ES2695901B2 - Transmisor optico con modulacion dual de fase y amplitud - Google Patents

Description

DESCRIPCIÓN

Transmisor óptico con modulación dual de fase y amplitud.

Sector de la técnica

La invención se enmarca en el sector técnico de las Telecomunicaciones de banda ancha con énfasis en las redes de acceso local por fibra óptica.

Antecedentes de la invención

Las redes de fibra óptica por multiplexación ultra densa de longitudes de onda están siendo consideradas como una opción para mejorar la capacidad de las redes ópticas de acceso [1]. Aunque la multiplexación de longitudes de onda y la detección coherente son ya de uso común en las comunicaciones ópticas de larga distancia, su empleo en redes de acceso ha estado limitado por el coste de los dispositivos y la complejidad del procesado. En particular, el transmisor coherente generalmente modula la fase óptica y requiere de un modulador externo que encarece los terminales de los usuarios. Por su parte, el receptor coherente, ya sea homodino u heterodino, emplea un láser como oscilador local óptico que se mezcla con la señal de datos.

Con el fin de usar un transmisor simple, en redes de acceso se usa generalmente la modulación directa de intensidad del láser. Sin embargo, ello genera un ensanchamiento del espectro óptico debido a la modulación intrínseca de la frecuencia del láser (“chirp”), que resulta excesivo para una multiplexación densa en longitud de onda. Para minimizarlo se han propuesto los láseres con chirp manejado (CML) basados en interferómetros o filtros de retroalimentación distribuida [2]; sin embargo, el CML requiere de un configurador de espectro óptico muy crítico acoplado al láser. En el pasado también se propuso la modulación directa de fase de un láser previamente derivando la señal de datos eléctrica haciendo uso de su chirp frecuencial adiabático [3], Recientemente ello se demostró, pre-ecualizando directamente en paso-alto a la entrada del láser [4], sin requerir un modulador de fase externo al láser como es habitual y obteniendo espectros ópticos compactos sin filtrado óptico; también se ha propuesto y demostrado la modulación directa de fase mediante una señal multinivel consistente en pulsaciones digitales con ciclo de trabajo breve para modular directamente el láser digitalmente [5,6], El ancho de banda de esta modulación se puede extender a altas frecuencias gracias al chirp transitorio del láser o de una resonancia en la cavidad.

Por otro lado, los láseres se pueden fabricar con moduladores integrados monolíticamente ambos en el mismo circuito fotónico con materiales lll-V. Esta sección moduladora es habitualmente del tipo de Electro-Absorción (EAM), dando lugar a los transmisores tipo EML (“ElectroAbsortion Modulated Láser”). Dicha modulación utiliza el efecto Franz-Keldish de modulación ultrarrápida de la intensidad de la luz por campo eléctrico, con un chirp muy bajo [7]. También hay moduladores del tipo interferométrico Mach-Zehnder o IQ, que dan lugar a los transmisores del tipo IML. Estos últimos permiten obtener, modulando varias secciones del interferómetro/s, modulaciones complejas multinivel del tipo QAM, requerida en los sistemas más modernos de las comunicaciones de banda ancha por fibra óptica con recepción óptica coherente. Sin embargo, son de mayor complejidad que los EAM, tanto a nivel de la integración fotónica como de la inyección electrónica de radio-frecuencia en los múltiples electrodos, y al introducir mayores pérdidas ópticas habitualmente requieren amplificador óptico.

La presente innovación combina la técnica mencionada de modulación directa del láser en fase con impulsos digitales y de la modulación de amplitud por electro-absorción en un mismo dispositivo, y los extiende para generar modulaciones complejas multinivel del tipo QAM, pero con una complejidad muy inferior a los IML. Para ello, ambas secciones, láser y electroabsorción, deben sincronizarse y pre-codificarse complementariamente. La sección de electro-absorción es incapaz de modular la fase óptica sustancialmente, mientras que la sección láser es incapaz de modular su amplitud eficientemente, pero sí su fase aplicando los procedimientos referidos. De esta forma ambas secciones integradas se pueden complementar para modular ambas variables ortogonales de la luz síncronamente, amplitud y fase, y así generar QAM o la constelación paso-bajo equivalente compleja requerida. El circuito integrado fotónico también puede integrar una sección amplificadora, que posee unas características de modulación similares a las del láser.

