專利名稱：一種產生時分復用的光差分相移鍵控碼的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信網絡技術領域，特別是涉及一種產生時分復用的光差分相移鍵控 碼的裝置。
背景技術：
目前，高速光通信系統(tǒng)中已經采用不同碼型進行信號的傳輸，而光差分相移鍵控 碼(DPSK)作為一種矢量調制格式受到了廣泛的關注和研究。在光通信領域，實現時分復 用的光差分相移鍵控碼信號的方法主要有兩種一種方法是利用電時分復用器將多路低速 率的非歸零碼(NRZ)復用得到高速率的電非歸零碼，再利用高速電差分編碼器進行差分編 碼，然后調制相位或強度調制器，得到時分復用的光差分相移鍵控信號，這種方法需要使用 高速電差分編碼器；另一種方法是采用光時分復用技術，先將低速率的電非歸零碼進行差 分編碼，然后將信息調制在光短脈沖上，再利用光時分復用器復用到更高的速率，這種方法 需要用到短脈沖產生技術，只能產生歸零(RZ)碼的復用，無法產生時分復用的非歸零差分 相移鍵控信號，復用后的光信號相鄰脈沖之間的相位差不是嚴格的0或π，因而不再是真 正的差分相移鍵控信號。顯然，第一種方法中需要使用高速率的電時分復用器，制作難度大，成本高，價格 昂貴；第二種方法需要用到光短脈沖源，目前的短脈沖源主要有各種鎖模激光器以及通過 脈沖壓縮技術獲得，價格昂貴，結構復雜，而且這種方法只能用于歸零差分相移鍵控碼，復 用后的光信號是幾路歸零差分相移鍵控碼的簡單穿插，不再是真正意義上的差分相移鍵控 碼，即相鄰脈沖間的相位差并不攜帶信息。因此，目前需要本領域技術人員迫切解決的一個技術問題就是如何能夠創(chuàng)新地 提出一種實現方式，以解決現有技術中存在的問題，有效滿足實際應用的需求的同時降低 實現成本。
發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種產生時分復用的光差分相移鍵控碼的裝 置，用以低成本實現。為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種產生時分復用的光差分相移鍵控碼的裝 置，所述裝置包括連續(xù)波激光器，數據信號源，差分編碼器，多個強度調制器和多個光延時線，其中， 所述連續(xù)波激光器，用于產生并輸出光信號；所述數據信號源，用于輸出非歸零碼的數據信號；所述數據信號為多個；所述差分編碼器，用于對數據信號源所輸出的數據信號進行編碼；所述強度調制器，用于將編碼后的數據信號加載到激光器所輸出的光信號的相位 上；所述光延時線，用于控制強度調制器加載數據信號的時刻；
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第一個強度調制器的輸入端與連續(xù)波激光器的輸出端相連，第一個強度調制器的 輸出端與第二個強度調制器的輸入端通過一個光延時線相連接，每增加一個強度調制器都 通過一個光延時線連接；多個數據信號源的調制速率相同；最后一個調制器的輸出為時分復用的光差分相移鍵控信號。優(yōu)選的，所述的光延時線控制強度調制器加載數據信號的時刻時，控制后一個調 制器所加載的數據信號比前一個調制器的數據信號滯后1/N個信號周期，N為級聯強度調 制器的個數，所述的信號周期為所述的數據信號源輸出的非歸零碼數據的時鐘周期。優(yōu)選的，所述連續(xù)激光器的光輸出端與強度調制器的光輸入端相連接。優(yōu)選的，所述信號數據源的輸出與差分編碼器的輸入相連接。優(yōu)選的，所述差分編碼器的輸出端與強度調制器的射頻輸入端相連接。優(yōu)選的，所述強度調制器的光輸出端為光信號的輸出端。與現有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明通過光學的方法實現數據的時分復用，更加充分的利用時隙，增加通信容 量，從而替代高速電時分復用器件和高速電差分編碼器見的使用而達到與使用電時分復用 方法相同的功能，節(jié)省了昂貴的短脈沖源的使用，所采用的功能模塊除了數據信號源和差 分編碼器以外，全都采用光學器件實現，而且結構簡單。采用通用的光纖通信元件，實現了 價格低廉、技術可行的目的。
