TW392393B - Crosstalk reduction in a bidirectional optical link - Google Patents
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A 7 五、發明説明（1 ) 發明範圍 本發明是關於一種在通訊鉍政中闾時釦雙向的光學僂輸 時減小串音的一種方法和一種裝置 如果所需的光電儀器，雷射器，發射器和光探測器，可 以單片地集成到一個公共的半導體基片，而且若通訊鏈路 僅需用一個單一的光學纖維，即，不是一對光纖。對用卢 接達設備成本的降低就有潛力實現》這樣一些儀器已經實 現，但它們可能受到在兩個反方向的信息流之間串音的限 制。在這些儀器間的串音來源包括，例如，不希望的吸收 ，或在光檢測器發射光的電吸收和雷射器與光檢測器> « 的電泄霞》 發明背景 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 多年來，已提出了許多用一個單一光學纖維作全-雙工傳 輸的裝置，系統及説明。用分布式布拉格反射器雷射器作 爲自拍·外差雷射器收發報機的方法，如果已知信號從外差 信號中被減去，可以證明全-雙工40 Mb/s頻移鍵控傳輸 (FSK)是可能的。見例，R. A. Linke, K. C. Reichmann, T. L. Koch, U. Koren (AT & T Bell Laboratories):"用自拍-外差 雷射器收發報機作全-雙工光學傳輸（Full-duplex optical transmission using self-heterodyne laser transceivers)", IEEE Photon. Technol. Lett·，vol.l，pp. 278-280，1989。在另一例中 ，兩終端中每一個都含有單二的半導體光學放大器，一個 是直接由數據調變的，而另一個是用一個以50Mb/ s數據調 變的320MHz電的副載波。見例，p. A. Andrekson，Μ. A. -4- 本紙張尺度適用中國國家標孽（CNS ) Λ4現枋（2丨0X29*7公兑） 經濟部中央標隼局貝工消費合作权印製 A7- ___________B7_________ 五、發明説明（2 )
Olsson (AT & T Bell Laboratories):"用二極趙雷射器放大器 作光學全雙工傳輸（Optical full-duplex transmission with diode laser amplifiers)", J. Lightwave Technol.,vol.9, pp.737-740, 1991。在這種結構中，兩通道之間的串音將某種程度 地避免。而最大可使用位率在兩種這樣的圖式固有地受著 與向前偏置雷射器結構的載波動態範園相聯系的時間常數 的限制。後者又受著由於寬能帶光源的使用在傳輸光纖中 發生的色散的限制。在這兩種技藝中殘余串音也將成爲一 種限制因素。另一例的一種光學通訊系統，雖然其本性不 是雙-方向的，那依賴於所用的副載波，可以説明在一個半 導髏光學放大器中622Mb/s數據的光學放大和10Mb/s的檢 測和同時的傳輸。見例，K. T. Koai，R. Olshansky (GTE laboratories Inc.): ”用在線半導體雷射器放大器作同時的 光學放大，檢測及傳輸（Simultaneous optical amplification, detection and transmission using in-line semiconductor laser amplifiers)",IEEE Photon. Technol. Lett., Vol.4 ,pp441-443, 1992.在這種情況中，傳輸位率和檢測信號仍然受著雷射器 放大器載波動態範圍的限制。在用更筇貴的光儀器時，即 用一單模式雷射器發射器與一分離的，高速的光檢測器連 接時，有關色散，速度和一定程度串音的限制，就可部分 地防止發生。具有縱向集成的雷射器和光檢測部分在以下 專利中有敘述：美國專利-A 5 031 188, 5 144 637 and英國 專利-A 2 243 720 to T. L. Koch，H_ Kogelnik，U. Koren (AT & T Bell Laboratories) 0 -5- '- _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4現枋（210X297公;ίΠ (請先閱讀背面之注意泉項再填寫本頁) 裝· 、17 經濟部中央標準局貝工消资合作社印裝 A? R7 五、發明説明（3 ) 在另一個裝置設備圖，見例，w. Metzger，J. G. Bauer，P Clemens, G.Heise, M. Klein, H. F. Mahlein, R. Matz, H.
