歸零交替傳號反相光發射機及產生所述光信號的方法
2023-10-08 07:21:54
專利名稱：歸零交替傳號反相光發射機及產生所述光信號的方法
技術領域：
本發明通常涉及一種光發射機，特別地，涉及一種用於使用馬赫-曾德爾調製器來產生歸零交替傳號(mark)反相(RA-AMI)光信號的光發射器。
背景技術：
本領域公知，歸零(下文中指為「RZ」)光信號適於在其強度內攜帶任意信息，以便當用比特「1」表示時，光信號的能量狀態從「0」能量電平變化到「1」能量電平然後回到「0」能量電平。這種歸零特性使RZ光信號具有較窄的脈衝寬度。在光傳輸系統具有大於20Gbps數據速率的應用中，這對於作為光信號傳輸介質的光纖非線性不敏感。
儘管在這種歸零交替傳號反相(下文中指為「RZ-AMI」)調製系統中的光信號強度實質上與RZ光信號的強度一樣，RZ-AMI調製系統的特徵是對於每一個「1」比特，光信號的相位是相反的。因此，在RZ-AMI光信號設計用於保持RZ調製系統優點的同時，其較窄的光譜寬度提供了另一個優點，在密集波分復用(DWDM)光傳輸系統中提高了頻帶效率，並且通常光信號對光纖的色散不敏感。此外，隨著對於每一個「1」比特來反相RZ-AMI光信號，抑制了其載頻分量，從而能夠更好地抵抗布裡淵(Brillouin)非線性效應。
圖1示出了傳統RZ-AMI光發射機100的方框圖，該發射機包括預編碼器110、低通濾波器(LPF)120、連續波雷射二極體(CW-LD)130以及第一和第二馬赫-曾德爾調製器(MZM)140和150。預編碼器110還包括用於對輸入的非歸零二進位數據進行預編碼的1-比特延遲電路(T)114和異或電路112。低通濾波器120用於限制預編碼數據的帶寬。該低通濾波器具有與數據速率四分之一相對應的3dB帶寬，並且將輸入預編碼數據預編碼為具有其有限帶寬的三進位數據。例如，當數據速率是40-Gbps時，低通濾波器120有10-GHz、3-dB帶寬。連續波雷射二極體130在其輸出端提供CW模式光束。
同時，第一馬赫-曾德爾調製器140根據三進位數據來執行對來自連續波雷射二極體130的入射光進行調製的功能，以在其輸出端產生雙二進位光信號。在此，優選地，將馬赫-曾德爾調製器140的偏置位置設置在與傳輸曲線上最小值相對應的零點。根據具有與二進位數據時鐘頻率的二分之一相對應的頻率的正弦波時鐘信號，第二馬赫-曾德爾調製器150操作用於調製從第一馬赫-曾德爾調製器140輸入的雙二進位光信號，以便在其輸出端產生RZ-AMI光信號。例如，當數據速率是40Gbps時，正弦波時鐘信號具有20GHz的頻率，其中優選地，將第二馬赫-曾德爾調製器150的偏置位置設置在與傳輸特徵曲線的最小值相對應的零點。在RZ信號中，在「1」比特的表示中，RZ-AMI光信號使其能量從「0」能量電平轉換到「1」能量電平並隨後回到「0」能量電平，同時對於每一個「1」比特，將其相位從「0」反相到「π」或者從「π」反相到「0」。
可以利用使用用於產生載波抑制歸零(CS-RZ)光信號的第一馬赫-曾德爾調製器140和第二馬赫-曾德爾調製器150的由傳統雙二進位光發射機的組合，構成RZ-AMI光信號發射機100，還可以將其稱為雙二進位載波抑制歸零(DCS-RZ)光發射機。
圖2示出了從圖1所示光發射機100中輸出的RZ-AMI光信號的眼圖。如圖1所示，可以理解，當使用具有與二進位數據速率的四分之一相對應的3-dB帶寬的低通濾波器120時，在眼圖的空號(space)(「0」或「低」)電平上形成紋波210。通常這些紋波導致在RZ-AMI光信號的接收端的接收靈敏度的惡化。
發明內容
因此，通過提供一種用於產生歸零交替傳號反相(RZ-AMI)光信號的光發射機和一種用於產生光信號的方法，本發明總的針對解決上述問題並提供附加優點。發射機能夠去除在眼圖的空號電平上發生的紋波，以提高接收靈敏度，而不使用低通濾波器。
