專利名稱：光學(xué)傳輸線路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)傳輸線路，所述傳輸線路可以產(chǎn)生具有低傳輸質(zhì)量退化比的光學(xué)信號(hào)，所述傳輸質(zhì)量的退化是由傳輸媒介(如光纖)的群速度色散(GVD)所引起的。
提高單位波長(zhǎng)比特率所存在的問題包括群速度(GVD)對(duì)可能傳輸距離的限制、光纖的非線性特性所造成的對(duì)光纖輸入功率的限制等等。采用色散補(bǔ)償技術(shù)可以有效地解決對(duì)可能傳輸距離的限制問題。對(duì)于輸入功率的限制，RZ(回零return-to-zero)格式比通常用于光學(xué)傳輸系統(tǒng)的NRZ(非回零non-return-to-zero)具有更大的容限，并且40-Gbit/s單信道傳輸?shù)拇蠖鄶?shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告說明了使用RZ格式。采用交變相位反轉(zhuǎn)脈沖的CS(載波壓縮)-RZ格式(參考文件2Y.Miyamoto等人，OAA’99，PDP4-1)，和DCS(雙-二進(jìn)制載波壓縮)-RZ格式尤其被認(rèn)為具有廣闊的前景(參考文件3Y.Miyamoto等人Dig.OFC’01，TU4)，因?yàn)镽Z格式對(duì)由光纖非線性特性引起的對(duì)光纖輸入功率的限制以及對(duì)由群速色散導(dǎo)致的可能傳輸距離的限制較為寬松。
一種常規(guī)的生成CS-RZ和DCS-RZ格式的方法使用了馬赫-森德(Mach-Zehnder)光調(diào)制器，可以相當(dāng)方便地實(shí)現(xiàn)(見參考文件2和3)。按照采用馬赫-森德光調(diào)制器的方法，通過以正弦波驅(qū)動(dòng)該光調(diào)制器來產(chǎn)生交變相位反轉(zhuǎn)脈沖，該正弦波是所述交變相位反轉(zhuǎn)脈沖的重復(fù)頻率的一半頻率。此時(shí)施加到光調(diào)制器上的電壓為半波長(zhǎng)電壓Vπ的2倍，半波長(zhǎng)電壓Vπ是使光調(diào)制器開關(guān)比最大所需的電壓。該電壓必須作為直流偏壓施加。在該電壓作用下，所述正弦波電壓和光調(diào)制器的傳輸損耗達(dá)到最大。
但是因?yàn)轳R赫-森德光調(diào)制器利用光干涉，所以已知其輸出光功率的施加電壓特性(輸入-輸出特性)會(huì)發(fā)生波動(dòng)(參考文件4Jumon ji等人，Institute of Electronics，Information，and CommunicationEngineers，memoir C-1，J75-C-1，17-26頁(yè)，1992)。尤其“直流漂移”術(shù)語所表述的是在施加電壓時(shí)，輸入-輸出特性的漂移，從而提出一個(gè)在實(shí)際使用由Z切割LiNbO3制造的馬赫-森德光調(diào)制器過程中存在的顯而易見的問題。
已經(jīng)提出了一種檢測(cè)輸入輸出特性波動(dòng)并將所施加的電壓反饋到光調(diào)制器的電路，該電路業(yè)已投入使用；這種電路被稱為偏壓控制電路，因?yàn)樵诎褦?shù)據(jù)信號(hào)施加到MZ調(diào)制器(馬赫-森德光調(diào)制器)之前，通常從該數(shù)據(jù)信號(hào)中截取直流分量(參考文件5日本專利No.2642499，參考文件6日本專利No.2866901，日本專利No.2869585，參考文件7日本專利申請(qǐng)，第一次公開No.Hei 10-24874)。
在參考文件5“Optical Transmitter，Control Circuit forOptical Modulator and Optical Modulating Method”中，由接收光調(diào)制器的輸出部分將低頻信號(hào)疊加到數(shù)據(jù)信號(hào)上，根據(jù)該低頻信號(hào)的電平檢測(cè)輸入輸出特性漂移，根據(jù)該低頻信號(hào)相位，來檢測(cè)所述漂移的方向。
但是，參考文件5的方法假設(shè)該光調(diào)制器以電壓Vπ驅(qū)動(dòng)，在以2Vπ進(jìn)行調(diào)制期間，該低頻信號(hào)分量被抵消，因此不可能檢測(cè)到誤差信號(hào)或者控制偏壓。
參考文件7“Optical Modulator Control Circuit”不同于參考文件5之處在于低頻信號(hào)疊加到偏壓上，而非數(shù)據(jù)信號(hào)上，對(duì)輸入/輸出特性漂移的檢測(cè)基本上與參考文件5中相同。
