SE522272C2

SE522272C2 - Optiskt duobinärt sändarsystem och förfarande som använder optisk intensitetsmodulering

Info

Publication number: SE522272C2
Application number: SE9703001A
Authority: SE
Inventors: Anders Djupsjoebacka
Original assignee: Ericsson Telefon Ab L M
Priority date: 1997-08-20
Filing date: 1997-08-20
Publication date: 2004-01-27
Also published as: US6337756B1; TW358266B; SE9703001L; JP2001516170A; DE69831678T2; KR20010023060A; CN101309116B; WO1999009682A1; AU8366498A; CA2299296A1; EP1004174A1; KR100561947B1; CA2299296C; EP1004174B1; JP4194751B2; CN1276934A; SE9703001D0; DE69831678D1; CN101309116A

Description

522 2272 på en bärvåg, kommer den modulerade signalen att uppträda som en dubbel sidobandsignal med undertryckt bärvåg.

Den huvudsakliga fördelen med duobinär transmission är att transmissionsspektrat reduceras jämfört med vanlig binär transmission. I ett dispersionsbegränsat system, är överföringslängden inverterat proportionell mot kvadraten på bandvidden av transmissionsspektnnnet. Detta innebär att om transmissionsspektrumet reduceras till hälften fyrdubblas överföringslängden.

Vidare, då bärvågsfrekvensen undertrycks i det duobinära transmissionsspektrat, kan begränsningen för den optiska uteffekten p g a stirnulerad Brillouin-spridning i frbern minskas.

Optisk duobinär transmission kan ses som ett trenivå signaleringsschema som kan detekteras med en vanlig binär mottagare. De normala markeringama i binär- transmissionen är ”O” och ” 1”, medan markeringama vid duobinär transmission är ”-l”, ”O” och ” 1”. I det optiska fallet är de duobinära markeringama modulerade som ”-\/P”, ”O” och ”\/P”, där P är den optiska toppeffekten. Denna kommer att tolkas som ”P”, ”O” och ”P” i en vanlig optoelektrisk kvadratisk detektor.

Ett vanligt sätt att konstruera en optisk duobinär sändare är att använda en dubbel- elektrod Mach-Zehnder (DEMZ) modulator, se, t ex US-A-5 543 952 eller WO-Al- -95/29539. DEMZ-modulatom har också föreslagits för justerbara chirptillämpningar, se A.H. Gnauck et al., Dispersion penalty reduction using an optical modulator with adjustable chirp, IEEE Phot. Technol. Lett., Vol. 3, No. 10, 1991, sid. 916-918 såväl som samtidig 2:1 multiplexning och modulering, se P.B.

Hansen et al., A dual-drive TiiLiNbOg Mach-Zehnder Modulator used as an optoelectric logic gate for 10 Gbit/s simultaneous multiplexing and modulation, IEEE Phot. Technol. Lett., Vol. 4, No. 6, 1992, sid. 592-593. 522 272 3 En typisk optisk duobinär sändare baserad på en DEMZ-modulator enligt känd teknik förklaras med hänvisning till skissen som visas i Fig. 1.

Insignalen hos sändaren är en elektriskt binär signal S1 och dess komplement S2 = S1. Var och en av dessa signaler matas genom en binär-till-duobiriär kodare 1, 3 och en växelströmsförstärkare 5, 7. De resulterande duobinära, d v s trenivåsignalema S3, S4 förstärks och används sedan som drivsignaler för elektrodema hos modulatom 9.' Kontinuerligt ljus från en laserdiod 11 kopplas in i modulatom 9 och delas upp i tvâ komponenter i Y-knutpunkten 9a vid den vänstra delen av modulatom. Ljuset i de två grenarna 9b, 9c hos modulatom kommer sedan att undergå positiv eller negativ fasförskjutning i den mittre delen av modulatom, varvid fasförskjutningen kontrolleras genom den linjära elektrooptiska effekten genom applicerad spänning, d v s de duobinära drivsignalerna S3, S4 hos elektrodema av modulatorn.

Fasförskjutningen i den övre grenen kontrolleras av den övre elektroden och fasförskjutningen i den nedre grenen kontrolleras av den nedre elektroden.

Elektrodema tillförs förspänning 13 för att erhålla samma fasfórskjutriing i båda grenarna när inga drivsignaler tillförs elektrodema.

Ljuset i de två grenarna kombineras sedan koherent vid Y-knutpunkten 9di den högra delen av modulatorn. Om det är en 0° fasförskjutriing mellan komponenterna kommer allt ljus att injiceras i den utgående optiska vågledaren. Om det är en l80° fasförändring kommer inget ljus att injiceras i den utgående vågledaren. I det senare fallet kommer ljus att strålas in i modulatom.

