光發射器、光傳輸系統以及調製方案選擇方法

2023-08-06 22:35:41

專利名稱：光發射器、光傳輸系統以及調製方案選擇方法
技術領域：
本發明涉及一種在光傳輸系統中使用的光發射器、 一種光傳輸系 統以及一種調製方案選擇方法。
背景技術：
現在已經有在光傳輸系統(裝置)中使用的光發射器。關於這樣 的光發射器，根據光發射器的應用，已經採用光差分相移鍵控(DPSK) 調製方案(例如，參見日本專利特開 No.2003-087201和 No.2003-134181)和光雙二進位調製方案(例如，參見日本專利特開 No.2004-135345和No.2005-102221)等作為調製方案。光雙二進位調 制方案具有較好的色散容限特性，但接收靈敏度特性較差。另一方面， 光DPSK調製方案具有較好的接收靈敏度特性，但色散容限特性較差。 因此，光雙二進位調製方案適用於面向城域的系統(metro-area-oriented system)(具有相對較短的傳輸距離)，而光DPSK調製方案適用於長 距離的系統，如主幹線。

發明內容
如上所述，現有的光雙二進位調製方案和光DPSK調製方案是用 於光發射器的調製方案。但是，由於這些調製方案具有優點和缺點， 因此，光發射器的製造商和用戶需要製造與上述調製方案兼容的不同 的光發射器，並根據需要有選擇地使用調製方案。
5在此情形下，通過布置光發射器使光發射器具有兩種調製方案，使得能夠根據每個調製方案的應用，在光發射器中選擇光雙二進位調製方案和光DPSK調製方案，這對製造商或用戶來說非常有用。
考慮到上述情形，本發明的一個目的是提供一種能夠從光雙二進
制調製方案和光DPSK調製方案這兩種調製方案中進行選擇的光發射器、光傳輸系統以及調製方案選擇方法。
為了實現上述目的，本發明具有以下特徵。
〈光發射器〉
根據本發明的光發射器包括第一異或電路，其輸出從第一和第二輸入端子輸入的二進位邏輯信號的異或作為第一輸出信號；延遲單
元，其把第一輸出信號延遲預定的量，並把延遲的信號輸出給第二輸
入端子；低通濾波器單元，其接收第一輸出信號作為輸入，把第一輸出信號轉換成三值信號，並輸出三值信號作為第二輸出信號；以及選擇單元，其根據選擇信號選擇第一輸出信號和第二輸出信號中的一個，並輸出所選擇的信號。
〈光傳輸系統〉
根據本發明的光傳輸系統包括根據本發明的光發射器；以及光接收器，其接收從光發射器輸出的光信號，並解調光信號。
〈調製方案選擇方法〉根據本發明的調製方案選擇方法包括第一輸出信號輸出步驟，輸出從第一和第二輸入端子輸入的二進位邏輯信號的異或作為第一輸出信號；第二輸出信號輸出步驟，把第一輸出信號延遲預定的量，把第一輸出信號轉換成三值信號，並輸出該三值信號作為第二輸出信號；以及選擇步驟，根據選擇信號選擇第一輸出信號和第二輸出信號中中的一個，並輸出選擇的信號。
6附圖簡要說明
通過下面參照附圖的詳細說明，本發明的目的和特徵將更加清楚， 其中


圖1是示出根據本發明的一個示範性實施例的光發射器的配置的
框圖2是示出在根據本發明的一個示範性實施例的光發射器內設置 的異或(EX-OR)邏輯運算的表；
圖3是示出在根據本發明的一個示範性實施例的光發射器內設置 的異或邏輯運算的表；
圖4是示出根據本發明的一個示範性實施例的光發射器的操作的 流程圖5是示出根據本發明的一個示範性實施例的光發射器的時序圖； 圖6是示出根據本發明的一個示範性實施例的光傳輸系統的配置 的框圖7是示出根據本發明的一個示範性實施例的光發射器的時序圖； 圖8是示出根據本發明的一個示範性實施例的光發射器的最低配 置的框圖；以及