但是，在參考文件7的方法中，對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)檢測(cè)，因此，光電轉(zhuǎn)換器、直流低頻去除電路、包絡(luò)曲線檢測(cè)器電路都需要一定的頻帶，它等于或者大于交變相位反轉(zhuǎn)脈沖光的重復(fù)頻率。因此，考慮20Gbit/s或者更高的高速傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用，其中例如CS-RZ和DCS-RZ格式有效，其控制電路費(fèi)用極高。
在參考文件6“Optical Modulator Device”中，為了檢測(cè)漂移，把一束不同于主信號(hào)光的探測(cè)光從反方向輸入到一個(gè)具有行波電極光調(diào)制器中(最高速的馬赫-森德光調(diào)制器屬于這種類型)。檢測(cè)漂移是利用以下的事實(shí)從相反方向輸入的光沒有被調(diào)制。
但是，參考文件6要求一個(gè)檢測(cè)光源，這使得系統(tǒng)組成相對(duì)較昂貴，此外，在生成交變相位反轉(zhuǎn)的脈沖光時(shí)，為了獲得使光調(diào)制器的輸出最小化的偏壓，降低了探測(cè)光的水平，造成檢測(cè)困難。
另外，在一個(gè)WDM傳輸系統(tǒng)中，探測(cè)光會(huì)引起對(duì)其它信道的噪音，在選擇探測(cè)光波長(zhǎng)時(shí)要充分小心。
本發(fā)明的目的是提供一個(gè)光學(xué)傳輸線路，它包含一個(gè)價(jià)格低廉并且所引起的主信號(hào)光退化盡可能低的偏置控制電路，該主信號(hào)光是交變的相位反轉(zhuǎn)脈沖光。
根據(jù)該光學(xué)傳輸線路，監(jiān)視產(chǎn)生交變相位反轉(zhuǎn)脈沖光的光調(diào)制器的輸出光，并且控制該光調(diào)制器的偏壓以使載波譜分量的功率密度最小，或者使雙邊帶中的載波譜分量的功率密度最大，因此能夠以最小損耗穩(wěn)定地輸出交變的相位反轉(zhuǎn)脈沖光。
根據(jù)本發(fā)明第二方面的光學(xué)傳輸線路包括光調(diào)制器、偏壓施加單元、射頻譜提取單元、控制電路，其中所述光調(diào)制器利用重復(fù)頻率為fo赫茲的信號(hào)調(diào)制波長(zhǎng)為λo的連續(xù)光，并輸出交變相位反轉(zhuǎn)脈沖光；所述偏壓施加單元給光調(diào)制器施加偏壓；所述射頻譜提取單元，將光調(diào)制器的輸出光轉(zhuǎn)變成電信號(hào)并從電信號(hào)中提取射頻率為fo赫茲的頻譜；所述控制電路控制經(jīng)偏壓施加單元的偏壓，以便將射頻譜分量最小。
根據(jù)本發(fā)明第三方面的光學(xué)傳輸線路包括光調(diào)制器、偏壓施加單元、光學(xué)濾波器、光電轉(zhuǎn)換器、控制電路，其中所述光調(diào)制器利用重復(fù)頻率為fo赫茲的信號(hào)調(diào)制波長(zhǎng)為λo的連續(xù)光，并輸出交變相位反轉(zhuǎn)脈沖光；所述偏壓施加單元給光調(diào)制器施加偏壓；所述光學(xué)濾波器從光調(diào)制器的輸出光中提取波長(zhǎng)為λo的載波譜分量；所述光電轉(zhuǎn)換器將載波譜分量的光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；所述控制電路控制經(jīng)偏壓施加單元的偏壓，以使電信號(hào)的功率最小。
所述光濾波器可以包括選自以下一組中的一個(gè)通過型窄帶光濾波器它通過波長(zhǎng)為λo的載波譜分量；反射型窄帶光濾波器，它反射波長(zhǎng)為λo的載波譜分量；周期窄帶光濾波器，它具有在通頻帶(反射頻帶)中的周期特性，有選擇地阻擋光調(diào)制器輸出光的雙邊帶譜分量，同時(shí)提取載波譜分量。
根據(jù)本發(fā)明另一方面的光學(xué)傳輸線路包括光調(diào)制器、光學(xué)濾波器、光電轉(zhuǎn)換器、控制電路，其中所述光調(diào)制器利用重復(fù)頻率為fo赫茲的信號(hào)調(diào)制波長(zhǎng)為λo的連續(xù)光，并輸出交變相位反轉(zhuǎn)脈沖光；所述光學(xué)濾波器從光調(diào)制器的輸出光中提取相對(duì)于波長(zhǎng)λo偏向較長(zhǎng)波長(zhǎng)邊或者較短波長(zhǎng)fo赫茲的譜分量；所述光電轉(zhuǎn)換器將譜分量的光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；所述控制電路控制經(jīng)偏壓施加單元的偏壓，以使電信號(hào)的功率最大。
所述光濾波器可以包括選自以下若干濾波器中的一個(gè)通過型窄帶光濾波器，它通過相對(duì)于波長(zhǎng)λo偏向較長(zhǎng)波長(zhǎng)邊或者較短波長(zhǎng)邊f(xié)o赫茲的譜分量；反射型窄帶光濾波器，它反射相對(duì)于波長(zhǎng)λo偏向較長(zhǎng)波長(zhǎng)邊或者較短波長(zhǎng)邊f(xié)o赫茲的譜分量；周期性窄帶光濾波器，它具有在通頻帶(反射頻帶)中的周期性特性，通過(反射)相對(duì)于波長(zhǎng)λo偏離較長(zhǎng)波長(zhǎng)邊或者較短波長(zhǎng)邊f(xié)o赫茲的譜分量，并且有選擇地阻擋光調(diào)制器的載波譜分量，同時(shí)提取雙邊帶中的譜分量。
