[发明专利]产生带频率啁啾的光双二进制信号的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光传输器，尤其涉及一种用于产生带频率啁啾的双二进制光信号的光传输方法和装置。

背景技术

在信息时代，人们对高数据容量的光网络需求持续增加。许多因素刺激了这种需求，例如互联网和万维网的极速增长。光纤传输方式在电信网络的带宽增长中扮演着至关重要的角色。今天，光纤已经成为高速和远距离数据传输的首选介质。

在高速数据传输中，用于光纤传输的光纤中的固有的色散特性会导致波形衰减，这种色散特性意味着以不同速率传输的信号会有不同的频谱分量，这种色散特性已经成为标准单模光纤(SMF)的限制因素。由于大量的安装基础是基于SMF，因此对色散具有更大容差的数据传输系统的需求大量存在。

在例如SONET、PDH和SDH等的标准光通信系统中，数据传输速率采用带有乘法因子为4的155Mbps、622Mbps、2.5Gbps和10Gbps四个等级。在SDH的专业术语中，将上面提到的数据传输速率称之为STM-1、STM-4、STM-16和STM-64。当数据传输速率使用Gbps数量级计算时，色散变得很重要。以下，以10Gbps的数据传输速率为例，当数据传输速率达到10Gbps时，波长为1550nm的光在标准SMF中的色散系数为17ps/nm*km。根据傅立叶变换极限脉宽给出的无啁啾光信号的光谱宽度，也就是说，光谱宽度与最小脉冲持续时间的反转值或数据传输速率近似相等。因此对于传输速率为10Gbps的NRZ(非归零)二进制信号而言，最小脉冲持续时间是100ps，光谱宽度在10GHz或 0.08nm左右。在SMF中传输70km之后，信号脉冲可能被扩宽100ps，这相当于最小脉冲持续时间或比特位周期。因此无啁啾10Gbps NRZ光信号在SMF中的极限传输距离大约是70km。

人们还发明了多种方法来延长色散极限距离，例如：ODB(光双二进制)调制。ODB信号的特性在于，它存在三相调制状态，-1、0和+1，同时，它还保持了遵循于输入NZR信号电平的两种强度状态。它并不能直接转换为-1和+1状态。由于这种特性，ODB信号的光谱宽度比NRZ信号要窄。因此在SMF中，ODB信号的传输距离比NRZ信号的传输距离更远。

美国的一项由米永(Yonenaga)等人申请的专利(美国专利号为5,543,952)“光传输系统”中描述了一种产生ODB信号的传统方法。三电平电子信号通过将输入的二进制信号和其一比特位的延迟副本相结合而产生。然后用该三电平电信号驱动MZ(马赫-曾德尔)干涉型调制器偏置为零从而产生ODB信号。当数据传输速率为10Gbps时，通过就用ODB信号可以在SMF中获得色散极限传播距离为120km。另外，K.米永(Yonenaga)和S.库瓦诺(S.Kuwano)在“使用双二进制发射机和二进制接收机的色散容限光传输器”(J.Lightwave Technol，Vol.15，pp.1530-1537(1997).)中提出了驱动信号锐截止式滤波的技术。

在美国的一项由普里斯(Price)等人申请的专利(专利号为5,867,534)“一种具有降低的色散灵敏度的光传输方法及实现该方法的传输设备和系统”中描述了一种产生ODB信号的部分响应方法。首先通过输入NRZ信号穿过带宽大约为数据速率的25％～30％的窄带滤波器产生准三电平电信号。然后用三电平电信号驱动MZ干涉型调制器在偏置为零时产生ODB信号。通过采用部分响应方法，以10Gbps的速率可以在SMF中获得210KM的色散极限传播距离。

人们认为ODB信号获得更远的传输距离并不完全取决于更窄的带宽。光信号中在接近于“0”比特位状态的“凸点(bumps)”对延长传输距离同样重 要。“凸点”是部分响应方法和传统的使用锐截止式滤波造成一比特位延迟的方法的副产品。当该凸点以180度的相移至相邻的“1”比特位后，在凸点与相邻的“1”比特位之间的相消干扰有助于限制“1”比特位脉冲的加宽。因此，色散的损失会因此而减少。由于其较远的传输距离以及其易实施性，部分响应方法是应用得最为广泛的ODB方法，并且常常被称之为ODB方法。