圖9是示出根據本發明的一個示範性實施例的光發射器的最少操 作的流程圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖詳細說明用於執行本發明的最佳模式。
(光發射器)
根據本發明的示範性實施例的光發射器是用於光傳輸系統(裝置) 的光發射器。本實施例中的光發射器具有兩種調製方案光雙二進位 調製方案和光DPSK調製方案。本實施例中的光發射器，其特徵在於 能夠根據每個調製方案的應用容易地選擇兩種調製方案中的任一種方 案。首先參照圖1說明根據本發明的實施例的光發射器的配置。圖1 是示出根據本發明的實施例的光發射器的配置的框圖。
如圖1所示，本實施例中的光發射器具有輸入端子10和11、預編
碼器9、低通濾波器4、選擇器電路5、調製器驅動電路6、光強度調 制器7以及雷射光源8。
通過輸入端子IO輸入調製方案選擇信號，通過輸入端子11輸入 主信號。調製方案選擇信號和主信號分別在信號產生部(未示出)產 生，並提供給輸入端子10和11。
調製方案選擇信號是表示光DPSK調製方案或光雙二進位調製方 案的邏輯"1"或"0"的數字控制信號。在本實施例中，如圖5所示， 邏輯"1"表示光雙二進位調製方案，邏輯"0"表示光DPSK調製方案。
主信號是以數位訊號(非歸零(NRZ)信號)的形式發送的信號， 該數位訊號由兩個值表示邏輯"1"或"0"，如圖5所示。
預編碼器9包括異或電路(EX-OR) 1、 EX-OR2以及延遲器3。 預編碼器9根據主信號和調製方案選擇信號，產生數位訊號(第一輸 出信號)，用於根據光DPSK調製方案產生光信號。
EX-OR1是用於執行邏輯運算(異或)的電路。從輸入端子10輸 入的調製方案選擇信號通過第四輸入端子(未示出)輸入到EX-ORl， 從輸入端子11輸入的主信號通過第三輸入端子(未示出)也輸入到 EX-OR 1。EX-OR 1根據輸入的調製方案選擇信號和主信號執行邏輯運 算，從而向EX-OR 2輸出輸出信號。艮P,如圖2所示，當輸入的調製 方案選擇信號是邏輯"0"時(當信號表示光DPSK調製方案時)，
8EX-OR 1輸出與輸入的主信號相同的信號作為輸出信號；當輸入的調 制方案選擇信號是邏輯"1"時(當信號表示光雙二進位調製方案時)， EX-OR 1輸出輸入的主信號的邏輯反轉的信號作為輸出信號，如圖2 所示。從EX-OR 1如此輸出的輸出信號的示例分別在圖5的"EX-OR 1 輸出"(EX-OR2輸入)中示出。
在使用光DPSK調製方案和光雙二進位調製方案中的任一種方案 的光傳輸信號的傳輸中，光接收器的最終輸出需要與主信號相同。因 此，在本實施例中，設置EX-OR 1以滿足此條件。將在下面詳細說明 需要EX-OR 1的原因。圖7示出了其中EX-OR1不執行主信號的邏輯 反轉的情況的示例。如果EX-OR 1不執行主信號的邏輯反轉，則來自 EX-OR 1的輸出信號與主信號相同，如圖7中的"EX-OR 1輸出"所 示。經過EX-OR 2和低通濾波器4，獲得該輸出信號作為原始信號， 要傳輸的光信號從該原始信號產生。把產生的要傳輸的光信號傳輸給 光接收器。然而，反轉形式的主信號是從光接收器輸出的，導致不能 正確地執行傳輸，如圖7中的"光接收器輸出"所示。因此，在本實 施例中，當調製方案選擇信號表示光雙二進位調製方法時，主信號的 邏輯反轉的信號作為來自EX-OR 1的輸出信號輸出。然後，從光接收 器輸出與主信號相同的信號，如圖5中"光雙二進位調製方案"中的 "光接收器輸出"所示。這樣，能夠正確地執行傳輸。而且，在本實 施例中，當調製方案選擇信號表示光DPSK調製方案時，直接輸出主 信號作為輸出信號。然後，從光接收器輸出與主信號相同的信號，如 圖5中"光DPSK調製方案"中的"光接收器輸出"所示。這樣，能 夠正確地執行傳輸。
