本發(fā)明屬于光學(xué)數(shù)據(jù)傳送技術(shù)的領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于偏分復(fù)用(pdm)傳輸?shù)恼{(diào)制器、一種包括所述調(diào)制器的光發(fā)射機(jī)和一種用于控制光發(fā)射機(jī)的方法。

背景技術(shù)：

在圖1中，示出了用于偏分復(fù)用(pdm)信號(hào)的常規(guī)調(diào)制器10的結(jié)構(gòu)。圖1的調(diào)制器10被設(shè)計(jì)成用于pdm正交調(diào)幅(qam)。調(diào)制器10包括第一雙平行馬赫-曾德爾調(diào)制器(dp-mzm)12，所述第一dp-mzm包括：輸入端14，其用于輸入光載波；以及輸出端16，其用于輸出與第一偏振(下文中將其稱為“h偏振”分量)相關(guān)聯(lián)的qam調(diào)制信號(hào)。在光輸入端14的下游，dp-mzm12相應(yīng)地分支成第一臂18和第二臂20，這兩個(gè)臂在光輸出端16處重新結(jié)合，由此形成在本公開中被稱為“外mzm”的部分。

在所述外mzm的第一臂18和第二臂20中的每一者內(nèi)，提供相應(yīng)的第一“內(nèi)”mzm22和第二“內(nèi)”mzm24。第一內(nèi)mzm22包括用于施加第一驅(qū)動(dòng)電壓vhi以產(chǎn)生待傳輸光信號(hào)的h偏振同相分量shi的電極(未示出)。換句話說(shuō)，第一驅(qū)動(dòng)電壓vhi旨在根據(jù)基帶信號(hào)的i分量來(lái)調(diào)制載波信號(hào)的沿外mzm的第一臂18傳播的那部分。同樣地，電極(未示出)與第二內(nèi)mzm24相關(guān)聯(lián)、用于施加第二驅(qū)動(dòng)電壓vhq以產(chǎn)生光信號(hào)的h偏振分量正交分量shq。在第二臂20中，提供第一移相器26以便在經(jīng)調(diào)制的信號(hào)的同相分量shi與正交分量shq之間引入90°的期望移位，之后使i調(diào)制信號(hào)和q調(diào)制信號(hào)在光輸出端16處相組合。

調(diào)制器10進(jìn)一步包括第二dp-mzm28，所述第二dp-mzm具有與第一dp-mzm12類似的結(jié)構(gòu)且同樣包括：光輸入端14，其與第一dp-mzm12的光輸入端相同；光輸出端30；以及第三臂32和第四臂34，其相應(yīng)地包括第三內(nèi)mzm36和第四內(nèi)mzm38。在第四臂34中，提供另外的90°移相器40。在第二dp-mzm28的光輸出端30的下游，提供橫向電/橫向磁偏振模式轉(zhuǎn)換器42，其使輸出端30輸出的光偏振到第二偏振(下文中稱為“v偏振”)，其中h偏振和v偏振彼此正交。第三內(nèi)mzm36和第四內(nèi)mzm38各自具有用于相應(yīng)地施加第三驅(qū)動(dòng)電壓vvi和第四驅(qū)動(dòng)電壓vvq以相應(yīng)地產(chǎn)生待傳輸?shù)墓庑盘?hào)的v偏振分量同相分量svi和正交分量svq的電極(未示出)。兩個(gè)正交偏振的光信號(hào)在偏振射束分裂器/組合器(pbs)44處相組合以輸出組合信號(hào)。由于這個(gè)組合信號(hào)包括兩個(gè)互相正交的偏振分量h和v，所以將這種傳輸方法稱為“偏分復(fù)用”(pdm)。

第一至第四內(nèi)mzm22、24、36、38中的每一者在相應(yīng)的dp-mzm12、28的相應(yīng)臂18、20、32、34中展現(xiàn)出光信號(hào)的輸出電場(chǎng)分量的相應(yīng)驅(qū)動(dòng)電壓(即，vhi、vhq、vvi或vvq)與振幅之間的周期性的、理論上為正弦的傳遞函數(shù)(見圖2)。如圖2中所示，為確保輸入與輸出之間的一一對(duì)應(yīng)性，在電壓擺動(dòng)區(qū)域范圍內(nèi)驅(qū)動(dòng)內(nèi)mzm22、24、36、38，所述電壓擺動(dòng)區(qū)域至少不超過(guò)傳遞函數(shù)的周期的一半。驅(qū)動(dòng)電壓的擺動(dòng)通常以偏置點(diǎn)為中心，所述偏置點(diǎn)為了正確操作應(yīng)位于或至少接近于傳遞函數(shù)的零交叉點(diǎn)。圖2示出了兩個(gè)可能的偏置點(diǎn)a和b及驅(qū)動(dòng)電壓的相應(yīng)擺動(dòng)。由于驅(qū)動(dòng)電壓的目的是調(diào)制光信號(hào)，所以本文中也可將其稱為“調(diào)制電壓”。