Como se infiere de la siguiente descripción, el dispositivo y el método propuestos se pueden aplicar industrialmente con los procesos tecnológicos ya existentes, por los fabricantes de equipos de telecomunicaciones de banda ancha, en aras de aumentar la capacidad y/o reducir los costes de las comunicaciones ópticas actuales.

Bibliografía

[1] J. Prat, et al., “Technologies for Cost-Effective udWDM-PONs,” Journal of Lightwave Technology, vol. 34, no. 2, 2016.

[2] Y. Matsui, et al., “Chirp-managed directly modulated laser (CML),” en IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 18, no. 2, pp. 385-387, Enero 2006.

[3] R.S. Vodhanel ; A.F. Elrefaie ; M.Z. Iqbal ; R.E. Wagner; J.L. Gimlett; S. TsujiJ, “Performance of directly modulated DFB lasers in 10-Gb/s ASK, FSK, and DPSK lightwave Systems”, J. of Lightwave Technology, vol. 8, no.9, pp. 1379-1386, 09-1990.

[4] I.N. Cano, A. Lerín, V. Polo, J. Prat, “Direct phase modulation DFB for cost-effective ONU transmitter in udWDM-PONs,” en IEEE Photonics Technology Lett., vol. 26, no. 10, pp. 973­ 975, 05-2014.

[5] Solicitud de Patente Nacional n. 201631206 a 16-09-2016, “Método de modulación directa de la fase óptica de un láser por medio de una señal de pulsaciones codificadas y ciclo de trabajo variable", I. Cano, J. Prat.

[6] J. C. Velásquez, Iván. N. Cano, V. Polo, J. Prat, “Direct Beat Phase Modulated DFB for flexible 1.25-5 Gb/s Coherent UDWDM-PONs”, OFC-2017, Los Angeles, paper Th2A.32, 03­ 2017.

[7] G. Chu, I. Cano, V. Polo, J. Prat, “Application on Minimizing Residual AM in DPSK UDWDM-pOn ONU by Integrated Dual-EML”, IEEE Photonics Journal, vol. 8, no. 3, 08-2016.

[8] J. Proakis, Digital communication Systems, 2a ed., New Jersey: Prentice-Hall, 2002.

[9] I. N. Cano; Lerín, A.; Presi, M.; Polo, V.; Ciaramella, E.; Prat, J., “6.25Gb/s Differential Duobinary Transmission in 2GHz BW Limited Direct Phase Modulated DFB for udWDM-PONs”, ECOC’2014, P.7.2, Cannes, France, 2014.

[10] I.N. Cano; J. Camilo Velásquez; Víctor Polo; Josep Prat, “10 Gbit/s Phase Time Diversity Directly Modulated DFB with Single-PD Intradyne Receiver for Coherent WDM-PON”, ECOC-2016, W.4.P1, Düsseldorf, Germany, 2016.

[11] G.Y.Chu, V. Polo, A. Lerín, J. Tabares, I.N.Cano, J. Prat, "1.25-3.125 Gb/s per user PON with RSOA as phase modulator for statistical wavelength ONU” Optics Communications, Vol.

357, pp. 34-40, 2015.

[12] I.N. Cano, F. Bottoni, J.C. Velásquez, M. Presi, E. Ciaramella, J. Prat, "Bidirectional Coherent PON with ONU Based on Reused Direct-Modulated LO”, O^fC-2016, Anaheim, USA, M3C.7.

[13] G.Y.Chu, I.N.Cano, V. Polo, C. Kazmierski, R. Brenot, J. Prat, "Monolithically Integrated Dual- Output DEML for Full Duplex DPSK-ASK and DPSK-SSB ONU in Ultra-Dense Channel Spaced Access NetWork”, IEEE/OSA, Journal of Lightwave Technology (JLT), vol.34, no.8, 15 April, 2016.

[14] PCT patent application P200700765, "Wavelength Shifter Module for Optical Fiber Access Communications”, J.Prat.

