KR20150113064A - 코히어런트 검출을 갖는 m-pam 광 시스템들에 대한 레벨 간격 - Google Patents

코히어런트 검출을 갖는 m-pam 광 시스템들에 대한 레벨 간격 Download PDF

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Abstract

장치는 M 개의 상이한 레벨들 중에서 진폭-변조된 광 신호를 제공하도록 구성된 광 송신기를 포함한다. 성상 제어 모듈은 광 신호를 제어하기 위해 구동 신호를 제공하도록 구성된다. 피드백 모듈은 광 신호의 심볼 성상의 진폭 피크들 사이의 간격의 일 측정치를 수신하도록 구성된다. 피드백 모듈은 또한 간격의 측정치에 응답하여 광 신호를 조정하기 위해 성상 제어 모듈을 규제하도록 구성된다.

Description

코히어런트 검출을 갖는 M-PAM 광 시스템들에 대한 레벨 간격{LEVEL SPACING FOR M-PAM OPTICAL SYSTEMS WITH COHERENT DETECTION}
본 출원은 2013년 2월 25일에 출원된 미국 가출원 번호 61/769,078, 및 2013년 3월 5일에 출원된 미국 가출원 번호 61/772,664에 대하여 35 U.S.C. § 119(e) 하에서 우선권의 이익을 주장하고, 둘 모두의 내용들은 그들의 전체로 참조로서 통합된다. 본 출원은 2013년 6월 27일에 출원된 미국 특허출원 번호 13/929,757의 일부 계속 출원이고, 그의 전체가 여기에 참조로서 통합된다.
본 개시는 일반적으로 광 통신의 분야에 관한 것이다.
본 섹션은 본 발명의 더 양호한 이해를 용이하게 하는 것을 도울 수 있는 양태들을 소개한다. 따라서, 본 섹션의 진술들은 이러한 관점에서 판독되어야 하고, 그것이 종래 기술인지 또는 그것이 종래 기술이 아닌지에 대한 용인들로서 이해되지 않아야 한다.
인터넷 및 클라우드 컴퓨팅 애플리케이션들의 급속한 성장은 통신 네트워크들의 용량에 대한 점점 더 상당한 수요를 부추긴다. 광 전송 네트워크들에서 편광 분할 멀티플렉싱된 직교-위상-편이-변조(PDM-QPSK) 및 디지털 코히어런트 검출을 사용하여 100 Gb/s 기술들의 상업화 및 배치, 및 400 Gb/s 및 1 Tb/s 기술들과 같은 더 높은 비트 레이트들의 개발에 의해, 가까운 미래에 10 Gb/s로부터 100 Gb/s 이상까지 메트로 네트워크들을 업그레이드할 시급한 필요가 또한 존재한다. 디지털 코히어런트 검출은 높은 스펙트럼 효율들 및 네트워킹 적응성들을 달성하기 위한 하나의 방식이다. 그러나, 광 전송 네트워크들과 비교될 때, 메트로 네트워크들은 비용, 풋프린트, 및 전력 소비에 더 민감하다. 메트로 네트워크들의 미래 요구 사항들을 충족하는 저비용 광 송신 시스템들에 대한 상당한 수요가 존재한다.
본 개시는, 예를 들면, 광 통신 신호들을 전송하기 위한 장치, 시스템들, 및 방법들에 관한 것이다.
일 실시예는 M 개의 상이한 레벨들 중에서 진폭-변조된 광 신호를 제공하도록 구성된 광 송신기를 포함하는 장치를 제공한다. 성상 제어 모듈(constellation control module)은 광 신호를 제어하기 위해 구동 신호를 제공하도록 구성된다. 피드백 모듈은 광 신호의 신호 성상의 진폭 피크들 사이의 간격의 측정치를 수신하고 심볼 간격의 측정치에 응답하여 광 신호를 조정하도록 구성된다.
다른 실시예는, 예를 들면, 광 송신기를 형성하기 위한, 방법을 제공한다. 상기 방법은 광 송신기가 M 개의 상이한 레벨들 중에 진폭-변조된 광 신호를 제공하도록 구성하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 성상 제어 모듈이 광 신호를 제어하기 위해 구동 신호를 제어하도록 구성하는 단계를 추가로 포함한다. 상기 방법은 또한 피드백 모듈이 광 신호의 심볼 성상의 진폭 피크들 사이의 간격의 측정치를 수신하도록 구성하는 단계를 추가로 포함한다. 피드백 모듈은 또한 간격의 측정치에 응답하여 광 신호를 조정하도록 구성된다.
임의의 실시예에서, 성상 제어 모듈 및 피드백 제어기는 진폭-위상 변조 심볼 성상(amplitude-shift keyed symbol constellation)의 심볼들 사이의 간격을 실질적으로 동등하게 하도록 구성될 수 있다. 임의의 실시예들에서, 광 송신기는 구동 신호에 응답하여 광 신호를 생성하도록 구성된 직각 캐비티 표면-발광 레이저(VCSEL)를 포함할 수 있다. 임의의 실시예에서, 구동 신호는 진폭, 바이어스 레벨, 및 진폭 피크 간격을 나타낼 수 있다. 임의의 실시예에서, 피드백 모듈은 진폭 피크 간격 조정 신호를 제공하도록 구성될 수 있다. 임의의 실시예에서, 광 송신기는 구동 신호에 응답하여 레이저로부터의 광을 M 개의 상이한 레벨들로 변조하도록 구성된 전계-흡수 변조기를 포함할 수 있다. 임의의 실시예에서, 광 송신기는 구동 신호에 응답하여 레이저로부터의 광을 M 개의 상이한 레벨들로 변조하도록 구성된 마하-젠더 변조기(MZM)를 포함할 수 있다.
임의의 실시예는 코히어런트 광 수신기를 추가로 포함할 수 있다. 수신기는 심볼 성상의 진폭 피크들 사이의 간격을 결정하도록 구성될 수 있고, 그로부터의 심볼 간격의 측정치를 생성하도록 또한 구성될 수 있다. 임의의 실시예에서, 두 개의 레이저들은 광 신호의 제 1 및 제 2 상이한 편광들에 대해 편광-멀티플렉싱된 신호들을 제공하도록 구성될 수 있다.
다른 실시예는 제 2 장치, 예를 들면, 광 수신기를 제공한다. 상기 장치는 광 검출기 및 성상 특징화 모듈을 포함한다. 광 검출기는 수신된 광 신호를 복조하고 그로부터 수신된 심볼 성상을 생성하도록 구성된다. 성상 특징화 모듈은 수신된 심볼 성상의 진폭 피크들 사이의 간격을 결정하고, 심볼 간격의 측정치를 제공하도록 구성된다.