圖1是本發(fā)明實施例所述的一種產生時分復用的光差分相移鍵控碼的裝置結構 示意圖；圖2是本發(fā)明實施例所述的級聯兩級強度調制器產生兩倍碼率的時分復用差分 相移鍵控信號的裝置結構示意圖；圖3是本發(fā)明實施例所述的級聯四級強度調制器產生四倍碼率的時分復用差分 相移鍵控信號的裝置結構示意圖；圖4是本發(fā)明實施例所述的在光纖鏈路中所在的位置結構示意圖；圖5是本發(fā)明實施例所述的所產生的40(ib/S時分復用的非歸零差分相移鍵控信 號的背靠背眼圖；圖6是本發(fā)明實施例所述的所產生的40(ib/S時分復用的非歸零差分相移鍵控信 號的非平衡探測時的解調眼圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實 施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。實施例參照圖1，示出了本發(fā)明所述的一種產生時分復用的光差分相移鍵控碼的裝置結 構示意圖，所述裝置具體包括連續(xù)波激光器A，數據信號源B1、B2，差分編碼器C1、C2，多個強度調制器D1、D2和多個光延時線E1，其中，X2. . . XN具有與Xl類似的結構；所述連續(xù)波激光器，用于產生并輸出光信號；所述數據信號源，用于輸出非歸零碼的數據信號；所述數據信號為多個；所述差分編碼器，用于對數據信號源所輸出的數據信號進行編碼；所述強度調制器，用于將編碼后的數據信號加載到激光器所輸出的光信號的相位 上；所述光延時線，用于控制強度調制器加載數據信號的時刻；第一個強度調制器的輸入端與連續(xù)波激光器的輸出端相連，第一個強度調制器的 輸出端與第二個強度調制器的輸入端通過一個光延時線相連接，每增加一個強度調制器都 通過一個光延時線連接；多個數據信號源的調制速率相同；最后一個調制器的輸出為時分復用的光差分相移鍵控信號。優(yōu)選的，所述的光延時線控制強度調制器加載數據信號的時刻時，控制后一個調 制器所加載的數據信號比前一個調制器的數據信號滯后1/N個信號周期，N為級聯強度調 制器的個數，所述的信號周期為所述的數據信號源輸出的非歸零碼數據的時鐘周期。優(yōu)選的，所述連續(xù)激光器的光輸出端與第一個強度調制器的光輸入端相連接。優(yōu)選的，所述信號數據源的輸出與差分編碼器的輸入相連接。優(yōu)選的，所述差分編碼器的輸出端與強度調制器的射頻輸入端相連接。優(yōu)選的，所述強度調制器的光輸出端為光信號的輸出端。連續(xù)波激光器產生并輸出光信號，所述的光信號通過多個級聯的強度調制器進行 多路數據的加載；所述的強度調制器之間的光延時線用于精確調節(jié)數據加載的時刻，使得 相鄰兩個所述的調制器所加載的數據信號錯開一個固定的時隙；所述的時隙一般應為數據 信號的周期除以所述的強度調制器的個數；所述的多路數據通過多個強度調制器錯位加載 的數據信號通過最后一個強度調制器輸出時分復用的光差分相移鍵控碼。其中，多個強度調制器由多個數據信號源輸出的非歸零碼(NRZ)并經過差分編碼 后的數據信號進行調制，所述的第一個強度調制器的輸入端與連續(xù)波激光器的輸出端相 連，第一個強度調制器的輸出端與第二個強度調制器的輸入端通過一個光延時線相連接， 之后每增加一個強度調制器都需要通過一個光延時線連接；所述的多個數據信號源的調制 速率相同；所述的光延時線用于調節(jié)相鄰兩個調制器的調制時機，使得后一個調制器所加 載的數據信號比前一個調制器的數據信號滯后1/N個信號周期，N為級聯強度調制器的個 數，所述的信號周期為所述的數據信號源輸出的非歸零碼數據的時鐘周期；所述的最后一 個調制器的輸出為時分復用的光差分相移鍵控信號。