用于色散补偿光纤系统的功率源技术方案

一种光纤通信系统，包括：　　　　一光信号源，适于产生部分频率调制信号；以及　　　　一光鉴频器，适于将部分频率调制信号转换为基本振幅调制信号，其中该光鉴频器适于补偿传输光纤中的至少部分色散。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请总体涉及用于光纤系统的光源，其将部分频率调制信号转换为基本调制信号，并补偿传输光纤中的色散。
技术介绍
光纤通信系统利用各种各样的发射机将信息的电数字位转换为通过光纤发送的光信号。在光纤的另一端为将该光信号转换为电信号的接收机。发射机调制信号，形成多个1和0的位，以使信息或数据可通过光纤传送。各种各样的发射机以不同的方法调制信号。例如，直接调制发射机和间接调制发射机。直接调制发射机提供对调制具有较大响应的紧凑系统并且其可一体化。直接调制发射机通常也比外调制发射机便宜，外调制发射机需要在激光器后面设置强度调制器，通常是LiNbO3。然而，直接调制发射机的缺点之一是其输出具有高啁啾效应。啁啾是伴随亮度调制信号的光的频率或相位的快速变化。经过色散光纤数十公里的传播后，啁啾脉冲变得失真，渐增的系统能量恶化到不可接受的程度。这将直接调制激光发射机的使用限制到以2.5Gb/s传输几十公里的有限距离的应用中，如P.J.Corvini和TL.Koch在Journal of Lightwave Technologyvol.LT-5，no.11，1591(1987)中所描述的。为了获得较高比特率应用，甚至将直接调制发射机的使用限制到更短的距离。直接调制激光源的一个替换方案是使用产生部分频率调制信号的激光源以及光鉴频器，如R.E.Epworth在英国专利GB2107147A中讨论的。在这种技术中，最初将激光偏置到远高于阈值的电流电平。施加该偏置电流的部分振幅调制，使平均功率输出保持高水平。该部分振幅调制还在激光输出频率中产生部分但却重要的调制，这种调制与功率振幅改变同步。这种部分频率调制输出随后被施加到滤光器上，例如法布里-珀罗滤光器，该滤光器可调谐为只允许特定频率的光通过其中。这样，部分频率调制信号被转换为基本振幅调制信号。也就是说，频率调制被转换为振幅调制。这种转换增大了输入信号的消光比并进一步减少了啁啾。自从Epworth以来，根据其技术的多种变型已经被用于增加激光器的信号输出的消光比。例如，N.Henmi在美国专利US 4,805,235中描述了一种非常类似的系统，其还使用了自由空间干涉仪。Huber的US 5416629，Mahgerefteh的US6104851以及Brenner的US 6115403使用了类似结构的光纤布拉格光栅鉴频器。在最近的研究中，已经认识到具有鉴频器的频率调制发射机产生较低啁啾的输出，其降低了在通过通信光纤传播过程中的脉冲失真。啁啾是光信号的时间相关频率变化，并且通常增加信号的光学带宽以超出傅立叶变换范围。根据啁啾的表现和具体性质，啁啾可改善或恶化经色散光纤传播后的光脉冲形状。在常用的直接调制激光发射机中，在通过光纤传播过程中，啁啾引起严重的脉冲失真。这是因为色散介质中的光速是频率相关的，各脉冲的频率变化经历不同的延时，由此使脉冲失真。如果经过介质的传播距离与在光纤中一样长，则脉冲在时间上分散并且其宽度变宽，这是不需要的效果。在上述系统中，运用鉴频器增大输入信号的消光比或是去除某些有利于其它方面的信号的一些组分。这样，只是已经利用了鉴频器的振幅变化。另外，这些系统主要处理低比特率应用。在低比特率，偏置电流在其阈值之上的调制激光的光谱包括两个载波，每一个传送用于调制激光的数字信号。根据激光和偏流，两个峰的波长被分离为10GHz至20GHz。因此，多种光鉴频器(法布里-珀罗、马赫-曾德等)可用于分辨这两个峰，通常是删除各0位而保留各1位，由此增加输出的消光比。