다음의 실시예들은 제 2 장치에 관하여 기술된다. 임의의 실시예에서, 광 수신기는 국부 발진기 및 광 신호의 동 위상 및 직교 성분들을 결정하도록 구성된 광 하이브리드를 포함할 수 있다. 임의의 실시예에서, 광 수신기는 광 신호의 동위상 및 직교 성분들을 결정하도록 구성된 광 120도 하이브리드를 포함할 수 있다. 임의의 실시예에서, 심볼 성상의 각각의 심볼은 동위상/직교(I/Q) 평면에서 폐곡선으로 나타내어질 수 있다. 이러한 실시예들에서, 진폭 검출기는 폐곡선들 사이의 간격을 결정할 수 있다.
도 1은 단일 광섬유, 디멀티플렉서, 및 다수의 수신기들에 멀티플렉싱된 다수의 송신기들을 사용하는 종래 기술의 시스템을 도시하는 도면.
도 2는 편광 빔 조합기(PBC)를 사용하여 두 개의 직접 변조된 레이저들의 출력들을 조합하는 송신기, 및 송신된 신호의 직접 검출을 채용하는 수신기를 포함하는 종래 기술의 시스템을 도시하는 도면.
도 3은 광 통신 시스템이, 1) M-ASK 광 신호를 생성하기 위해 M-레벨, 예를 들면, 4-레벨, 전기 신호들로 직접 변조된 레이저들을 포함하는 송신기, 및 2) 캐리어 및 위상 복구를 채용하지 않고 데이터를 복구하기 위해 광 신호를 복조하기 위해 광 하이브리드를 채용하는 수신기를 포함하는 개시의 일 실시예를 도시하는 도면.
도 4는 광 120도 하이브리드들, 예를 들면, 3×3 광 커플러들이 도 3의 광 하이브리드의 몇몇 기능을 제공하는 도 3의 수신기의 일 대안적인 실시예를 도시하는 도면.
도 5는 마하 젠더 변조기들이 도 3 및 도 4의 송신된 광 신호를 생성하기 위해 채용되는 도 3의 송신기의 일 대안적인 실시예를 도시하는 도면.
도 6은 도 3의 송신기의 일 대안적인 실시예를 도시하는 도면. 전계-흡수 변조기들은 도 3 및 도 4의 송신된 광 신호를 생성하기 위해 채용된다.
도 7a 내지 도 7c는 수신된 성상의 양태들을 도시하는 도면들. 도 7a는 배치가 연속적인 폐곡선들을 포함하는 일 실시예를 도시하고, 도 7b 및 도 7c는 성상이 개방 아크들을 포함하는 실시예들을 도시한다.
도 8은 도 9a 내지 도 12에 나타낸 특징들을 결정하기 위해 사용될 수 있는 송신기와 수신기 사이의 성형 필터를 포함하는 실험적인 구성을 도시하는 도면.
도 9a 및 도 9b는 성형 필터를 갖는 및 성형 필터를 갖지 않는 도 8의 실시예에 의해 송신된 신호의 I/Q 특징들을 각각 도시하는 도면들.
도 10은 성형 필터를 갖는 및 성형 필터를 갖지 않는 도 3의 실시예 및 성형 필터의 일 예시 응답에 의해 송신된 신호의 피크 강도 특징들을 도시하는 도면.
도 11은 연속적인 동작(예를 들면, 송신기와 수신기 사이의 무시할 정도의 광 경로 길이)에 대하여 도 8의 실시예의 실험적인 수행을 도시하는 도면.
도 12는 도 8의 실시예의 비트 에러 레이트(BER) 특징들을 세 개의 주간 거리들, 예를 들면, 320 ㎞, 640 ㎞, 및 960 ㎞에 대한 개시 전력의 함수로서 도시하는 도면.
도 13은 도 7a의 심볼 링들과 같은 성상 심볼들 사이의 간격을 대략 동등하게 하도록 구성된 PAM 송신 시스템의 일 실시예를 도시하는 도면.
도 14는 심볼 간격을 동등하게 하기 위해 도 13의 시스템을 동작시키는 방법의 일 실시예를 도시하는 도면.
도 15는 연속적인 동작(예를 들면, 송신기와 수신기 사이의 무시할 정도의 광 경로 길이)에서 4-PAM 송신 시스템에서 도 13에 도시된 실시예를 구현하도록 구성된 테스트 시스템의 실험적인 수행을 도시하는 도면.
본 발명의 더 완전한 이해는 첨부하는 도면들과 함께 취해질 때 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 얻어질 수 있다.
여기에 나타낸 실시예들은, 예를 들면, 일반적으로 100 ㎞ 내지 1000 ㎞의 범위 내인, 메트로 네트워크들을 통해 데이터의 개선된 광 송신을 위한 비용-효율적인 해결책들을 기술한다. 하나의 비제한적인 예시 실시예에서, 100 Gb/s 신호는 ASK 변조 방식을 구현하는 1.5-㎛ 직접 변조된 VCSEL들을 사용하여 960-㎞ 표준 단일-모드 광섬유(SSMF)를 통해 송신된다. 실시예들은, 예를 들면, 차세대 100 Gb/s 메트로 네트워크들에 적용가능할 수 있다. 송신된 신호의 수신은 디지털 코히어런트 검출에 의해 가능해진다. 이러한 송신 거리 및 레이트는, 예를 들면, 직접 변조된 VCSEL들을 사용하여 광 데이터를 송신하기 위해 알려진 방법들 및 시스템들을 통해 상당한 개선을 나타낸다.
VCSEL들은 그들의 비교적 낮은 비용, 에너지 효율, 및 작은 풋프린트에 의해 단거리 도달 및 낮은 데이터 레이트 적용들에서 널리 사용된다. 최근의 발전들은 단일 모드 1.5-㎛ VCSEL들의 40 Gb/s 동작 및 10 Gb/s에서 60 ㎞의 최대 송신 거리를 가능하게 했다. 직접 변조를 갖는 VCSEL들을 사용하는 100 Gb/s 단거리-도달 링크는 또한 4-레벨 펄스 진폭 변조(PAM), 편광-분할 멀티플렉싱(PDM) 및 직접 검출에 의해 최근에 입증되었다. 그러나, 단지 100 m 송신 거리가 달성되었다. 이러한 및 다른 고려들에 대하여, 직접 변조된 VCSEL들은 종래에 높은 데이터 레이트들에서 100 ㎞ 내지 1000 ㎞ 사이의 송신 거리들을 갖는 메트로 네트워크들에 적절하도록 일반적으로 고려되지 않는다.
