直接光学N状态相移键控制造技术

采用一种利用其中可以实现任意相移的光相位调制器的独特光学编码器。相位调制器由电气信号驱动，其中，电压幅度正比于所需任意相移。然而，驱动电压的任何幅度噪声或者不良升降时间直接转换成相位误差。这些问题通过采用一个数字相位开关（ｄｉｇｉｔａｌ　ｐｈａｓｅ　ｓｗｉｔｃｈ）来解决。根据本发明专利技术，一种编码器采用可以以二进制（ｂｉｎａｒｙ）的方式切换光相位的光相位调制器，其中，可以根据所要调制的光信号的分光比（ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ　ｒａｔｉｏ）选择调制器的两个相位状态相差任何所需任意角度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光传输系统，特别涉及光信号的相移键控。
技术介绍
近来，对用于高比特率光通信系统中的可选光调制格式的兴趣日益增长。为此，光学微分相移键控(ODPSK)是提高系统容量、范围和频谱效率的有前景的候选者。然而，直到现在，只有光学微分二进制(binary)相移键控(ODBPSK)和光学微分正交(quadrature)相移键控(ODQPSK)已成功地表现出较高比特率，其中，光学微分二进制相移键控(ODBPSK)在标题为“使用RZ-DPSK格式和全拉曼放大范围在40×100km NZDSF上的2.5Tb/s(64×42.7Gb/s)传输(2.5Tb/s(64×42.7Gb/s)Transmission Over 40×100km NZDSF Using RZ-DPSKFormat and All-Raman-Amplified Spans)”、作者为A.H.Gnauk等人、OFC 2002的文章中有描述，而光学微分正交相移键控(ODQPSK)在标题为“使用GaAs/AlGaAs积分的10Gb/s光学微分正交相移键控(DQPSK)传输(10Gb/s Optical Differential Quadrature Phase ShiftKey(DQPSK)Transmission Using GaAs/AlGaAs Integration)”、作者为R.A.Griffin等人、OFC 2002的文章中有描述。在这些系统中，需要一种改进的光学编码器。实际上，尚未解决的一个问题是现有OPSK方案只能执行与π直接相关的相移，并且最多也只能实现π/2的相移。
技术实现思路
现有公知光学PSK光传输方案的这些和其他问题和限制通过采用一种利用其中可以实现任意相移的光相位调制器的独特光学编码器来克服。相位调制器由电气信号驱动，其中，电压幅度正比于所需任意相移。然而，驱动电压的任何幅度噪声或者不良升降时间直接转换成相位误差。这些问题通过采用一个数字相位开关(digital phaseswitch)来解决。根据本专利技术，一种编码器采用可以以二进制(binary)的方式切换光相位的光相位调制器，其中，可以根据所要调制的光信号的分光比(splitting ratio)选择调制器的两个相位状态相差任何所需任意角度。具体地说，在实现例如N＝4、8、16...的光学N状态相移键控的PSK系统中采用申请人的独特编码器专利技术。这些系统典型地包括编码器的串联阵列，其中每个编码器均包括log2N光学二进制相移调制器。每个光调制器均产生经过二进制相移调制的光信号。调制器的两个输出状态(例如，二进制+1和-1)具有相差π的相移。在优选实施例中，对于串联阵列中的编码器内的调制器之一的两个输出状态，相移为π/N。附图说明图1以图形方式示出有用于描述本专利技术的Mach-Zehnder调制器(MZM)的幅度和相位响应；图2以简化方框图的形式示出包括本专利技术一个实施例的编码器；图3以简化方框图的形式示出另一个利用本专利技术原理的编码器；图4以简化方框图的形式示出另一个利用本专利技术原理的编码器；以及图5以简化方框图的形式示出采用多个各自利用本专利技术原理的编码器的系统。具体实施例方式图1是光调制器例如Mach-Zehnder光调制器(MZM)的幅度转移函数(transfer function)和相位响应的图示。注意到，相位响应具有数字特性。如果例如通过输入209提供给图2所示的MZM 203的对光调制器的平均驱动电压(median driving voltage)VD选为处于幅度转移函数的最小值，则所提供光信号的相位以二进制的方式进行调制，因此具有两个相位状态。为了传输比包括上面在
技术介绍