Michel, J. Rigger (Siemens AG) ·"用光的集成收發報機作接 達網餘 (Photonic integrated transceiver for the access network)",Proc. 20th European Conference on Optical Communication, Post-deadline paper,pp. 87-90, 1994,雷射器 源和監控器光檢測器集成於一個波導分支，而接收器光檢 測器集成於另一波導分支；這兩個波導分支是用一種波長_ 選擇性結構的方法分開的。 在圖1中説明了一個光學通訊鏈路用於同時的和雙向的 傳輸，採用了前面所述儀器的一個例子，其中波長對應於 片j在兩終端的儀器不同部分用的半導體材料的能帶間隙是 以微米爲單位的。雖然這種儀器目前與其它方法比較，它 們會引入過高的串骨，因爲在兩反方向的通道之間有不可 忽略的光的和/或電的泄漏。終端的安裝可用混合的或單片 的集成方法。它們的實現可采用不同的材料系統，例如， InGaAsP/InP和 Si02/Si。 發明概要 爲減小前述的串音，將提出一種方法和一種装置的捸議 。其中在兩個方向的傳輸用了-兩種不同的光學波長及兩種 不同的電載波頻率。傳輸在一個方向可利用基帶-傳輸， 即一個零頻率電載波。應用所關心的包括光學爲基礎的用 户接達系統和在不同的信息處理系統中光學的互相連結的 系統。値得關心是這種系統的裝置設備可以用相對簡單的 -6 - 裝-- (請先閲讀背面之注意ΐ項再填k本頁) 'π 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) ( 210X 297公处} 五、發明説明（4 ) A7- B7 經濟部中央標準局貞工消費合作社印装 方法低成本 有希望工作於高位率 圖式的簡要敘述 圖1是一個光學通訊鏈路用於同時的雙方向傳輸的圖式 説明。 圖2是一個在如本發明電頻率範園内向下游的和向上游 的信號流可能位置的一例的圖形說明。 圖3是-個更詳細的例子，但仍是如本發明的_個電路 在兩個終端的連接的圖式的實現。 較佳具體實施例的詳細描述 上述針之-是-個㈣同時的和冑方向的光學通訊集 成部件的實現。雷射器部分和光檢測器部分是集成在一個 公共的半導體基片± ’但其結構所用的材料組合物對應於 不同的能帶間隙，如圖i是一個作同時的和雙方向傳輸的 光學通訊鏈路的圖式説明。 兩個稍微不㈣部件需要接在通訊鏈路的兩個终端，見 圖1。在這些裝置中的—個’接收器光檢測器的材料組和 物選成對雷射器部分發射的光基本上是透明的。然而，由 雷射器部分發射的光的-部分將被接收器·光檢測部分所吸 收’因而使串音増加。電串音也會是一個限制因素。串音 在另-終端也會增加，因爲該终端的設計與剛才敘述的络 端的設計是相似的。鍵路包含這兩種終端，和—個光學縴 维去連接它們。用基帶-於向下游的信息流也用於向上游 的信息流將是簡單的。然而㈣音的㈣這種情 、紙張尺度 (請先閱讀背面之注意事'項再填荇本頁) 裝.