도 1은 다수의 송신기들 및 수신기들을 사용하는 제 1 종래 기술의 구현을 도시한다. 예를 들면, 이러한 시스템은 10개의 10 Gb/s 송신기들(110) 및 수신기들(120), 또는 도시된 바와 같이, 4 개의 25 Gb/s 송신기들(110a 내지 110d) 및 수신기들(120a 내지 120d)(4×25 Gb/s)을 포함할 수 있다. 이러한 구현의 하나의 결점은 그가, 예를 들면, 일반적으로 50-㎓ 채널 간격에 적합하지 않을 수 있는 큰 대역폭을 차지한다는 것이다. 더욱이, 이러한 시스템은 일반적으로 광 분산 보상을 사용하지 않고 약 수백 킬로미터보다 큰 거리에 걸쳐 송신할 수 없다.
도 2는 두 개의 레이저들(210a, 210b)을 4-레벨 신호들로 직접 변조하는 제 2 종래 기술의 구현을 도시한다. 레이저 출력들은, 편광 빔 조합기(PBC)(220)를 사용하여 상이하게, 예를 들면, 직교하여, 편광되고 조합된다. 신호는 두 개의 편광들을 분리하는 편광 빔 스플리터(PBS)(230)에 의해 수신된다. 두 개의 직접-검출 수신기들(240a, 240b)은 이후 분리된 편광 신호들을 수신한다. 이러한 구현의 하나의 결점은 일반적으로 부피가 큰 광 편광 트랙킹이 일반적으로 요구된다는 것이다. 더욱이, 광 분산 보상이 일반적으로 수십 킬로미터 이상의 거리들에 대해 요구된다.
제 3 종래 기술의 구현(도시되지 않음)은 서브캐리어 변조를 사용한다. 편광 분할 멀티플렉싱(PDM)은 신호의 대역폭을 감소시키기 위해 이러한 방식으로 사용될 수 있다. 수신측상에서, 광 편광 트랙킹이 일반적으로 요구된다. 또한, 상기 방식은 편광-모드 분산(PMD)에 민감하다.(예를 들면, A. S. Karar 및 J. C. Cartledge 외, "Generation and Detection of a 112 Gb/s Dual Polarization Signal Using a Directly Modulated Laser and Half-Cycle16-QAM Nyquist-Subcarrier-Modulation"(ECOC 2012, paper Th.3.A.4, 2012)를 참조하라).
개시의 범위 내의 실시예들은 전술된 종래 기술 구현들의 결점들의 일부를 극복한다. 발명자들은 광원들, 예를 들면, 레이저들이, M 개의 진폭-위상 변조(ASK) 광 신호들을 생성하기 위해 M-레벨 전기 신호들로 직접 변조될 수 있다는 것을 발견했다. 이하에 기술된 몇몇 실시예들에서, M은 4와 같다는 것과 같은 제한이 없이 보여진다. 광 송신기의 복잡성은 코히어런트 송신기에 관하여 상당히 감소된다. 편광 분할 멀티플렉싱(PDM)은 신호의 대역폭을 감소시키기 위해 몇몇 실시예들에서 사용된다. 예를 들면, PDM-4ASK 변조된 시스템은 25 Gbaud 심볼 레이트를 사용하여 100 Gb/s 송신 레이트를 실행할 수 있다. 수신기측에서, 수신된 심볼 스트림이 코히어런트로 검출될 수 있고, 이는 디지털 신호 처리(DSP)에 의해 전기 도메인에서 색 분산 보상 및 편광 디멀티플렉싱을 선택적으로 제공할 수 있다. 송신된 신호가 ASK 변조되기 때문에, 캐리어 주파수 및 위상 복구들이 필요하지 않고, 이는 수신기들의 복잡성 및 전력 소비를 상당히 감소시킬 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 레이저들은 비용을 더 감소시키는 VCSEL들이다.
도 3은 비제한적인 실시예에서 시스템(300)의 블록도를 도시한다. 시스템(300)은 송신기(310) 및 수신기(320)를 포함한다. 송신기(310)는 두 개의 레이저들(330a, 330b)을 포함한다. 레이저들(330a, 330b)은 임의의 특정한 레이저 형태로 제한되지 않고, 각각은, 예를 들면, 에지 발광 분산 피드백(DFB), 분산 브래그 반사기(DBR) 또는 패브리-페롯(FP) 레이저, VCSEL 또는 전계-흡수 변조기 또는 간섭-기반 변조기와 같은 외부 변조기로 후속되는 레이저일 수 있다. VCSEL로 제한되지 않으면서, 이러한 레이저 형태를 포함하는 실시예들은, 예를 들면, VCSEL이 더 낮은 비용일 수 있고 비슷한 에지-발광 레이저 다이오드보다 큰 신뢰성을 가질 수 있다는 점에서 이로울 수 있다.
레이저들(330a, 330b)의 각각은 M-레벨 전기 신호들로 직접 변조되고, M은 4와 같다는 제한이 없는 것으로 보여진다. 레이저(330a)의 출력은 제 1의 명확한 편광, 예를 들면, 수평(H)을 갖는다. 편광 회전자(PR)(335)는 레이저(330b)의 출력의 편광을 회전시켜서, 편광 회전된 광은 제 1 편광과 상이한 제 2 편광, 예를 들면, 수직(V)을 갖는다. 레이저들(330a, 330b)의 출력들은 편광 빔 조합기(PBC; 340)와 조합되어, 그에 의해 PDM-(M)ASK 신호(350)(예를 들면, M=4)를 생성한다.
수신기(320)를 참조하면, 송신기(310)의 출력에서 편광에 관해 임의로 회전될 수 있는 신호(350)의 편광 성분들은 PBS(355)에 의해 분리된다. 국부 발진기(LO; 360)는 PBS(365)에 의해 분리되는 두 개의 편광 성분들, 예를 들면, H 및 V를 생성한다. PBS(355)로부터의 각각의 편광 성분은 두 개의 편광 다이버스 90° 광 하이브리드들(370a, 370b) 중 대응하는 것에서 PBS(365)로부터 대응하는 편광 성분과 만난다. 참조되지 않은 광 검출기들, 예를 들면, 단일 종단 또는 균형 잡힌 광-검출기들, 저역 통과 필터들, 및 아날로그-디지털 변환기들(ADCs)은 하이브리드들(370a, 370b)의 출력들을 디지털 전기 도메인으로 변환한다. DSP(380)는 색 분산(CD) 보상, 편광 디멀티플렉싱 및 심볼간 간섭(ISI) 균등화를 제공한다. 몇몇 실시예들에서, 심볼 식별은 등화기들 후에 직접 수행될 수 있다. 특히, 캐리어 주파수 및 위상 복구들이 예시된 실시예에 의해 요구되지 않거나 또는 사용되지 않는다.
