專利名稱：利用馬赫-曾德調(diào)制器的光啁啾歸零碼發(fā)射機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用馬赫-曾德調(diào)制器的光啁啾歸零碼(CRZ)發(fā)射機(jī)，以及更具體地涉及一種光CRZ發(fā)射機(jī)，用于將非歸零碼(NRZ)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為光歸零碼(RZ)數(shù)據(jù)，并在轉(zhuǎn)換后的光RZ數(shù)據(jù)上施加啁啾信號，以產(chǎn)生新的調(diào)制信號。
背景技術(shù)：
通常，因?yàn)镽Z信號具有比NRZ信號更窄的脈沖寬度，當(dāng)通過光纖傳輸時，色散減弱了光RZ信號。相反，光RZ信號對如自相位調(diào)制(SPM)等非線性現(xiàn)象有很好的抵抗能力。由于RZ信號具有比NRZ信號更窄的脈沖寬度，即使對RZ和NRZ信號施加相同的功率，RZ信號具有更高的峰值功率。結(jié)果，RZ信號具有比NRZ信號更好的信號接收靈敏度。但是，RZ信號具有比NRZ信號更寬的頻譜，使其比NRZ信號更容易被色散。
然而，色散補(bǔ)償光纖很容易補(bǔ)償如色散等線性現(xiàn)象，卻不容易補(bǔ)償非線性現(xiàn)象。因此，當(dāng)用于長途傳輸時，RZ信號具有比NRZ信號更好的特性。
此外，如果在光RZ信號上施加負(fù)啁啾，可以很容易地消除光傳輸中的色散現(xiàn)象。因此，當(dāng)在該RZ信號上施加負(fù)啁啾時，RZ信號可以代替NRZ信號，而且可以獲得高效的長途傳輸。
已經(jīng)研究了多種光CRZ發(fā)射機(jī)。在圖1中示出了有代表性的傳統(tǒng)光CRZ發(fā)射機(jī)。
參照圖1，傳統(tǒng)的光CRZ發(fā)射機(jī)包括激光二極管(LD)11，用于產(chǎn)生光信號；第一放大器15，用于接收/放大NRZ數(shù)據(jù)；第一光強(qiáng)度調(diào)制器12，用于調(diào)制由第一放大器15放大的NRZ數(shù)據(jù)，并向從激光二極管11中產(chǎn)生的光信號傳輸調(diào)制后的NRZ數(shù)據(jù)；第二放大器16，用于接收/放大時鐘信號；第二光強(qiáng)度調(diào)制器13，用于調(diào)制由第二放大器16放大的時鐘信號，并向從第一光強(qiáng)度調(diào)制器12接收到的光信號傳輸調(diào)制后的時鐘信號；第三放大器17，用于放大延遲的時鐘信號，以產(chǎn)生啁啾信號，并傳輸延遲的時鐘信號；以及相位調(diào)制器14，用于調(diào)制從第三放大器17接收到的延遲時鐘信號，并向從第二光強(qiáng)度調(diào)制器13接收到的光信號傳輸調(diào)制的時鐘信號，以產(chǎn)生CRZ信號。
如上所述，這種傳統(tǒng)的光CRZ發(fā)射機(jī)利用兩個光強(qiáng)度調(diào)制器12和13以及一個相位調(diào)制器14。第一光強(qiáng)度調(diào)制器12適合于在光信號上施加NRZ數(shù)據(jù)。第二光強(qiáng)度調(diào)制器適合于利用時鐘信號將NRZ信號光學(xué)轉(zhuǎn)換為RZ信號。
同樣，相位調(diào)制器14適合于通過利用時鐘信號進(jìn)行相位調(diào)制，在光RZ信號上施加啁啾信號。在這種光CRZ發(fā)射機(jī)中，可以改變啁啾信號，提供適當(dāng)調(diào)整的時鐘信號延遲數(shù)值。
在這種情況下，如果通過光纖的反常區(qū)域傳輸光脈沖信號，則適當(dāng)調(diào)整延遲數(shù)值，以使光脈沖信號具有負(fù)啁啾信號。這是必需的，因?yàn)樨?fù)啁啾信號增強(qiáng)了光脈沖信號的傳輸特性，負(fù)啁啾信號普遍適合于降低光脈沖信號的上升沿頻率，而增加其下降沿頻率。
當(dāng)利用這種傳統(tǒng)的光CRZ發(fā)射機(jī)時，(1)要采用兩個光強(qiáng)度調(diào)制器和一個相位調(diào)制器，(2)要進(jìn)行信號延遲處理以適當(dāng)調(diào)整這種啁啾信號，以及(3)需要三個電放大器15、16和17以獲得各個調(diào)制器可操作的要求電壓。從而，這些要求使這種發(fā)射機(jī)的整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