Kodproceduren för duobinär transmission är mycket enkel. I Fig. 2 visas den binära till duobinära kodaren 1 som konverterar den binära signalen S1 till en duobinär signal S3 medelst två vippor 15, 17 och en klockpuls 19. Vippoma har binära ut- signaler S5, S6, som är lika med den ingående binära signalen men förskjutna en 522 272 4 resp. två bitar. De binära utsignalema S5, S6 matas sedan genom en adderare 21 med följande funktion S3=S5+S6-l således genererande den duobinära signalen S3. I Fig. 3 visas ett exempel av utsignalen S3 och de kodande mellanliggande signalerna S5, S6 för duobinär modulering av den binära signalen S1. Märk väl att en direkt övergång mellan markeringama ”-l” och ” 1” aldrig sker vid duobinär modulering. Binär-till duobinär kodaren 3 konstrueras och fimgerar på samma sätt med den enda skillnaden att insignalen S2 är komplementet till den binära signalen S1.

Den införda fasförskjutningen i den övre och den nedre grenen hos den optiska duobinära modulatorn för var och en av markeñngama visas i Fig. 4a. Den logiska ”l” markeringen motsvarar en ljuspuls med full amplitud och en 0° fasförskjuming, ”O” markeringen motsvarar ingen ljuspuls alls då de två komponenterna är motsatta i fas och tar ut varandra och ”- l” markeringen motsvarar en ljuspuls med full amplitud och en 180° fasförskjutning.

Fig. 4b visar en polär graf (amplitud mot fas) av området för den optiska utsignalen i (tjock heldragen linje) och området för var och en av de duobinära markeringama (punkter). Fasen hos den optiska utsignalen varierar inte på dess väg mellan markeringama. Därför är dqJ/dt = O och cx = 0 enligt formeln visad ovan.

Huvudproblemet med en duobinär sändare som beskrivits är att den kromatiska dispersionen fortfarande begränsar transmissionsavståndet och kan vara ett problem för långa ﬁbertransrnissionssystem. n.. a.. n e .. ~| n u u nu u; e» ou u n» u o a v. av lv u .n u nu n. v nu, n. v v - . . r -s v a c c u .n s » - » : | - n . | » a.

KORTFATTAD BESIGIIVNING AV UPPFINNINGEN Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en optisk duobinär sändare med förbättrade prestanda vad gäller dispersionsirnmunitet.

Detta ändamål bland andra uppnås genom det optiska duobinära sändarsystemet och förfarandet enligt uppfmningen, som introducerar en blåförskjutningsfrekvenschirp.

Systemet och förfarandet enligt uppfinningen innefattar ett ingång, en drivkrets, en optisk dubbelelektrodmodulator, särskilt av Mach-Zehnder-typ och en utgång.

Ingången anordnas för att ta emot en första binär signal och drivkretsen, som ansluts till ingången som är anordnad att konvertera den första binära signalen till en andra och en tredje binär signal. Den optiska dubbelelektrodrnodulatom ansluts till driv- kretsen på ett sådant sätt att dess övre och lägre elektrod kan drivas genom den andra resp. den tredje binära signalen, varvid modulatom ytterligare är anordnad att modulera amplituden och fasen hos en optisk bärväg enligt de binära drivsignalerna för att åstadkomma en optisk duobinär signal motsvarande en första binär signal med en förutbestämd negativ moduleringschirppararneter. Slutligen anordnas utgången som är ansluten till den optiska modulatorn för att mata en optisk transmissionslinje med den modulerade optiska duobinära signalen.

Företrädesvis innefattar drivkretsen en första och en andra logisk grind vars utsignal ansluts till resp. elektrod hos den optiska dubbelelektrodmodulatorn. Den logiska grinden kan vara en OCH- (eng. AND) eller en NOCH-grind (eng. NAND) resp. en ELLER- (eng. OR) eller en NELLER-grind (eng. NOR).

De logiska grindarna drivs av två binära signaler som kan vara utsignalerna från antingen en demultiplexer eller två vippor, som i sin tur drivs av den första binära signalen. 522 272 6 « c u n Q .n Demultiplexem kan anordnas för att demultiplexa den forsta binära signalen, tex ABCDEFGH till tvâ binära signaler, tex AACCEEGG* och *BBDDFFHH där * betecknar en odeﬁnierad signalmarkering.

De två vippoma kan anslutas seriellt och anordnas för att demultiplexa den första binära signalen, t ex ABCDEFGH till två binära signaler, t ex *ABCDEFGH resp.

**ABCDEFGH.

Vidare kan den andra och den tredje binära signalen anordnas att förstärkas före drivning av elektroderna hos modulatom.