在一個實施例中，提供了一種用於產生歸零交替傳號反相(RZ-AMI)光信號的光發射機，其包括光源，照射根據第一數據輸入的強度來強度調製的光束；預編碼器，用於預編碼第二數據，第二數據包括與第一數據相同的信息；以及馬赫曾德爾調製器，用於根據預編碼第二數據，對強度調製光進行相位調製，以產生歸零交替傳號反相(RZ-AMI)光信號。
在另一個實施例中，提供了一種用於在光發射機中產生歸零交替傳號反相(RZ-AMI)光信號的方法，其包括步驟產生根據第一數據來強度調製的非歸零光信號；預編碼第二數據，第二數據包括與第一數據相同的信息；以及根據預編碼的第二數據，對強度調製非歸零光信號進行相位調製，以對於每一個「1」比特對其相位進行反相。
結合附圖，從下面的詳細說明中，本發明的上述特點和優點將變得顯而易見，圖中圖1示出了傳統歸零交替傳號反相(RZ-AMI)光發射機的示意方框圖；圖2示意地示出了來自圖1所示光發射機的歸零交替傳號反相(RZ-AMI)光信號的眼圖；圖3示出了根據本發明實施例的歸零交替傳號反相(RZ-AMI)光發射機；圖4示意地示出了在圖3所示光發射機中處理的各種信號的時序圖；圖5示意地示出了從圖3所示的電吸收調製雷射器(EML)輸出的強度調製光信號的眼圖；圖6示意地示出了從圖3所示光發射機輸出的RZ-AMI光信號的眼圖；以及圖7通過比較，示出了從例如圖1所示的傳統光發射機輸出的RZ-AMI光信號的光譜圖，以及根據本發明，從圖3所示光發射機輸出的RZ-AMI光信號的光譜圖。
具體實施例方式
下面參考附圖來說明本發明實施例。說明詳細的結構和電路組件只是輔助全面理解本發明。因此，顯而易見的是，可以沒有這些細節而實現本發明。為了清楚和簡潔，不詳細地說明公知的功能或結構，因為它們會使發明模糊。此外，儘管在下面說明中會示出例如電路組件或方框的多個特定細節，它們只是為了按照示例的方式使讀者更好地理解本發明，而不是局限於在此公開的這些細節。
參考圖3，根據本發明實施例，歸零交替傳號反相(RZ-AMI)光發射機300包括用作光源的電吸收調製雷射器(EML)310、預編碼器320以及馬赫曾德爾調製器(MZM)330。電吸收調製雷射器310的功能是作為能夠執行數據的直接調製的光源。為了更好地理解本發明，圖4示出了在圖3所示光發射機中處理的各種信號的時序圖。
在操作中，電吸收調製雷射器310提供根據輸入到其中的非歸零(NRZ)二進位信號的第一數據S1來強度調製的光信號S3。如圖4所示，強度調製光信號S3在相位上沒有改變但在強度上有一些改變。可以利用其上製作了雷射二極體和調製器的單晶片集成電路組件來製作電吸收調製雷射器310。可以理解，與具有相同功能的其它設備相比，這些電吸收調製雷射組件在尺寸縮減和成本節省中具有更多優點。
參考圖5，示出了從圖3所示的電吸收調製雷射器300輸出的強度調製光信號的眼圖。電吸收調製雷射器300具有非線性傳輸曲線，優選地，例如如果施加了不大於-2伏特的足夠電平的反向偏置電壓，其零交叉點下降到在空號電平和傳號電平之間的中間電平之下。
在圖3中，用於預編碼輸入第二數據S2的預編碼器320包括由T表示的1-比特延遲電路324以及由EX-OR表示的異或非門電路322。第二數據S2具有與第一數據S1相同的信息，即相同比特行，並且在本實施例中，第二數據S2還具有與第一數據S1相同的波形。在根據本發明的預編碼器320中，現有技術構造的異或門可由圖3所示的異或非門電路322代替。在第一和第二輸入都是邏輯「1」或邏輯「0」的情況下，通常異或電路提供邏輯「0」比特，而在其餘情況下提供邏輯「1」比特。異或非門電路322在其第一輸入端接收第二數據，並且在其第二輸入端接收1-比特延遲的反饋信號，因此在第一和第二輸入端都是邏輯「1」比特或邏輯「0」比特的情況下，其在其輸出端提供邏輯「1」比特，並且在其餘情況下提供邏輯「0」比特。這種邏輯操作被稱為「異或」邏輯操作。