此外，因?yàn)榇罅克璧牟考?，這種光CRZ發(fā)射機(jī)不具有成本效率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明減少或克服了上述的許多問題。本發(fā)明的一個目的是提供利用馬赫-曾德(MZ)調(diào)制器的光CRZ發(fā)射機(jī)，實(shí)現(xiàn)簡單的構(gòu)建過程并降低生產(chǎn)成本。
依照本發(fā)明的一個方面，提供一種光CRZ發(fā)射機(jī)，利用馬赫-曾德(MZ)調(diào)制器，包括邏輯運(yùn)算單元，用于接收NRZ數(shù)據(jù)信號和時鐘信號，執(zhí)行NRZ數(shù)據(jù)信號和時鐘信號之間的邏輯運(yùn)算，并產(chǎn)生電RZ數(shù)據(jù)；放大器，用于放大從邏輯運(yùn)算單元產(chǎn)生的電RZ數(shù)據(jù)；以及MZ調(diào)制單元，用于將由放大器放大的電RZ數(shù)據(jù)調(diào)制成光信號，并通過改變放大的電RZ數(shù)據(jù)的輸入電壓，在光信號上施加啁啾信號。
依照本發(fā)明的另一方面，提供一種光CRZ發(fā)射設(shè)備，包括邏輯運(yùn)算單元，用于接收NRZ數(shù)據(jù)信號和時鐘信號，并執(zhí)行NRZ數(shù)據(jù)信號和時鐘信號之間的邏輯運(yùn)算，以產(chǎn)生電RZ數(shù)據(jù)；第一放大器，用于放大從邏輯運(yùn)算單元產(chǎn)生的“真”信號；第二放大器，用于放大從邏輯運(yùn)算單元接收到的“真”信號的補(bǔ)信號；以及MZ調(diào)制單元，用于將分別從第一放大器和第二放大器接收到的“真”信號和補(bǔ)信號調(diào)制成光信號，并通過改變“真”信號和補(bǔ)信號的輸入電壓，在光信號上施加啁啾信號。


通過下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，可以更清楚地理解本發(fā)明，其中圖1是傳統(tǒng)光CRZ發(fā)射機(jī)的示意圖；圖2是依照本發(fā)明的原理利用雙臂MZ調(diào)制器的光CRZ發(fā)射機(jī)的示意圖；圖3是依照本發(fā)明的原理利用單臂MZ調(diào)制器的光CRZ發(fā)射機(jī)的示意圖；圖4是在圖2中所示的光CRZ發(fā)射機(jī)的每個節(jié)點(diǎn)的信號波形圖；圖5是按照本發(fā)明，描述通過利用MZ調(diào)制器的光CRZ發(fā)射機(jī)的使用，在光CRZ信號和啁啾信號之間的模擬結(jié)果的典型圖；以及圖6是按照本發(fā)明，描述針對采用了利用MZ調(diào)制器的光CRZ發(fā)射機(jī)和傳統(tǒng)的RZ發(fā)射機(jī)的傳輸模擬結(jié)果的典型圖。
具體實(shí)施例方式
在下面本發(fā)明的描述中，為了示例的目的而不是限制，為了提供對本發(fā)明透徹的理解，描述了如具體結(jié)構(gòu)、接口、技術(shù)等特定細(xì)節(jié)。但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員清楚的是，可以在偏離這些特定細(xì)節(jié)的其他實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。此外，可以意識到的是，為了示例性的目的，簡化了圖中的特定部分，而且本發(fā)明完整的系統(tǒng)環(huán)境將包括許多不需要在這里示出的已知功能和結(jié)構(gòu)。在圖中，即使在不同的圖中進(jìn)行描述，仍以相同的參考數(shù)字代表相同或相似的元件。
圖2是按照本發(fā)明的原理利用雙臂MZ調(diào)制器的光CRZ發(fā)射機(jī)的示意圖。
參照圖2，利用雙臂MZ調(diào)制器的光CRZ發(fā)射機(jī)包括激光二極管(LD)25，用于產(chǎn)生光信號；邏輯運(yùn)算單元21，用于接收NRZ數(shù)據(jù)和時鐘信號，執(zhí)行關(guān)于NRZ數(shù)據(jù)和時鐘信號的邏輯運(yùn)算，并產(chǎn)生邏輯運(yùn)算的結(jié)果信號Q及其補(bǔ)信號Q；第一和第二放大器23和24放大邏輯運(yùn)算結(jié)果信號Q及其補(bǔ)信號Q；以及雙臂MZ(馬赫-曾德)調(diào)制器22，用于以第一和第二放大器23和24放大的邏輯信號Q及其補(bǔ)信號Q調(diào)制從激光二極管21產(chǎn)生的光信號，并通過改變輸入電壓，在調(diào)制的光信號上施加啁啾信號。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，上面的邏輯運(yùn)算代表邏輯乘積(即，“與”)運(yùn)算。
圖3是依照本發(fā)明的原理利用單臂MZ調(diào)制器的光CRZ發(fā)射機(jī)的示意圖。
