CN1845475A - 载波抑制归零－差分相移键控码的单调制器实现方法 - Google Patents
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Abstract
一种光纤通信技术领域的载波抑制归零－差分相移键控码的单调制器实现方法。步骤为：1)输入的数据和同步的半速率时钟信号通过预编码处理后形成相位调制的半速率时钟信号；2)预编码生成的相位调制的半速率时钟信号经过驱动放大，将幅度较小的信号放大至峰－峰值为两倍的调制器Vπ电压；3)通过光调制将预编码生成的信号映射到光载波的幅度和相位上，调制后的光信号为光载波相位被输入数据调制的载波抑制归零光脉冲序列，输入数据为“0”时，载波抑制归零脉冲的光载波相位发生“π”相位跳变，输入数据为“1”时，载波抑制归零脉冲的光载波相位不发生跳变，从而实现CSRZ－DPSK光调制信号。本发明实现简单、易于集成，能有效地减低CSRZ－DPSK光发射机的成本和复杂性。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种光纤通信技术领域的方法，具体地说，是一种用单个光调制来实现载波抑制归零-差分相移键控(CSRZ-DPSK)光调制信号的方法。
背景技术
随着光纤通信技术的发展，许多新型的调制格式已被用于提高系统对光纤的色散和非线性的容纳能力。近年来，载波抑制归零-差分相移键控(CSRZ-DPSK)和归零-差分相移键控(RZ-DPSK)两种基于差分相移键控(DPSK)的调制格式被引入到光纤通信领域中，由于这种调制格式可通过差分接收获得3dB接收灵敏度的增强(在线性系统中，意味着可延长一倍的传输距离)，并表现出非常优越的对光纤非线性的容纳能力，有效地提高了光纤通信系统的传输能力。目前的许多记录性传输实验绝大多数是基于这种调制格式的，因此这两种码型引起了业界极大的关注，被业界公认为是现有的光调制格式中传输性能最优的调制格式，有着巨大的市场应用前景。但是，由于这两种调制格式需要两个调制器来生成，一个用于生成CSRZ(或RZ)光脉冲，另一个则用于实现对CSRZ(或RZ)光脉冲的差分相移键控调制，由于调制器及其驱动器占据了发射机成本的绝大部分，因此这两种调制格式的发射机的实现成本高、结构复杂，影响了其市场前景。
经过对现有技术文献的检索发现，Dong-Soo Lee等人发表在学术刊物《IEEEPhotonics Technology Letters》(《IEEE光子技术快报》)2004年第16卷第9期中的文章“Electrically Band-Limited CSRZ-DPSK Signal With a SimpleTransmitter Configuration and Reduced Linear Crosstalk in High SpectralEfficiency DWDM Systems”(“高光谱效率的密集波分复用系统中带限载波压缩归零-差分相移键控码的简单生成及其线性串扰的减低”)中，提出一种采用混频器对电信号进行预编码，实现单调制器CSRZ-DPSK码发射的方案，这一方案采用了电的预编码的方式，具有潜在的低成本，但其难点在于需要高速、宽带的混频器，这类器件工艺实现难度大，目前未见到能满足该需要的商用器件。检索中还发现，Yang Jing Wen等人发表在学术刊物《IEEE Photonics TechnologyLetters》(《IEEE光子技术快报》)2004年第16卷第11期中的文章“RZ/CSRZ-DPSKand Chirped NRZ Signal Generation Using a Single-Stage Dual-ElectrodeMach-Zehnder Modulator”(“利用单个双电极马赫-曾德调制器实现归零/载波压缩归零-差分相移键控码和啁啾的非归零码”)中，提出了一种通过对输入数据和时钟进行功分、延迟以及合波等预处理，实现单调制器的CSRZ-DPSK码发射的方案，其难点在于该预编码过程较复杂，对阻抗匹配有高的要求，易于导致信号畸变。
发明内容
本发明的目的在于针对现有CSRZ-DPSK调制格式的实现成本高而且复杂的问题，提出一种基于预编码的CSRZ-DPSK光信号的单调制器实现方法，使其可以有效减低目前CSRZ-DPSK发射机的成本和复杂度。
本发明是通过以下技术方案实现的，包括以下步骤：
(1)差分编码的数据和同步的半速率时钟信号通过预编码处理后形成相位调制的半速率时钟信号，预编码输出信号的“π”相位跳变对应输入数据“0”；，无相位跳变则对应输入数据“1”。
(2)预编码生成的相位调制的半速率时钟信号经过驱动放大，将幅度较小的信号放大至峰-峰值为两倍的调制器Vπ电压。
(3)通过光调制将预编码生成的相位调制的半速率时钟信号映射到光载波的幅度和相位上，调制后的光信号为光载波相位被输入数据调制的载波抑制归零光脉冲序列。输入数据为“0”时，载波抑制归零脉冲的光载波相位发生“π”相位跳变，输入数据为“1”时，载波抑制归零脉冲的光载波相位不发生跳变，这就是载波抑制归零-差分相移键控(CSRZ-DPSK)光调制信号。
所述的预编码过程包括：移相、异或(XOR)操作和低通滤波。输入的数据和同步的半速率时钟首先通过移相使其信号的中心时刻对准后进行异或(XOR)操作。异或输出的信号再送入低通滤波整形为相位调制的半速率时钟信号。