Explicación de la invención

La presente invención proporciona un método para generar una señal óptica modulada en fase y en amplitud a partir de la modulación directa de un láser y de un modulador de electroabsorción monolíticamente integrados en el chip del material semiconductor. A la sección láser se le inyecta una señal de datos pulsada multinivel, correspondiente a las variaciones de fase de la constelación respecto al símbolo anterior, en forma de impulsos con ciclo de trabajo variable de máximo un tiempo de símbolo y, simultáneamente, se inyecta una señal de datos multinivel a la sección moduladora de electro-absorción correspondiente a los niveles de amplitud del módulo del símbolo de la constelación.

En primera instancia en el transmisor la señal de datos se introduce a un mapeador o codificador complejo multinivel que hace corresponder varios bits de la información digital de entrada en un símbolo o baudio, definido ahora por las dos señales, de variación en fase y de amplitud, hacia el láser y el modulador respectivamente; esto es una alternativa a los sistemas convencionales, en que la modulación compleja se determina por dos señales ortogonales, una en-fase (I) y otra en-cuadratura (Q), que modulan sendos moduladores Mach-Zehnder que luego se combinan en un acoplador, previo retardo óptico de una de ellas de 90 grados.

Seguidamente, la señal de impulsos de fase se obtiene en un codificador de impulsos diferenciando o restando la señal con ella misma retrasada en un tiempo corto, generalmente muy inferior al tiempo de símbolo, operando así como un detector de flancos; los pulsos distintos del valor central representarán cambios proporcionales en la fase óptica, produciendo un pulso positivo de frecuencia óptica en un flanco positivo y un pulso negativo en un flanco negativo. De esta forma obtendremos a la salida del láser una variación de fase correspondiente a la señal de entrada al generador de impulsos, limitada por el tiempo de integración correspondiente al retardo del codificador de impulsos, gracias al chirp adiabático del láser. Para la amplitud, los pulsos de la segunda salida del mapeador representan los niveles discretos del módulo de cada símbolo en la constelación.

Habitualmente la señal de pulsaciones multinivel de la fase se adaptará, ecualizándola y amplificándola, para que, al modular directamente un láser, produzca los cambios deseados en la fase óptica (por ejemplo de múltiplos de 90 grados o múltiplos impares de 45 grados en QPSK, según la orientación de la constelación), gracias al fenómeno de "chirp” del láser semiconductor. La sección EAM posee una dinámica más rápida y simple, con lo que no requiere una adaptación sustancial.

En láseres prácticos ocurre que en modulación directa de la corriente de inyección al láser se producen ambas modulaciones simultáneamente, de frecuencia (fase) y amplitud; por tanto la separación entre modulación de fase y de amplitud no es exacta, sino que hay una mezcla parcial. Al inyectar al láser la señal de datos según la modulación de la fase deseada, tenemos la modulación de intensidad intrínseca residual, habitualmente de 1 o 2 dB de variación de amplitud, según su parámetro de chirp. En modulación binaria de dos niveles de fase ello no supone un grave problema, pero con la modulación multinivel esa inter-relación es muy adversa. Como ya demostramos en [7], este efecto se puede compensar a través de la sección de electro-absorción debidamente controlada. Una muestra de la señal de fase se invierte y se añade a la señal de amplitud al EAM. Con esta corrección se consigue la independencia entre las dos ramas de codificación (fase y amplitud).

En el receptor se usa ventajosamente un demodulador diferencial, que compara la fase con la fase del símbolo anterior, puesto que es más simple y tolerante al ruido de fase de los láseres que los receptores síncronos. También puede usar un receptor síncrono previa estimación precisa de la fase óptica. Según esta elección, se usará o no un precodificador diferencial en el transmisor. El receptor simultáneamente también detecta la amplitud de cada símbolo para que, juntamente con la fase detectada, obtenga el símbolo digital transmitido correspondiente en un decodificador o demapeador multinivel.