部分所述的现有公知方案更高的比特到字计数(bit to word count)，本专利技术人提出一种如图2所示的包括光调制器的编码器。该独特编码器用来以二进制的方式切换光相位，但是这两相位状态可以选为相差任何所需角度。因此，如图2所示，通过输入201将相干光提供给光学1∶2功率分配器202(powersplitter)，它可以具有可变或固定分配比率。在一个例子中，采用光学1∶2功率分配器。所分相干光信号的一部分通过分支210提供给Mach-Zehnder调制器(MZM)203以及其中的波导管204和205。驱动电压VD提供给MZM 203的另一个输入。来自MZM 203的光调制输出提供给功率合成器(power combiner)207的一个输入。所分相干光的其他部分通过分支211提供给光相移器206，在本例中它提供π/4的相移。来自光相移器206的相移输出提供给功率合成器207的第二输入。因此，来自MZM 203和光相移器206的光输出在功率合成器207中进行组合，并且作为输出在输出端208提供。从实际而言，MZM 203由通过输入209提供的高速数字信号VD驱动。如上所述，该高速数字信号的平均电压(median voltage)处于MZM 203的幅度转移函数的最小值。这将在分支210中MZM 203的输出产生二进制相移键控(BPSK)信号。当该信号与来自包括相移器206的分支211的信号进行组合时，产生二进制相位编码信号，其中，两个光调制器状态之间的相差Δ取决于分支210和211中信号的功率比P1/P2，即 再次注意，采用Mach-Zehnder调制器的现有方案在两个输出状态之间只能实现π和最多也只是π/2的相差。图3以简化方框图的形式示出另一个利用本专利技术原理的编码器。在操作和结构上与图2所示基本相同的图3所示的编码器的各元件类似编号，并且不再作详细讨论。图3所示的实施例与图2所示的实施例的不同之处在于输入相干光如何分到两个分支210和211中。如图所示，输入相干光信号提供给MZM 301的一个输入，其中，将它提供给分支302和303。在本例中，MZM 301是低频MZM。来自MZM 301的两个输出分别提供给多模式干涉耦合器(MMI)305的两个输入，在本例中它是2∶2 MMI。分光比以及随后的编码器二相状态的相差由施加于MZM 301的输入304的电压VA设置。图4以简化方框图的形式示出另一个利用本专利技术原理的编码器。相干光信号通过输入401提供给分光器402，在本例中，它是1∶nMMI耦合器。MMI提供n个分支作为输出，即分支B(1)、B(2)、...B(n-1)和B(n)。在本例中，分支B(1)和B(n)形成Mach-Zehnder调制器即MZM，而分支B(2)到B(n-1)提供给光相移器403，其中，在本例中它们接收π/4的相移。所有分支1到n提供给功率合成器404的输入，在本例中它是n∶1 MMI。组合光信号作为输出在405提供。如果图4所示的实施例的所有分支接收相同功率，则它等同于图3的实施例，但是具有固定分光比2∶(n-2)。结果相差可以通过采用上述方程来计算。例如，选择四个分支将产生π/2的相差，并且选择七个分支将产生误差为1.4度的π/4相差。这些小误差可以容易地通过轻微增大一组分支内的损耗例如通过相对于MMI 404有意不调准(misalign)一些分支来补偿。图5以简化方框图的形式示出一个在串联阵列中采用多个编码器的系统，其中，每个编码器均利用本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学编码器，包括：光信号分光器，具有一个输入和至少两个输出，分光器配置成在分光器的所述至少两个输出将提供给分光器输入的光信号分成相互相干的至少第一和第二部分；光信号组合器，具有至少两个输入和一个输出，配置成组合提供给所述 至少两个光组合器输入的至少第一和第二相互相干光信号，以在组合器输出产生组合相位调制光信号；光相移器，具有预定相移，耦合在分光器的至少第二输出与光组合器的至少第二输入之间；以及第一光相位调制器，耦合在分光器的第一输出与光组合器 的第一输入之间，第一光相位调制器配置成响应规定驱动信号，从而使所提供光信号的相位以二进制的方式进行调制并且具有两个相位状态，　其中，在光组合器输出产生二进制相位编码光信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚斯利文，
申请(专利权)人：朗迅科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]