Den optiska dubbelelektrodmodulatom är företrädesvis anordnad för att introducera samma fasfórskjutning hos de optiska bäwågskomponenterna som letts genom de två grenarna vid en viss applicerad spänning. De tre optiska duobinära markeringama kan anordnas som inga ljuspulser (eller en ljuspuls med en mycket låg amplitud), en första ljuspuls med en hög amplitud och en andra ljuspuls med en hög arnplitud, varvid de senare två ljuspulsema är motsatta i fas till varandra.

Den optiska dubbelelektrodmodulatom kan ytterligare anordnas att ta emot modulerat ljus med en fas (p som har en negativ tidsderivata, d v s dtp/dt < 0, när intensiteten av det modulerade ljuset höjs.

I en annan utföringsform av föreliggande uppfinning drivs den övre och den nedre elektroden av en första och en andra kvasiternär signal. Företrädesvis är den första och den andra kvasitemära signalen försedda med icke ekvidistanta markeringar, t ex ” 1”, ”0,25”, ”O” och ”l”, ”0,75”, ”O”, för att erhålla en förbestämd mängd negativa chirp, t ex amg = -0,5. 522 272 7 . f . « . ~ - - | ø n En fördel med uppfinningen är att den till viss del kan kompensera för dispersion i dispersiva system såsom ett fiberoptiskt system som arbetar vid 1 550 nm i standard enkehnodﬁbrer.

En arman fördel är att den behöver en lägre mottagarkänslighet vid ett visst transmissionsavstånd jämfört med sändarsystemet som beskrivits i känd teknik.

Ytterligare en arman fördel med uppfinningen är att när växelförstärkania förstärker binära signaler i stället för duobinära signaler minskar kraven på dem.

Ytterligare en arman fördel med uppfinningen är att den är enkel och okomplicerad att implementera och använder ett minimum av kodningselektronik.

FIGURBESKRIVNING Uppfmningen kommer nu att beskrivas mera detaljerat genom den detaljerade beskrivningen som följer här nedan och åtföljande Fig. 5-11 som bara ges för illustration och således inte begränsar uppfinningen.

Fig. 1 visar en optisk duobinär sändare enligt känd teknik.

Fig. 2 visar en kodningskrets för att omvandla en binär signal till en duobinär signal enligt känd teknik.

Fig. 3 visar ett exempel av en utsignal och kodningsintennediärer för kodning av en binär signal enligt uppﬁrmingen.

Fig. 4a visar fasförskjutningar i den övre och i den nedre grenen hos den optiska duobinära sändaren i Fig. 1 för var och en av de duobinära markeringarna. 522 272 8 | . ~ ~ » a - . . - s.

Fig. 4b visar en polär graf vid platsen för den optiska utsignalen och området för var och en av de duobinära markeringama på den duobinära sändaren i Fig. 1.

Fig. 5 visar en optisk duobinär sändare enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen.

Fig. 6 visar ett exempel av en utsigrial och kodningsintermediärer för duobinär modulering av en binär signal genom den optiska duobinära sändaren i Fig. 5 enligt uppfinningen.

Fig. 7a visar fasförskjutningar i den övre och den nedre grenen av den duobinära sändaren enligt uppfinningen i Fig. 5 för var och en av de duobinära markeringama.

Fig. 7b visar en polär graf av området för den optiska utsignalen och området för var och en av de duobinära markeringarna av den duobinära sändaren enligt uppfinning- en i Fig. 5.

Fig. 8 visar en optisk duobinär sändare enligt en andra föredragen utföringsform av uppfinningen.

Fig. 9 visar ett exempel på en utsignal och kodningsdintennediärer för duobinär modulering av en binär signal av den optiska duobiriära sändaren enligt uppfinningen visad i Fig. 8.

Fig. 10 visar mottagarkänslighet för tre olika modulationsscheman enligt känd teknik och ett modulationsschema enligt föreliggande uppfinning som simulerats för olika överföringslängder.

Fig. lla visar fasförskjutningar i den övre och den nedre grenen för var och en av de duobinära markeringar-na vid en optisk duobinär sändare som drivs av kvasitemära signaler enligt en tredje föredragen utföringsfoirn av uppfinningen. 5 2 2 2 7 2 » | a » . | r - | - i.

Fig. llb visar en polär graf av området för den optiska utsignalen och området för var och en av de duobinära markeringama för en optisk duobinära sändare med fas- förskjumingar enligt Fig. lla.

DETALJERAD BESKRIVNING Av FÖREDRAGNA UrFöRmGsFoRMER Den duobinära sändaren enligt uppfinningen är baserad på DEMZ-modulatorn, men moduleringen är totalt annorlunda järnfört med moduleringstekriiken som beskrivs i känd teknik.