在本領(lǐng)域中，已知用于隨溫度和時(shí)間的過(guò)去自動(dòng)調(diào)節(jié)偏置電壓和追蹤傳遞函數(shù)趨勢(shì)的幾種偏置控制算法，諸如在p.s.cho、j,b.khurgin和i.shpantzer的“closed-loopbiascontrolofopticalquadraturemodulator”(ieee光電子學(xué)技術(shù)快報(bào)，第18卷，第21期，第2209頁(yè)至2211頁(yè)，2006年11月)和m.sotoodeh、y.beauueu、j.harley和d.l.mcghan的“modulatorbiasandopticalpowercontrolofopticalcomplexe-fieldmodulators”(ieee光波技術(shù)雜志，第29卷，第15期，第2235頁(yè)至2248頁(yè)，2011年8月)中所公開的偏置控制算法。這些現(xiàn)有技術(shù)偏置控制算法經(jīng)由光電二極管來(lái)監(jiān)控每個(gè)相應(yīng)mzm的光輸出端。然而，由于所采用的光電檢測(cè)器的拋物線特性，這些算法無(wú)法區(qū)別具有負(fù)傳遞函數(shù)斜率的偏置點(diǎn)(諸如，圖2中的偏置點(diǎn)a)與具有正傳遞函數(shù)斜率的偏置點(diǎn)(圖2中的偏置點(diǎn)b就是這種情況)，由此導(dǎo)致實(shí)際傳遞函數(shù)的符號(hào)的不確定性。

出于例證起見，讓我們首先僅考慮h偏振，并假設(shè)預(yù)期的qam信號(hào)的等效復(fù)基帶表示是：

sh＝shi+j·shq，(1)

其中j表示復(fù)數(shù)的虛部。進(jìn)一步假設(shè)兩個(gè)內(nèi)mzm22、24的偏置點(diǎn)具有正斜率，且光場(chǎng)shi和shq相應(yīng)地由對(duì)應(yīng)的控制電壓vhi、vhq引起。然而，如果實(shí)際偏置點(diǎn)兩者應(yīng)具有負(fù)斜率，那么對(duì)于相同的控制電壓vhi、vhq來(lái)說(shuō)，光信號(hào)s'h的h偏振分量(再次呈其復(fù)基帶表示)將演變?yōu)椋?/p>

s′h＝-shi-j·shq.(2)

除了被旋轉(zhuǎn)180°之外，這個(gè)信號(hào)s'h與sh一致。因此，傳遞函數(shù)的符號(hào)的不確定性將與整個(gè)光信道范圍內(nèi)的絕對(duì)信道相位的不確定性相組合，這可以在解調(diào)過(guò)程期間在接收器側(cè)處得到無(wú)縫地補(bǔ)償而不影響數(shù)據(jù)傳輸。

然而，如果hi和hq分量的傳遞函數(shù)的斜率應(yīng)具有相反的符號(hào)，那么除了可能的旋轉(zhuǎn)之外，所得符號(hào)還展現(xiàn)出復(fù)共軛性，所述復(fù)共軛性在頻域中對(duì)應(yīng)于關(guān)于載波頻率的所謂的“頻譜反轉(zhuǎn)”。例如，如果hi分量(即，屬于第一內(nèi)mzm22)的傳遞函數(shù)在偏置點(diǎn)處應(yīng)具有正斜率，而hq分量(即，屬于第二mzm24)的傳遞函數(shù)應(yīng)具有負(fù)斜率，那么實(shí)際傳輸信號(hào)s″h(即，針對(duì)相同的驅(qū)動(dòng)電壓vhi和vhq在第一dp-mzm12的輸出端16處的光信號(hào))將演變?yōu)椋?/p>

其為預(yù)期信號(hào)sh的經(jīng)旋轉(zhuǎn)和復(fù)共軛型式。

頻譜反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象(例如)描述在e.jacobsen的“handlingspectralinversioninbasebandprocessing”(http://www.dsprelated.com/showarticle/51.php，2008年2月11日)中。用于針對(duì)無(wú)線電系統(tǒng)的情況的此類頻譜反轉(zhuǎn)的補(bǔ)償方法描述在i.horowitz、m.ben-ayun、e.fogel的“aradiodevicewithspectralinversion”(gb2282286(b)，1997年12月17日)中。

在所謂的“盲”或“非數(shù)據(jù)輔助”光傳輸?shù)那闆r下，已知在完成解調(diào)之后在接收器處校正頻譜反轉(zhuǎn)。這(例如)描述在m.knschnerov、f.n.hauske、k.piyawanno、b.spinnler、m.s.alflad、a.napo-li和b.lankl的“dspforcoherentsingle-carrierreceivers”(光波技術(shù)雜志，第27卷，第16期，第3614頁(yè)至3622頁(yè)，2009年8月15日)中。這是有可能的，因?yàn)閷?shí)際符號(hào)星座圖擁有穿過(guò)iq平面原點(diǎn)的反射對(duì)稱且因此在復(fù)共軛下無(wú)變化。因此，在mzm處的頻譜反轉(zhuǎn)將預(yù)期的傳輸信號(hào)轉(zhuǎn)化成基于相同符號(hào)星座圖并且展現(xiàn)相同統(tǒng)計(jì)性質(zhì)的另一個(gè)有效的傳輸信號(hào)。因此，可以在不對(duì)頻譜反轉(zhuǎn)的信號(hào)作任何修改的情況下應(yīng)用盲解調(diào)過(guò)程。在解調(diào)之后，然后可以將所恢復(fù)(且有可能經(jīng)復(fù)共軛)的噪音符號(hào)解映射到硬決策位，或在軟決策前向糾錯(cuò)(efc)的情況下解映射到軟位。在這個(gè)階段，然后可以檢測(cè)和校正頻譜反轉(zhuǎn)。出于這個(gè)目的，可以(例如)利用以下事實(shí)：一般而言，位流被組織在幀結(jié)構(gòu)中，其中獨(dú)特字(uw)標(biāo)志著每個(gè)幀的開始。幀檢測(cè)器可連續(xù)搜索周期性u(píng)w，并且如果不能找到周期性u(píng)w，那么其發(fā)射幀丟失信號(hào)。這個(gè)警告可以用來(lái)觸發(fā)對(duì)頻譜反轉(zhuǎn)的校正，在這種情況下可以在解映射之前通過(guò)對(duì)解調(diào)符號(hào)的復(fù)共軛來(lái)簡(jiǎn)單實(shí)施所述校正。