光學(xué)濾波器可以包括允許改變通頻帶和反射頻帶的波長(zhǎng)可變?yōu)V波器。在這種情況下，所述控制電路可以控制經(jīng)偏壓施加單元的偏壓，以便在改變光學(xué)濾波器的通頻帶(或者反射頻帶)時(shí)使電信號(hào)的功率最小或者最大。
反射型窄帶光學(xué)濾波器可以包括纖維光柵，通過纖維光柵的光可以是光學(xué)傳輸線路的輸出光。
周期性窄帶光學(xué)濾波器可以包括一個(gè)濾波器，它隔離通過波長(zhǎng)光并且在二個(gè)輸出端口阻擋波長(zhǎng)光。在這種情況下，光點(diǎn)轉(zhuǎn)換器可以連接到輸出通過波長(zhǎng)光的輸出端口，并且輸出阻擋波長(zhǎng)光的輸出端口可以成為該光學(xué)傳輸線路的輸出端口。
光學(xué)濾波器可以包括通過型窄帶光學(xué)濾波器或者周期窄帶光學(xué)濾波器，周期窄帶光學(xué)濾波器通過相對(duì)于波長(zhǎng)λo偏向較長(zhǎng)波長(zhǎng)邊或者較短波長(zhǎng)邊f(xié)o赫茲的譜分量，該通過波長(zhǎng)可以被一分為二并輸入到所述光電轉(zhuǎn)換器，成為光學(xué)傳輸線路的輸出光。
光學(xué)濾波器可以包括用于補(bǔ)償光學(xué)傳輸鏈路色散的色散媒介。
在光學(xué)傳輸線路中，激光光源輸出光的一部分可以被分給反射型窄帶光學(xué)濾波器，它反射波長(zhǎng)為λo的載波譜；所述控制電路可以控制光源的波長(zhǎng)以便使所反射的載波譜分量的功率密度最大。
在光學(xué)傳輸線路中，并非將波長(zhǎng)為λo的連續(xù)光輸入到光調(diào)制器，而是可以將所述波長(zhǎng)為λo的連續(xù)光輸入到調(diào)制單元，該調(diào)制單元根據(jù)數(shù)據(jù)信號(hào)對(duì)上述連續(xù)光進(jìn)行調(diào)制，來自調(diào)制單元的光被輸入到所述光調(diào)制器中，或者來自該光調(diào)制器的光被輸入到調(diào)制單元中。
圖3A和3B示出了當(dāng)偏壓已經(jīng)偏離其最佳值時(shí)的輸入/輸出特性；圖4的曲線圖示出了交變相位反轉(zhuǎn)脈沖光的光譜；圖5的曲線圖示出了交變相位反轉(zhuǎn)脈沖光的載波分量與偏壓的關(guān)系；圖6的曲線圖示出了交變相位反轉(zhuǎn)脈沖光的fo分量的射頻功率與偏壓的關(guān)系；圖7的方框圖示出了本發(fā)明的光學(xué)傳輸線路的第二實(shí)施方案的方框圖；圖8的方框圖示出了本發(fā)明的光學(xué)傳輸線路的第三實(shí)施方案的方框圖；圖9的曲線示出了通過型窄帶光學(xué)濾波器31的通過特性的示例測(cè)量；

圖10示出了本發(fā)明的光學(xué)傳輸線路的第四實(shí)施方案的方框圖；圖11示出了本發(fā)明的光學(xué)傳輸線路的第五實(shí)施方案的方框圖；圖12示出了本發(fā)明的光學(xué)傳輸線路的第六實(shí)施方案的方框圖；圖13的曲線圖示出了纖維光柵的通過和反射特性；圖14示出了本發(fā)明的光學(xué)傳輸線路的第七實(shí)施方案的方框圖；圖15示出了本發(fā)明的光學(xué)傳輸線路的第八實(shí)施方案的方框圖；圖16示出了本發(fā)明的光學(xué)傳輸線路的第九實(shí)施方案的方框圖；圖17示出了本發(fā)明的光學(xué)傳輸線路的第十實(shí)施方案的方框圖；
第一實(shí)施方案圖1是本發(fā)明的光學(xué)傳輸線路的第一實(shí)施方案的方框圖。在圖1中，激光光源11輸出一個(gè)波長(zhǎng)為λo的連續(xù)光給馬赫-森德(分支干涉型)調(diào)制器12。在該實(shí)例中，采用馬赫-森德(MZ)調(diào)制器作為光調(diào)制器，但是本發(fā)明允許使用其它類型的光調(diào)制器。
馬赫-森德光調(diào)制器12包括一對(duì)電極12A，對(duì)應(yīng)于二條光學(xué)路徑來設(shè)置這一對(duì)電極12A，所述二條光學(xué)路徑對(duì)來自激光光源11的光進(jìn)行分光和干涉；可以利用向電極12A的輸入進(jìn)行推挽操作來調(diào)制輸入光。
將輸入信號(hào)1和2施加到馬赫-森德光調(diào)制器12的電極12A，形成fo赫茲的重復(fù)頻率的正弦波，將輸入信號(hào)的相位相互反轉(zhuǎn)。電容器13和電容器13和偏置T15與馬赫-森德光調(diào)制器12的電極12A相連，并且經(jīng)偏置T15施加來自偏壓施加單元的偏壓。