En första föredragen utföringsform av uppfinningen kommer att beskrivas med hänvisning till Fig. 5. En optisk duobinär sändare innefattar en ingång 51, en drivkrets 53, en optisk dubbelelektrodmodulator 55, företrädesvis en DEMZ- -modulator och en utgång 5 7.

Drivkretsen ansluts till ingången och innefattar en demultiplexer 59 och två logiska grindar 61, 63, företrädesvis en OCH- och en ELLER-grind. Demultiplexern anordnas för att demultiplexa en ingående binär signal S1 till två binära signaler S7 och S8, som var och en har halva bithastigheten av den binära insignalen S1. I detta fall är det nödvändigt att dessa signaler förändrar sina markeringar ut ur fas till varandra. T ex skall en inkommande signalsekvens ABCDEFGH demultiplexas till sekvenserna AACCEEGG* och *BBDDFFHH, där * betecknar en odifiriierad signalrnarkering.

Om de demultiplexade signalema S7 och S8 redan är tillgängliga vid ingången behövs ingen demultiplexer. I detta fall kan en synkroniseringskrets anordnas (inte visad i Fig. 5), t ex innefattande fyra vippor och användningen av en klockpuls för att synkronisera de demultiplexade signalerna och försäkra att de ändrar sina markeringar ut ur fas från varandra. 522 272 lO v « \ . n v n - » u n De logiska grindarna av vilka var och en har de två binära signalerna S7 och S8 som ingångar, genererar två binära signaler S9 och S10, vilka i sin tur används för att driva elektroderna hos den optiska dubbelektrodmodulatom 55.

Växelströmsförstärkare 65, 67 kan anordnas för att förstärka de binära signalema S9 resp. S10, före de skall driva elektroderna hos modulatorn.

Den optiska dubbelelektrodmodulatom 55, vars elektroder tillförs förspänning 69 anordnas för att modulera arnplituden och fasen hos en optisk bärvåg, t ex kontinuerligt ljus från en laserdiod 71, enligt de binära drivsignalema för att åstadkomma en optisk duobiriär signal S3 motsvarande den ingående binära signalen SI och med en förutbestämd negativ modulationschirpparameter, d v s ot < O. Den utgående duobinära signalen S3 innehåller samrna datainfonnation som den binära insignalen S1 men med ett smalare transmissionsspektruxn.

Slutligen ansluts utgången 5 7 till den optiska modulatom och anordnas att mata en optisk transmissionslinje (inte visad i Fig. 5) med den optiska modulerade duobinära signalen S3.

I Fig. 6 visas ett exempel av den utgående duobinära signalen S3 och kodnings- intermediärsignalerna S7, S8, S9 och S10 för duobinär modulering av en binär signal S1 enligt uppfinningen.

Den optiska dubbelelektrodmodulatorn är företrädesvis av det slag som introducerar väsentligen samma fasförskjutning Atp hos den optiska bäivågens ljus som leds genom de två grenama hos modulatom för en viss spämiingsförändririg AV hos motsvarande drivsignal, d v s Acp/AV skall vara samma. Detta ger de bästa möjlighetema för att erhålla en högkvalitets modulerad signal. 522 272 ll När de drivs av de binära signalerna S9 och S10, anordnas den optiska dubbel- elektrodmodulatorn för att åstadkomma de tre optiska duobinära signalmärkena ”O”, ”1”, ”-l” som väsentligen ingen ljuspuls och två ljuspulser med en hög amplitud men motstående i fas till varandra.

I Fig. 7a visas den introducerade fasförskjutningen i den övre och den lägre grenen hos den duobinära modulatom för var och en av markeringama. ”O” markeringen motsvarar till väsentligen ingen ljuspuls alls då de två komponentema är motsatta i fas och tar ut varandra, den logiska ” 1” markeringen motsvarar en ljuspuls med full amplitud och en O° fasförskjutning och ”- 1” markeringen motsvarar en ljuspuls med full amplitud och l80° fasförskjutning. Det antas att ljuset i den övre grenen av modulatom undergår negativ fasförskjutning och ljuset i den nedre grenen undergår positiv fasförskjutning när elektrodspänningen blir hög.

Särskilt observeras det från Fig. 6 och 7a att markeringama hos de binära signalerna S9 och S10 och således den introducerade fasförskjutningen hos den övre och den nedre grenen hos modulatom aldrig förändras samtidigt. Detta är en väsentlig fördel som är nödvändig för att åstadkomma de önskade egenskaperna hos denna utföringsform av uppfinningen.

Fig. 7b visar en polär graf (amplitud mot fas) för området av den optiska utsignalen (tjock heldragen linje) och området för var och en av de duobinära markeringama (punkter).