EX-OR2是用於執行邏輯運算(異或)的電路，與EX-ORl相同。 EX-OR 2包括第一輸入端子和第二輸入端子(都未示出)。EX-OR 1 的輸出信號(主信號或主信號的邏輯反轉的信號)作為第一輸入信號， 通過第一輸入端子(未示出)輸入到EX-OR 2。並且，延遲器3輸出 的延遲信號(下面詳細說明)作為第二輸入信號，通過第二輸入端子(未示出)輸入到EX-OR2。 EX-OR 2根據輸入的第一輸入信號和第 二輸入信號執行邏輯運算，並輸出表示邏輯運算結果的輸出信號(第 一輸出信號)。即，如圖3所示，當輸入到EX-OR 2的第二輸入信號 是邏輯"0"時，EX-OR2輸出與輸入的第一輸入信號相同的信號，並 且，如圖3所示，當輸入到EX-OR2的第二輸入信號是邏輯"1"時， EX-OR 2輸出輸入的第一輸入信號的邏輯反轉的信號。這樣從EX-OR 2 輸出的輸出信號(第一輸出信號)的示例分別在圖5中的"EX-OR 2 輸出(預編碼器輸出)"示出。EX-OR2的輸出信號(第一輸出信號) 被分裂成下面的兩個信號輸出到預編碼器9的外面的輸出信號和輸 出到延遲器3的輸出信號。要輸出到預編碼器9的外面的輸出信號在 預編碼器9的外面又進一步被分裂成兩個信號。
EX-OR 2的第一輸出信號輸入到延遲器3。延遲器3把EX-OR 2 的第一輸出信號延遲恆定時間，以產生延遲信號。這裡所說的恆定時 間對應主信號的一個時隙和數位訊號的一個位。例如，如果主信號的 頻率是10Gbps，則恆定時間是100psec。延遲器3向EX-OR 2輸出產 生的延遲信號。如上所述，該延遲信號作為第二輸入信號，通過第二 輸入端子(未示出)輸入到EX-OR 2。輸入之後，使用第一輸入信號 的下一個位再次對第二輸入信號進行邏輯運算，如圖3中的箭頭所示。
低通濾波器4的波段大約是預編碼器9的第一輸出信號的比特率 的1/3。從EX-OR 2輸出並在預編碼器9外面分裂成兩個信號的第一輸 出信號的其中之一被輸入到低通濾波器4。低通濾波器4將輸入的第一 輸出信號轉換成三值信號(-1， 0， +1)，將信號的帶寬降低到大約1/3， 並向選擇器電路5輸出信號。該輸出信號是數位訊號(第二輸出信號)， 用於根據光雙二進位調製方案產生光信號。圖5中的"濾波器輸出" 示出了這樣從低通濾波器4輸出的第二輸出信號的示例。
從輸入端子10輸入的調製方案選擇信號被輸入到選擇器電路5。 從EX-OR 2的輸出信號在預編碼器9的外面分裂而形成的兩個輸出信
10號也輸入到選擇器電路5。即，這兩個信號的其中之一是第一輸出信號， 其在預編碼器9的外面被分裂為兩個信號以後，直接輸入到選擇器電
路5，另一個信號是第二輸出信號，其在預編碼器9的外面被分裂為兩 個信號以後，通過低通濾波器4輸入到選擇器電路5。選擇器電路5根 據輸入的調製方案選擇信號，選擇第一輸出信號和第二輸出信號的其 中一個。g卩，當輸入的調製方案選擇信號是邏輯"0"時，選擇器電路 5選擇直接輸入的第一輸出信號；當輸入的調製方案選擇信號是邏輯 "1"時，選擇器電路5選擇通過低通濾波器4輸入的第二輸出信號。 選擇器電路5向調製器驅動電路6輸出選擇的信號。
由選擇器電路5選擇的信號被輸入到調製器驅動電路6。調製器驅 動電路6將輸入的信號放大到驅動光強度調製器7所必需的幅度。調 制器驅動電路6向光強度調製器7輸出放大的信號。