도 4는 예를 들면, 수신기(410)를 포함하는, 수신기(400)의 대안적인 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 광 120° 하이브리드들, 예를 들면, 3×3 커플러들(420a, 420b)은 시스템(300)의 90° 광 하이브리드들(370a, 370b)을 대신한다. 적절하게 구성된 3×3 커플러들이 광 수신기들에서 광 하이브리드들 대신에 사용될 수 있다는 것이 이전에 보여졌다. 예를 들면, 여기에 참조로서 통합된, C. Xie 외, "Colorless coherent receiver using 3×3 coupler hybrids and single-ended detection"(Optics Express, Vol. 20, No. 2, pp. 1164-1171, 2012)를 참조하라. 수신기(400)로 나타낸 실시예들에서, 커플러들(420a-b)은 광 하이브리드들, 예를 들면, 수신기(320)를 사용하여 실시예들에 관해 상당히 더 낮은 비용을 제공할 것이 기대된다. 세 개의 단일-종단 검출기들(430)이 각각의 3×3 커플러에 대해 사용되고, 추가의 신호 처리가 I 및 Q 성분들을 획득하기 위해 요구될 수 있다.
DSP(440)는 각각의 수신된 편광 채널의 I 및 Q를 결정하기 위해 DSP(380)의 기능 및 추가의 기능을 포함할 수 있다. 요약하면, 커플러의 입력에서 광 신호 필드(ES) 및 LO 필드(EL), 검출기들(430), 예를 들면, 단일-종단 검출기들의 출력 광 전류들은 다음으로 기술되고:
Figure pct00001
φ는 LO와 신호 사이의 위상차를 나타낸다. 식(1)의 제 1 항은 직접 검출 항이고, 제 2 항은 비트 항이다. 국부-발진기 대 신호 전력비(LOSPR)가 작고 및/또는 다수의 파장-분할 멀티플렉싱된(WDM) 채널들(
Figure pct00002
, M은 WDM 채널들의 수이고, Esi는 채널i의 광 신호 필드이다)이 존재하는 경우, 직접 검출 항은 비트 항에 비해 상대적으로 크게 될 수 있다. I 및 Q 성분들은 다음의 간단한 연산들로 획득될 수 있다:
Figure pct00003
Figure pct00004
도 5는 (M)ASK 송신기(510)(예를 들면, M=4)의 대안적인 실시예를 도시한다. 송신기(510)는 변조되지 않은(CW) 레이저 소스(520), 마하-젠더 변조기들(MZMs; 530a, 530b), 이전에 참조된 PR(335), 및 이전에 참조된 PBC(340)를 포함한다. MZM(530a)은 M-레벨 신호 소스(540a)(예를 들면, M=4)에 의해 구동된다. MZM(530b)은 M-레벨 신호 소스(540b)(다시 예를 들면, M=4)에 의해 구동된다. MZM들(530a/b)에 의해 수신된 CW 광 부분들은 각각 그에 의해 M 개의 값들(예를 들면, M=4) 중 하나로 변조된다. PR(335)은 MZM(530a)으로부터의 광에 관하여 MZM(530b)으로부터의 변조된 광의 편광을 예를 들면, Π/2 라디안들만큼 회전시키고, 신호들은 PBC(340)에 의해 재조합된다.
도 6은 (M)ASK 송신기(610)(예를 들면, M=4)의 다른 대안적인 실시예를 도시하고, 여기서 전계-흡수 변조기들(EAMs)(620a, 620b)은 도 5의 MZMs을 대신한다. 광학 기술들에서 당업자들에 의해 이해되는 바와 같이, EAM은 인가된 전압에 응답하여 그를 통해 전달하는 광 신호의 강도를 변조할 수 있고, 전압은 전파 매체의 밴드갭을 변조한다. EAM들(620a/b)은 그에 의해 레이저(520)로부터 수신된 CW 광의 강도를 변조하기 위해 사용될 수 있다. 송신기(610)의 나머지 요소들은 이전에 기술된 바와 같이 동작할 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 다수의 실시예들에서 수신된 신호 성상들(700A, 700B, 700C)의 양태들을 도시한다. 각각의 도면은, 성상들(700A 내지 700C)의 동위상(수평축) 및 직교(수직축) 성분들을 갖는, 복소수 I-Q 공간, 예를 들면, 평면을 도시한다.
성상(700A)은 다수의 폐곡선들(710), 예를 들면, 동심 고리들, 및 심볼 포인트(720)를 포함한다. 이러한 성상은 이중-편광 송신된 신호의 하나의 편광에 대한 균등화 후 일 실시예에서 시뮬레이팅된 데이터를 나타내고, 폐곡선들(710) 및 심볼 포인트(720)의 각각은 이하에 더 기술되는 송신된 심볼을 나타낸다. 폐곡선들(710)은 2π의 각도 측정치를 갖는 아크들로서 보여질 수 있다. 시뮬레이션에서, 송신기 레이저들(예를 들면, 레이저들(330a/b)) 및 LO 레이저(예를 들면, 레이저(360))의 선폭들은 각각 500 ㎒ 및 10 ㎒이고, 그에 대한 제한은 없다. 송신기와 LO 레이저들 사이의 주파수 오프셋들은 각각 x 및 y 편광들에 대해 1 ㎓ 및 2 ㎓이고, 그에 대한 제한은 없다.
성상(700B)은 성상(700A)의 동심 고리들이 완전히 폐쇄되지 않고, 예를 들면, 개방된 아크들일 때 수신된 신호 성상의 양태들을 도시한다. 이러한 배치는 개방된 아크들(730) 및 심볼 포인트(720)를 포함한다. 개방된 아크들(730) 및 포인트(720)의 각각은 송신된 심볼을 나타낸다. 개방된 아크들(730) 각각은 2π보다 작은 각도 측정치, 이러한 예에서 약 11π/6를 갖는다. 각각의 개방된 아크(730)는 폐곡선들, 또는 폐곡선들(710)과 유사한 고리들(740)을 형성하기 위해 그의 반경을 따라 외삽될 수 있다.
성상(700C)은 수신된 신호 성상의 양태들을 도시하고, 아크들(750)은 2π보다 실질적으로 작은 각도 측정치, 예를 들면, 약 π/4를 갖는다. 아크들(750)은 또한 폐곡선들, 또는 폐곡선들(710)과 유사한 고리들(760)을 형성하기 위해 외삽될 수 있다.
성상 아크들, 예를 들면, 폐곡선들(710) 및 아크들(730, 750)의 각도 측정치는 레이저(330)의 선폭에 의해 적어도 부분적으로 결정된다는 것이 고려된다. 더 작은 선폭을 갖는 레이저들(330)이 더 작은 각도 측정치를 갖는 성상 아크들을 생성하고, 반면에 더 큰 선폭을 갖는 레이저들(330)이 더 큰 각도 측정치를 갖는 성상 아크들을 생성한다는 것이 예상된다. 예를 들면, 레이저(330) 선폭이 충분히 클 때, 성상은 도 7a와 같은 폐곡선들을 포함한다. 매우 작은 선폭의 제한에서, 성상은 포인트들, 예를 들면, 매우 작은 각도 측정치를 갖는 아크들을 포함할 수 있다. 성상들(700B, 700C)은 이들 두 개의 극값들 사이의 예들을 도시하고, 여기서 아크들은 개방된 아크들이다.