以下對(duì)利用推挽電極型馬赫-森德光調(diào)制器12產(chǎn)生交變相位反轉(zhuǎn)脈沖光的方法進(jìn)行解釋。已知由推挽電極型馬赫-森德光調(diào)制器12產(chǎn)生的光學(xué)信號(hào)是“沒有線性調(diào)頻噪音(chirpless)”的，即對(duì)應(yīng)強(qiáng)度的變化相位不發(fā)生變化。因?yàn)榻蛔兿辔环崔D(zhuǎn)脈沖光最好為沒有線性調(diào)頻噪音，所以通常采用推挽型光調(diào)制器。馬赫-森德光調(diào)制器設(shè)置在LiNbO3的X切割基片、半導(dǎo)體、或者聚合物上，能夠用單個(gè)電極生成沒有線性調(diào)頻噪音的交變相位反轉(zhuǎn)脈沖，在這種情況下，只有一個(gè)輸入信號(hào)。
將波長(zhǎng)為λo的連續(xù)光輸入到馬赫-森德光調(diào)制器12，并由fo赫茲的正弦波進(jìn)行調(diào)制，該正弦波被施加到所述2個(gè)電極上。所述正弦波的幅度是電壓Vπ，它是光調(diào)制器波長(zhǎng)的一半。該正弦波以反轉(zhuǎn)的相位施加。將從偏壓施加單元14被施加到該光調(diào)制器的偏壓設(shè)置成使調(diào)制器的傳輸因數(shù)最小。當(dāng)電路的構(gòu)成滿足這些條件時(shí)，它以重復(fù)頻率2fo赫茲產(chǎn)生交變相位反轉(zhuǎn)脈沖。
圖2A示出示出了馬赫-森德光調(diào)制器12的輸入/輸出特性。該光學(xué)輸出的相位在傳輸因數(shù)達(dá)到其最小值時(shí)進(jìn)行反轉(zhuǎn)。圖2B示出了此時(shí)的該交變相位反轉(zhuǎn)脈沖光的光譜。該交變相位反轉(zhuǎn)脈沖光不含連續(xù)光的載波分量，從激光光源11輸入到馬赫-森德光調(diào)制器12，但是在距離光源中心波長(zhǎng)fo赫茲長(zhǎng)波長(zhǎng)邊和fo赫茲短波長(zhǎng)邊有線譜。
當(dāng)由于直流漂移及其它因素使得最佳偏壓已經(jīng)從其初始值偏離，如圖3A所示，所述交變相位反轉(zhuǎn)脈沖光的水平有高有低。如圖3B所示，在光譜中心生成載波分量的線譜。在最佳偏壓處，無載波分量生成，因?yàn)榫哂笑邢辔缓土阆辔坏拿}沖相互抵消；但是當(dāng)偏壓從其最佳值偏離，脈沖中的高低部分不會(huì)相互抵消，而是留作載波分量。
因?yàn)樵撈珘浩x最佳偏置點(diǎn)，由此生成脈沖中的高低，將fo赫茲頻率分量疊加到脈沖信號(hào)上。當(dāng)該偏壓被設(shè)在它的最佳值時(shí)，fo赫茲分量被最小化。圖4示出了利用光譜分析儀測(cè)量fo＝10GHz的交變相位反轉(zhuǎn)脈沖光的測(cè)量結(jié)果。
圖5示出了在使用窄帶光學(xué)濾波器后通過光功率計(jì)測(cè)得的測(cè)試結(jié)果以有選擇地提取載波分量的線譜，然后改變偏壓。圖6示出了由射頻譜分析儀獲得的5GHz的射頻功率譜的測(cè)量結(jié)果，其中利用寬帶光電轉(zhuǎn)換器檢測(cè)交變相位反轉(zhuǎn)的脈沖光。在每一種情況下，可以看到在最佳偏壓處，fo赫茲分量處于其最低點(diǎn)。也就是說，在最佳偏壓處，譜功率在二個(gè)邊帶中達(dá)到最大，射頻譜在交變相位反轉(zhuǎn)的脈沖光的重復(fù)頻率處(2fo赫茲)為最大。
考慮到上述幾點(diǎn)，本發(fā)明測(cè)量馬赫-森德光調(diào)制器12輸出的光的光譜，控制偏置點(diǎn)以使波長(zhǎng)為λo的載波譜分量的功率密度最小。在圖1所示的第一實(shí)施方案中，光學(xué)分支單元16將馬赫-森德光調(diào)制器12輸出光分出一部分并輸入到光學(xué)功率譜測(cè)量單元17?？梢圆捎檬袌?chǎng)上銷售的波長(zhǎng)(光頻率)分辨率小于fo赫茲的光譜分析儀作為光功率譜測(cè)量單元17。
光功率譜測(cè)量單元17以小于fo赫茲的波長(zhǎng)分辨率僅提取從光調(diào)制器輸出光的載波譜分量(波長(zhǎng)為λo)，并輸出一個(gè)正比于所提取分量功率密度的直流電壓信號(hào)給控制電路18?？刂齐娐?8輸出一個(gè)控制信號(hào)給偏壓施加單元14以使載波譜分量的功率密度最小，并且相應(yīng)地控制光調(diào)制器的偏壓。通過這種方式對(duì)偏壓進(jìn)行控制，從馬赫-森德光調(diào)制器12輸出交變相位反轉(zhuǎn)的脈沖光。
通過使控制電路18輸出一個(gè)控制信號(hào)給偏壓施加單元14來控制光調(diào)制器的偏壓，以便使二個(gè)邊帶中的功率密度最大。這獲得相同的效果。
第二實(shí)施方案圖7示出了本發(fā)明的光學(xué)傳輸線路的第二實(shí)施方案。該實(shí)施方案的特征在于它使用了光電轉(zhuǎn)換器21、帶通濾波器22、和射頻功率檢測(cè)電路23，來取代圖1所示的第一實(shí)施方案中的光功率譜測(cè)量單元17。否則，該實(shí)施方案的構(gòu)成與第一實(shí)施方案相同。