數(shù)據(jù)輔助光傳輸?shù)那闆r(例如，如描述在m.kuschnerov、m.chouayakh、k.piyawanno、b.spinnler、e.deman、p.kainzmaier、m.s.alfiad、a.napoli、b.lankl的“data-aidedversusblindsingle-carriercoherentreceivers”(ieee光電子學(xué)雜志，第2卷，第3期，第386頁(yè)至403頁(yè)，2010年6月)中)提出了更加困難的挑戰(zhàn)。在數(shù)據(jù)輔助傳輸中，調(diào)制器將訓(xùn)練序列和/或參考符號(hào)嵌入到傳輸信號(hào)中，且解調(diào)器利用它們來(lái)估計(jì)進(jìn)行正確解調(diào)所必需的參數(shù)，諸如信道響應(yīng)及傳輸激光與接收激光之間的頻率和相位差。與符號(hào)星座圖相反，此類訓(xùn)練序列和參考符號(hào)在復(fù)共軛下并非無(wú)變化。因此，在數(shù)據(jù)輔助傳輸?shù)那闆r下，將不得不在輔助解調(diào)之前校正頻譜反轉(zhuǎn)。一種針對(duì)此的可能的解決方案可類似于上文針對(duì)盲傳輸所描述的解決方案：可通過(guò)搜索訓(xùn)練序列或參考符號(hào)而在接收器處檢測(cè)頻譜反轉(zhuǎn)，并在解調(diào)過(guò)程之前經(jīng)由對(duì)已接收樣本的復(fù)共軛來(lái)校正頻譜反轉(zhuǎn)(例如，以u(píng)s7,697,636b2中所描述的方式)。然而，出于下文中所解釋的原因，這種方法無(wú)法輕松地應(yīng)用于數(shù)據(jù)輔助光學(xué)pdm傳輸中(即，如果信號(hào)包括載運(yùn)獨(dú)立數(shù)據(jù)的兩個(gè)偏振分量)。

pdm應(yīng)用中的附加難度是由以下事實(shí)引起的：pdm系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輔助信道估計(jì)優(yōu)選地是借助于通過(guò)h偏振和v偏振所傳輸?shù)南嗷フ坏挠?xùn)練序列來(lái)執(zhí)行的。雖然原則上可通過(guò)在抑制v時(shí)在h上傳輸訓(xùn)練序列、其后在抑制h時(shí)在v上傳輸訓(xùn)練序列來(lái)達(dá)成正交性，但是這將不具有帶寬有效性并且還將產(chǎn)生傳輸功率的強(qiáng)烈變化，這從光信道的非線性方面來(lái)看是有害的。出于這個(gè)原因，在mkuschnerov、m.chouayakh、k.piyawanno、b.-spinnler、e.deman、p.kainzmaier、m.s.alflad、a.napoli、b.lankl的“data-aidedversusblindsingle-carriercoherentreceivers”(ieee光電子學(xué)雜志，第2卷，第3期，第386頁(yè)至第403頁(yè)，2010年6月)中，建議在h和v上同時(shí)傳輸兩個(gè)正交的訓(xùn)練序列。可以(例如)經(jīng)由循環(huán)移位從單一重復(fù)的恒幅零自相關(guān)(cazac)序列來(lái)獲得這兩個(gè)訓(xùn)練序列。

如果h和v傳輸信號(hào)兩者生成有正確的極性，或兩者被頻譜反轉(zhuǎn)，那么得以保留訓(xùn)練序列的正交性，因?yàn)槿绻麅蓚€(gè)原始序列是正交的，那么經(jīng)復(fù)共軛的序列也是相互正交的。然而，如果只有一個(gè)偏振(即，h或v)被頻譜反轉(zhuǎn)，那么就丟失了所傳輸?shù)挠?xùn)練序列之間的正交性。下文中將這種情形稱為“不一致的頻譜極性”。由于在這種情況下信號(hào)的h和v分量被混合，所以它們無(wú)法在解調(diào)之前加以個(gè)別地復(fù)共軛，而是將必須在發(fā)射機(jī)處進(jìn)行校正。對(duì)于pdm數(shù)據(jù)輔助傳輸來(lái)說(shuō)，將因此似乎有必要通過(guò)將已接收信號(hào)與預(yù)期的訓(xùn)練序列相比較而在接收器處檢測(cè)頻譜反轉(zhuǎn)、然后在發(fā)射機(jī)處校正頻譜反轉(zhuǎn)。這種可能的方法將因此需要從接收器至發(fā)射機(jī)的反向信道，并因此遭受引導(dǎo)難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的潛在問(wèn)題是提供一種用于以有效可靠的方式處理pdm光傳輸中的頻譜反轉(zhuǎn)問(wèn)題的設(shè)備和方法。

這個(gè)問(wèn)題是通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的調(diào)制器、采用此類調(diào)制器的光發(fā)射機(jī)以及控制此類光發(fā)射機(jī)的方法來(lái)解決的。附屬權(quán)利要求中定義了優(yōu)選的實(shí)施方案。