성상들(700B, 700C)에서 심볼 아크들 중 하나의 각도 위치는 심볼 아크들의 다른 것들에 관하여 결정되지 않을 수 있다. 이는, 예를 들면, 각각의 심볼 아크로 분해되는 송신된 광의 편광 회전이 구속받지 않을 때, 발생할 수 있다. 각각의 폐곡선(710)은 "심볼 고리"라고 불릴 수 있다. 더욱이, 각각의 아크(730, 750)는, 심지어 아크가 2π보다 작은 각도 측정치를 갖고, 예를 들면, 개방된 아크인 경우라도, 고리들(740 또는 760) 중 하나와 같은 폐곡선 상에 각각의 아크의 외삽법에 의해 심볼 고리라고 불릴 수 있다.
여기서 및 청구항들에서, 두 개 이상의 심볼 고리들, 폐곡선들, 또는 아크들에 적용되는 용어 "동심"은 하나의 심볼 고리, 폐곡선 또는 아크가 다른 심볼 고리, 폐곡선 또는 아크 내에 위치되는 것을 의미한다. 제 1 아크가 제 2 아크가 외삽되는 폐곡선보다 작은 반경을 갖는 폐곡선으로 외삽될 때, 제 1 아크는 제 2 아크 내에 위치된다. 따라서, 성상들(700A 내지 700C) 각각은 세 개의 동심 심볼 고리들, 또한 대략 원점에 위치된 심볼을 포함한다. 두 개의 심볼 고리들에 대하여, 더 작은 반경을 갖는 심볼 고리는 여기서 저-차원 심볼 고리라고 불리고, 더 큰 반경을 갖는 심볼 고리는 여기서 고-차원 심볼 고리라고 불린다. 종래의 M-QAM 또는 M-PSK 성상들과 대조하여, 심볼들은 복소 평면에서 포인트들로 나타내어지고, 심볼들은 여기서 전체 고리들로 나타내어지고, 즉, 이들 성상들에서 심볼의 의미는 고리의 광 필드 값에 독립적이다.
"동심"의 몇몇 관례적인 의미들과 대조하여, 여기서 동심 심볼 고리들이 사용될 때, 용어는 심볼 고리들이 원점을 공유하는 실시예들을 포함하지만, 원점을 정확히 공유할 필요가 없다. 더욱이, 심볼 고리들(710)은 대략 원형이지만, 실시예들은 원형이 아닌 심볼 고리들, 예를 들면, 대략 타원형이지만 그로 제한되지 않는 폐 경로를 포함한다. 또한, 몇몇 실시예들에서, 하나의 심볼 고리는 상기 심볼 고리가 다른 심볼 고리들의 대략 원점에서 사실상 심볼 포인트인 작은 반경을 가질 수 있다. 이러한 심볼 포인트, 예를 들면, 심볼 포인트(720)는 하나 이상의 다른 심볼 고리들 내에 완전히 포함될 때 동심 심볼 고리라고 간주될 수 있다. 따라서, 성상(700)은 네 개의 수신된 심볼들을 나타낸다.
도 8은 다른 실시예, 예를 들면, 시스템(800)의 실험적인 구성을 도시한다. 시스템(800)은 레이저(810), 디지털-아날로그 변환기(DAC; 820), 편광 멀티플렉서(830), 증폭기들(840), 성형 필터(850), 광 경로(855), 증폭기 LO(860), 코히어런트 수신기(870), 디지털 샘플링 오실로스코프(880) 및 오프라인 처리(890)를 포함한다. 여기서, 광 경로(855)의 길이가 무시할 수 있을 때, 실시예는 "연속적"이라고 불릴 수 있다. 다른 실시예들에서, 광 경로(855)의 길이는 대략 수백 킬로미터(㎞)의 크기일 수 있다. 비제한적인 예에서, 구동기(820)는, 예를 들면 52.86 Gb/s에 도달하는, 레이저(810)의 35 Gbaud 3-레벨 진폭 직접 변조를 제공하고, 편광 멀티플렉서(830)에 의해 동일한 파장 채널에서 105.70 Gb/s를 송신하는 두 개의 VCSEL들을 에뮬레이팅한다. 다수의 실시예들에서, 광 필터(850)는 복수의 동심 심볼 고리들의 고유의 서브세트의 강도를 감소시키도록 구성된다. 이러한 양태는 이하에 또한 기술된다.
레이저(810)가 VCSEL인 경우, 이는 큰 선폭, 예를 들면, > 500 ㎒를 갖는다. 그러나, 이는 시스템 성능에 영향을 끼치지 않고, 캐리어 주파수 및 위상 복구들이 처리(890)에서 요구되지 않고, 이는 또한 코히어런트 수신기의 복잡성 및 전력 소비를 감소시킨다.
도 9a 및 도 9b는 시스템(800)을 사용하여 측정된 실험적으로 결정된 심볼 성상들을 제한 없이 나타낸다. 실험적인 실시예는 성형 필터(850)의 존재 없이(9a) 및 존재와 함께(9b) 105.70 Gb/s PDM-3ASK 신호의 연속적인 구성 및 동작을 포함한다. 이들 도면들은 증폭기(840a)에 의해 출력된 신호의 I/Q 성상을 도시한다. 도 3을 참조하면, 성형 필터(850)는, 예를 들면, 광 소자에 의해, 물리적으로 구현될 수 있거나, 또는 송신기(310) 또는 수신기(320)에서 DSP에 의해 구현될 수 있다. 실시예들은, 필터(850)의 모든 기능 양태들이 DSP 또는 광 소자에 의해 실행될 수 있다는 것을 인식하여, 복잡성 없이 필터(850)를 포함하는 시스템(800)을 일반적으로 참조하여 기술될 수 있다. 예시된 실시예에서, 필터(850)는, 예를 들면, 미국 캐나다 밀피타스 JDS 유니페이즈사에 의해 생산된, 0.67-㎚ 필터로 제한하지 않고 나타내었다.
필터(850)는 동심 심볼 고리들의 적절한 서브세트의 강도를 감소시키도록 동작할 수 있다. 예를 들면, 도 9a 및 도 9b의 검토는 I-Q 평면의 대략 원점에 위치된 저-차원 심볼 고리(910)(최저차원 심볼 고리)의 강도가 필터(850)의 존재에 의해 감소되어, 세트의 심볼 고리들 사이에 콘트라스트가 강화된다는 것을 나타낸다. 또한, 필터링되지 않은(도 9a) 및 필터링된(도 9b) 특징들을 비교하면, 필터링은 성상의 동심 심볼 고리들(920, 930)의 상당한 콘트라스트 강화를 제공하고, 이는 검출된 신호의 성능을 개선할 것이 예상된다. 다른 양태에서, 필터(850)는 하위-레벨 진폭을 억제하고 I/Q 공간에서 상이한 신호 사이의 진폭 차이를 증가시킨다. 신호 콘트라스트를 강화시킴으로써, 필터(850)의 존재, 이하에 또한 예시되는 몇몇 실시예들에서 시스템 성능을 상당히 개선할 것이 예상된다.