光學(xué)分支單元16將從馬赫-森德光調(diào)制器12輸出的光分出部分，光電轉(zhuǎn)換器21將該光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；帶通濾波器22提取fo赫茲頻率的射頻分量，并將其輸入到射頻功率檢測(cè)電路23。射頻功率檢測(cè)電路23施加一個(gè)正比于輸入射頻功率的直流電壓到控制電路24?？刂齐娐?4輸出一個(gè)控制信號(hào)給偏壓施加單元14以使輸入直流電壓最小，并且相應(yīng)地控制光調(diào)制器的偏壓。
作為替代，由帶通濾波器22提取2fo赫茲的射頻分量，控制電路24輸出一個(gè)控制信號(hào)給偏壓施加單元14以使該射頻功率最大，并且相應(yīng)地控制光調(diào)制器的偏壓。
第三實(shí)施方案圖8示出了本發(fā)明的光學(xué)傳輸線路的第三實(shí)施方案。該實(shí)施方案的特征在于它使用了通過型窄帶光學(xué)濾波器31和光電轉(zhuǎn)換器32，來取代圖1所示第一實(shí)施方案的光功率譜測(cè)量單元17。否則，該實(shí)施方案的構(gòu)成與第一實(shí)施方案相同。
該通過型窄帶光學(xué)濾波器31的通頻帶中心波長(zhǎng)等于激光光源11的波長(zhǎng)λo；向下20分貝的通頻帶寬度是fo赫茲或者更小，交變相位反轉(zhuǎn)的脈沖光的截止雙邊帶譜。利用該通過型窄帶光學(xué)濾波器31，從馬赫-森德光調(diào)制器12輸出光提取載波譜分量(波長(zhǎng)λo)，光電轉(zhuǎn)換器32將它轉(zhuǎn)換成一個(gè)直流電壓，該電壓被輸入到控制電路33中?？刂齐娐?3輸出一個(gè)控制信號(hào)給偏壓施加單元14以使該輸入直流電壓最小，并且相應(yīng)地控制該光調(diào)制器的偏壓。
作為替代，通過型窄帶光學(xué)濾波器31可以用來僅從馬赫-森德光調(diào)制器12輸出光的每一邊帶上提取譜分量之一，并且控制電路33輸出一個(gè)控制信號(hào)給偏壓施加單元14以使該直流電壓最大，并且相應(yīng)地控制該光調(diào)制器的偏壓。
在第二實(shí)施方案中，光電轉(zhuǎn)換器21的頻帶必須大于fo赫茲；與之相反，因?yàn)楸緦?shí)施方案的光電轉(zhuǎn)換器32只需檢測(cè)直流分量，所以可使用諸如光電二極管等價(jià)格低廉的光電轉(zhuǎn)換器。
圖9以通過型窄帶光學(xué)濾波器為例示出了對(duì)光學(xué)濾波器通頻帶的測(cè)量。這里，光學(xué)濾波器包括2個(gè)級(jí)聯(lián)的纖維光柵，其中fo＝10GHz。
因?yàn)樵诒緦?shí)施方案中，該通過型窄帶光學(xué)濾波器要求應(yīng)該能夠阻止位于二個(gè)邊帶中的譜而允許載波分量通過，可以使用周期性濾波器。該周期性濾波器的周期應(yīng)當(dāng)最好為2fo赫茲，但是不必嚴(yán)格地等于2fo赫茲。所必須的是可以阻止二個(gè)邊帶中的譜。作為替代，可以阻止載波分量，而允許二個(gè)邊帶通過，從而二個(gè)邊帶中的總譜功率達(dá)到其最大值。
第四實(shí)施方案圖10示出了本發(fā)明的光學(xué)傳輸線路的第四實(shí)施方案。該實(shí)施方案的特征在于它采用了反射型窄帶光學(xué)濾波器41，來取代第三實(shí)施方案的通過型窄帶光學(xué)濾波器31。
反射型窄帶光學(xué)濾波器41經(jīng)一個(gè)光學(xué)環(huán)行器42與光學(xué)分支單元16和光電轉(zhuǎn)換器32相連接。纖維光柵等可以例如用作本實(shí)施方案的反射型窄帶光學(xué)濾波器41。作為替代，一種具有周期反射特性的濾波器可以用作反射型窄帶光學(xué)濾波器41。
第五實(shí)施方案圖11示出了本發(fā)明的光學(xué)傳輸線路的第五實(shí)施方案。該實(shí)施方案的特征在于它采用了可變光學(xué)濾波器51來取代第三實(shí)施方案的通過型窄帶光學(xué)濾波器31(以及第四實(shí)施方案的反射型窄帶光學(xué)濾波器41和光學(xué)環(huán)行器42)；測(cè)量光功率同時(shí)利用控制電路52的控制信號(hào)來改變通頻帶。
可變光學(xué)濾波器51的可變通頻帶寬度應(yīng)當(dāng)為3fo赫茲+激光的長(zhǎng)期穩(wěn)定部分(大約為DWDM的LD中±20GHz)。光功率在可變帶寬內(nèi)2次達(dá)到其最大值；這是因?yàn)榭勺児鈱W(xué)濾波器51逐一地俘獲該交變相位反轉(zhuǎn)脈沖光的二個(gè)邊帶譜?？梢詫⒁粋€(gè)控制信號(hào)輸出給偏壓施加單元14以使在這2個(gè)中間點(diǎn)處的光功率最小，相應(yīng)地控制光調(diào)制器的偏壓。作為替代，可以控制該偏壓使得峰值在2個(gè)點(diǎn)之一處達(dá)到其最大。