Den övre armen av interferometern moduleras mellan 0° och l80° genom att använda den första och den andra kvadranten av det polära diagrammet och den lägre armen moduleras mellan O° och -180° genom att använda den tredje och den fjärde kvadranten. Fasen av den optiska utsignalen varierar mellan 90° och O° och dess väg mellan ”O” och ”l” markeringen som visas i figuren. Därför är drp/dt < 0 när dP/dt > 0, vilket ger ot < 0 enligt formeln som visats i beskrivningen hos känd 522 272 12 . » ~ s . .n teknik. Mellan ”0” och ”- 1” markeringen varierar fasen mellan -90° och -180°. Igen är drp/dt < 0 då dP/dt > 0, vilket ger ot < 0.

Således anordnas den optiska modulatom för att åstadkomma modulerat ljus med en fas (p som har en negativ tidsderivata, d v s drp/dt < 0, när intensiteten av det modulerade ljuset har ökats och en positiv tidsderivata, d v s drp/dt > 0, när intensiteten av det modulerade ljuset minskas.

Vid alla spår är chirpparametern ot mindre än noll, vilket innebär att blåfasförskjutriingsfrekvenschiip uppkommer. Denna frekvenschirp kan till en viss del kompensera för dispersionen i anomala dispersiva system såsom fiberoptiska system som arbetar vid l 550 nm på SSMF. Chirpparametern oem; definieras vid den halva den optiska toppeffekten och motsvarar -1 iutföringsformen som beskrivits.

Detta värde är något högre än det optimala värdet.

Det föreslagna modulationsschemat enligt uppfinningen kan implementeras med mycket litet extra elektronik järnfcàrt med en konventionell duobinär transmissions- länk. Vid sändarsidan kan adderaren ersättas av två logiska grindar såsom en och- -grind och en eller-grind. Vid mottagarsidan krävs inga extra anordningar. En standard duobinär mottagare kan användas.

Fördelarna med det smalare frekvenssignalspektrat vid duobinär transmission och av dispersionskompensationsegenskapema hos chirpad modulation kombineras. Vidare är växelströmsförstärkaxna i detta fall drivna med binära signaler. I jämförelse med det traditionella duobinära modulationsschemat, kommer de binära drivsignalerna att minska kraven på växelströmsförstärkarna.

Fig. 8 visar en andra föredragen utföringsforrn av en optisk duobinär sändare enligt uppfinningen. Sändaren är mycket liknande den som har beskrivits ovan, den enda delen som skiljer de åt är drivkretsen 73. 522 272 13 1.» n Drivkretsen 73 innefattar två seriellt anslutna D-vippor 75, 77 och en klockpuls 79 i stället för demultiplexem. D-vipporna anordnas för att konvertera en ingående binär signal S1 till två binära utsignaler S11 resp. S13, av vilka var och en har full bit- hastighet av den ingående binära signalen S1. I denna anordning omvandlas en inkommande signalsekvens av ABCDEFGH till de två sekvensema *ABCDEFGH resp. **ABCDEFGH, d v s de binära utsignalerna är lika med de binära inpulserna men förskjutna en resp. två bitar.

De logiska grindarna 61, 63 av vilka i denna utföringsfonn var och en har två binära utsignaler S11 och S12 som ingångar genererar två binära signaler S13 och S14 som i sin tur används för att driva elektroderna hos den optiska dubbelelektrodmodulatom 55. Signalerna S13 och S14 är identiska med signalerna S9 och S10 förutsatt att de logiska grindarna är desamma. Således drivs modulatorerna av den första och den andra föredragna utföringsformen av identiska signaler och genererar identiska duobinära signaler. Således erhålls en önskvärd blåfasförskjumingsfrekvenschirp hos den modulerade signalen även i denna utföringsform.

I Fig. 9 visas ett exempel av den utgående duobinära signalen S3 och de kodande mellanliggande signalerna S11, S12, S13 och S14 för duobinär modulering av en binär signal S1 enligt en andra föredragen utföringsform av uppfinningen.

Andra möjliga drivkretser som är kompatibla med uppfinningen använder arman typ av logiska grindar. T ex genom att använda LiNbOg som vågledarmedium hos modulatom är det möjligt att använda vilken som helst av kombinationerna som räknas upp i Tabell 1 med lämpliga val av elektrodtyper och förspänningar. 522 272 « . u s | . n . l v n 1 4 Tabell 1 1 x-sniu QCH ELLER 2 x-sniu OCH NELLER 3 x-smu NocH ELLER 4 x-snia NOCH NELLER s y-smn ocH NELLER 6 y-snia NocH ELLER Det är möjligt att använda inverterade eller icke inverterade drivsteg. Principen för att erhålla de binära drivsignalema är samma.