所述的光调制，采用马赫-曾德结构的光调制器，其偏置点设置于Vπ点，驱动电压为2Vπ电压，从而使得调制后的光信号为光载波相位被输入数据调制的载波抑制归零光脉冲序列。输入数据为“0”时，载波抑制归零脉冲的光载波相位发生“π”相位跳变，输入数据为“1”时，载波抑制归零脉冲的光载波相位不发生跳变。
与传统的载波抑制归零码-差分相移键控(CSRZ-DPSK)码的生成方式不同，本发明采用电的预编码的方式首先将输入数据和半速率时钟信号转换为相位调制的半速率时钟信号，然后用该相位调制的半速率时钟信号驱动单个马赫-曾德光调制器，生成载波抑制归零-差分相移键控(CSRZ-DPSK)码。相对于传统CSRZ-DPSK码的生成方式，本发明不仅可以省掉一套调制器和驱动器，而且预编码器实现简单、易于集成，因此本发明可以有效地减低CSRZ-DPSK光发射机的成本和复杂性。
附图说明
图1为本发明实施例原理图。
图2为本发明实施例中预编码实现示意图。
图3为本发明实施过程图
其中，a)为输入预编码器的半速率时钟信号；b)为输入预编码器的数据信号；c)为预编码器中异或门输出信号；d)为预编码器中经滤波器整形后的相位调制的半速率时钟信号；e)为经过光调制器生成的CSRZ-DPSK码波形和相位；f)为经过光调制器生成的CSRZ-DPSK眼图。
图4实施例的实施效果图
其中，a)本发明及传统生成方式的CSRZ-DPSK的调制谱；b)本发明及传统生成方式的CSRZ-DPSK的色散容纳特性。
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例采用的部件涉及预编码器、激光器、马赫-曾德光调制器和驱动器。预编码器处理输入的数据和半速率时钟形成相位调制的半速率时钟信号，并送入驱动器进行放大后，输入马赫-曾德光调制器的射频(RF)端口对光载波进行调制，形成CSRZ-DPSK光调制信号。具体实现步骤如下：
(1)如图2所示，预编码过程的实现涉及移相器、异或门和低通滤波器。输入的半速率时钟(如图3a所示)首先通过移相器(可直接在PCB上实现或采用Micronetics的4305)调整延迟使其脉冲中心时刻与输入的数据(如图3b所示)的中心时刻对准后在异或门中进行异或操作，异或操作结果如图3c所示，异或门可采用INPHI的13610XR实现。异或输出的信号被送入低通滤波器进行整形，形成相位调制的半速率时钟信号(如图3d所示)。低通滤波器可直接在PCB上实现或采用Picosecond的Model 5925。
(2)驱动器将预编码输出的幅度较小的相位调制的半速率时钟信号放大至峰-峰值为光调制器2Vπ电压，并送入调制器的射频(RF)端口。驱动器可采用JDS-Uniphase的VM10EMD实现。
(3)马赫-曾德光调制器可采用JDS-Uniphase的LNB-KR1CX实现，其偏置电压设置在Vπ点，光调制器将驱动器输出的信号调制到光载波上，使得调制后的光信号为光载波相位被输入数据调制的载波抑制归零光脉冲序列。输入数据为“0”时，载波抑制归零脉冲的光载波相位发生“π”相位跳变，输入数据为“1”时，载波抑制归零脉冲的光载波相位不发生跳变，从而生成CSRZ-DPSK码(如图3e、3f所示)。
从图3f可知，本发明生成的CSRZ-DPSK码中包含有两种脉冲宽度的码型。连“1”码对应的脉冲宽度较宽，而其它码的脉冲宽度则较窄。这一特性在光谱上表现为较低的旁瓣(如图4a所示)。由本发明生成的CSRZ-DPSK的色散容纳特性如图4b所示，作为比较图中同时列出了传统方式的色散容纳特性。由图示结果可知，本发明不仅没有带来色散容纳代价，而且还对色散容纳特性有所改善。
Claims (3)
1、一种基于预编码的CSRZ-DPSK光信号的单调制器实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)输入的数据和同步的半速率时钟信号通过预编码处理后形成相位调制的半速率时钟信号，预编码输出信号的“π”相位跳变对应输入数据“0”，无相位跳变则对应输入数据“1”；
(2)预编码生成的相位调制的半速率时钟信号经过驱动放大，将幅度较小的信号放大至峰-峰值为两倍的调制器Vπ电压；
(3)通过光调制将相位调制的半速率时钟信号映射到光载波的幅度和相位上，调制后的光信号为光载波相位被输入数据调制的载波抑制归零光脉冲序列，输入数据为“0”时，载波抑制归零脉冲的光载波相位发生“π”相位跳变，输入数据为“1”时，载波抑制归零脉冲的光载波相位不发生跳变，这就是载波抑制归零-差分相移键控光调制信号。
2、如权利要求1所述的基于预编码的CSRZ-DPSK光信号的单调制器实现方法，其特征是，所述的预编码过程包括：移相、异或操作和低通滤波，输入的数据和同步的半速率时钟首先通过移相使其信号中心时刻对准后进行异或操作，异或后的信号再经过低通滤波整形为相位调制的半速率时钟信号。
3、如权利要求1所述的基于预编码的CSRZ-DPSK光信号的单调制器实现方法，其特征是，所述的光调制，采用马赫-曾德结构的光调制器，其偏置点设置于Vπ点，驱动电压为2Vπ电压。
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