、1T • ί-- - - -. I I*-.. 392393 A7- B7 經濟部中央標隼局貝工消费合作社印裝 五、發明説明（ 引力的。相反，若這些信號之一的數據用一種適當的，習 用的電調變技藝被記載在一個電載波上，只要電載波的頻 率是足夠大，兩個信號可被處理爲基本上在兩種不同的頻 率範圍的光儀器中，寬松了在接收器光檢測器部 分和雷射器部分之間對可接受的光的和電的泄漏水平的要 求°這種情況在圖2和圖3中作了説明。 圖2中的例子是在電頻率範圍内向下游的和向上游的信 號流可能的位置。斷線給出一個粗略可能的表示。圖示的 低通濾波器（LPF)和帶通濾波器（BPF)的形狀進—步在圖3 中討論。 圖3的例子是更詳細但仍爲圖示性的，如本發明那樣的 一種電鏈路的裝置設備所示在兩終端的鏈路。在左側終端 ，1550納米雷射器部分2被直接地用位信號流數據調變後 傳送到右側的終端。雷射器的輸出通過在155〇納米監控器-光檢測器部分1中位信號流的直接檢測進行監控，隨即用 一個低通濾波器（LPF) 7作電濾波以減小由另一終端的串音 。在傳輸通過光學縴維17後，位信號流數據丨在^%納米波 長傳播通過1300納米雷射器部分4並通過13〇〇納米監控器_ 光檢測部分5，兩者對155〇納米信號位信號流基本上是透 明的，並随即被終端中155〇納米接收器光檢測器部分6直 接檢測後傳向右側，並低通濾波以減小由另一通道的串音 。在孩终端到右側，信息數據2被加到一個電載波，它由" 屯凋變盒ίο所表示，最終的信號驅動13〇〇納米雷射器部分 4/雷射H的輸出是用解調變的方法監控，它是由„電 -8 - 本紙張尺度適财s jl j I - I- I--- -I— I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁j
、1T 392393 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A? B7五、發明説明（ό ) ~ 變盒"11的信號在1300納米監控器-光檢測器部分5檢測出， 再經一個帶通濾波器（BPF) 12過濾，以減小由另一通道的 串音。在傳輸通過光學縴維17,位信息流數據2的獲得是通 過一個對應的帶通濾波8和解調變9,並由在終端的13〇〇納 米接收器-光檢測器部分3檢測得的信號而傳到左側。合適 的’習用的技藝可被用以實現電調變釦解調樂，但細節沒 I示出。應該著重指出在此敘述中未考慮要求時間同步化 或決定性鍵路的細節。 因爲向上游的信息流和向下游的信息流的信號在電範圍 現在是分開的，串音潛在地本y地減小應是可以獲得的， 而無需要更好的和可能更復雜的集成方案。在兩終端處， 兩相反方向的通道在空間範圍，光學波長範圍和電頻率範 圍都是實際分開的，這從串音的觀點是很有吸引力的。因 爲位率的量級是l〇〇Mb/S或更精確些，SDH的STM_ ⑽位率預期對用户使用是充分的，冑載波的要求不需過 度地高。電載波的量級爲1 GHz可能對這種情況下举音的 顯著減小足夠了。引入一個電載波頻率可以預期會影響系 統的的成本’此問題當然應該詳細研究。注意，系統工作 於較高的速度’在Gb/s範圍應該是可能的。因爲光檢測器 用量級爲幾十GHz的帶寬是可，行的。現有的結構因此提 供了種全雙工光學通訊鏈路用了相對簡單的光裝置，在 兩個反方向的通道之間具有竑丨虫 丹喇减小串音和相當高傳輸容量的 潛力。 -9- 本紙張尺度賴巾S目家標隼（CNS ) Λ4^袼（—— (請先閱讀背面之注意泉項再填'寫本頁) -裝 訂
Claims (1)
- 1 392393 第87111328號專利令請案 六、申請專利範.圍 1· 用以於同時和雙向的光學傳輪之通訊鏈路中減小 串音《万法，其特徵在於在兩個方向之傳輸使用兩種 不同的光學波長及兩種不同的電載波頻率。 2.如請專利範圍第丨項之方法，其特徵在於在兩方向之 之傳輪利用了基帶傳輸，即一種零頻率電載波。 3 一種用以於同時和雙向的光學傳輪之通訊鏈路中減小 申音之裝置，包含結構’裝置，子系統，或用於產生 電磁輻射’電磁輻射的調變’電磁輻射的濾波，電信 號的調變，電信號的解調變之系統，其特徵在於前述 的裝置係提供以在兩個方向的傳輸中能使用兩種不同 的光學波長以及兩種不同的電載波頻率。 