Andra möjliga material för vågledama hos modulatom är halvledarmaterial såsom tex InP. Genom att använda dessa material är det enklare att åstadkomma modulatorer med samma Acp/AV för de två grenarna.

En teoretisk jämförelsestudie har utförts vid fyra olika modulationsscheman: 1. Intensitetsmodulation utan chirp 2. Intensitetsmodulation med chirp 3. Duobinär modulation utan chirp 4. Duobinär modulation med chirp enligt uppﬁnningen Det första schemat innefattar en DEMZ-modulator modulerad på båda sina elektroder med två synkront binära signaler. Modulationsschemat motsvarar övergången mellan ”I” markeringen och ”O” markeringen i Fig. 4b. Topp-till-topp drivspänningen är Vn/2 och en nödvändig hastighet för drivsignalen är V,./2T, där T är tiden mellan markeringama och V, är spänningen som skiftar fasen hos ljuset 180°. 522 272 15 m: e.

I det andra modulationsschemat moduleras DEMZ-modulatom på sin övre elektrod med en enkel binär signal. Schemat motsvarar övergången mellan ”l” markeringen och ”O” markeringen i F ig. 7b. Topp-till-topp drivspänningen är V, och den nöd- vändiga hastigheten för drivsignalen är Vﬁ/T.

Det tredje schemat innefattar en DEMZ-modulator modulerad på båda dess elektroder med två synkrona trenivåsigiialer. Modulationsschemat sammanfaller med det som beskrivits i känd teknik. Topp-till-topp drivspänriingen är V” och nödvändig hastighet för drivsignalen är V,,/2T. I detta fall sker en direkt övergång mellan markeringarna ” 1” och ”-1” och vice versa inte.

I det fjärde modulationsschemat moduleras DEMZ-modulatom och båda dess elektroder med två binära signaler som är ut ur fas till varandra. Modulationen sammanfaller med den som beskrivits i uppfinningen. Topp-till-topp drivspänningen är V, och den nödvändiga hastigheten för drivsignalen är Vn/T. Ingenstans i detta schema uppkommer en direkt övergång mellan markeringarna ” 1” och ”-l” och vice VCfSa.

Prestanda hos de fyra modulationsschemana har analyserats genom att använda en förhöjd cosinus typ drivsignal som insignal till DEMZ-modulatorn och ett fjärde ordningens Bessel-ﬁlter som mottagarfilter optimerat enligt ITU (International Telecommunication Union) normen. Bithastigheten sattes till 10 Gbit/s och dispersionsparametern för ﬁbem var D = 17 ps/nm/km motsvarande ett STM-64 (_S_ynchronous Iransfer Mode) system som arbetar vid 1 550 nm på SSMF. Fibem modulerades som ett fasförskjutande ﬁlter med överföringsfiuiktionen ﬁßnwc - my* Jim Hsswao) = e 4” 522 272 16 .rn n där Ä är våglängden, D dispersionsparametem, L överföringslängden, (oc bärvågs- frekvensen, o) signalfrekvensen och c hastigheten hos ljus i vakuum.

Vidare användes en kommersiell erbiumdopad ﬁbeiförstärkare (EDFA) som en förförstärkare vid mottagarsidan (förstärkning G = 29 dB och brusfaktor F = 4,5 dB).

Utsignalen från EDFA ñltrerades sedan genom ett Fabry-Perot-filter (AK = 2,5 nm). I I Fig. 10 visas resultatet av undersökningen vad gäller mottagarkänslighet i dB mot överföringslängd i kilometer. Den heldragna linjen motsvarar intensitetsmodulering utan chírp, den streckade linjen intensitetsmodulering med chirp, den punktade linjen duobinär modulering utan chirp, och den punktstreckade linjen duobinär modulering med chirp enligt uppfinningen. En bitfelshastighet av 1*1O'9 antas för de fyra olika modulationsschemana. Som kan ses i ﬁguren visar det fjärde modulationsschemat, d v s duobinär modulation med chjrp bäst prestanda för alla överföringslängder som är aktuella, d v s 0-160 km.

