光学发射机制造技术

一种光学发射机，包括∶主激光设备，用于生成主信号；一个或多个从属激光设备，被注入主信号，使得由一个或多个从属激光设备生成的信号被与主信号锁相；输入，用于接收要发射的一个或多个数据流，所述一个或多个数据流被用来分别地调制一个或多个从属激光设备，使得由一个或多个从属激光设备生成的每个信号分别地包括已调制部分和载波部分；以及干扰装置，用于用从主信号导出的信号相消地干扰由一个或多个从属激光设备生成的信号，从而生成其中载波部分被至少部分地抵消的输出信号。在实施例中，发射机包括多个从属激光设备，其输出可以被相干地多路复用在一起以生成多位输出信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学发射机
本专利技术涉及光子学且特别地涉及用于发射已调制光学通信信号的光学发射机。
技术介绍
现在光学远程通信中的最大挑战是增加已安装光纤链路的容量以保持对带宽的需求的逐年增长。在行业内已经承认到诸如正交相移键控（QPSK）、正交调幅（QAM）等高谱效率相干调制格式的转变是重要的，并且在多个全世界的长距离链路上已经部署100G比特/s的QPSK。这些调制格式包括相位方面的调制，并且因此由于与显著地限制传输距离的半导体激光的直接调制相关联的高线性调频（chirp）而不可能使用信令激光的低成本直接调制。现在，用于生成复杂调制格式的最稳健的解决方案是基于LiNbO3的外部IQ调制器。然而，其缺陷包括：（i）相对高的成本；（ii）显著的插入损耗和有限的光学功率处理；（iii）对高驱动电压RF升压放大器的需要；以及（iv）对于复杂调制格式（例如，16QAM）的生成而言，典型的IQ调制器要求在具有关联损耗、功率消耗、噪声和非线性的情况下在电子域中生成两个或更多高速多级（例如，用于16QAM的四个逻辑电平）数据流并将其多路复用。
技术实现思路
为了在长距离内发射已调至光学信号，本专利技术提供了一种光学发射机，其具有用来向一个或多个从属激光设备注入主激光信号的至少一个主激光设备。这样，从属激光设备在相位方面被与主激光设备锁定在一起并减少了其输出中的线性调频。可以根据要发射的一个或多个数据信号来调制从属激光设备输出，并且由于其在相位方面被锁定，可以使用主激光信号（或从其导出的信号）来相消地干扰并因此抵消从属激光设备输出的载波部分。这样产生的输出信号具有低线性调频且可以根据复杂调制方案来容易地进行调制。此外，在采用超过一个从属激光设备的情况下，所有从属激光设备被锁定到同一主激光设备，并且因此也被相互锁定。这允许将从属激光输出被相干地多路复用。根据本专利技术的第一方面，提供了一种光学发射机，包括：主激光设备，用于生成主信号；一个或多个从属激光设备，被注入主信号，使得由一个或多个从属激光设备生成的信号被与主信号锁相；输入，用于接收要发射的一个或多个数据流，所述一个或多个数据流被用来分别地调制一个或多个从属激光设备，使得由一个或多个从属激光设备生成的每个信号分别地包括已调制部分和载波部分；以及干扰装置，用于用从主信号导出的信号相消地干扰由一个或多个从属激光设备生成的信号，从而生成其中载波部分被至少部分地抵消的输出信号。在实施例中，发射机包括多个从属激光设备，其输出可以被相干地多路复用在一起以生成多级输出信号。附图说明为了更好地理解本专利技术，并且为了更清楚地示出其可以如何付诸实践，现在将以示例的方式对以下附图进行参考，在所述附图中：图1示出了根据本专利技术的实施例的光学发射机；图2示出了根据本专利技术的另外的实施例的光学发射机；以及图3示出了根据本专利技术的又一实施例的光学发射机。具体实施方式图1示出了根据本专利技术的实施例的光学发射机10。示意性星座图示出了信号的调制。发射机10包括被设计成以相同或基本上相同的波长发射光的主激光设备12和从属激光设备14。主激光设备12被控制成生成主激光信号13，并且其被馈送给2×2干涉测量耦合器16的一个耦合端口（输入，参见下文）。耦合器16包括在其中信号可以彼此干扰的腔的一端处的两个端口以及在另一端处的两个端口。一般地，耦合器在两个方向上操作（亦即，输入和从腔的两侧输出信号）。然而，在本文中将采用的惯例是将在图的左手侧的端口称为“输入”并将在右手侧的那些称为“输出”。主激光信号一般地是未调制的，并且因此提供主要地是恒定的信号。主激光设备可在连续波长（CW）模式下操作以便实现此类输出。从属激光设备14被耦合到在干涉测量耦合器16的相对侧的输出耦合端口，并且因此主激光信号被从主激光设备12传递至从属激光设备14。主激光信号用来将从属激光设备14注入锁定，并且这样，由从属激光设备产生的从属激光信号15与主激光信号13相位锁定，意味着从属激光信号的频率遵循主激光信号的频率。此外，抑制了从属激光信号中的线性调频。光学注入锁定是其中被投入到另一激光设备（诸如从属激光设备14）的‘籽’激光信号（诸如主激光信号13）引起后一设备与籽信号相干地振荡的效应。在普通激光器中，发射的光的相位主要取决于增益介质中的噪声。