光強度調製器7是使用稱為鈮酸鋰的光學材料的鈮酸鋰(LN)調 制器。光強度調製器7可用於相位調製，也可用於強度調製。光強度 調製器7包括光輸入埠和光輸出埠 (都未示出)。預定波長的光 通過光纖和光輸入埠直接從雷射光源8輸入到光強度調製器7。由調 制器驅動電路6放大並輸出的信號也輸入到光強度調製器7。光強度調 制器7根據輸入信號和光，產生光信號，並通過光輸出埠輸出光信 號。這樣從光強度調製器7輸出的光信號的示例分別在圖5中的"光 傳輸信號(強度)"和"光傳輸信號(相位)"示出。
雷射光源8向光強度調製器7輸出預定波長的光。
(調製方案選擇方法) 下面將參照圖4說明根據本發明的一個示範性實施例的光發射器 的操作(根據本發明的一個示範性實施例的調製方案選擇方法)。圖4 是示出根據本發明的一個示範性實施例的光發射器的操作的流程圖。
11從輸入端子10輸入的調製方案選擇信號被輸入到EX-OR 1，並且 從輸入端子11輸入的主信號(二進位邏輯信號)也被輸入到EX-OR 1 (步驟SI)。
EX-OR 1根據輸入的主信號和調製方案選擇信號執行邏輯運算 (步驟S2)。如果輸入的調製方案選擇信號是邏輯"O"(步驟S2/0)， EX-OR 1向EX-OR2輸出與輸入的主信號相同的信號(步驟S3)。如 果輸入的調製方案選擇信號是邏輯"1"(步驟S2/1) ， EX-OR 1向 EX-OR2輸出輸入的主信號的邏輯反轉的信號(步驟S4)。
EX-OR 1的輸出信號(主信號或主信號的邏輯反轉的信號)作為 第一輸入信號輸入到EX-OR 2。從延遲器3輸出的延遲信號(通過將 EX-OR 2的第一輸出信號延遲恆定時間而獲得的信號)作為第二輸入 信號也輸入到EX-OR2 (步驟S5)。
EX-OR 2根據輸入的第一輸入信號和第二輸入信號執行邏輯運算 (步驟S6)。如果輸入到EX-OR 2的第二輸入信號是邏輯"0"(步 驟S6/0) ， EX-OR2輸出與第一輸入信號相同的信號(步驟S7)。如 果輸入到EX-OR2的第二輸入信號是邏輯"l"(步驟S6/1) ， EX-OR 2輸出第一輸入信號的邏輯反轉的信號(步驟S8)。從EX-OR2輸出 的信號被分裂成要輸出到預編碼器9外面的輸出信號和要輸出到延遲 器3的輸出信號。
從EX-OR2輸出到預編碼器9外面的輸出信號(第一輸出信號) 在預編碼器9的外面又進一步被分裂成兩個信號。由第一輸出信號分 裂成的兩個信號的其中一個被直接輸入到選擇器電路5。兩個信號中的 另一個被輸入到低通濾波器4，以形成第二輸出信號，並輸入到選擇器 電路5 (步驟S9)。
從輸入端子IO輸入的調製方案選擇信號被輸入到選擇器電路5。選擇器電路5根據輸入的調製方案選擇信號選擇第一輸出信號和第二 輸出信號的其中一個(步驟SIO) 。
g卩，如果輸入的調製方案選擇信號
是邏輯"0"(步驟S10/0)，選擇器電路5選擇第一輸出信號(步驟
Sll);如果輸入的調製方案選擇信號是邏輯"1"(步驟S10/1)，選
擇器電路5選擇第二輸出信號(步驟S12)。選擇器電路5向調製器驅 動電路6輸出選擇的信號。
從選擇器電路5輸出的選擇的信號被輸入到調製器驅動電路6。調 制器驅動電路6將選擇的信號放大到驅動光強度調製器7所需的幅度。 調製器驅動電路6向光強度調製器7輸出放大的信號(步驟S13)。
放大的信號從調製器驅動電路6輸入到光強度調製器7。並且，從 雷射光源8輸出的光通過光纖被直接輸入到光強度調製器7的光輸入 埠 (未示出)(步驟S14)。使用放大的信號驅動光強度調製器7。 被驅動的光強度調製器7根據放大的信號和從雷射光源8輸出的光產 生光信號(步驟S15)。光強度調製器7從光輸出埠 (未示出)輸出 產生的光信號。