Así, el diseño del transmisor es el principal objeto de la presente invención, siendo el objeto general de la invención un sistema de comunicación óptico, que transmita datos modulados según el método propuesto, y que consiste en:

a) Un transmisor basado en un láser monomodo, cuya fase es modulada directamente, integrado monolíticamente con un modulador de electro-absorción que modula la amplitud del campo óptico. El transmisor incluye un pre-codificador generador de impulsos que transforma la señal de datos original en una señal de impulsos multinivel, codificada diferencialmente en preferencia, y un bloque adaptador a las dos secciones del dispositivo fotónico.

b) Un enlace de transmisión óptico

c) Un receptor basado preferentemente en detección coherente, que emplea un láser como oscilador local óptico que sintoniza el canal óptico deseado, de forma equivalente a un receptor de radio heterodino. Contiene un demodulador, un decodificador, y un compensador de la dispersión cromática cuando se requiera. También puede incluir una etapa de radiofrecuencia para bajar la señal a banda base y una o varias etapas de ecualización y filtrado para reducir el ruido y la distorsión de la señal.

Existe otra posible versión del dispositivo que puede contemplarse en la invención, ya que es capaz realizar la misma función. Habitualmente los interfaces ópticos o transceptores contienen un transmisor y un receptor, para establecer una comunicación bidireccional. Como se ha indicado, los receptores coherentes requieren un láser, a diferencia de los convencionales de detección directa, el cual actúa como oscilador local que sintoniza el canal óptico deseado, de forma equivalente a un receptor heterodino de radio. Para evitar este láser extra, es posible compartir el láser del equipo, con ciertas condiciones, tal como se ha probado en [11, 12]. En el caso del dispositivo propuesto, con láser en modulación de fase, ello no es apropiado puesto que la modulación del láser no ofrece una señal pura como requiere el oscilador local.

Para solventarlo, es posible añadir al dispositivo óptico una tercera sección de amplificador óptico semiconductor (SOA), a continuación del EAM, y, al mismo tiempo, establecer dos salidas ópticas: una por el lado de la sección láser y otra por el lado del SOA. La primera no está modulada y sirve de oscilador local del receptor, mientras que la segunda está modulada en amplitud y fase, constituyendo la salida de transmisor. Ahora la modulación de fase no la realiza el láser, sino el SOA. Ambos se basan en los mismos materiales semiconductores y presentan unas características dinámicas y de chirp muy similares. La diferencia fundamental es que el láser está acotado por dos reflectores mientras que en el SOA no. Ello implica que la modulación por chirp adiabático del láser es en frecuencia mientras que la del SOA es directamente en fase [11, 13], La desventaja es que la modulación del SOA es habitualmente mucho más lenta que la del láser. El esquema del transmisor es así el mismo exceptuando el Codificador de impulsos, que ahora no se usa.

Breve descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña, como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos con carácter ilustrativo y no limitativo.

La Figura 1 muestra un diagrama de bloques del sistema de transmisión detallando el transmisor óptico (100) objeto de la invención.

La Figura 2 muestra el diagrama de bloques del codificador de impulsos para generar la señal de pulsos cortos multinivel. Está compuesto por un restador que resta el valor la señal de la misma señal retardada por un tiempo T, mediante un elemento de Retardo que será como máximo igual a un tiempo de símbolo y que definirá el ciclo de trabajo de los pulsos. En trazo punteado se dibuja la señal al EAM corrigiendo la modulación residual de intensidad del láser.

La Figura 3 muestra un ejemplo de las señales de impulsos multinivel de entrada a la sección láser y de datos a la sección moduladora EAM.

La Figura 4 muestra un ejemplo de constelación de 8 niveles (3 bits) y de 16 niveles QAM (4 bits), con las fases y amplitudes correspondientes.

Realización preferente de la invención

La implementación preferida del transmisor óptico (TX, 100) se representa en la Figura 1, existiendo variantes que se derivan de ésta de forma evidente. Su diseño se configura como una serie de bloques conectados que se describen a continuación, así como su funcionamiento conjunto:

En el transmisor, unas etapas de procesado eléctrico analógico-digital que generan dos señales de pulsos multinivel, una para la fase y otra para la amplitud, a partir de la información digital de entrada, que modulan directamente al láser y a la sección EAM respectivamente, para obtener una señal óptica modulada en fase y en amplitud simultáneamente, que se subdivide en los siguientes bloques tal como se muestra en la Figura 1:

• Un Mapeador o codificador complejo multinivel (MAP, 101) con una entrada digital y dos salidas pulsadas. Hace corresponder bloques de m bits de la información digital de entrada en un símbolo digital en cada baudio definido dos valores sin retorno a cero: uno de la fase (O) y el otro de la amplitud (A) del símbolo, que salen hacia las secciones láser y EAM respectivamente. Este bloque se puede implementar preferentemente con una tabla en memoria ("look-up table”) con los dos valores en la posición de memoria directamente accedida con los m bits del símbolo.