I en tredje föredragen utföringsform av en optisk duobinär sändare enligt uppfinning- en är drivsignalema kvasitemära i stället för binära. Chirpparametem oigdß kan härvid optimeras på bekostnaden av en mera komplicerad drivkrets. T ex om en chirp- parameter av -0,5 vid 3 dB punkten önskas, skall fasförskjutningen som krävs för de två grenarna ha ett förhållande av 1:3. Detta realiseras genom att omvandla en ingående binär signal till två kvasitemära signaler, en som driver elektroden hos den övre grenen av modulatom som har de tre markeiingarna ”1”, ”0,25” och ”O” och den som driver elektroden av den nedre grenen hos modulatom som har de tre markeringama ”l”, ”O,75” och I F ig. lla visas den introducerade fasförskjutningen i den övre och i den nedre grenen av den duobinära modulatom för var och en av markeringama. ”O” markeringen motsvarar huvudsakligen ingen ljuspuls alls då de två komponenterna är motsatta i fas och tar ut varandra, den logiska ”1” markeringen motsvarar en ljuspuls 522 272 17 s nu n med full arnplitud och en 0° fasförskjutning, och ”-1” markeringen motsvarar en ljuspuls med full amplitud och en 180° fasförskjutning. Det antas att ljuset i den övre grenen av modulatorn undergår negativ fasförskjutning och ljuset i den lägre grenen undergår positiv fasförskjutning när elektrodspämiingen går hög.

Det kan observeras från lla att markeringama av de kvasiternära signalerna och således den introducerade fasförskjutningen av ljuset i den övre och den lägre grenen av modulatorn förändras samtidigt i denna utföringsfonn.

Fig. llb visar en polär graf (amplitud mot fas) av området av den optiska utsignalen (tjock heldragen linje) och området av var och en av de duobinära markeringarna (punkter).

Det nya systemet och förfarandet enligt uppfinningen för duobinär transmission som beskrivits i föreliggande patentansökan kombinerar det trånga spektïumet som duobinär transmission erbjuder med dispersionskompensationsegenskaper som chirpade tekniker erbjuder. Vid den teoretiska studien har det visat sig att ett modulationsschema enligt en utföringsform av uppfinningen visar totalt bättre prestanda i termer av dispersionsiinmunitet jämfört med tidigare kända modulations- tekniker baserade på DEMZ-modulatom.

Enligt den första beskrivna utföringsforinen av uppfinningen, drivs drivorganen för DEMZ-elektroden med binära signaler i stället för trenivåsignaler. Detta kommer att minska konstmktionskraven på drivkretsama.

Enligt de sista beskrivna utföringsforrnema av uppfinningen drivs drivorganen för DEMZ-elektrodema med kvasitemära signaler i stället för ordinära duobinära signal- er. Chirppararnetem kan härvid optimeras. 522 272;2;¿;§g;»&* ~ a o | ; ~ a ; | ~ u: Enligt uppfinningen som således beskrivits är det uppenbart att den samma kan varieras på ett ﬂertal sätt. Sådana variationer skall inte ses som en awikelse från skyddsomfánget for uppfinningen. Alla sådana modifikationer som är uppenbara för en fackman inom området anses vara innefattade inom skyddsomfánget för följande krav.

Claims

522 272 19 en .- Patentkrav

1. Optiskt duobinärt sändarsystem innefattande - en ingång (51) anordnad att ta emot en forsta binär signal, - en drivkrets (53) ansluten till ingången och anordnad att omvandla den forsta binära signalen till en andra och en tredje signal, - en optisk dubbelelektrodmodulator (55) ansluten till drivkretsen på ett sådant sätt att dess övre och nedre elektrod kan drivas av den andra resp. den tredje signalen, varvid modulatom ytterligare är anordnad att modulera amplituden och fasen hos en optisk bärvåg enligt drivsignalema for att åstadkomma en optisk duobinär signal motsvarande en forsta binär signal och med en forbestämd negativ modulationschirpparameter, och - en utgång (57) ansluten till den optiska modulatom och anordnad att mata en optisk transmissionslinje med den modulerade optiska duobinära signalen, kännetecknat av att den andra och den tredje signalen är binär.

2. Optiskt duobinärt sändarsystem enligt krav 1, kännetecknat av att drivkretsen innefattar en forsta och en andra logisk grind (61, 63), vars utsignaler är den andra resp. den tredje binära signalen.

3. Optiskt duobinärt sändarsystem enligt krav 2, kännetecknat av att drivkretsen innefattar en demultiplexer (59) ansluten till ingången och anordnad att de- multiplexera den forsta binära signalen (ABCDEFGH) till en fjärde resp. femte binär signal (AACCEEGG*, *BBDDFFHH), vilka fjärde och femte binära signaler i sin tur är anordnade att driva den forsta och den andra logiska grinden.

4. Optiskt duobinärt sändarsystem enligt krav 2, kännetecknat av att drivkretsen innefattar en forsta och en andra vippa (75, 77) seriellt anslutna till ingången och ytterligare anordnade att omvandla den forsta binära signalen (ABCDEFGH) till en 5 2 2 2 7 2 šïï* šïfë- f. IÅfI ,. 20 sjätte resp. en sjunde binär signal (*ABCDEFGH, **ABCDEFGH), vilka sjätte och sjunde binära signaler i sin tur är anordnade att driva den första och den andra logiska grinden.

