制的信号(S1，S2)时，这些信号有小于一个比特长50％的脉冲长度，在第一信号(S1)与第二信号(S2)之间调节至少接近180°的一个相差，使第一和第二信号(S1，S2)的调制段边界最大限度地远离各自其它信号(S2，S1)的评估时间点。
5.如上述权利要求之一的方法，
其特征在于：
第一信号(S1)通过用第一数据信号(DS1)调制第一光载波信号(OT1)产生，
第二信号(S2)通过用第二数据信号(DS2)调制有另一个偏振的第二光载波信号(OT2)产生和
两个数据信号(DS1，DS2)相互同步。
6.如权利要求1至4之一的方法，
其特征在于：
第一信号(S1)通过用第一数据信号(DS1)调制第一光载波信号(OT1)产生，
第二信号(S2)通过用第二数据信号(DS2)调制有另一个偏振的第二光载波信号(OT2)产生和
将第一数据信号(DS1)和第二数据信号(DS2)中间存储起来，并用只由一个时钟发射器(11)引出的时钟信号(TS1，TS2)给载波信号(OT1，OT2)调制。
7.如权利要求1至4之一的方法，
其特征在于：
第一数据信号(DS1)和第二数据信号(DS2)通过一个数据信号(DS)的多路分配产生，使第一信号(S1)由用第一数据信号(DS1)调制第一光载波信号(OT1)产生，
使第二信号(S2)由用第二数据信号(DS2)调制有另一个偏振的第二光载波信号(OT2)产生。
8.如权利要求1或2之一的方法，
其特征在于：
第一信号(S1)由用第一数据信号(DS1)调制第一光载波信号(OT1)通过两-或多级相位调制产生，和
使第二信号(S2)由用第二数据信号(DS2)调制有另一个偏振的第二光载波信号(OT2)通过两-或多级相位调制产生。
9.在光偏振-多路制中减少信号递降的装置，它有两个各自带一个调制器(3，4)的信号路径(5，3，8；6，4，8)，并有两个带有相同数据传送率的数据信号源(5，6)，数据信号源各自调制一个光载波，并有一个将调制的信号(S1，S2)合并成一个偏振多路信号(PMS)的组合器(8)，
其特征在于：
至少一个信号路径(1，6，8，20)有一个移相器(7)或一个时钟匹配器(12，13)，它将调制的信号(S1，S2)之间的相差降到至少接近于零，如果调制的信号(S1，S2)以NRZ-格式被传输，
或如果这些信号是以RZ-格式用小于一个比特持续时间50％的脉冲宽度传输，将相位差至少调节到接近180°。
10.如权利要求9的装置，
其特征在于：
在一个信号路径中为了将两个调制的信号之一(S2)相对另一个调制的信号(S1)移位，接入一个可调的延迟元件(7，71)。
11.如权利要求10的装置，
其特征在于：
将一个可调的延迟元件(71)作为移相器接入到数据信号源之一(6)与通过时钟信号(TS)触发的数据信号源(6)的时钟发生器(11)之间。
12.如权利要求10或11的装置，
其特征在于：
设置一个同步装置(9，10，7)，它将调制的信号(S1，S2)之间的相位差至少调节到接近于零。
13.如权利要求12的装置，
其特征在于：
同步装置(9，19，20，21，22，7)有：
一个分离器(9)，将偏振多路信号(PMS)的一部分作为测量信号(MS)耦合输出，
一个光电变换器(19)，将测量信号(MS)转换成一个电测量信号(ES)，
一个乘法器(20)，将电测量信号(ES)转换成一个平方测量信号(ES2)，
一个有高通性能的滤波器(21)，它的低频极限大于数据传送率的一半，或一个有带通性能的滤波器(21)，其中间频率等于数据传送率，将平方测量信号(ES2)传送给滤波器，
一个调节装置(22，7)，由一个滤波器将平方测量信号(ES2)作为调节信号输送给它，并且它将滤波器-输出信号的振幅通过两个调制的信号之一(S2)相对另一个调制过的信号(S1)的时移最小化。
14.如权利要求12的装置，
其特征在于：
同步装置(9，19，20，21，22，7)有：
一个分离器(9)，将偏振多路信号(PMS)的一部分作为测量信号(MS)耦合输出，
一个光电变换器(19)，将测量信号(MS)转换成一个电测量信号(ES)，
一个乘法器(20)，将电测量信号(ES)转换成一个平方测量信号(ES2)，
一个有低通性能的滤波器(21)，它的低频极限大于数据传送率的一半，或一个有带通性能的滤波器(21)，其中间频率等于数据传送率的一半，将平方测量信号(ES2)传送给滤波器，
一个调节装置(22，7)，由一个滤波器将平方测量信号(ES2)作为调节信号输送给它，并且它将滤波器-输出信号的振幅通过两个调制过的信号之一(S2)相对另一个调制过的信号(S1)的时移最大化。
15.如权利要求12的装置，其中一个光载波由相同数据传送率的两个数据信号源(5，6)调制，
其特征在于：
同步装置(  )有：
两个测量耦合器(10，11)，它们从每个调制的信号(S1，S2)耦合输出一个测量信号(MS1，MS2)，
光电变换器(12，13)，将测量信号(MS1，MS2)转换成电测量信号(ES1，ES2)，
一个异或门(23)，将电测量信号(ES1，ES2)传送给它，
一个调节器(22)，将异或门(23)的输出信号经过滤波器(24)传送给它，并且它将在有高-或带通性能滤波器时的滤波的输出信号调节到最小值和在有低通性能滤波器时调节到一个最大值。
16.如权利要求14或15的装置，
其特征在于：
在RZ-调制的信号(S1，S2)时，用一个光电变换器(12，13)串联一个延迟元件(17)，它具有0.5比特的时延。
17.如权利要求12的装置，
其特征在于：
同步装置有：
一个第一测量耦合器(10)，它布置在第一信号路径中并从第一调制的信号(S1)耦合输出一个第一测量信号(MS1)，
在第一信号路径中的一个第一相位检测器(30，31，32，33)，将第一测量信号(MS1)经过第一光电变换器(12)传送给它，且它控制产生比较节拍(TSH)的时钟发生器(34)，
一个第二测量耦合器(11)，它布置在第二信号路径中并从第二调制的信号(S2)耦合输出第二测量信号(MS2)，
在第二信号路径中的一个第二相位检测器(35，36，37，38)，将比较节拍(TSH)和经过第二光电变换器(13)将第二测量信号(MS2)传送给它，
一个调节器(39)，它由第二相位检测器(35，36，37，38)控制并在第二信号路径或时钟信号路径中控制一个延迟元件(7)，使两个调制的信号(S1，S2)有相同的相位。
18.如权利要求16的装置，
其特征在于：
设置一个被控制的延迟元件作为时钟发生器(34)，将由时钟发生器(11)产生的时钟信号(TS)传送给它。
19.如权利要求17或18的装置，
其特征在于：
在RZ-调制的信号时，将具有时间延迟为半个比特的延迟元件(27)插入到一个测量信号路径(26，27，28)中。
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