本發(fā)明的調(diào)制器包括：與第一和第二偏振相關(guān)聯(lián)的第一和第二雙平行馬赫-曾德爾調(diào)制器(dp-mzm)，每個(gè)dp-mzm具有用于同相驅(qū)動(dòng)信號(hào)和正交驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸入端，所述同相驅(qū)動(dòng)信號(hào)和正交驅(qū)動(dòng)信號(hào)用于根據(jù)相應(yīng)的傳遞函數(shù)來(lái)調(diào)制光信號(hào)的同相分量和正交分量；以及適合于檢測(cè)光的檢測(cè)器，所述光包括由第一dp-mzm輸出的至少一部分光和由第二dm-mzm輸出的一部分光。此外，光調(diào)制器適合于：

-將第一導(dǎo)頻信號(hào)疊加在第一dp-mzm的同相驅(qū)動(dòng)信號(hào)和正交驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一者上以及第二dp-mzm的同相驅(qū)動(dòng)信號(hào)和正交驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一者上；以及

-將第二導(dǎo)頻信號(hào)疊加在第一和第二dp-mzm的同相驅(qū)動(dòng)信號(hào)和正交驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的相應(yīng)另一者上。

本文中，選擇第一和第二導(dǎo)頻信號(hào)，使得可由檢測(cè)器檢測(cè)的信號(hào)能夠指示：針對(duì)第一和第二dp-mzm中的一者的同相分量和正交分量，傳遞函數(shù)的斜率是否不同，以及針對(duì)第一和第二dp-mzm中的另一者，傳遞函數(shù)的斜率是否相同。

與上文所論述的現(xiàn)有技術(shù)相反，根據(jù)本發(fā)明，可以直接在發(fā)射機(jī)處而非在接收器處檢測(cè)“頻譜反轉(zhuǎn)”(更準(zhǔn)確地，檢測(cè)“不一致的頻譜極性”的出現(xiàn))。出于這個(gè)目的，調(diào)制器適合：將第一導(dǎo)頻信號(hào)疊加在第一dp-mzm的同相驅(qū)動(dòng)信號(hào)和正交驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一者上以及第二dp-mzm的同相驅(qū)動(dòng)信號(hào)和正交驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一者上；以及將第二導(dǎo)頻信號(hào)疊加在第一和第二dp-mzm的同相驅(qū)動(dòng)信號(hào)和正交驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的相應(yīng)另一者上。本文中，選擇第一和第二導(dǎo)頻信號(hào)，使得可由上述檢測(cè)器檢測(cè)的信號(hào)能夠指示：針對(duì)第一和第二dp-mzm中的一者的同相分量和正交分量，傳遞函數(shù)的斜率是否不同，以及針對(duì)第一和第二dp-mzm中的另一者，傳遞函數(shù)的斜率是否相同。因此，選擇第一和第二導(dǎo)頻信號(hào)，使得可由所述檢測(cè)器檢測(cè)的信號(hào)能夠指示：是否正好一個(gè)偏振(即，h或v)被頻譜性地反轉(zhuǎn)，或換句話說(shuō)，偏振之間是否存在“不一致的頻譜極性”。如果檢測(cè)到此類不一致的頻譜極性，那么可以對(duì)第一或第二dp-mzm中的一者的輸出信號(hào)執(zhí)行復(fù)共軛，所述復(fù)共軛總是引起h和v傳輸信號(hào)兩者均正確或兩者均被頻譜性地反轉(zhuǎn)的情形。然后，此最終的不明確可以在接收器處得到解決。例如，在盲傳輸?shù)那闆r下，可以借助于獨(dú)特字(uw)來(lái)檢測(cè)頻譜反轉(zhuǎn)，并優(yōu)選地在解調(diào)之后且在解映射之前校正頻譜反轉(zhuǎn)。在數(shù)據(jù)輔助傳輸?shù)那闆r下，對(duì)頻譜反轉(zhuǎn)的檢測(cè)依賴于訓(xùn)練序列，且校正在于：在解調(diào)之前對(duì)兩個(gè)接收的偏振執(zhí)行共軛。

重要的是，不同于上文所論述的每項(xiàng)現(xiàn)有技術(shù)，在發(fā)射機(jī)處實(shí)施對(duì)“不一致的頻譜極性”的檢測(cè)和校正。這樣，本發(fā)明使得即使在h和v偏振上同時(shí)傳輸相互正交的訓(xùn)練序列時(shí)仍能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)際數(shù)據(jù)輔助pdm傳輸，而不必依賴從接收器至發(fā)射機(jī)的反向信道。

優(yōu)選地，選擇第一和第二導(dǎo)頻信號(hào)，以便在可由檢測(cè)器檢測(cè)的信號(hào)中引起拍頻分量，所述拍頻分量指示：不一致的頻譜極性是否應(yīng)用。本文中，第一和第二導(dǎo)頻信號(hào)優(yōu)選地為周期性信號(hào)(特定地，正弦信號(hào))。

優(yōu)選地，拍頻分量的頻率與第一和第二導(dǎo)頻信號(hào)的頻率有關(guān)。特定地，第一導(dǎo)頻信號(hào)和第二導(dǎo)頻信號(hào)的頻率優(yōu)選地至少是近似相同的，且拍頻分量的頻率準(zhǔn)確地或基本上為第一和第二導(dǎo)頻信號(hào)的頻率的2倍。即使在二次定律光電檢測(cè)之后，仍可以容易且可靠地檢測(cè)拍頻積。處于預(yù)定頻率的拍頻分量的優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)在檢測(cè)的輸出中搜索對(duì)應(yīng)頻率線來(lái)高度準(zhǔn)確地檢測(cè)到它。