參照圖3，利用單臂MZ調(diào)制器的光CRZ發(fā)射機(jī)包括激光二極管(LD)34，用于產(chǎn)生光信號；邏輯運(yùn)算單元31，用于接收NRZ數(shù)據(jù)和時鐘信號，執(zhí)行關(guān)于NRZ數(shù)據(jù)和時鐘信號的邏輯運(yùn)算，并產(chǎn)生邏輯運(yùn)算結(jié)果信號；放大器32，用于放大由邏輯運(yùn)算單元31產(chǎn)生的邏輯運(yùn)算結(jié)果信號；以及單臂MZ(馬赫-曾德)調(diào)制器33，用于以放大器32放大的邏輯運(yùn)算結(jié)果信號調(diào)制從激光二極管34產(chǎn)生的光信號，并通過改變輸入電壓，在調(diào)制的光信號上施加啁啾信號。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，上面的邏輯運(yùn)算代表邏輯乘積(即，“與”)運(yùn)算。
如圖2和圖3所示，利用這種MZ調(diào)制器的光CRZ發(fā)射機(jī)通過利用與時鐘信號的邏輯操作，將電NRZ數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電RZ數(shù)據(jù)。更好地，邏輯運(yùn)算通過利用時鐘信號和NRZ數(shù)據(jù)之間的“與”操作，將NRZ數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為RZ數(shù)據(jù)。
如上所述，利用MZ調(diào)制器的光CRZ發(fā)射機(jī)(1)執(zhí)行關(guān)于電NRZ數(shù)據(jù)和時鐘信號的“與”操作，以產(chǎn)生電RZ信號，(2)光調(diào)制電RZ數(shù)據(jù)，以及(3)通過利用光學(xué)調(diào)制中MZ調(diào)制器的特性，在調(diào)制的數(shù)據(jù)上施加啁啾信號。相反，傳統(tǒng)的方法(1)光學(xué)調(diào)制要被傳輸?shù)碾奛RZ數(shù)據(jù)，(2)以時鐘信號調(diào)制調(diào)制過的電NRZ數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生光RZ數(shù)據(jù)，以及(3)以延遲的時鐘信號光學(xué)調(diào)制光RZ數(shù)據(jù)，以在調(diào)制的光RZ數(shù)據(jù)上施加啁啾信號。
圖4是在圖2所示的光CRZ發(fā)射機(jī)的每個位置(即，節(jié)點(diǎn))的信號波形圖。
參照圖4，參考符號①代表時鐘信號，而參考符號②代表任意NRZ數(shù)據(jù)信號，例如‘1101110010’。參考符號③代表時鐘信號①和NRZ數(shù)據(jù)信號②之間“與”運(yùn)算的結(jié)果信號。參考符號④代表信號③的邏輯非信號(即，補(bǔ)信號)。此信號④是圖2所示的邏輯運(yùn)算單元21的兩個輸出信號之一。
此外，參考符號⑤代表由MZ調(diào)制器22產(chǎn)生的光調(diào)制的信號，而圖4中所示的最后一個信號代表信號⑤的啁啾信號。如果適當(dāng)改變作為信號③和信號④的兩個輸入信號，則啁啾信號的幅度和符號(即，+或-)隨信號③和信號④而改變。
在本領(lǐng)域中眾所周知，有多種用于控制MZ調(diào)制器的啁啾的現(xiàn)有技術(shù)方法。因此，這里省略了它們的詳細(xì)描述。在因?yàn)閰⒖嫉捻n國專利公開公開號為1999-6929、題目為《光調(diào)制器及調(diào)制光信號的方法》的專利申請中公開了這種現(xiàn)有技術(shù)方法的代表。
圖5是依照本發(fā)明的原理，描述了通過利用MZ調(diào)制器的光CRZ發(fā)射機(jī)的使用，在光CRZ信號和啁啾信號之間的模擬結(jié)果的典型圖。這里，X軸表示時間、左側(cè)Y軸表示光功率(A.U)，而右側(cè)Y軸表示啁啾信號的啁啾電平。如圖5所示，每個脈沖都可以獲得線性啁啾。
圖6是描述了針對采用了利用MZ調(diào)制器的光CRZ發(fā)射機(jī)和傳統(tǒng)的RZ發(fā)射機(jī)的傳輸模擬結(jié)果的典型圖。這里，X軸表示接收機(jī)靈敏度，而左側(cè)Y軸表示誤碼率(BER)。
如圖6所示，將通過0km、20km、40km和60km的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖傳輸10Gb/s的RZ信號所產(chǎn)生的BER特征曲線與通過0km、20km、40km和60km的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖傳輸CRZ信號所產(chǎn)生的BER特征曲線進(jìn)行比較。