• Un Precodificador diferencial (PRE, 102) que genera una réplica de la señal hacia el láser sin retorno a cero pero codificada diferencialmente; está constituido por un restador analógico o digital implementado con un restador módulo-M o con una compuerta lógica XNOR, cuyas entradas serán:

^o La señal de datos de salida de fase (O) del Mapeador.

^o La señal retroalimentada de la salida del codificador retardada un tiempo de símbolo (T^s).

Este bloque puede no ser imprescindible dependiendo de la implementación del resto de bloques de transmisor y receptor.

• Un Codificador de impulsos (COD, 103) que genera una señal multinivel de pulsaciones hacia la sección láser con un ciclo de trabajo de máximo un tiempo de bit. Este codificador actúa como un detector de flancos que produce un pulso corto positivo cuando hay un flanco positivo (transición de menos a más), y un pulso negativo cuando hay un flanco negativo (transición de más a menos); la amplitud de los impulsos generados es proporcional a la entrada. Este codificador se puede implementar con un restador analógico con las siguientes entradas:

^o La señal de datos anterior (O) codificada.

^o La misma señal pero con un retardo T ⁱ que puede ser variable de como máximo de un tiempo de símbolo, y que definirá el ciclo de trabajo de los impulsos.

En el ejemplo de la Figura 3 se muestra esta señal de impulsos con un ciclo de trabajo de la mitad de un tiempo de símbolo T ⁱ =T^s/2 para la constelación ejemplo 2xQPSK de la Figura 4; el círculo exterior tiene 4 niveles simétricos más el cero; el círculo interior se puede mapear con 5 niveles, o con 4 niveles si se desplaza el valor central. Así se produce una señal de pulsos multinivel que indica cambios en la fase óptica de la señal. El nivel cero de referencia de esta señal de pulsos indica que no hay cambio en la fase óptica, mientras que los valores positivos y negativos (tomando como referencia el valor central) produce cambios positivos y negativos respectivamente en la fase óptica de la señal modulada. Estos valores de la pulsación se ajustan para que su integral temporal multiplicada por el factor de chirp del láser ofrezca la variación de fase deseada en cada símbolo respecto a la del símbolo anterior. De forma síncrona, la señal de amplitud al EAM tiene aquí dos valores posibles, correspondientes a los radios de los dos círculos, interior y exterior; conlleva así un bit de información. En la Figura 4 (derecha) también se muestra el ejemplo de la constelación 16QAM: aquí hay 3 valores de amplitud y 12 de fase, más el valor de referencia que puede coincidir con uno de los 12.

Las dos señales respectivas hacia el dispositivo fotónico láser+EAM se adaptarán al dispositivo según sus parámetros físicos opto-electrónicos mediante un módulo Adaptador (Ad, 104), situado lo más cercano posible al dispositivo para extender la banda ancha y adaptar impedancias, a la vez que igualando los retardos de las dos ramas (A y O). La señal de impulsos modula directamente la sección láser. Para adaptar mejor las impedancias se puede colocar un resistor en serie con el láser y otro en paralelo con el EAM, o impedancia similar, a la vez que se introduce la polarización de continua a ambos (de decenas de mA al láser y de pocos voltios de cátodo a ánodo del EAM). La señal de niveles amplitud ataca la sección EAM preferentemente sustrayendo una pequeña porción de la señal de fase para compensar la modulación residual de intensidad del láser. Así, este módulo acondiciona las dos señales, amplificándolas, ecualizándolas para ajustar su ancho de banda y compensando la modulación de intensidad residual del láser mediante el EAM. Para implementar esta última función, este módulo del transmisor añade un ramal con un atenuador (o con un amplificador si la señal se ha atenuado excesivamente) desde la señal de fase al láser hasta un restador a la entrada del EAM, proporcional a la señal al láser, según su parámetro de chirp, de tal manera que la amplitud se mantenga constante cuando sólo se module la fase. Ello es fácilmente ajustable, en diseño o en producción: modulando sólo la fase ($), midiendo la potencia instantánea a la salida del dispositivo fotónico mediante un foto-detector rápido simple y un osciloscopio de banda ancha, y variando la ganancia de la rama cruzada (de $ a A, según Figura 1) hasta que la señal en el osciloscopio se mantenga constante (al menos en valor promedio dentro de cada símbolo). Así, la amplitud o envolvente de la señal óptica será sólo proporcional a la señal de amplitud (A), de forma precisa.