優(yōu)選地，從第一和第二導(dǎo)頻信號(hào)的內(nèi)積(即，其乘積的積分)為零的意義上說(shuō)，它們是正交或至少是基本上正交信號(hào)。

在優(yōu)選實(shí)施方案中，由第二dp-mzm輸出的光經(jīng)受偏振轉(zhuǎn)換，特定地te/tm偏振轉(zhuǎn)換。在優(yōu)選實(shí)施方案中，由第一dp-mzm輸出的至少一部分光和由第二dp-mzm輸出的至少一部分經(jīng)偏振轉(zhuǎn)換的光在組合輸出端中相組合，特定地借助于偏振射束分裂器來(lái)組合。這樣，可以產(chǎn)生偏分復(fù)用信號(hào)。

然而，由第一和第二dp-mzm輸出并在檢測(cè)器處被接收的這些部分的光優(yōu)選地具有非正交偏振。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，這通過(guò)將由第二dp-mzm輸出的該部分的光在其發(fā)生偏振轉(zhuǎn)換之前引導(dǎo)至檢測(cè)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

然而，在一些實(shí)施方案中，兩個(gè)dp-mzm可整合在單個(gè)部件中，所述單個(gè)部件不允許在其偏振轉(zhuǎn)換之前分接dp-mzm的各輸出端(且特定地，第二dp-mzm的輸出端)。在這種情況下，可提供第二偏振射束分裂器以將組合輸出的至少一部分分裂成不同偏振的第一分量和第二分量。然后，可將檢測(cè)器布置成檢測(cè)(例如)這些分量中的第一個(gè)。一般地，第一分量的偏振將包含第一和第二偏振(例如，上文所指的h偏振和v偏振)的線性組合。在這種情況下，檢測(cè)器將因此仍檢測(cè)包括以下兩者的光：由第一dp-mzm輸出的至少一部分光和由第二dp-mzm輸出的一部分光。此外，如果選擇導(dǎo)頻信號(hào)以便引起拍頻分量，那么這個(gè)拍頻分量將仍是檢測(cè)器可檢測(cè)的。

只有在第一和第二分量的偏振應(yīng)與第一和第二偏振精確一致的病態(tài)情況下，第一和第二dp-mzm的兩個(gè)分量之間才不會(huì)出現(xiàn)干擾和拍頻。為應(yīng)付這種病態(tài)情況并保證檢測(cè)器的靈敏度在這些條件下不消失，將上述檢測(cè)器或另外的檢測(cè)器布置成檢測(cè)第一和第二分量的重疊。檢測(cè)器優(yōu)選地包括光電檢測(cè)器，特定地用于檢測(cè)接收到的光的強(qiáng)度的光電二極管。

本發(fā)明進(jìn)一步提供一種光發(fā)射機(jī)，其包括：光源；根據(jù)上述其中一個(gè)實(shí)施方案的調(diào)制器，其用于偏分復(fù)用信號(hào)；以及控制單元，所述控制單元被配置成基于由調(diào)制器的檢測(cè)器所檢測(cè)的信號(hào)來(lái)確定：針對(duì)第一和第二dp-mzm中的一者的同相分量和正交分量，傳遞函數(shù)的斜率是否不同，以及針對(duì)第一和第二dp-mzm中的另一者，傳遞函數(shù)的斜率是否相同，并且如果被確定為是這種情況，那么調(diào)節(jié)所述調(diào)制器或所述調(diào)制器的輸入使得第一和第二dp-mzm中的一者中的同相分量或正交分量中的一者的傳遞函數(shù)的斜率符號(hào)實(shí)際上或虛擬地被設(shè)置為相反。

本文中，控制單元優(yōu)選地適合于通過(guò)在等效復(fù)基帶中對(duì)第一或第二dp-mzm中的一者的輸出信號(hào)執(zhí)行復(fù)共軛來(lái)實(shí)際上或虛擬地將傳遞函數(shù)的符號(hào)設(shè)置為相反?？梢约兇鈹?shù)字化實(shí)施此復(fù)共軛，例如通過(guò)將其中一個(gè)dp-mzm的正交分量的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的符號(hào)設(shè)置為相反，或通過(guò)交換其中一個(gè)偏振的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的同相分量和正交分量。這是使傳遞函數(shù)的符號(hào)“虛擬地設(shè)置為相反”的示例，因?yàn)閭鬟f函數(shù)的符號(hào)并未實(shí)際上設(shè)置為相反，而是驅(qū)動(dòng)信號(hào)的修改對(duì)光信號(hào)的影響與傳遞函數(shù)的符號(hào)變化的影響相同。

本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種控制光發(fā)射機(jī)的方法，所述光發(fā)射機(jī)包括用于偏分復(fù)用(pdm)傳輸?shù)恼{(diào)制器，所述調(diào)制器包括與第一和第二偏振相關(guān)聯(lián)的第一和第二雙平行馬赫-曾德爾干涉儀(dp-mzm)，每個(gè)dp-mzm具有用于同相驅(qū)動(dòng)信號(hào)和正交驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸入端，所述同相驅(qū)動(dòng)信號(hào)和正交驅(qū)動(dòng)信號(hào)用于根據(jù)相應(yīng)的傳遞函數(shù)來(lái)調(diào)制光信號(hào)的同相分量和正交分量。所述方法包括以下步驟：