更進一步的，采用應用實例對本實施例所述的方法進行介紹，在圖2中，連續(xù)波激 光器(1)發(fā)出連續(xù)波光信號數據信號源O)、(3)分別產生速率為10(ib/S的NRZ碼，分別 經過電差分編碼器G)、(5)進行差分編碼，然后分別加載到強度調制器(6)、(7)上，兩個 調制器都偏置在零傳輸點，調節(jié)光延時線(8)使得兩個調制器對光信號的調制時隙錯開 50ps，則在強度調制器(7)的輸出端得到兩路時分復用的非歸零差分相移鍵控信號，速率 為 20(ib/s。在圖3所示的實例中，可以實現由4路10(ib/S的電信號產生40(ib/S的時分復用的非歸零差分相移鍵控信號，3個光延時線(8)、(15)、(16)分別連接強度調制器(6)、(7)、 (13)的輸出口和(7)、(13)、(14)的輸入口，所有調制器都偏置在零傳輸點，調節(jié)光延時線 使得調制器(7)、(13)、(14)對光信號的調制時機相對(6)分別滯后25ps、50ps和75ps。圖4為時分復用的非歸零差分相移鍵控信號產生裝置17與光纖通信鏈路的連接 圖。強度調制器(7)(如圖2)或(14)(如圖3)的光輸出端可直接由圖4所示的線路分別 接入光纖通信鏈路18中，然后再與平衡檢測接收機19相連。圖5為本發(fā)明所產生的40(ib/S時分復用的非歸零差分相移鍵控信號(前兩路信 號為偽隨機碼，后兩路信號始終為0)的背靠背眼圖20。圖6為本發(fā)明所產生的40(ib/S時 分復用的非歸零差分相移鍵控信號(同圖4)的非平衡探測時的解調眼圖21。需要說明的是，本實施例所述的裝置可以直接應用到光信號傳輸系統(tǒng)的發(fā)送端， 其通過光學的方法實現數據的時分復用，更加充分的利用時隙，增加通信容量，從而替代 高速電時分復用器件的使用。該發(fā)明只適用于光差分相移鍵控調制格式，對于光開關鍵控 (OOK)信號并不適用。所采用的功能模塊除了數據信號源和差分編碼器以外，全都采用光學 器件實現，而且結構簡單。本發(fā)明所采用的元件都是通用的光纖通信元件，從而實現了價格 低廉、技術可行的目的。本發(fā)明所產生的時分復用的光差分相移鍵控信號可以通過平衡接 收機進行信號解調和接收，并利用電時分解復用器還原各路信號。更為具體的，對本實施例所述方法進行補充介紹，所述的產生裝置主要由差分相 移鍵控碼發(fā)生裝置和若干級聯調制單元級聯組成，所述的“級聯”是指按照一定的先后順序 相串聯。其中，所述的差分相移鍵控碼發(fā)生裝置由一個連續(xù)波激光器(簡稱激光器，)、一個 單驅動X切鈮酸鋰強度調制器(簡稱調制器，)、一個數據信號源(簡稱信號源，)和一個差 分編碼器(簡稱編碼器，)組成，其作用在于產生與信號源相同速率的光差分相移鍵控碼信 號。器件的連接關系為激光器的光輸出端與調制器的光輸入端相連接，數據源的輸出與編 碼器的輸入相連接，編碼器的輸出端與調制器的射頻輸入端相連接，調制器的光輸出端為 光信號的輸出端。由信號源產生的非歸零碼電信號經過編碼器轉換成差分編碼的非歸零碼 電信號加載到調制器上。調制器被偏置在傳輸曲線的零傳輸點位置。從激光器中發(fā)射出來 的連續(xù)波激光經過調制器的調制，光載波的相位差將攜帶上比特信息，從而產生差分相移 鍵控碼光信號并由調制器的光輸出端輸出。該裝置已在相干光通信中得到廣泛應用。本發(fā) 明所要實現的產生時分復用的光差分相移鍵控碼的功能主要依賴于依次級聯在差分相移 鍵控碼發(fā)生裝置之后的若干級聯調制單元來實現。所述的級聯調制單元由一個光延時線、一個單驅動χ切鈮酸鋰強度調制器、一個 數據信號源和一個差分編碼器組成。器件的連接關系為光延時線的輸入端為整個級聯單 元的光輸入端，與上一級裝置的光輸出端相連接，光延時線的輸出端與調制器的光輸入端 相連接，數據源的輸出端與編碼器的輸入端相連接，編碼器的輸出端與調制器的射頻輸入 端相連接，調制器的光輸出端為級聯調制單元光信號的輸出端。由信號源產生的非歸零碼 電信號經過編碼器轉換成差分編碼的非歸零碼電信號加載到調制器上。調制器被偏置在傳 輸曲線的零傳輸點位置。從上一級裝置的輸出端中發(fā)射出來的經過調制后的光信號再一次 經過調制器的調制，附加到光載波上的相位差將再次攜帶上比特信息，從而產生時分復用 的差分相移鍵控碼光信號并由調制器的光輸出端輸出。為保證對光信號的再次調制既能 保留輸入光信號中攜帶的相位信息，防止原有信息被擦除，又能將新的信息成功加載到載波相位上，需要利用光延時線來調節(jié)光信號到達的時刻，使得調制器的調制時機與原有信 號的時隙不完全重合，即錯開一定的時隙。同時，為了保證可靠解調輸出，錯開的時隙應為 nT