分析比較的結(jié)果，應(yīng)當(dāng)注意的是，在超過40km的長度傳輸中，CRZ信號的強(qiáng)度比RZ信號的強(qiáng)度高大約多于2dBm的接收機(jī)靈敏度的量。重要地，參照圖6的模擬結(jié)果，可以清楚地理解CRZ信號具有比RZ信號更好的傳輸特性的事實(shí)。
正如從上面的描述所清楚的那樣，按照本發(fā)明的光CRZ發(fā)射機(jī)利用單一的邏輯算子和單一的MZ調(diào)制器產(chǎn)生了CRZ信號。從而，本發(fā)明從傳統(tǒng)的CRZ發(fā)射機(jī)中去除了一個光強(qiáng)度調(diào)制器、一個相位調(diào)制器、一個或兩個電放大器和一個延遲電路。因此，簡化了整體的結(jié)構(gòu)，并提供了更有成本效率的結(jié)構(gòu)。
盡管為了描述性的目的，已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚的是，在不偏離所附權(quán)利要求中所公開的本發(fā)明的范圍和精神的前提下，可以進(jìn)行多種修改、補(bǔ)充和替換。
權(quán)利要求
1.一種光啁啾歸零碼發(fā)射設(shè)備，包括邏輯運(yùn)算單元，由接收到的非歸零碼數(shù)據(jù)信號和時鐘信號產(chǎn)生電歸零碼數(shù)據(jù)；放大器，放大電歸零碼數(shù)據(jù)；以及馬赫-曾德調(diào)制單元，將放大的電歸零碼數(shù)據(jù)調(diào)制成光信號，并在光信號上施加啁啾信號。
2.按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于通過改變放大的電歸零碼數(shù)據(jù)的輸入電壓，在光信號上施加啁啾信號。
3.按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于邏輯運(yùn)算單元執(zhí)行非歸零碼數(shù)據(jù)信號和時鐘信號之間的“與”運(yùn)算。
4.按照權(quán)利要求1、2和3之一所述的設(shè)備，其特征在于啁啾信號是負(fù)啁啾信號。
5.一種光啁啾歸零碼發(fā)射設(shè)備，包括邏輯運(yùn)算單元，由接收到的非歸零碼數(shù)據(jù)信號和時鐘信號產(chǎn)生電歸零碼數(shù)據(jù)；第一放大器，放大來自邏輯運(yùn)算單元的“真”信號；第二放大器，放大來自邏輯運(yùn)算單元的第一信號的補(bǔ)信號；以及馬赫-曾德調(diào)制單元，將分別從第一放大器和第二放大器接收到的“真”信號和補(bǔ)信號調(diào)制成光信號，并通過改變“真”信號和補(bǔ)信號的輸入電壓，在光信號上施加啁啾信號。
6.按照權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于通過“真”信號和補(bǔ)信號的輸入電壓，在光信號上施加啁啾信號。
7.按照權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于邏輯運(yùn)算單元執(zhí)行非歸零碼數(shù)據(jù)信號和時鐘信號之間的“與”運(yùn)算。
8.按照權(quán)利要求5、6和7之一所述的設(shè)備，其特征在于啁啾信號是負(fù)啁啾信號。
9.按照權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于馬赫-曾德調(diào)制單元是雙臂馬赫-曾德調(diào)制器。
全文摘要
提供了一種利用馬赫－曾德(MZ)調(diào)制器的光啁啾歸零碼發(fā)射機(jī)，實(shí)現(xiàn)簡單的構(gòu)建過程并降低生產(chǎn)成本。光CRZ發(fā)射機(jī)包括邏輯運(yùn)算單元，用于執(zhí)行接收到的NRZ(非歸零碼)數(shù)據(jù)信號和時鐘信號之間的邏輯運(yùn)算，并產(chǎn)生電RZ(歸零碼)數(shù)據(jù)；放大器，放大電RZ數(shù)據(jù)；以及MZ調(diào)制單元，將放大的電RZ數(shù)據(jù)調(diào)制成光信號，并通過改變放大的電RZ數(shù)據(jù)的輸入電壓，在光信號上施加啁啾信號。
文檔編號G02F1/01GK1507178SQ0317844
公開日2004年6月23日 申請日期2003年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月10日
發(fā)明者金晟基, 黃星澤 申請人:三星電子株式會社