在注入锁定的情况下，籽激光器‘支配’增益介质噪声，引起激光输出（从属激光信号15）具有与籽信号（主激光信号13）相同的相位。一般地还将此过程称为两个信号的‘光学锁相’。输入提供要发射的数据流。在一个实施例中，数据是二进制的，即仅仅具有两个逻辑电平（“0”和“1”）；然而，在其它实施例中，数据可具有更高数目的逻辑电平（“0”、“1”、“2”等）。数据流被提供给从属激光设备14并用来调制从属激光设备输出。在一个实施例中，根据数据流对从属激光信号15进行调幅，并且特别地可使用开关键控（OOK）进行调制；亦即，当数据流指示处于低逻辑电平的位时，可将从属激光输出关掉，并且当数据流指示处于高逻辑电平的位时接通。在其中输入数据流具有两个逻辑电平的所示实施例中，从属激光信号15因此可以采取两个值：一个在星座图的中心（即，“关”）且一个在星座图的右侧（即，对应于主激光信号）。例如，可用电压对发送到从属激光设备14的电数据流进行编码，例如0V意指位‘0’，而2V意指位‘1’。在这种情况下，当在数据信号中存在0V时，不存在通过激光器的电流，并且因此其为OFF，并且不发射任何光（激光信号）；当存在2V时，电流流过激光器（根据欧姆定律：电流＝电压/激光器_电阻），引起其为开。这一般地称为‘直接调制’：当电流通过从属激光设备时，其发射光，并且当不存在电流时，从属激光设备不发射光。然而，实际上，可使用不同的电压水平在从开状态移动至关状态时减少激光瞬态等且反之亦然。例如，可将电压水平设置在1V（针对低逻辑电平）和3V（针对高逻辑电平）。在这种情况下，当数据流处于低逻辑电平时不完全关掉从属激光设备，而是产生电流，该电流与数据流处于高逻辑电平时的电流相比是相对低的。这样，用数据对从属激光信号15进行调制。此调制类似于二进制相移键控（BPSK），但是具有信号的一般地称为“载波”部分的偏移。发射机10还包括反射镜（或其它反射设备）18，其被耦合到干涉测量耦合器16的第三端口（“输出”端口中的一个）。主激光信号13因此被传递至反射镜18以及从属激光设备14。主激光信号13被反射离开反射镜18并朝着干涉测量耦合器16反向行进。相移设备20和缩放设备22（其应用比例因数）在两个方向上作用于信号（即朝向和远离反射镜18），并且因此补偿信号21被输出到耦合器16，其对应于主激光信号13的已缩放、相移副本。比例因数是正数且可以大于1（即放大）或小于1（即衰减）。在比例因数小于1的情况下，缩放设备22可包括光学衰减器。在比例因数大于1的情况下，缩放设备22可包括光学放大器（例如铒掺杂光纤放大器（EDFA）或半导体放大器（SOA））。选择相移和比例因数，使得从属激光信号15和补偿信号21在干涉测量耦合器16中彼此相消地相干扰，并且减小或基本上抵消从属激光信号的载波部分。所选择的精确值可根据主激光设备12和从属激光设备14的性质而改变。在本示例中，在功率强度方面相对于从属激本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学发射机，包括∶主激光设备，用于生成主信号；一个或多个从属激光设备，被注入主信号，使得由一个或多个从属激光设备生成的信号被与主信号锁相；输入，用于接收要发射的一个或多个数据流，所述一个或多个数据流被用来分别地调制一个或多个从属激光设备，使得由一个或多个从属激光设备生成的每个信号分别地包括已调制部分和载波部分；以及干扰装置，用于用从主信号导出的信号相消地干扰由一个或多个从属激光设备生成的信号，从而生成其中载波部分被至少部分地抵消的输出信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.13 GB 1216370.51.一种光学发射机，包括∶主激光设备，用于生成主信号；一个或多个从属激光设备，被注入主信号，使得由一个或多个从属激光设备生成的信号被与主信号锁相；输入，用于接收要发射的一个或多个数据流，所述一个或多个数据流被用来分别地振幅调制一个或多个从属激光设备，使得由一个或多个从属激光设备生成的每个信号分别地包括已调制部分和载波部分；以及干扰装置，用于用从主信号导出的干扰信号相消地干扰由一个或多个从属激光设备生成的信号，从而生成其中载波部分被至少部分地抵消的输出信号。2.根据权利要求1所述的光学发射机，其中，所述光学发射机包括多个从属激光设备。3.根据权利要求2所述的光学发射机，其中，由所述多个从属激光设备中的每一个生成的信号相对于彼此在相位方面移位。4.根据权利要求2或3所述的光学发射机，其中，由所述多个从属激光设备中的至少第一从属激光设备生成的信号具有与由所述多个从属激光设备中的至少第二从属激光设备生成的信号不同的振幅。5.根据权利要求2或3所述的光学发射机，其中，所述输出信号对应于由所述多个从属激光设备中的每一个生成的信号的组合。6.根据权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：R斯拉维克，J卡坎德，D理查森，
申请(专利权)人：南安普敦大学，
类型：发明
国别省市：英国;GB