El dispositivo fotónico es básicamente un láser semiconductor monomodo integrado con una sección de electro-absorción (EAM) monolíticamente, como se ha comentado, con sendos electrodos de banda ancha para inyección de señal y polarización a las dos secciones. El láser es típicamente del tipo DFB (Distributed-FeedBack), DBR (Distributed-Back-Reflector) o variantes de los mismos. La sección EAM utiliza el efecto Franz-Keldish de modulación ultrarrápida de intensidad. Usando láser del tipo DFB, la sintonía en longitud de onda está limitada térmicamente a pocos nanómetros, pero combinando los múltiples transmisores de la red según la metodología descrita en [1], se alcanza la práctica ocupación total de una banda amplia del espectro óptico con alta eficiencia espectral.

El medio de transmisión preferente es la fibra óptica monomodo estandarizada, en una topología punto a multi-punto como las redes PON típicas de las redes de acceso FTTH (Fiberto-the-Home). No es necesario hacer modificaciones en la planta exterior de distribución de cable de fibra óptica, ya que el sistema propuesto presenta un margen de potencias superior y encaja en un espectro estrecho.

El receptor será preferentemente coherente, con un láser oscilador local que se sintonizará a la longitud de onda del canal deseado con la señal generada en fase y amplitud, para su detección homodina o heterodina. El receptor contiene un demodulador diferencial para la fase que se encargará de comparar la diferencia en las fases de dos símbolos consecutivos, y un compensador de la dispersión cromática cuando se requiera. También puede incluir una etapa de radiofrecuencia para bajar la señal a banda base y una o varias etapas de ecualización y filtrado para reducir la distorsión y el ruido añadidos en el canal de transmisión.

Aunque la descripción dada corresponde a una implementación preferente, un entendido puede hacer variaciones implementables de la mismas siguiendo la idea fundamental de la invención con la arquitectura y metodología definidas.

En una implementación alternativa equivalente, las funciones definidas de los bloques Prec (102), Cod (103) y Ad (104) pueden por ejemplo incorporarse al bloque Map (101) u otro similar, de tal manera que las funciones definidas se harían con procesado numérico digital, que convertiría las dos señales analógicas al dispositivo fotónico mediante dos conversores Digital-Analógico (DAC).

Un caso específico posible es cuando el tiempo de retardo del bloque codificador de impulsos (COD, 103) es igual o del orden tiempo de símbolo. En este caso, los impulsos son tan anchos como el símbolo y así el ancho de banda de la señal se reduce, aunque a riesgo de causar interferencia intersimbólica por el solapamiento de los datos, debiendo entonces afinar el instante de decisión al final de cada símbolo. En este caso, los bloques PREC y COD hacen funciones complementarias y pueden ser redundantes, generando señal modulada en fase continua del tipo MSK (Mínimum Shift Keying) o CPFSK (Continuous Phase Frequency Shift Keying) puesto que las variaciones de fase del láser son continuas, con el mismo tipo de detección en recepción, similar a la DPSK o DQPSK [8].

En la realización preferente los símbolos consecutivos son independientes entre ellos. Sin embargo, tener correlación entre ellos puede ser deseable para extender la velocidad de transmisión más allá del ancho de banda del sistema. Esto lleva de forma natural a una codificación del tipo duobinario. Como se demostró en [9] la codificación duobinaria se puede aplicar también a la fase aprovechando la ciclicidad de 360° en el argumento de la constelación, y aumentando la excursión de la inyección de corriente. Esta forma de transmisión constaría básicamente del mismo esquema definido adaptando el bloque Mapeador, según [9].