馬赫曾德爾調製器(MZM)330操作用於根據從預編碼器320輸入的預編碼第二數據S4，對從電吸收調製雷射器310輸入的強度調製光信號S3進行相位調製，從而輸出相位調製RZ-AMI光信號S5。在此，優選地，將馬赫曾德爾調製器330的偏置位置設置在與傳輸曲線的最小值對應的零點。在RZ信號中，在「1」比特的表示中，RZ-AMI光信號S5使其能量從「0」能量電平轉換到「1」能量電平並隨後回到「0」能量電平，同時對於每一個「1」比特，將其相位從「0」反相到「π」或者從「π」反相到「0」。例如，雙臂LiNbO3調製器可用於這種馬赫曾德爾調製器330。
圖6示出了從RZ-AMI光發射機300輸出的RZ-AMI光信號S5的眼圖。從眼圖中可見，在眼圖的空號電平上沒有紋波。
圖7利用比較示出了兩個光譜圖，即，首先是從RZ-AMI光發射機300輸出的RZ-AMI光信號S5的光譜圖，然後是典型RZ-AMI光信號的光譜圖。比較這些光譜圖，可以理解，根據本發明，RZ-AMI光信號比典型RZ-AMI光信號具有更窄的光譜寬度。
從上可見，本領域的技術人員可以理解，根據本發明，使用能夠直接調製數據的光源和預編碼器來配置RZ-AMI光發射機，預編碼器具有異或非門和1-比特延遲電路，以便提供在「空號」電平中沒有紋波的RZ-AMI光信號，從而提高光信號的接收端的接收靈敏度。此外，根據本發明，因為RZ-AMI光信號的光譜寬度通常比傳統RZ-AMI光信號的光譜寬度窄，其更有利於提高DWDM(密集波分復用)系統中的頻帶效率。
儘管參考優選實施例示出並說明了本發明，對本領域技術人員是顯而易見的是，在不脫離由所附權利要求所限定的本發明範圍和精神下，在形式和細節中可以做各種變化和修改，並且可用等同物來代替其組件。
權利要求
1.一種用於產生歸零交替傳號反相(RZ-AMI)光信號的光發射機，包括光源，用於照射根據第一數據輸入進行強度調製的光束；預編碼器，用於預編碼第二數據，所述第二數據具有與第一數據相同的信息；以及馬赫曾德爾調製器，用於根據預編碼第二數據，對強度調製光進行相位調製，以產生歸零交替傳號反相(RZ-AMI)光信號，其中來自所述馬赫曾德爾調製器的歸零交替傳號反相(RZ-AMI)光信號是歸零信號，對於每一個「1」比特反相其相位。
2.根據權利要求1所述的光發射機，其特徵在於，第一和第二數據是具有彼此相同波形的非歸零二進位信號。
3.根據權利要求1所述的光發射機，其特徵在於，所述光源包括電吸收調製雷射器(EML)。
4.根據權利要求1所述的光發射機，其特徵在於，所述預編碼器包括1-比特延遲電路和異或非門。
5.根據權利要求1所述的光發射機，其特徵在於，將馬赫曾德爾調製器的偏置位置設置在與傳輸曲線上最小值相對應的零點。
6.根據權利要求1所述的光發射機，其特徵在於，將不大於-2V的反向偏置電壓施加到電吸收調製雷射器。
7.一種用於產生歸零交替傳號反相(RZ-AMI)光信號的方法，該方法包括步驟產生根據第一數據進行強度調製的非歸零光信號；對具有與第一數據相同信息的第二數據進行預編碼；以及根據預編碼第二數據，對強度調製非歸零光信號進行相位調製，以便產生非歸零光信號，對於每一個每一個「1」比特，反相所述光信號的相位。
全文摘要
提供了一種用於產生歸零交替傳號反相(RZ－AMI)光信號的光發射機和一種用於產生光信號的方法。光發射機包括光源，用於在其輸出端照射根據第一數據的強度進行強度調製的光束；預編碼器，用於對具有與第一數據相同信息的第二數據進行預編碼；以及馬赫曾德爾調製器，用於根據預編碼第二數據，對強度調製光進行相位調製，以產生歸零交替傳號反相(RZ－AMI)光信號。
文檔編號H04B10/155GK1777068SQ20051010858
公開日2006年5月24日 申請日期2005年10月10日 優先權日2004年11月20日
發明者金容圭, 李官洙, 沈昌燮, 李在勳, 黃星澤 申請人:三星電子株式會社