將第一導(dǎo)頻信號(hào)疊加在第一dp-mzm的同相驅(qū)動(dòng)信號(hào)和正交驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一者上以及第二dp-mzm的同相驅(qū)動(dòng)信號(hào)或正交驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一者上，

將第二導(dǎo)頻信號(hào)疊加在第一和第二dp-mzm的同相分量和正交分量中的相應(yīng)另一者上，

檢測(cè)光，所述光包括由第一dp-mzm輸出的至少一部分光和由第二dm-mzm輸出的一部分光，

從所檢測(cè)的光確定：針對(duì)第一和第二dp-mzm中的一者的同相分量和正交分量，相應(yīng)的傳遞函數(shù)的斜率是否不同，以及針對(duì)第一和第二dp-mzm中的另一者，相應(yīng)的傳遞函數(shù)的斜率是否相同，以及

如果被確定為是這種情況，那么調(diào)節(jié)調(diào)制器或調(diào)節(jié)所述調(diào)制器的輸入使得第一和第二dp-mzm中的一者中的同相分量或正交分量中的一者的傳遞函數(shù)的斜率符號(hào)實(shí)際上或虛擬地被設(shè)置為相反。

優(yōu)選地，將第一和第二導(dǎo)頻信號(hào)與偏置電壓一起疊加在表示具有訓(xùn)練序列的數(shù)據(jù)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)上，其中對(duì)應(yīng)于第一dp-mzm的訓(xùn)練序列和對(duì)應(yīng)于第二dp-mzm的訓(xùn)練序列彼此正交。

附圖說(shuō)明

圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于偏分復(fù)用信號(hào)的調(diào)制器，

圖2示出馬赫-曾德爾調(diào)制器的傳遞函數(shù)，

圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的發(fā)射機(jī)，

圖4示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案的發(fā)射機(jī)，以及

圖5示出說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

出于促進(jìn)理解本發(fā)明的原理的目的，現(xiàn)將參考圖中所說(shuō)明的優(yōu)選實(shí)施方案且將使用具體語(yǔ)言來(lái)描述所述實(shí)施方案。不過(guò)，應(yīng)理解，并非由此旨在限制本發(fā)明的范圍，如本發(fā)明所涉及的領(lǐng)域的技術(shù)人員現(xiàn)在和未來(lái)將通常想到，本發(fā)明涵蓋在所說(shuō)明的裝置中的此類更改和進(jìn)一步修改以及對(duì)如本文中所說(shuō)明的本發(fā)明的原理的進(jìn)一步應(yīng)用。

圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的發(fā)射機(jī)46。發(fā)射機(jī)包括激光48、調(diào)制器50和控制單元52。調(diào)制器50具有與圖1的現(xiàn)有技術(shù)調(diào)制器通常類似的結(jié)構(gòu)，且同樣包括第一和第二dp-mzm12、28以及te/tm偏振轉(zhuǎn)換單元42和偏振射束分裂器44。圖3的調(diào)制器50中的相似部件用與圖1中的參考符號(hào)相同的參考符號(hào)來(lái)表示，且不再次描述這些部件。

然而，除了圖1的調(diào)制器10的部件之外，本發(fā)明的調(diào)制器50還包括導(dǎo)頻音調(diào)產(chǎn)生器54，所述導(dǎo)頻音調(diào)產(chǎn)生器用于產(chǎn)生疊加在第一和第二dp-mzm12、28的同相驅(qū)動(dòng)電壓vhi和vvi上的第一導(dǎo)頻信號(hào)和疊加在第一和第二dp-mzm12、28的正交驅(qū)動(dòng)電壓vhq和vvq上的第二導(dǎo)頻信號(hào)。在圖3的實(shí)施方案中，使用加法器56將所述導(dǎo)頻信號(hào)疊加在相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)上。在所示的實(shí)施方案中，第一和第二導(dǎo)頻信號(hào)兩者為正弦的，且相對(duì)于彼此移位90°。更特定地，第一和第二導(dǎo)頻信號(hào)相應(yīng)地為a·cos(2πfpt)和a·sin(2πfpt)，其中a是信號(hào)振幅，fp是導(dǎo)頻音調(diào)頻率，且t是時(shí)間。如圖3中進(jìn)一步所示，第一dp-mzm12的輸出端16和第二dp-mzm28的輸出端30被分接，使用聯(lián)結(jié)器56來(lái)組合分接的信號(hào)，且將組合信號(hào)引導(dǎo)至檢測(cè)器58，在圖3的實(shí)施方案中，所述檢測(cè)器由光電二極管形成。因此，檢測(cè)器58適合于且布置成用于檢測(cè)包括以下兩者的光：由第一dp-mzm12輸出的一部分光和由第二dp-mzm28輸出的一部分光。檢測(cè)器58的輸出端與控制單元52連接。