En otra implementación posible, el bloque COD (103) puede hacerse analógicamente con un filtro derivador paso alto, que aproxima la función diferencia definida en el bloque COD.

Para mayor simplificación de la electrónica del transmisor y del receptor, la señal de datos de fase y la de amplitud se pueden desacoplar y detectar independientemente con una rama detectora de fase y otra detectora de amplitud separada, evitando su sincronismo, a costa de perder sensibilidad y alcance.

En aras de simplificar el receptor homodino, en número de ramas de fotodetección principalmente, se puede aplicar aquí la técnica de escrambleado o mezcla temporal de fase demostrada en [10], por el que la constelación se gira en 90° a la mitad de cada símbolo. De esta manera se puede evitar el doblar las ramas de fotodetección (una para la componente en fase (I) y otra para la componente en cuadratura (Q)), y usar la misma para demodular las dos componentes con la misma rama de fotodetección y demodulación, pero en dos instantes distintos, en cada mitad del símbolo. Para implementarlo en la parte del transmisor, que es el objeto de la invención, el Mapeador de símbolo debe añadir 90° en su salida de fase ($) en la segunda mitad del ciclo.

Claims (3)

REIVINDICACIONES

1. Transmisor óptico con modulación dual de fase y amplitud de la luz coherente a través de dos señales de pulsaciones codificadas que comprende:

• un dispositivo activo integrado fotónico con un láser monomodo y un modulador de electro-absorción (EAM) integrados monolíticamente,

• un codificador Mapeador digital complejo de amplitud-fase,

• un Precodificador diferencial,

• un Codificador de impulsos multinivel de la señal de fase y

• un bloque Adaptador de señal que ajusta los niveles y corrige la modulación de intensidad residual del láser a través del EAM,

y caracterizado porque ambos elementos fotónicos, láser y EAM, se modulan directamente con las combinaciones de fase y módulo respectivas de cada símbolo en la constelación compleja QAM, a partir de la información digital a transmitir, mediante:

a. una señal de corriente eléctrica directa al láser consistente en pulsaciones discretas de tipo impulsivo de varios niveles y con ciclo de trabajo corto, de máximo un período de símbolo en los niveles distintos de "0” (valor central de referencia), y que produce una señal óptica cuya fase óptica está modulada de tal manera que:

• el estado “0” representa que no hay cambio en la fase óptica mientras que

• el resto de niveles indica cambios positivos o negativos en la fase óptica según la amplitud de la pulsación, que se ajusta para que su integral temporal multiplicada por el factor de “chirp” del láser ofrezca la variación de fase deseada en cada símbolo respecto a la del símbolo anterior en la constelación.

b. una señal de tensión eléctrica al EAM correspondiente a la amplitud o módulo del símbolo QAM a transmitir, a la que se sustrae una muestra de la señal de corriente inyección al láser, para compensar la modulación residual de intensidad en el láser.

y donde las dos señales respectivas hacia el dispositivo fotónico se adaptan según sus parámetros físicos opto-electrónicos mediante el módulo Adaptador (Ad, 104), situado preferentemente lo más cercano posible al dispositivo para extender la banda ancha, igualar los retardos de las dos ramas (A y o) y adaptar las impedancias, para lo cual se puede colocar un resistor en serie con el láser y otro en paralelo con el EAM a la vez que se introduce la polarización en corriente y en tensión continua a ambos respectivamente.

2. Transmisor óptico con modulación dual de fase y amplitud según la Reivindicación 1 donde la forma de los impulsos de fase en el transceptor puede ser conformada mediante un ecualizador o filtro paso alto analógico, que aproxima la función del Codificador de impulsos multinivel.

3. Transmisor óptico con modulación dual de fase y amplitud según la Reivindicación 1 ó 2 por el que la anchura de los impulsos de la señal de pulsos al láser es igual o del orden del tiempo de símbolo y en este caso los bloques PREC y COD sean redundantes y se obvien, generando el láser señal modulada en fase continua del tipo MSK (Mínimum Shift Keying) o CPFSK (Continuous Phase Frequency Shift Keying), con el mismo tipo de detección en recepción que DPSK.