第六實(shí)施方案圖12示出了本發(fā)明的光學(xué)傳輸線路的第六實(shí)施方案。該實(shí)施方案的特征在于它采用了一個(gè)光學(xué)環(huán)行器61和一個(gè)反射型窄帶光學(xué)濾波器62，來取代第三實(shí)施方案的光學(xué)分支單元16和通過型窄帶光學(xué)濾波器31。經(jīng)光學(xué)環(huán)行器61將從馬赫-森德光調(diào)制器12輸出的光引導(dǎo)到反射型窄帶光學(xué)濾波器62，并且經(jīng)光學(xué)環(huán)行器61將反射的載波分量輸入到光電轉(zhuǎn)換器32中。圖13示出被用作反射型窄帶光學(xué)濾波器62的纖維光柵的傳輸特性和反射特性，其中fo＝20GHz或者更高。
本實(shí)施方案在機(jī)械方面與第四實(shí)施方案相同。但是由于在提取載波分量偏置和控制的同時(shí)從輸出光中消除了載波分量，所以輸出光的質(zhì)量沒有退化，即使當(dāng)例如，所述偏壓偏離了其最佳點(diǎn)。
第七實(shí)施方案圖14示出了本發(fā)明的光學(xué)傳輸線路的第七實(shí)施方案。本實(shí)施方案的特征在于它采用了一個(gè)周期型窄帶光學(xué)濾波器71，來取代第六實(shí)施方案的光學(xué)環(huán)行器61和反射型窄帶光學(xué)濾波器62。否則，本實(shí)施方案的構(gòu)成與已經(jīng)描述的實(shí)施方案構(gòu)成相同。
可將雙端口濾波器，諸如馬赫-森德干涉儀型濾波器或者定向耦合器型濾波器，用作周期性窄帶光學(xué)濾波器71。在這種情況下，可以從端口之一提取載波分量并用于偏置控制，使得將已經(jīng)將含有的載波分量從中消除的光能夠從另一個(gè)端口提取。
第八實(shí)施方案圖15示出了本發(fā)明的光學(xué)傳輸線路的第八實(shí)施方案。在第六實(shí)施方案中，經(jīng)光學(xué)環(huán)行器61把由反射型窄帶光學(xué)濾波器62反射的載波分量輸入到光電轉(zhuǎn)換器32。在第八實(shí)施方案中，由光學(xué)隔離器81把由反射型窄帶光學(xué)濾波器62反射的載波分量截止，從而通過反射型窄帶光學(xué)濾波器62的光成為輸出光；此外，由光學(xué)分支單元82將該輸出光分出一部分并輸入到光電轉(zhuǎn)換器32中。否則，本實(shí)施方案的構(gòu)成與已經(jīng)描述的實(shí)施方案的構(gòu)成相同。
圖13示出了被用作反射型窄帶光學(xué)濾波器62的纖維光柵的通過特性和反射特性的例子。
在第六實(shí)施方案中，控制該偏壓以使被反射型窄帶光學(xué)濾波器62反射的載波分量的功率最小；在該實(shí)施方案中，控制該偏壓以使通過反射型窄帶光學(xué)濾波器62的雙邊帶中的分量功率最大。
在第六和第八實(shí)施方案中，將一個(gè)纖維光柵用作反射型窄帶光學(xué)濾波器62，通過該纖維光柵的光(雙邊帶)成為輸出光。因此，通過利用具有色散特性的纖維光柵并且同時(shí)設(shè)定色散值以補(bǔ)償任何沿著光傳輸路徑的色散，有可能采用圖12和15的結(jié)構(gòu)來補(bǔ)償光傳輸路徑的色散。
第九實(shí)施方案圖16示出了本發(fā)明的光學(xué)傳輸線路的第九實(shí)施方案。該實(shí)施方案的特征在于它采用了第四實(shí)施方案的反射型窄帶光學(xué)濾波器41以從輸出光中提取載波分量以便控制偏壓，控制光源波長(zhǎng)λo使得它與反射波長(zhǎng)嚴(yán)格匹配。激光光源95必須為波長(zhǎng)λo可控；這可以通過控制例如DBR激光器或者DFB激光器的溫度來實(shí)現(xiàn)。光學(xué)分支單元91把從激光光源95輸出的連續(xù)光分出波長(zhǎng)為λo的一部分并經(jīng)光學(xué)環(huán)行器92輸入到反射型窄帶光學(xué)濾波器；經(jīng)光學(xué)環(huán)行器92將所反射的光輸入到光電轉(zhuǎn)換器93中。控制電路94控制激光光源95使得光電轉(zhuǎn)換器93的輸出電壓最大。其結(jié)果，可以采用相同的光學(xué)濾波器提取用于控制偏壓的載波分量和提取用于控制光源波長(zhǎng)的載波分量，使二者匹配。