T7-S (Τ為信號源輸出的信號周期，N為級聯調制單元的個數，η為該級聯調制單元的序 數)。 以上對本發(fā)明所提供的一種產生時分復用的光差分相移鍵控碼的裝置進行了詳 細介紹，本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說 明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據 本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不 應理解為對本發(fā)明的限制。
權利要求
1.一種產生時分復用的光差分相移鍵控碼的裝置，其特征在于，所述裝置包括 連續(xù)波激光器，數據信號源，差分編碼器，多個強度調制器和多個光延時線，其中，所述連續(xù)波激光器，用于產生并輸出光信號；所述數據信號源，用于輸出非歸零碼的數據信號；所述數據信號為多個； 所述差分編碼器，用于對數據信號源所輸出的數據信號進行編碼； 所述強度調制器，用于將編碼后的數據信號加載到激光器所輸出的光信號的相位上； 所述光延時線，用于控制強度調制器加載數據信號的時刻；第一個強度調制器的輸入端與連續(xù)波激光器的輸出端相連，第一個強度調制器的輸出 端與第二個強度調制器的輸入端通過一個光延時線相連接，每增加一個強度調制器都通過 一個光延時線連接；多個數據信號源的調制速率相同；最后一個調制器的輸出為時分復用的光差分相移鍵控信號。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于所述的光延時線控制強度調制器加載數據信號的時刻時，控制后一個調制器所加載的 數據信號比前一個調制器的數據信號滯后1/N個信號周期，N為級聯強度調制器的個數，所 述的信號周期為所述的數據信號源輸出的非歸零碼數據的時鐘周期。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于所述連續(xù)激光器的光輸出端與強度調制器的光輸入端相連接。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于所述信號數據源的輸出與差分編碼器的輸入相連接。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于所述差分編碼器的輸出端與強度調制器的射頻輸入端相連接。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于 所述強度調制器的光輸出端為光信號的輸出端。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種產生時分復用的光差分相移鍵控碼的裝置，通過光學的方法實現數據的時分復用，更加充分的利用時隙，增加通信容量，從而替代高速電時分復用器件和高速電差分編碼器見的使用而達到與使用電時分復用方法相同的功能，節(jié)省了昂貴的短脈沖源的使用，所采用的功能模塊除了數據信號源和差分編碼器以外，全都采用光學器件實現，而且結構簡單。采用通用的光纖通信元件，實現了價格低廉、技術可行的目的。
文檔編號H04L27/18GK102118336SQ20111005060
公開日2011年7月6日 申請日期2011年3月3日 優(yōu)先權日2011年3月3日
發(fā)明者婁采云, 邢燕飛, 霍力 申請人:清華大學