필터(850)의 존재의 효과는 도 8의 실시예에서 증폭기(840a)에 의해 출력된 신호의 강도를 이전에 기술된 0.67-㎚ 필터를 사용하여 필터링 없이(1010) 및 필터링과 함께(1020) 파장의 함수로서 도시하는 도 10에 의해 또한 도시된다. 오버라잉 필터 응답(1030)은 약 1526 ㎚ 위 및 아래의 파장들에서 광 신호의 강도를 감소시키기 위한 필터(850)의 동작을 도시한다. 감소는 심볼 고리들, 예를 들면, 최저차원 심볼 고리의 적절한 서브셋의 전술한 강도 감소의 효과를 갖는다. 필터링된 특징은 또한 도 9b에 도시된 개선된 성상 특징들과 일치하는 오프-피크 광 잡음 플로어의 상당한 감소를 도시한다.
직접 변조된 레이저, 예를 들면, 레이저들(330a, 330b)에서, 더 큰 강도 심볼들은 더 낮은 강도 심볼들에 관하여 일반적으로 청색 편이된다. 필터(850)의 동작의 다른 양태에서, 필터(850)가 도 10의 예시적인 실시예에서 도시된 방식으로 신호 파장들로 정렬될 때, 적색 편이된 신호 부분(예를 들면, 더 낮은 강도 심볼들)은 청색 편이된 신호 부분(예를 들면, 더 높은 강도 심볼들)보다 더 큰 감쇠를 겪는다. 예를 들면, 도시된 실시예의 일 양태에서, 신호의 스펙트럼은 필터 응답이, 예를 들면, 파장의 증가와 함께 감쇠가 증가하는, 음의 기울기를 갖는 파장에 위치된다. 다른 양태에서, 피크 필터 응답은 대략 1526.1 ㎚에 위치되고, 반면에 피크신호 강도, 또는 신호 중심 주파수는 대략 1526.7 ㎚에 위치된다. 다시 말해서, 필터 응답은 신호 중심 파장에 관하여 더 짧은 파장의 방향으로, 예를 들면, 청색 방향으로 대략 0.5 ㎚만큼 편이될 수 있다. 다른 관점에서, 피크 필터 응답과 신호 중심 파장 사이의 파장차(Δλ)는 대략 0.5 ㎚이다. 다른 관점에서, 피크 필터 응답 파장과 신호 중심 파장 사이의 이러한 관계는 주파수 변조(FM)로부터 진폭 변조(AM)로의 변환을 초래한다. 이러한 변환은 신호가 괄목할만하게 증가하고 따라서 시스템의 성능도 증가할 것이 예상된다. 다수의 실시예들에서, Δλ는 전체 신호 스펙트럼이 음의 기울기를 갖는 필터 응답의 영역 내에 위치되도록, 예를 들면, 전체 신호 스펙트럼의 파장이 필터의 중심 파장보다 크도록 선택된다. 예를 들면, 도 10에서, 신호 스펙트럼(1010)은 실질적으로 1526 ㎚보다 큰 파장에 위치되고 따라서 음의 기울기를 갖는 필터 응답(1030)의 부분과 일치한다.
지금 도 11을 고려하면, 연속하는 동작에서 시스템(800)의 비트 에러 레이트(BER)는 광 신호 대 잡음비(OSNR)에 대해 도시된다. 이러한 특징은, 이러한 특정 실시예에서, 약 2.0×10-3의 BER에서 에러 플로우가 존재한다는 것을 보여준다. 약 98.80 Gb/s의 알짜 비트 레이트를 초래하는, 7% 오버헤드 하드-결정 포워드-에러-보정(FEC) 코드에 의해, 실질적으로 에러가 없는 동작은 약 26 ㏈보다 큰 OSNR로 예상될 수 있다. 다른 양태에서, 20% 오버헤드 하드-결정 FEC 코드가 약 88.10 Gb/s의 알짜 비트 레이트에 대해 사용되는 경우, 실질적으로 에러가 없는 동작은 20.3 ㏈보다 큰 OSNR로 예상된다.
도 12는 105.7 Gb/s의 비트 레이트에서 세 개의 주간 거리들(320 ㎞, 640 ㎞, 960 ㎞)에 대하여 광 경로(850)로의 신호의 개시 전력의 함수로서 BER 특징들을 도시한다. 각각의 특징은 약 2 ㏈m와 약 3 ㏈m 사이의 개시 전력에 대해 최소 BER을 갖는다. 7% FEC 오버헤드에 의해, 320 ㎞ 송신 거리가 달성될 수 있고, 반면에 20% FEC 오버헤드에 의해 960 ㎞ 송신 거리가 달성될 수 있다. ASK 신호에 대한 이러한 송신 능력은 이전에는 알려지지 않았고, 기술된 실시예들의 예상 밖의 이로운 양태이다. 예를 들면, PDM 및 직접 검출에 의한 4-레벨 PAM의 이전에 기술된 최대 송신 거리는 약 100 m였다. 따라서, 도 12에 도시된 결과들은 이전의 송신 거리 한도들보다 적어도 약 1000의 팩터만큼의 개선이고, 심지어 적어도 약 10,000의 개선을 나타낼 수 있다. 이러한 결과들은 메트로 네트워크들에서 비용 효율적인 광 송신을 위해 잠재적인 이익을 명확히 제공한다.
지금 도 13으로 돌아가면, 1300으로 표시된 실시예는, 예를 들면, 광 송신기(1305) 및 광 수신기(1310)를 포함하는, 광 송신 시스템이 도시된다. 송신기(1305)는 광 경로를 거쳐 변조된 광 신호(1315)를 수신기(1310)로 송신하도록 구성된다. 광 경로는 임의의 특정 형태로 제한되지 않지만, 몇몇 실시예들에서 광섬유를 포함할 수 있다. 레이저(330a, 330b)에 관하여 기술될 때, 레이저(1330)는 M 개의 상이한 레벨들 중에 진폭 변조되는 광 신호를 제공하도록 구성된다. 변조는, 성상들(700A, 700B, 700C)로 예시되는 것과 같은 신호 성상을 생성한다. 성상 제어 모듈(1340)은, 예를 들면, 신호 성상을 생성하기 위해 광 신호(1315)의 진폭 변조를 제공하기 위해, 레이저(1330)의 레이저 구동 신호의 바이어스 및/또는 진폭을 제어하도록 구성된다.