法布里-珀罗滤光器由两个部分反射镜表面形成，它们由约几微米的小间隙分离开。该腔可以是空气间隙或是由沉积或是切割和抛光方式形成的固体材料。法布里-珀罗滤光器的透射由所谓的自由光谱范围(FSR)分离的光频周期峰构成，其反比于间隙的厚度。各峰的陡度由两个反射镜的反射率决定。然而，透射边缘越陡，滤光器的通带越窄。同样的，法布里-珀罗滤光器可提供较陡的透射边缘或是斜率，但不能为的高比特率应用(如10Gb/s)提供足够宽的带宽。在更高的比特率，频率调制信号的光谱变得更复杂，并且可选用的鉴频器也有限。在大约10Gb/s的高比特率，信息带宽变得可比得上激光的频移，该频移一般在10GHz至15GHz之间。此外，在各1位和0位之间的瞬变过程中产生的瞬变啁啾变宽，使光谱进一步复杂化。当经过10Gb/s信息时，为了分离具有10dB消光比的1和0位，鉴频器的斜率应大于1dB/GHz。根据这些性能标准，法布里-珀罗滤光器可能无法工作，因为法布里-珀罗滤光器的带宽和斜率特性是透射边缘越陡，滤光器的通带宽越窄。如附图说明图1A和图1B所示，具有1dB/GHz斜率的法布里-珀罗鉴频器仅具有大约3GHz带宽。这种有限的带宽可使10Gb/s信号严重变形，从而使具有法布里-珀罗滤光器的FM调制发射机不能在该比特率工作。其它还试过将光纤布拉格光栅用于高比特率应用，但其对温度敏感并需要对温度稳定的单独封装。因此，仍然需要可在高比特率与FM调制光源一起工作且对温度变化不敏感的鉴频器。
技术实现思路
本专利技术提供一种光鉴频器，其可在高比特率对频率调制(FM)光源操作，并且可具有与传输光纤中色散符号相反的色散，从而抵消光纤中至少某些部分的色散。当鉴频器提供的色散与光纤中的色散符号相反时，由于光纤中色散导致的信号恶化可被最小化。本专利技术还提供调制激光源和鉴频器系统，其既补偿光纤色散又将部分频率调制信号转换为基本振幅调制信号。鉴频器与光纤中的色散相反，对于较长距离的应用可直接调制激光源。鉴频器可以是各种滤光片，如耦合的多腔(CMC)滤光器，来增强将部分频率调制信号转换为基本振幅调制信号的保真度以及引入与光纤中色散符号相反的加强色散，从而使光信号不失真的传输更远的距离。本专利技术还提供一种调制激光源，其与滤光器可通信地相连，其中滤光器适于锁定激光源的波长并将部分频率调制激光信号转换为基本振幅调制信号。根据本文描述的实施例，可出现色散补偿滤光片的方法、系统和装置的多种修改、变化和组合。根据下述结合附图的详细描述，本专利技术上述和许多特征及附带的优点将更加清楚。附图简要说明将参照附图对根据本专利技术的实施例进行详细描述。图1A示出了具有大约1dB/GHz鉴频器斜率的法布里-珀罗滤光器的透射和色散曲线； 图1B示出了图1A的法布里-珀罗滤光器的带宽；图2示出了具有直接FM调制激光器和至少部分补偿光纤色散的透射型光鉴频器的光纤系统；图3A示出了耦合的多腔(CMC)滤光器的负透射边缘上的光信号与光频的关系曲线；图3B示出了图3A中CMC滤光器的相应色散与光频的关系曲线；图3C示出了根据图3A的CMC滤光器的正透射边缘上的光信号；图3D示出了图3A中CMC滤光器的相应色散与光频的关系曲线；图4示出了发射机的输出波形，经过具有正或负斜率的滤光器之后的频移和输出；图5示出了具有直接FM调制激光器和也可部分补偿光纤中的色散的反射型光鉴频器的光纤系统；图6A示出了CMC滤光器的反射侧的负斜率上的光信号；图6B示出了图6A中CMC滤光器的相应色散与光频的关系曲线；图6C示出了CMC滤光器的反射侧的正斜率上的光信号；图6D示出了图6C中CMC滤光器的相应色散与光频的关系曲线；图7A示出了CMC滤光器的结构；图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：D·马格雷夫特，T·帕维兹，
申请(专利权)人：阿兹纳公司，
类型：发明
国别省市：