第十實(shí)施方案圖17示出了本發(fā)明的光學(xué)傳輸線路的第十實(shí)施方案。該實(shí)施方案的特征在于一個(gè)調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)的光調(diào)制器，它設(shè)置于第一至第八實(shí)施方案的激光光源11和馬赫-森德光調(diào)制器12之間。該光學(xué)調(diào)制單元包括馬赫-森德型調(diào)制器101、光學(xué)分支單元102、偏置控制電路103、偏置-T104。在所示的例子中，控制馬赫-森德光調(diào)制器12的偏壓的構(gòu)成，為第三實(shí)施方案的構(gòu)成，該關(guān)學(xué)調(diào)制器產(chǎn)生交變的相位反轉(zhuǎn)脈沖光。但是作為替代也可以采用其它實(shí)施方案的調(diào)制器。本實(shí)施方案可以與第九實(shí)施進(jìn)行組合。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)傳輸線路，包括光調(diào)制器，它用重復(fù)頻率fo赫茲的信號(hào)調(diào)制波長(zhǎng)為λo的連續(xù)光，并且輸出交變相位反轉(zhuǎn)的脈沖光；偏壓施加單元，它給上述光調(diào)制器施加偏壓；光學(xué)功率譜測(cè)量單元，它測(cè)量從光調(diào)制器輸出光的光功率譜，它的頻率分辨率小于fo赫茲；和控制電路，它根據(jù)對(duì)光調(diào)制器的輸出光的功率譜的測(cè)量來控制經(jīng)偏壓施加單元的偏壓，以使波長(zhǎng)為λo的載波譜分量的功率密度最小，或者使雙邊帶中的譜分量的功率密度最大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)傳輸線路，其中光學(xué)功率譜測(cè)量單元擁有射頻譜提取單元，該提取單元將光調(diào)制器的輸出光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并從該電信號(hào)中提取頻率為fo赫茲的射頻譜，和控制電路，它控制經(jīng)偏壓施加單元的偏壓以使所述所述射頻譜分量最小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)傳輸線路，其中光學(xué)功率譜測(cè)量單元擁有射頻譜提取單元，該提取單元將光調(diào)制器的輸出光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并從該電信號(hào)中提取頻率為2fo赫茲的射頻譜；和控制電路，它控制經(jīng)偏壓施加單元的偏壓以使所述射頻譜分量最大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)傳輸線路，其中光功率譜測(cè)量單元包括光學(xué)濾波器，它從光調(diào)制器的輸出光提取波長(zhǎng)為λo的載波譜分量，和光電轉(zhuǎn)換器，它將該載波譜分量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；以及控制電路，它控制經(jīng)偏壓施加單元的偏壓以使所述電信號(hào)的功率最小。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的光學(xué)傳輸線路，其中所述光學(xué)濾波器包括選自以下若干濾波器中的一個(gè)通過型窄帶光學(xué)濾波器，它通過波長(zhǎng)為λo的載波譜分量；反射型窄帶光學(xué)濾波器，它反射波長(zhǎng)為λo的載波譜分量；和周期性窄帶光學(xué)濾波器，它具有在通頻帶和反射頻帶中的周期特性，有選擇地阻擋光調(diào)制器的輸出光的雙邊帶譜分量，與此同時(shí)提取載波譜分量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)傳輸線路，其中功率譜測(cè)量單元包括光學(xué)濾波器，它從光調(diào)制器的輸出光中提取譜分量，該譜分量的頻率相對(duì)于波長(zhǎng)λo偏向較長(zhǎng)波長(zhǎng)邊或者較短波長(zhǎng)邊f(xié)o赫茲；和光電轉(zhuǎn)換器，它將所述譜分量光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；以及控制電路，它控制經(jīng)偏壓施加單元的偏壓以使所述電信號(hào)的功率最大。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的光學(xué)傳輸線路，其中所述光學(xué)濾波器包括選自以下若干濾波器中的一個(gè)通過型窄帶光學(xué)濾波器，它通過的譜分量的頻率相對(duì)于波長(zhǎng)λo偏向較長(zhǎng)波長(zhǎng)邊或者較短波長(zhǎng)邊f(xié)o赫茲；反射型窄帶光學(xué)濾波器，它反射譜分量的頻率相對(duì)于波長(zhǎng)λo偏向較長(zhǎng)波長(zhǎng)邊或者較短波長(zhǎng)邊f(xié)o赫茲；和周期性窄帶光學(xué)濾波器，它具有在通頻帶和反射頻帶中的周期特性，通過或者反射的譜分量的頻率相對(duì)于波長(zhǎng)λo偏向較長(zhǎng)波長(zhǎng)邊或者較短波長(zhǎng)邊f(xié)o赫茲；和有選擇地阻擋光調(diào)制器的載波譜分量，與此同時(shí)提取雙邊帶中的譜分量。