5. Optiskt duobinärt sändarsystem enligt något av kraven 2-4, kännetecknat av att den forsta logiska grinden är en OCH- eller en NOCH-grind och den andra logiska grinden är en ELLER- eller en NELLER- grind.

6. Optiskt duobinärt sändarsystem enligt något av kraven 1-5, kännetecknat av en första och en andra växelströmsförstärkare (65, 67) anordnade att förstärka den andra resp. den tredje binära signalen, före drivning av elektrodema av modulatom.

7. Optiskt duobinärt sändarsystem enligt något av kraven 1-6, kännetecknat av att den optiska dubbelelektrodmodulatorn är av Mach-Zehnder-typ.

8. Optiskt duobinärt sändarsystem enligt krav 7, kännetecknat av att den optiska dubbelelektrödmodulatom är anordnad att införa samma fasförskjutning Atp hos det optiska bärvågsljuset som letts genom de två grenarna hos modulatom for en viss spänningsförskjutning AV hos motsvarande drivsignal, d v s Atp/AV skall vara samma för de två grenarna.

9. Optiskt duobinärt sändarsystem enligt krav 7, kännetecknat av att den optiska dubbelelektrodmodulatom år anordnad att åstadkomma de tre optiska duobinära signalmarkeringarna (0, 1, -l) som väsentligen ingen ljuspuls, en första ljuspuls med en hög amplitud och en andra ljuspuls med en hög amplitud, varvid de två ljus- pulsema är motsatta i fas till varandra.

10. Optiskt duobinärt sändarsystem enligt krav 9, kännetecknat av att den optiska dubbelelektrodmodulatom är anordnad att åstadkomma modulerat ljus med en fas (p 522 272 u « » . | ~ | | - § . - H 21 som har en negativ tidsderivata, d v s dcp/dt < 0 när intensiteten hos det modulerade ljuset höjs, d v s dP/dt > 0.

11. ll. Optiskt duobinärt sändningsförfarande, innefattande stegen att - ta emot en första binär signal, - omvandla den forsta binära signalen till en andra och en tredje signal, - modulera amplituden och fasen hos en optisk bärvåg enligt den andra och den tredje signalen för att åstadkomma en optisk duobinär signal motsvarande den forsta binära signalen med en förutbestämd negativ modulationschirpparameter, och - mata en optisk transmissionslinje med den modulerade optiska duobinära signalen, kännetecknat av den andra och den tredje signalen är binär.

12. Optiskt duobinärt sändningsförfarande enligt krav 11, kännetecknat av stegen att demultiplexa den första binära signalen (*ABCDEFGH*) till en fjärde och en femte binär signal (AACCEEGG*, *BBDDFFHH ) och omvandla den fjärde och den femte binära signalen till en andra och en tredje binär signal genom att utföra logiska operationer.

13. Optiskt duobinärt sändningsförfarande enligt krav 12, kännetecknat av att utföra de logiska operationema OCH eller NOCH på den fjärde och den femte binära signalen och ELLER eller NELLER på den fjärde och femte binära signalen.

14. Optiskt duobinärt sändningsförfarande enligt krav 11, kännetecknat av stegen att förskjuta och duplicera den första binära signalen (*ABCDEFGH*) till en sjätte resp. en sjunde binär signal (*ABCDEFGH, ABCDEFGH*) och omvandla den sjätte och den sjunde binära signalen till den andra resp. den tredje binära signalen genom att utföra logiska operationer. 522 272 22 .av v.

15. Optiskt duobinärt sändningsforfarande enligt krav 14, kännetecknat av att utföra de logiska operationerna OCH eller NOCH på den sjätte och den sjunde binära signalen och ELLER eller NELLER på den sjätte och den sjunde binära signalen.

16. Optiskt duobinärt sändningsförfarande enligt något av kraven 11-15, kännetecknat av att förstärka den andra resp. den tredje binära signalen före modulering.

17. l7. Optiskt duobinärt sändningsförfarande enligt krav 16, kännetecknat av att åstadkomma de tre optiska duobinära signalmarkeringama (0, 1, -1) som huvud- sakligen ingen ljuspuls, en forsta ljuspuls med en hög amplitud och en andra ljuspuls med en hög amplitud, varvid de två ljuspulsema är motsatta i fas till varandra.

18. Optiskt duobinärt sändningsförfarande enligt krav 17, kännetecknat av att åstadkomma modulerat ljus med en fas (p som har en negativ tidsderivata, d v s drp/dt < 0 då intensiteten av det modulerade ljuset höjs, d v s dP/dt > 0.