專利名稱：直接調(diào)制的光差分相移鍵控調(diào)制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直接調(diào)制的光差分相移鍵控調(diào)制器，尤其涉及一種基于高速 電與非邏輯門，分布反饋式激光器(Distribute feedback laser, DFB laser)和光窄帶 濾波器的直接調(diào)制的光差分相移鍵控調(diào)制器，用直接調(diào)制的方法產(chǎn)生了光差分 相移鍵控信號，屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
使光的強(qiáng)度或相位隨著數(shù)據(jù)信號變化而變化的技術(shù)稱為光調(diào)制技術(shù)。光調(diào)制 格式分為強(qiáng)度調(diào)制，相位調(diào)制和頻率調(diào)制。常見的強(qiáng)度調(diào)制碼型有非歸零碼 (Non-Return-to-Zero,NRZ)，歸零碼(Retum-to-Zero, RZ);常見的相位調(diào)制碼型有 二進(jìn)制相移鍵控(Binary Phase Shift Keying, BPSK)，差分相移鍵控(Differential Phase Shift Keying, DPSK)等。DPSK調(diào)制格式有較大的色散容限、高偏振模色散 (Polarization Mode Dispersion, PMD)容限和非線性容限，還可以使用平衡接收， 相對于強(qiáng)度調(diào)制接收機(jī)靈敏度能提高大約3dB，非常適用于長途傳輸。
光調(diào)制是將電信號變換成光信號時(shí)不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)。光調(diào)制通過調(diào)制器 實(shí)現(xiàn)，基帶信號通過調(diào)制器調(diào)制到光上，實(shí)現(xiàn)信號的發(fā)送。調(diào)制器有直接調(diào)制 和外調(diào)制兩種方式，前者是信號直接調(diào)制光源產(chǎn)生信號，后者是信號通過外調(diào) 制器對輸入的連續(xù)光進(jìn)行調(diào)制。直接調(diào)制是利用輸入的電信號直接驅(qū)動激光器 產(chǎn)生已調(diào)制的輸出光信號，實(shí)現(xiàn)方法簡單方便，但由于容易產(chǎn)生啁啾。有啁啾 的強(qiáng)度調(diào)制信號將降低信號的抗色散性能，從而限制了系統(tǒng)的傳輸距離。 一種 叫啁啾管理調(diào)制器(Chirp Management Laser， CML)的直接調(diào)制激光器大大改善 了直接調(diào)制的信號質(zhì)量，它利用絕熱啁啾(adiabatic chirp)引起的調(diào)制頻移和通帶 邊沿斜率很高的多腔濾波器實(shí)現(xiàn)了高消光比，低啁啾的強(qiáng)度調(diào)制信號與直接調(diào) 制相比，外調(diào)制技術(shù)產(chǎn)生的啁啾幾乎為零，并且已經(jīng)有可以產(chǎn)生多種碼型的外 調(diào)制器。