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或者6的光學(xué)傳輸線路，其中所述光學(xué)濾波器包括波長(zhǎng)可變?yōu)V波器，其中可以改變通頻帶和反射頻帶；以及控制電路，它控制經(jīng)偏壓施加單元的偏壓以使所述電信號(hào)的功率最小或者最大，與此同時(shí)改變光學(xué)濾波器的通頻帶或反射頻帶。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或者7的光學(xué)傳輸線路，其中所述光學(xué)濾波器是反射型窄帶光學(xué)濾波器，所述反射型窄帶光學(xué)濾波器包括纖維光柵，通過該纖維光柵的光是該光學(xué)傳輸線路的輸出光。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或者7的光學(xué)傳輸線路，其中所述光學(xué)濾波器是周期性窄帶光學(xué)濾波器，該周期窄帶光學(xué)濾波器包括一個(gè)濾波器，該濾波器隔離具有通過波長(zhǎng)的通過波長(zhǎng)的光并且阻止具有阻止波長(zhǎng)的阻擋波長(zhǎng)光，而非在二個(gè)輸出端口處的通過波長(zhǎng)，所述光電轉(zhuǎn)換器連接至輸出通過波長(zhǎng)光的輸出端口，該輸出阻止波長(zhǎng)光的輸出端口是光學(xué)傳輸線路的輸出端口。
11.根據(jù)權(quán)利要求6的光學(xué)傳輸線路，其中所述光學(xué)濾波器包括通過型窄帶光學(xué)濾波器或者周期窄帶光學(xué)濾波器，該周期窄帶光學(xué)濾波器通過其頻率相對(duì)于波長(zhǎng)λo偏向較長(zhǎng)波長(zhǎng)邊或者較短波長(zhǎng)邊f(xié)o赫茲的譜分量；該通過光被分成二束，并輸入到光電轉(zhuǎn)換器中，并且是所述光學(xué)傳輸線路的的輸出光。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的光學(xué)傳輸線路，其中所述光學(xué)濾波器包括色散媒介，對(duì)光學(xué)傳輸鏈接的色散進(jìn)行補(bǔ)償。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的光學(xué)傳輸線路，所述光學(xué)濾波器包括色散媒介材料，并對(duì)光學(xué)傳輸鏈接的色散進(jìn)行補(bǔ)償。
14.根據(jù)權(quán)利要求5的光學(xué)傳輸線路，所述光學(xué)濾波器包括反射型窄帶光學(xué)濾波器，它反射波長(zhǎng)為λo的載波譜分量，從激光光源輸出的光的一部分被分給該反射型窄帶光學(xué)濾波器；和控制電路，它控制光源的波長(zhǎng)以使被反射載波譜分量的功率密度最大。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)傳輸線路，還包括調(diào)制單元，它根據(jù)數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制波長(zhǎng)為λo的連續(xù)光，從該調(diào)制單元輸出的光被輸入到所述光調(diào)制器。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)傳輸線路，還包括調(diào)制單元，它根據(jù)數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制波長(zhǎng)為λo的連續(xù)光，從所述光調(diào)制器輸出的光被輸入到所述光學(xué)調(diào)制單元。
全文摘要
本發(fā)明的光學(xué)傳輸線路擁有光調(diào)制器12、偏壓施加單元14、光功率譜測(cè)量單元17、控制電路，其中所述光調(diào)制器12利用重復(fù)頻率為fo赫茲的信號(hào)調(diào)制波長(zhǎng)為λo的連續(xù)光，并輸出交變相位反轉(zhuǎn)脈沖光；所述偏壓施加單元14給光調(diào)制器12施加偏壓；所述光功率譜測(cè)量單元17的頻率分辨率小于fo赫茲，它測(cè)量從光調(diào)制器12輸出光的光功率譜；所述控制電路根據(jù)對(duì)光調(diào)制器12的輸出光的輸出功率譜的測(cè)量控制經(jīng)偏壓施加單元14的偏壓，以使波長(zhǎng)為λo的載波譜分量的功率密度最小，或者使雙邊帶中的譜分量的功率密度最大。
文檔編號(hào)H04B10/28GK1437334SQ03104228
公開日2003年8月20日 申請(qǐng)日期2003年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月7日
發(fā)明者片岡智由, 平野章, 松浦曉彥 申請(qǐng)人:日本電信電話株式會(huì)社