송신기(1305)는 또한 피드백 모듈(1350)을 포함한다. 피드백 모듈(1350)은 광 신호(1315)의 신호 성상의 심볼 간격의 측정치를 수신하고 심볼 간격의 측정치에 응답하여 레이저(1330) 구동 신호를 조정하기 위해 제어 모듈(1340)을 조절하도록 구성된다. 도시된 실시예에서, 피드백 모듈(1350)은 제 1 전기 신호를 제어 모듈(1340)로 및 제 2 전기 신호를 디지털-아날로그 변환기(DAC)(1360)로 제공한다. 선택적인 증폭기(1370)는 DAC(1360)의 출력을 적절한 레벨로 크기 조정할 수 있다. 제 1 신호는 바이어스 조정 및/또는 진폭 신호일 수 있고, 예를 들면, 제어 모듈(1340)이 레이저(1330) 구동 신호에 적용된 DC 바이어스 및/또는 신호 진폭을 변경할 것을 지시할 수 있다. 제 2 신호는 피크 진폭 간격 조정 신호일 수 있고, 예를 들면, DAC(1360)가 성상 심볼들 사이의 하나 이상의 피크 진폭 간격들을 변경하도록 지시할 수 있다. 바이어스/진폭 조정 신호 및 심볼 간격 조정 신호는, 예를 들면, 광 신호(1315)에 의해 전달된 개별적인 심볼들의 시간 스케일 상에, 동적으로 적용될 수 있어서, 신호 성상의 진폭 피크들 사이의 간격이 제어될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 성상 진폭 피크들 사이의 간격은 성상 특징화 모듈(1335)에 의해 수신기(1310)에서 결정된다. 모듈(1335)은 수신된 성상의 적어도 두 개의 진폭 피크들 사이, 예를 들면, 성상(700A)의 고리들 사이의 간격을 결정할 수 있다. 도 7a를 참조하면, 예를 들면, 모듈(1335)은 폐곡선들(710)의 인접한 쌍들의 진폭 피크들 사이의 간격(730)을 결정할 수 있다. 심볼 성상이 도 7c에서 예시된 것과 같은 심볼 아크들을 포함하는 실시예들에 대하여, 모듈(1335)은 고리들(760)과 같은 외삽된 폐곡선들 사이의 간격(730)을 결정할 수 있다. 모듈(1335)은 피드백 모듈(1350)이 제어 모듈(1340)을 통해 레이저 제어 신호의 DC 바이어스 및/또는 진폭 및/또는 DAC(1360)를 통해 심볼 간격의 변경들을 명령할 수 있는 진폭 피크 간격 정보를 피드백 모듈(1350)에 전달할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 심볼 간격은 신호(1315)가 전파하는 송신 매체, 예를 들면, 광섬유의 임의의 효과들을 포함할 수 있다.
진폭 피크들 사이, 예를 들면, 성상 심볼들 사이의 간격이 실질적으로 인접한 심볼들 사이와 같은 것이 바람직하다. 다수의 실시예들에서, "실질적으로 같은"은 심볼 성상에서 피크 진폭들 사이의 간격이 약 10% 미만으로 상이하다는 것을 의미한다. 몇몇 경우들에서, 간격들은 약 5%보다 크지 않게 상이한 것이 바람직할 수 있다. 또 다른 경우들에서, 간격들은 약 1%보다 크지 않게 상이한 것이 바람직할 수 있다. 더욱이, 도 9b의 성상에서 예시된 바와 같이, 때때로 성상 심볼들, 또는 고리들은 실질적으로 원형 대칭에서 벗어날 수 있다. 이러한 경우들에서, 모듈(1335)은 인접한 쌍들의 심볼들의 피크 진폭 사이의 간격, 예를 들면, 평균 간격의 임의의 적절한 측정치를 결정할 수 있거나, 또는 성상 심볼들의 가장 적절한 기하학적 모델들, 예를 들면, 타원들 사이의 간격을 결정할 수 있다.
도 13의 실시예가 구동 모듈(1340)의 출력에 응답하여 신호(1315)를 생성하기 위해 레이저(1330)를 제어하는 비제한적인 예에 대하여 기술된다는 것이 주의된다. 몇몇 다른 실시예들에서, 신호(1331)는, 예를 들면 송신기(510)(도 5) 또는 송신기(610)(도 6)에 의해 생성될 수 있다. 이러한 실시예들에서 제어 모듈(1340)은 전계-흡수 변조기 또는 MZM을 특정한 실시예에 적절하게 제어할 수 있다.
도 14는, 예를 들면, 수신된 성상, 예를 들면, 펄스 진폭 변조 성상의 심볼들 사이의 진폭에서 차이들을 적어도 부분적으로 같게 하기 위해 신호(1315)의 진폭 및/또는 DC 바이어스를 조정하기 위한, 방법(1400)의 일 실시예를 나타낸다. 방법(1400)은, 예를 들면, 제어 모듈(1340) 및 DAC(1360)에 의해, 수행될 수 있다. 이하에, 방법(1400)은 도시된 실시예에 제한되지 않고 도 13에 도시된 기능적 엔티티들을 참조하여 기술된다. 또한, 관련된 기술의 당업자들은 도시된 방법(1400)이, 개시의 범위 내에 있으면서 원하는 진폭 특징들을 달성하는, 추가의 단계들을 포함할 수 있거나, 또는 상이한 단계들을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
단계(1410)에서, 레이저 제어 신호는, 레이저가 균등하게 간격을 둔 구동 신호 및 초기 바이어스로 구동되도록, 예를 들면, 제어 모듈(1340) 및 DAC(1360)에 의해 설정된다. "균등하게 간격을 둔 구동 신호"에 의해, 레이저 구동 신호는 M 개의 상이한 레벨들을 갖고, 그의 각각은 그의 이웃 레벨들로부터 대략 균등하게 간격을 둔다는 것을 의미한다. 따라서, 예를 들면, 성상(700A)을 생성하기 위해, 레이저 구동 신호는 초기 레벨들(V0)의 대략 정수배인 네 개의 레벨들, 예를 들면, V0, 2V0, 3V0, 및 4V0을 가질 수 있다. 초기 바이어스는 임의의 값, 예를 들면, 대략 0 볼트 DC일 수 있다. 간격은 두 개의 인접한 심볼 고리들 간에 계산될 수 있고, 예를 들면, (2V0 - V0) = V0이다.