如下文將解釋，在“不一致的頻譜極性”的情況下，檢測(cè)器58的輸出信號(hào)將包括處于頻率2fp(即，處于2倍的導(dǎo)頻信號(hào)頻率)的拍頻分量，可由控制單元52來(lái)檢測(cè)所述拍頻分量。本文中，如前面所提到，“不一致的頻譜極性”是指以下情形：傳遞函數(shù)的斜率對(duì)于第一和第二dp-mzm12、28中的一者的同相分量和正交分量不同且對(duì)于第一和第二dp-mzm12、28中的另一者相同。如果被確定為是這種情況，那么控制單元52調(diào)節(jié)調(diào)制器50或調(diào)節(jié)所述調(diào)制器50的輸入使得第一和第二dp-mzm12、28中的一者中的同相分量或正交分量中的一者的傳遞函數(shù)的斜率符號(hào)實(shí)際上或虛擬地被顛倒。這可以(例如)通過(guò)實(shí)現(xiàn)第一或第二dp-mzm12、28中的一者的輸出信號(hào)的復(fù)共軛(例如，通過(guò)顛倒控制電壓vhq或vvq的符號(hào))來(lái)達(dá)成。如上文所提到，這將相當(dāng)于對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)的“虛擬”符號(hào)變化。此復(fù)共軛的純粹數(shù)字化實(shí)施方式是優(yōu)選的。然而，用于調(diào)節(jié)調(diào)制器或至調(diào)節(jié)所述調(diào)制器的輸入的其他方式因此同樣是有可能的。例如，將有可能將合適的偏置電壓施加到內(nèi)mzm22、24、36、38等等中的一者，在這種情況下，傳遞函數(shù)的斜率符號(hào)可被“實(shí)際上”顛倒。

接下來(lái)，將要解釋根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的包括調(diào)制器50的發(fā)射機(jī)46的運(yùn)作。在圖3中所示的實(shí)施方案中，假設(shè)內(nèi)mzm22、24、36、38中的每個(gè)具有以下傳遞函數(shù)：

其中e是光信號(hào)的電場(chǎng)的振幅，emax是最大振幅，2vπ是傳遞函數(shù)的半周期，且

在存在導(dǎo)頻信號(hào)的情況下，在第一dp-mm12的輸出端16處產(chǎn)生的光信號(hào)sh讀為：

本文中，導(dǎo)頻信號(hào)的頻率fp遠(yuǎn)低于pdmqam傳輸信號(hào)的符號(hào)速率，且優(yōu)選地在100hz至50khz的范圍中、更優(yōu)選地在1khz至5khz的范圍中。此外，為避免對(duì)所傳輸?shù)男盘?hào)的過(guò)度干擾，將導(dǎo)頻信號(hào)的振幅a選擇為相對(duì)于2vπ較小。因此，可以將sh很好地近似為：

其中

是有用的信號(hào)，且

是來(lái)自導(dǎo)頻音調(diào)的貢獻(xiàn)。以相同的方式，可以將v偏振分量sv表達(dá)為：

其中

且

如從圖3看到，在te/tm偏振轉(zhuǎn)換之前，第一dp-mzm12的輸出的一小部分和第二dp-mzm28的輸出的一小部分在組合器56中相加并經(jīng)受由檢測(cè)器58(即，光電二極管)進(jìn)行的電-光轉(zhuǎn)換。在低通濾波之后，所得電信號(hào)是：

其中上劃線表示在某個(gè)時(shí)間標(biāo)度內(nèi)的平均時(shí)間，所述時(shí)間標(biāo)度與符號(hào)速率相比是長(zhǎng)的但顯著短于導(dǎo)頻音調(diào)的周期，并且其中已應(yīng)用非實(shí)質(zhì)的比例因子。通過(guò)將方程式(9)和(12)代入(13)中，獲得電信號(hào)的以下表達(dá)式：

然后，可以進(jìn)一步假設(shè)：

且

使得獲得了：

方程式(17)表明，光電二極管58的電輸出信號(hào)提供合適的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)識(shí)別不一致的頻譜極性，因?yàn)槠浒l率2fp的頻譜線(當(dāng)且僅當(dāng)符合以下條件時(shí))：

應(yīng)注意，如果傳遞函數(shù)的斜率對(duì)于第一和第二dp-mzm12、28中的一者的同相分量和正交分量不同且對(duì)于第一和第二dp-mzm12、28中的另一者相同，那么方程式(18)是正確的。因此，控制單元52被配置成查找頻率2fp的頻譜線的存在以在發(fā)射機(jī)46處檢測(cè)不一致的頻譜極性。如果檢測(cè)到此類不一致的頻譜極性，那么經(jīng)由正好一個(gè)發(fā)射機(jī)偏振(sh或者sv)的復(fù)共軛來(lái)實(shí)施校正。如上文所論述，然后可以檢測(cè)剩余的不明確，且如果有必要?jiǎng)t通過(guò)使接收到的兩個(gè)偏振共軛而在接收器處校正該剩余的不明確。

應(yīng)注意，如果將方程式(13)一般化，那么達(dá)成了類似的結(jié)果，因?yàn)閟h和sv中的每一者具有任意的相位(即，如果sh和sv將乘以對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù))。同樣，在這種一般情況下，用于拍頻信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)(18)保持有效。

在一些情況下，包括四個(gè)內(nèi)mzm22、24、36、38的兩個(gè)dp-mzm12、28可整合在單個(gè)部件中，所述單個(gè)部件不允許如圖3中所示來(lái)分接光支路。