可以作如下布置圖4中所示的處理操作並不僅僅是按照時間順 序執行的，也可以根據執行處理的裝置的處理能力或根據需要，並行 或單個地執行。
圖5是示出根據本發明的一個示範性實施例的光發射器的時序圖。
可以理解，依靠調製方案選擇信號，在根據本發明的一個示範性 實施例的光發射器中，能夠配置與光DPSK調製方案和光雙二進位調 制方案兼容的預編碼，如圖5所示。可以肯定，在任一情況下，主信 號在光接收器(光接收器300在圖6中示出)的輸出中被解調。
如上所述，本實施例中的光發射器和調製方案選擇方法能夠容易地選擇光DPSK調製方案和光雙二進位調製方案中的任一種方案。因
此，通過在本實施例中的光發射器和調製方案選擇方法，製造光發射 器的製造商能夠利用一種產品實現不同的兩種應用。光發射器的用戶 也能夠擁有用於兩種不同的應用的一種產品，從而例如，提高維修部 件的提供和使用的效率。
儘管已經參照圖1詳細描述了本實施例中的光發射器，但圖8所 示的最小配置也足以勝任。即，如圖8所示，本實施例中的光發射器 可以僅包括EX-OR2 (第一異或電路)、延遲器3 (延遲裝置)、低通 濾波器4 (低通濾波裝置)以及選擇器電路5 (選擇裝置)。圖8中所 示的裝置與圖1相同圖標記表示的裝置相同，因此對於這些裝置的說 明這裡不再重複。圖8所示的最小配置能夠從光雙二進位調製方案和 光DPSK調製方案中容易地選擇任一種方案。
儘管已經參照圖4詳細描述了根據本實施例的調製方案選擇方法， 但圖9所示的最少操作也足以勝任。S卩，如圖9所示，本實施例中的 調製方案選擇方法可以僅包括第一輸出信號輸出步驟(步驟S21)、第 二輸出信號輸出步驟(步驟S22)以及選擇步驟(步驟S23)。第一輸 出信號輸出步驟與圖4中步驟S5至S8相同，第二輸出信號輸出步驟 與圖4中步驟S9相同，以及選擇步驟與圖4中步驟S10至S12相同。 因此，對於這些步驟的說明這裡不再重複。圖9所示的最少操作能夠 從光雙二進位調製方案和光DPSK調製方案中容易地選擇任一種方案。
(光傳輸系統)
下面將說明使用上述的本實施例中的光發射器的光傳輸系統。圖6 是示出根據本實施例的光傳輸系統的示範性實施例的圖。假設本實施 例中的光傳輸系統是一個具有超大傳輸容量的光傳輸系統，例如超過 10Gbps。不過，本實施例並不局限於這種光傳輸系統，其它的光傳輸 系統也是可能的。
14如圖6所示，本實施例中的光傳輸系統包括光發射器100、光傳輸
介質200以及光接收器300。光發射器100是前面所描述的本實施例中 的光發射器，其說明這裡不再重複。
從光發射器100輸出的光信號被輸出到光傳輸介質200。光傳輸介 質200是僅由光纖傳輸線構成的光傳輸線或是利用經由光纖傳輸線的 直接放大和中繼的光傳輸線。
從光傳輸介質200輸出的光信號被輸出到光接收器300。光接收器 300預放大輸入的光信號，並根據需要，補償由於光傳輸介質200內的 色散而造成的波形失真(波長色散和偏振色散)。光接收器300將波 形失真補償的光信號轉換成基帶電信號，必要時對信號進行整形，並 執行時序提取和區別再現(discriminating reproduction)。從而，解調 主信號，如圖5中的"光接收器輸出"所示。
儘管在上面本發明已經相對於其實施例被描述，但上述實施例是 本發明的優選實施例，本發明的範圍並不局限於這些實施例，通過對 上述實施例作出不超出本發明的要旨的修改和替換，本領域的技術人 員在上述實施例中可以構建包括各種變更的形式。
1權利要求