단계(1420)에서, 신호 성상의 진폭 레벨들이, 예를 들면, 수신기(1320)에 의해 검출 후 모듈(1335)에 의해 대략 동등하게 간격을 두었는지의 여부가 결정된다. 진폭들이 대략 균등하게 간격을 두었다고 결정되지 않는 경우, 방법은 단계(1430)로 진행하고, 단계(1430)에서 레이저 제어 신호의 진폭 및/또는 DC 바이어스가 조정되고, 및/또는 DAC의 레벨 간격이 조정된다. 이러한 조정은 수신된 성상과 원하는 진폭 특징들 사이의 차이들을, 예를 들면, 심지어 심볼 고리들 사이의 간격을 특징화하는 하나 이상의 신호들을 모듈(1335)에 의해 피드백 모듈(1350)로 전송하는 단계를 포함할 수 있다. 피드백 모듈(1350)은 이후 레이저 제어 신호의 변경을 수행하도록 이전에 기술된 바와 같이 동작할 수 있다. 방법(1400)은 이후 단계(1420)로 리턴하고, 또한 수신된 성상의 심볼 진폭들을 검사한다. 심볼 성상이 레이저 제어 신호의 진폭 및/또는 DC 바이어스 및 DAC의 레벨 간격의 변경에 대해 원하는 방식으로 응답된 경우, 모듈(1335) 및 피드백 모듈은 성상 심볼 간격의 차이들을 점차적으로 대략 균등화하도록 동작한다. 대신 심볼 성상이 성상 심볼 간격의 차이들이 더 크도록 응답되는 경우, 모듈(1335) 및 피드백 모듈(1350)은 성상 심볼 간격의 차이들을 구별하는 방식으로 레이저 제어 신호의 진폭 및/또는 DC 바이어스를 변경하도록 동작한다.
성상 심볼들 사이의 간격이 임계값, 예를 들면 수신기(1320)에 의해 수신된 심볼 스트림의 감소된 BER이 초래되는 레벨에 도달할 때, 방법(1400)은 종료 상태(1440)로 진행할 수 있다. 물론, 모듈(1335) 및 피드백 모듈(1350)은 수신된 심볼 성상을 계속 모니터링하고 BER의 원하는 레벨을 유지하기 위해 요구되는 레이저 제어 신호 진폭 및/또는 DC 바이어스 및 레벨 간격을 변경하도록 동작할 수 있다.
도 15는 EAM에 의해 생성된 32 Gbaud 4-PAM 신호를 송신하는 검사 시스템의 두 개의 경우들에 대해 OSNR의 함수로서 BER을 도시한다. 제 1 BER 특징(1510)에 대하여, 레이저, 예를 들면, 레이저(1330)는 성상 심볼들, 예를 들면, 성상(700A)의 고리들의 강도들을 균등하게 하도록 제어되었다. 이러한 경우는 도 8에서 보여진 BER 특징과 유사하다. 제 2 BER 특징(1520)에 대하여, 레이저는 성상 심볼들 사이의 간격을 균등화하도록 제어되었다. 이들 두 개의 경우들에 대한 BER 특징들 사이의 비교는 30㏈ OSNR에서 BER의 약 10배의 개선을 보여주고, 이는 송신 충실도를 상당히 개선하고 및/또는 더 긴 송신 거리를 허용할 것이 예상된다. 이러한 결과, 도 11에서 논의된 이미 크게 유리한 결과들을 통한 다른 개선은 또한 이전에는 알려지지 않았고, 기술된 실시예들의 추가의 예상치 못한 이로운 양태를 제공한다. 도 13 및 도 14의 실시예에 의해 제공된 추가의 개선은 PAM 송신의 접촉점에서 심볼-간격 균등화가 종래의 광 기술들의 범위 밖에 있다는 것을 명확히 나타내고, 메트로 송신 시스템들에서 본 기술의 상태의 상당한 진보를 나타낸다.
본 발명의 다수의 실시예들이 첨부하는 도면들에 도시되고 전술된 상세한 설명에 기술되었지만, 본 발명은 개시된 실시예들로 제한되지 않고, 다음의 청구항들에서 진술되고 규정된 바와 같이 본 발명으로부터 벗어나지 않고 다수의 재정렬들, 변경들, 및 대체들이 가능하다는 것이 이해되어야 한다.
1305 : 광 송신기 1310 : 광 수신기
1330 : 레이저 1340 : 제어 모듈
1350 : 피드백 모듈 1360 : 디지털-아날로그 변환기(DAC)
1370 : 증폭기

Claims (10)

  1. M 개의 상이한 레벨들 사이에 진폭-변조된 광 신호를 제공하도록 구성된 광 송신기;
    상기 광 신호를 제어하기 위해 구동 신호를 제공하도록 구성된 성상 제어 모듈(constellation control module); 및
    상기 광 신호의 심볼 성상의 진폭 피크들 사이의 간격의 측정치를 수신하고 상기 간격의 측정치에 응답하여 상기 광 신호를 조정하기 위해 상기 성상 제어 모듈을 조절하도록 구성된 피드백 모듈을 포함하는, 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 송신기는 상기 구동 신호에 응답하여 상기 광 신호를 생성하도록 구성된 수직 캐비티 표면-발광 레이저(VCSEL)를 포함하는, 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 성상 제어 모듈 및 피드백 제어기는 진폭-위상 변조 심볼 성상(amplitude-shift keyed symbol constellation)의 심볼들 사이의 간격을 실질적으로 균등화하도록 구성되는, 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 신호는 진폭, 바이어스 레벨, 및 진폭 피크 간격을 나타내는, 장치.
  5. 수신된 광 신호를 복조하고 그로부터 심볼 성상을 생성하도록 구성된 광 수신기; 및
    상기 심볼 성상의 진폭 피크들 사이의 간격을 결정하고, 상기 간격의 측정치를 제공하도록 구성된 성상 특징화 모듈을 포함하는, 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 광 수신기는 국부 발진기 및 상기 광 신호의 동위상 및 직교 성분들을 결정하도록 구성된 광 하이브리드를 포함하는, 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 심볼 성상의 각각의 심볼은 동위상/직교(I/Q) 평면에서 폐곡선으로 나타내어지고, 진폭 검출기는 상기 폐곡선들 사이의 간격을 결정하는, 장치.
  8. M 개의 상이한 레벨들 사이에 진폭-변조된 광 신호를 제공하도록 광 송신기를 구성하는 단계;
    상기 광 신호를 제어하기 위해 구동 신호를 제어하도록 성상 제어 모듈을 구성하는 단계; 및
    상기 광 신호의 심볼 성상의 진폭 피크들 사이의 간격의 측정치를 수신하고 상기 간격의 측정치에 응답하여 상기 광 신호를 조정하기 위해 성상 제어 모듈을 조절하도록 피드백 모듈을 구성하는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 성상 제어 모듈 및 피드백 제어기는 진폭-위상 변조 심볼 성상의 심볼들 사이의 간격을 실질적으로 균등화하도록 구성되는, 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 피드백 모듈은 코히어런트 광 수신기로부터 상기 간격의 측정치를 수신하도록 구성되는, 방법.
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