在現(xiàn)有的相位調(diào)制技術(shù)中，均使用的是外調(diào)制器，特別是鈮酸鋰LiNb03晶體外調(diào)制器。這種晶體在某些方向有非常大的電光系數(shù)，利用電光效應(yīng)改變晶 體折射率，從而實(shí)現(xiàn)光信號相位的改變。己有的相位調(diào)制器根據(jù)掩埋波導(dǎo)的結(jié) 構(gòu)分為馬赫-曾德爾(mach-zehnder， MZ)型調(diào)制器和單波導(dǎo)相位調(diào)制器。MZ調(diào)制 器需要設(shè)置適當(dāng)?shù)钠秒妷簛韺?shí)現(xiàn)調(diào)相，單波導(dǎo)相位調(diào)制器則只需要設(shè)置適當(dāng) 的驅(qū)動電壓峰峰值。外調(diào)制器較直接調(diào)制器成本較高，而且無法與激光器集成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對實(shí)際系統(tǒng)的需要，提出一種直接調(diào)制的差分相移鍵 控光調(diào)制器，結(jié)構(gòu)簡單，基本模塊都有成熟的器件支持，益于集成，并能隨著 相關(guān)技術(shù)的發(fā)展而進(jìn)一步提升性能。
為實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明以基于高速電與非邏輯門，分布反饋式激光器和 光窄帶濾波器為基礎(chǔ)，利用電信號預(yù)處理，分布反饋式激光器直接調(diào)制中產(chǎn)生 的絕熱啁啾和工作在通帶邊沿的窄帶濾波器來實(shí)現(xiàn)直接調(diào)制的差分相移鍵控光 調(diào)制器。分布反饋式激光器的偏置電壓在門限電壓以上，調(diào)制電壓約等于分布 反饋式激光的門限電壓。
本發(fā)明的方案具體描述如下
直接調(diào)制的光差分相移鍵控調(diào)制器主要的構(gòu)成包括高速電與非邏輯門， 分布反饋式激光器和光窄帶濾波器。數(shù)據(jù)信號和時(shí)鐘信號同步輸入高速電與非 邏輯門，高速電與非邏輯門的輸出連接分布反饋式激光器的調(diào)制驅(qū)動端，高速
電與非邏輯門輸出反向非歸零碼(inverse-return-to-zero， inverse-RZ)電信號去調(diào)制
分布反饋式激光器。分布反饋式激光器輸出的光信號穿過一個(gè)棱鏡輸入到光窄 帶濾波器上，光窄帶濾波器反射的尾光經(jīng)棱鏡反射到光電探測器，光電探測器 與分布反饋式激光器的反饋控制端相連，用于穩(wěn)定分布反饋式激光器輸出信號 的波長；光窄帶濾波器的輸出光信號經(jīng)一個(gè)聚光鏡耦合到光纖尾纖輸出。調(diào)整 分布反饋式激光器的直流驅(qū)動偏置，驅(qū)動信號強(qiáng)度，以及光窄帶濾波器的濾波 特性，使窄帶濾波器輸出的每個(gè)"1"比特的光信號在功率最低的位置產(chǎn)生冗的 相移。
數(shù)據(jù)信號和時(shí)鐘信號經(jīng)同步后輸入高速電與非邏輯門，結(jié)果是產(chǎn)生反向非 歸零碼信號，該信號的特點(diǎn)是在"l"比特有半個(gè)比特是低電平，半個(gè)比特是高電平，"0"比特則全是高電平，它保證了每個(gè)比特內(nèi)都有高電平信號。該驅(qū)動 信號幅度約等于分布反饋式激光器門限電壓，連接到分布反饋式激光器的調(diào)制 驅(qū)動端。分布反饋式激光器的直流偏置電流高于其門限電壓約5倍，這樣產(chǎn)生 的調(diào)制信號具有低瞬態(tài)啁啾，高絕熱啁啾，低消光比的特點(diǎn)。高的絕熱啁啾同 時(shí)導(dǎo)致高電平驅(qū)動產(chǎn)生的光信號和低電平驅(qū)動產(chǎn)生的光信號不僅強(qiáng)度有不同， 頻率也有不同，高電平驅(qū)動產(chǎn)生的光信號頻率較高。分布反饋式激光器產(chǎn)生的 光信號穿過棱鏡輸入到光窄帶濾波器，棱鏡從左往右是直通，從右往左是90度 全反射。