1. 一種光發射器，包括第一異或電路，其輸出從第一和第二輸入端子輸入的二進位邏輯信號的異或作為第一輸出信號；延遲單元，其把所述第一輸出信號延遲預定的量，並把所延遲的信號輸出給所述第二輸入端子；低通濾波器單元，其接收所述第一輸出信號作為輸入，把所述第一輸出信號轉換成三值信號，並輸出該三值信號作為第二輸出信號；以及選擇單元，其根據選擇信號選擇所述第一輸出信號和所述第二輸出信號中的一個，並輸出所選擇的信號。
2. 根據權利要求l所述的光發射器，其中，所述選擇信號保持在 與由所述選擇單元進行的選擇的結果相對應的預定邏輯電平，所述光 發射器進一步包括第二異或電路，該第二異或電路向所述第一輸入端 子輸出所述選擇信號和從第三輸入端子輸入的二進位邏輯信號的異 或。
3. 根據權利要求1所述的光發射器，進一步包括 光源單元，其輸出預定波長的光；以及調製單元，其根據所述選擇單元選擇的所述信號和從所述光源單 元輸出的所述光，產生光信號，並輸出所產生的光信號。
4. 根據權利要求l所述的光發射器，進一步包括放大單元，該放大單元把由所述選擇單元選擇的所述信號放大至預定幅度，其中由所 述放大單元放大的所述信號被輸入到所述調製單元。
5. —種光傳輸系統，包括 根據權利要求1所述的光發射器；以及光接收器，其接收從所述光發射器輸出的光信號，並解調所述光信號。
6. —種調製方案選擇方法，包括第一輸出信號輸出步驟，輸出從第一和第二輸入端子輸入的二進 制邏輯信號的異或作為第一輸出信號；第二輸出信號輸出步驟，把所述第一輸出信號延遲預定的量，然 後把所述第一輸出信號轉換成三值信號，並輸出該三值信號作為第二 輸出信號；以及選擇步驟，根據選擇信號選擇所述第一輸出信號和所述第二輸出 信號中的一個，並輸出所選擇的信號。
7. 根據權利要求6所述的調製方案選擇方法，其中，所述選擇信號保持在與在所述選擇步驟中的選擇結果相對應的預定邏輯電平，所 述方法進一步包括第二異或步驟，向所述第一輸入端子輸出所述選擇 信號和從第三輸入端子輸入的二進位邏輯信號的異或。
8. 根據權利要求6所述的調製方案選擇方法，進一步包括 光輸出步驟，從光源輸出預定波長的光；以及 光信號產生步驟，根據在所述選擇步驟中選擇的所述信號和在所述光輸出步驟中輸出的所述光，產生光信號，並輸出所產生的光信號。
9. 根據權利要求6所述的調製方案選擇方法，進一步包括放大步 驟，把在所述選擇步驟中選擇的所述信號放大至預定幅度。
10. —種光發射器，包括第一異或電路，其輸出從第一和第二輸入端子輸入的二進位邏輯 信號的異或作為第一輸出信號；延遲裝置，用於把所述第一輸出信號延遲預定的量，並把所延遲 的信號輸出給所述第二輸入端子；低通濾波器裝置，用於接收所述第一輸出信號作為輸入，把所述第一輸出信號轉換成三值信號，並輸出該三值信號作為第二輸出信號；以及選擇裝置，用於根據選擇信號選擇所述第一輸出信號和所述第二輸出信號中的一個，並輸出所選擇的信號。
全文摘要
本發明提供了一種能夠從光雙二進位調製方案和光DPSK調製方案中選擇任一種方案的光發射器、光傳輸系統以及調製方案選擇方法。根據本發明的光發射器包括第一異或電路，其輸出從第一和第二輸入端子輸入的二進位邏輯信號的異或作為第一輸出信號；延遲器，其把第一輸出信號延遲預定的量，並把延遲的信號輸出給第二輸入端子；低通濾波器，其接收第一輸出信號作為輸入，把第一輸出信號轉換成三值信號，並輸出該三值信號作為第二輸出信號；以及選擇器，其根據選擇信號選擇第一輸出信號和第二輸出信號的其中之一，並輸出所選擇的信號。
文檔編號H04B10/155GK101488809SQ200910003468
公開日2009年7月22日 申請日期2009年1月15日 優先權日2008年1月15日
發明者田島勉 申請人:日本電氣株式會社