圖4示出發(fā)射機(jī)46的替代性實(shí)施方案，其中基本上采用如圖1中所示的現(xiàn)有調(diào)制器10，所述調(diào)制器相當(dāng)于虛線框中所包括的部件。如圖4中所見，經(jīng)組合的光輸出(即，在偏振片pbs44的下游)的一小部分被分接并通過(guò)另外的pbs60被分裂成兩個(gè)正交偏振x和y。一般地，這些偏振平面將各自包含原始傳輸偏振h和v的線性組合。因此，在光電檢測(cè)之后，x與y兩者將以與上文所解釋的方式相同的方式在導(dǎo)頻音調(diào)之間產(chǎn)生拍頻。因此，使用圖4中所示的光電檢測(cè)器62，可以(例如)從x分量檢測(cè)到拍頻信號(hào)，因?yàn)檫@個(gè)x分量包括由第一dp-mzm12輸出的一部分光和由第二dp-mzm28輸出的一部分光。

然而，如果x和y應(yīng)與h和v正好一致，那么兩個(gè)偏振之間將不存在拍頻。為應(yīng)付這種病態(tài)情況并保證檢測(cè)器的靈敏度在任何條件下不消失，根據(jù)圖4，使用另外的檢測(cè)器64既檢測(cè)對(duì)應(yīng)于偏振x的信號(hào)又檢測(cè)對(duì)應(yīng)于偏振x和y的信號(hào)的和?？梢钥闯?，在不一致的頻譜極性的情況下，這兩個(gè)信號(hào)中至少有一個(gè)將在光電檢測(cè)之后展現(xiàn)處于頻率2fp的線。為避免重復(fù)同一個(gè)硬件兩次，還將有可能替代地隨時(shí)間的過(guò)去檢測(cè)x信號(hào)和(x+y)信號(hào)，這需要單個(gè)檢測(cè)器和光開關(guān)或電開關(guān)。

在圖5中，示出了說(shuō)明用于控制光發(fā)射機(jī)(諸如，圖3或圖4的光發(fā)射機(jī)46)的實(shí)施方案的流程圖。在步驟68中，將第一導(dǎo)頻信號(hào)與偏置電壓一起疊加在同相驅(qū)動(dòng)電壓vhi、vvi上，且將第二導(dǎo)頻信號(hào)疊加在正交驅(qū)動(dòng)電壓vhq、vvq上。雖然過(guò)程66并不限于此，但在許多重要的應(yīng)用中，可以將第一和第二導(dǎo)頻信號(hào)(例如)疊加在表示具有訓(xùn)練序列的數(shù)據(jù)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)上，其中對(duì)應(yīng)于第一dp-mzm12的訓(xùn)練序列和對(duì)應(yīng)于第二dp-mzm28的訓(xùn)練序列彼此正交。

在步驟70中，針對(duì)處于2fp的頻率的頻譜分量來(lái)分析檢測(cè)器58的電輸出信號(hào)。在步驟72中，檢查是否存在處于2fp的頻譜分量。如果情況并非如此，那么過(guò)程進(jìn)行到步驟74，在該步驟中，切斷導(dǎo)頻信號(hào)，且過(guò)程在76處結(jié)束。在替代性實(shí)施方案中，不需要切斷導(dǎo)頻信號(hào)。在這種情況下，將有可能無(wú)限循環(huán)地從步驟72-否返回到步驟70。

然而，如果在步驟72中在檢測(cè)器58的輸出信號(hào)中檢測(cè)到處于2fp的頻譜分量，那么這指示不一致的頻譜極性。為了校正這種不一致的頻譜極性，過(guò)程進(jìn)行到步驟78，在該步驟中，將控制信號(hào)vhq的符號(hào)顛倒。這可以視為在等效復(fù)基帶中輸入信號(hào)的復(fù)共軛，且同樣導(dǎo)致在等效基帶中第一dp-mzm12的光輸出信號(hào)的復(fù)共軛。應(yīng)注意，這還具有與改變對(duì)應(yīng)的第二內(nèi)mzm24的傳遞函數(shù)的符號(hào)相同的效應(yīng)。過(guò)程然后返回到步驟70，且重復(fù)該循環(huán)直到在步驟72中檢測(cè)到處于2fp的頻譜分量。在正常操作下，在將vhq的符號(hào)反轉(zhuǎn)(步驟78中)之后，在下一個(gè)回合中，處于2fp的頻譜分量應(yīng)消失，且程序應(yīng)到76結(jié)束。盡管圖6中未示出，但過(guò)程可包括超時(shí)函數(shù)，如果在給定的時(shí)間段內(nèi)未達(dá)到程序的終點(diǎn)，那么所述超時(shí)函數(shù)停止過(guò)程并產(chǎn)生錯(cuò)誤消息。

上文所描述的實(shí)施方案和附圖僅用來(lái)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的方法，而不應(yīng)視為指示對(duì)方法的任何限制。本專利的范圍僅由所附權(quán)利要求所確定。

附圖標(biāo)記列表

10用于pdm信號(hào)的調(diào)制器

12第一dp-mzm

14第一dp-mzm12的輸入端

16第一dp-mzm12的輸出端

18第一dp-mzm12的第一臂

20第一dp-mzm12的第二臂

22第一mzm

24第二mm

26移相器

28第二dp-mzm

30第二dp-mzm28的輸出端

32第二dp-mzm28的第一臂

34第二dp-mzm28的第二臂

36第三mzm

38第四mzm

40移相器

42te/tm偏振轉(zhuǎn)換器

44偏振射束分裂器

46發(fā)射機(jī)

48激光

50用于偏分復(fù)用信號(hào)的調(diào)制器

52控制單元

54導(dǎo)頻音調(diào)產(chǎn)生器

56加法器

58光電二極管

60偏振射束分裂器

62光電二極管

64光電二極管

66到78流程圖的步驟