光窄帶濾波器工作在通帶邊沿斜率較高的部分，高電平產(chǎn)生的光信號 通過，低電平產(chǎn)生的光信號被反射，從而對光信號進(jìn)行濾波整形。因?yàn)榈碗娖?驅(qū)動產(chǎn)生的光信號和高電平驅(qū)動產(chǎn)生的光信號在頻率上的不同，該濾波整形增 大了光信號的消光比，同時(shí)在光信號最小的位置產(chǎn)生一個(gè)大的啁啾，導(dǎo)致相鄰 信號相位變化。適當(dāng)調(diào)整直流驅(qū)動偏置，驅(qū)動信號強(qiáng)度，濾波器的濾波特性， 使這個(gè)在光信號最小位置產(chǎn)生的啁啾恰好產(chǎn)生n的相移。1比特輸入時(shí)，輸出光 信號產(chǎn)生Jt相移，而0比特輸入時(shí)相位不變，從而產(chǎn)生了 DPSK信號。濾波器 反射的尾光經(jīng)棱鏡反射到光電探測器上，用于反饋控制分布反饋式激光器輸出 信號的波長。光窄帶濾波器后的DPSK光信號經(jīng)聚光鏡耦合到尾纖輸出。
本發(fā)明具有多方面的優(yōu)越性。本發(fā)明通過數(shù)據(jù)信號與時(shí)鐘信號的與非邏輯
運(yùn)算產(chǎn)生的反向非歸零碼電信號去驅(qū)動分布反饋式激光器，利用該信號在每個(gè) 比特間隔內(nèi)都有光信號的特點(diǎn)，結(jié)合分布反饋式激光器在高偏置下產(chǎn)生的絕熱 啁啾和光窄帶濾波器的邊沿特性，實(shí)現(xiàn)了直接調(diào)制的DPSK信號。本發(fā)明省去 了傳統(tǒng)DPSK信號產(chǎn)生需要經(jīng)過的差分編碼的過程，并且組成器件成本低，工 藝成熟，易于集成，可以很快實(shí)用化。


圖l為本發(fā)明直接調(diào)制的光差分相移鍵控調(diào)制器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
為了更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，以下結(jié)合附圖對實(shí)施方式作進(jìn)一步描述。
圖1給出了本發(fā)明直接調(diào)制的光差分相移鍵控調(diào)制器的結(jié)構(gòu)示意圖，其主要功能模塊(器件)包括高速電與非邏輯門，分布反饋式激光器，光窄帶濾 波器，棱鏡，光電探測器，聚光鏡，光纖尾纖；各模塊(器件)均通過空間光 路或電路連接。
如圖1所示，數(shù)據(jù)信號和時(shí)鐘信號同步輸入高速電與非邏輯門，高速電與 非邏輯門的輸出連接分布反饋式激光器的調(diào)制驅(qū)動端，高速電與非邏輯門輸出 反非歸零碼電信號去調(diào)制分布反饋式激光器。分布反饋式激光器輸出的光信號
穿過一個(gè)棱鏡輸入到光窄帶濾波器上，光窄帶濾波器反射的尾光經(jīng)棱鏡反射到 光電探測器。光電探測器與分布反饋式激光器的反饋控制端相連。光窄帶濾波 器的輸出光信號輸入到一個(gè)聚光鏡上，聚光鏡的輸出輸入到光纖尾纖。
數(shù)據(jù)信號和時(shí)鐘信號經(jīng)同步后輸入高速電與非邏輯門，高速電與非邏輯門 輸出反向非歸零碼電信號，該信號的特點(diǎn)是在1比特有半個(gè)比特是低電平，半 個(gè)比特是高電平，0比特則全是高電平，它保證了每個(gè)比特內(nèi)都有高電平信號。 該驅(qū)動信號的幅度約等于分布反饋式激光器門限電壓，連接到分布反饋式激光 器的調(diào)制驅(qū)動端。分布反饋式激光器的直流偏置工作與其門限電壓約5倍的位 置，這樣產(chǎn)生的調(diào)制信號具有低瞬態(tài)啁啾，高絕熱啁啾，低消光比的特點(diǎn)。