4如申請專利範圍第3項之裝置，其特徵在於在兩傳輸方 向之一之傳輸係利用基帶傳輸，亦即一個零頻率電載 波。 5. 如申請專利範圍第3項之裝置，其特徵在於該裝置係提 供於兩終端，其各為混合集成而成。 6. 如申請專利範圍第3項之裝置，其特徵在於該裝置係提， 供於兩終端’其各為單片集成而成。 7如、:申請專利範圍第5項之裝置，其特徵在於該裝置係提 供於....光子電路’其中兩終端的各個光子電路是混合集 成而成。 8.如申請專利範圍第5或6項之裝置，其特徵在於該裝置 係提供於光子電路’其中兩終端的各個光子電路是單 片集成而成。 本紙張尺度逍用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） I" ά------ΐτ-------4 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局肩工消費合作杜印策1 392393 第87111328號專利令請案 六、申請專利範.圍 1· 用以於同時和雙向的光學傳輪之通訊鏈路中減小 串音《万法，其特徵在於在兩個方向之傳輸使用兩種 不同的光學波長及兩種不同的電載波頻率。 2.如請專利範圍第丨項之方法，其特徵在於在兩方向之 之傳輪利用了基帶傳輸，即一種零頻率電載波。 3 一種用以於同時和雙向的光學傳輪之通訊鏈路中減小 申音之裝置，包含結構’裝置，子系統，或用於產生 電磁輻射’電磁輻射的調變’電磁輻射的濾波，電信 號的調變，電信號的解調變之系統，其特徵在於前述 的裝置係提供以在兩個方向的傳輸中能使用兩種不同 的光學波長以及兩種不同的電載波頻率。 4如申請專利範圍第3項之裝置，其特徵在於在兩傳輸方 向之一之傳輸係利用基帶傳輸，亦即一個零頻率電載 波。 5. 如申請專利範圍第3項之裝置，其特徵在於該裝置係提 供於兩終端，其各為混合集成而成。 6. 如申請專利範圍第3項之裝置，其特徵在於該裝置係提， 供於兩終端’其各為單片集成而成。 7如、:申請專利範圍第5項之裝置，其特徵在於該裝置係提 供於....光子電路’其中兩終端的各個光子電路是混合集 成而成。 8.如申請專利範圍第5或6項之裝置，其特徵在於該裝置 係提供於光子電路’其中兩終端的各個光子電路是單 片集成而成。 本紙張尺度逍用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） I" ά------ΐτ-------4 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局肩工消費合作杜印策 392393 Βδ 々、申請專利範圍 — 9 ·如申請專利範圍第5或6項之裝置，其特徵在於兩終端 的每一終端包含了一個雷射源（2,4)，一個監视器光檢 測器（1，5 )和一個接收器光檢測器（3,6)。 10.如申請專利範圍第9項之裝置，其特徵在於其雷射源 (2,4)，監視器光檢測器（1，5)和接收器光檢測器（3,6) 都是縱向集成而成。 11_和申請專利範圍第9項之裝置，其特徵在於該雷射源和 監視器光檢測器都是縱向集成於一個光學分支，而接 收器光檢測器是集成於另一個光學分支。 12. 如申請專利範圍第丨丨項之裝置，其特徵在於該兩個分 支是用波長-選擇結構的裝置分開的。 13. 如申請專利範圍第5或6項之裝置，其特徵在於該兩終 端的每一個是用InGaAsP/ InP材料系統來實現的。 1 4 ·如申請專利範圍第5或6項之裝置，其特徵在於該兩個 終端的中每一個的光子電路是用波導和導波裝置來實 現的。 I5·如申請專利範園第3項之裝置，其特徵在於用以在兩個 方向傳輸之光學波長各約為1 3微米和1.5微米。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 -、*τ -丨線_ 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 本紙張尺度逋用中國國家搮準（CNS > A4規格（210X297公釐）
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