高 的絕熱啁啾導(dǎo)致高電平驅(qū)動產(chǎn)生的光信號和低電平驅(qū)動產(chǎn)生的光信號不僅強(qiáng)度 有不同，頻率也有不同，高電平驅(qū)動產(chǎn)生的光信號頻率較高。分布反饋式激光 器產(chǎn)生的光信號輸入棱鏡，棱鏡從左往右是直通，從右往左是卯度全反射，光 信號從左到右穿過棱鏡輸入到光窄帶濾波器。光窄帶濾波器工作在通帶邊沿， 斜率較高的線性部分，高電平產(chǎn)生的光信號頻率高，在通帶部分，低電平產(chǎn)生 的光信號頻率較低，被濾除反射，從而對光信號得到了濾波整形。濾波整形增 大了光信號的消光比，同時(shí)在光信號功率最低的位置產(chǎn)生一個(gè)大的啁啾，導(dǎo)致 相鄰光信號的相位變化。適當(dāng)調(diào)整直流驅(qū)動偏置，驅(qū)動信號強(qiáng)度，濾波器的濾 波特性，使這個(gè)在光信號最小位置產(chǎn)生的啁啾恰好產(chǎn)生^T的相移。1比特輸入時(shí)， 輸出光信號產(chǎn)生^相移，而0比特輸入時(shí)相位不變，從而產(chǎn)生了DPSK信號。 該DPSK信號的特點(diǎn)是，1比特相鄰光信號產(chǎn)生ii相移，但有半個(gè)比特?zé)o光。光 窄帶濾波器反射的尾光經(jīng)棱鏡反射到光電探測器上，用于反饋控制分布反饋式 激光器的波長。光窄帶濾波器輸出的DPSK光信號經(jīng)聚光鏡耦合到尾纖輸出。
權(quán)利要求
1、一種直接調(diào)制的光差分相移鍵控調(diào)制器，其特征在于數(shù)據(jù)信號和時(shí)鐘信號同步輸入高速電與非邏輯門，高速電與非邏輯門的輸出連接分布反饋式激光器的調(diào)制驅(qū)動端，高速電與非邏輯門輸出反向非歸零碼電信號去調(diào)制分布反饋式激光器；分布反饋式激光器輸出的光信號穿過一個(gè)棱鏡輸入到光窄帶濾波器上，光窄帶濾波器反射的尾光經(jīng)棱鏡反射到光電探測器，光電探測器與分布反饋式激光器的反饋控制端相連，用于穩(wěn)定分布反饋式激光器輸出信號的波長；光窄帶濾波器的輸出光信號經(jīng)一個(gè)聚光鏡耦合到光纖尾纖輸出；調(diào)整分布反饋式激光器的直流驅(qū)動偏置，驅(qū)動信號強(qiáng)度，以及光窄帶濾波器的濾波特性，使窄帶濾波器輸出的每個(gè)1比特的光信號在功率最低的位置產(chǎn)生π的相移。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直接調(diào)制的光差分相移鍵控調(diào)制器，時(shí)鐘信號和數(shù)據(jù)信號同步輸入高速電與非邏輯門，高速電與非邏輯門輸出反非歸零碼電信號去調(diào)制分布反饋式激光器，分布反饋式激光器工作在高偏置位置，大的絕熱啁啾導(dǎo)致頻移，適當(dāng)調(diào)整直流驅(qū)動偏置，驅(qū)動信號強(qiáng)度，濾波器的濾波特性，使窄帶濾波器的輸出光信號在功率最低的位置產(chǎn)生一個(gè)大啁啾，該啁啾正好產(chǎn)生π相移，從而產(chǎn)生光差分相移鍵控信號。本發(fā)明省去了傳統(tǒng)差分相移鍵控信號產(chǎn)生需要經(jīng)過的差分編碼的過程，并且組成器件成本低，易于集成，可以很快實(shí)用化。
文檔編號H04B10/18GK101321021SQ20081004071
公開日2008年12月10日 申請日期2008年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月17日
發(fā)明者劉智鑫, 肖石林 申請人:上海交通大學(xué)