用于低成本分布反馈式直接调制激光器的电子色散补偿的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明的示例性实施例涉及一种分布反馈式-直接调制激光器（DFB-DML， Distributed Feedback-Directly Modulated Laser)〇
【背景技术】
[0002] 近来，LTE回程线路（backhaul)是一个迅猛发展的市场且预测截止2015年市场 将支持一亿台移动设备。随着用户数量的增长，用于降低每个用户成本（cost)的努力和尝 试也随之增加。相当大部分的成本由激光源（lasersource)所占据。因此，低成本分布反 馈式-直接调制激光器（DFB-DML)则是一种用于成本效益光学网络的良好候选。DFB是激 光二极管的一种类型，其中激光器有源区由衍射光栅（diffractiongrating)周期性构成。 该光栅为激光器提供光学反馈且只反射窄带波长。因此，DFB提供单一纵向激光模式且具 有高的品质因数（Q-factor)。
[0003] 与外调制激光器（EML，ExternallyModulatedLaser)相比，直接调制激光器 (DML)在成本、功耗和体积上具有很多优势。然而，直接调制导致频率啁啾（frequency chirp)。超过3Gb/s的数据率，频率_啾与光纤色散（fiberdispersion) -起降低系统性 能。因此，已进行多项研究用于补偿因频率啁啾而引起的损失。一些研究已经设计出光学 领域解决方案例如使用光谱整形（0SR，OpticalSpectrumReshaper)滤波器和色散补偿光 纤（DCF,DispersionCompensationFiber)之特别设计的_啾管理激光器。因此，需要一 种能以较低成本补偿因频率啁啾而引起的问题的电域解决方案。
【发明内容】
[0004] 本发明的一个示例性实施例公开了一种用于低成本分布反馈式直接调制激光器 的电子色散补偿系统，包括：预补偿发射机，用于发送具有减少的线性啁啾-色散的信号， 以及后补偿接收机，用于接收该信号且减少非线性啁啾-色散。
[0005] 所述预补偿发射机包括：2抽头数据生成器，用于生成主抽头数据和预抽头数据； 上升模式检测器，用于接收所述预抽头数据和所述主抽头数据，且生成上升沿检测器信号； 预驱动器，根据预加重的数量调整所述主抽头数据和所述检测器信号的振幅且从所述主轴 头数据中提取所述检测器信号；以及输出驱动器，用于生成输出数据，其中所述输出数据在 上升沿之前被预加重。
[0006] 所述预抽头数据是相比所述主抽头数据早0?1个预定周期而生成的数据.所述 周期可根据激光啁啾和光纤距离由预加重所需的持续时间而决定。
[0007] 当所述主抽头数据低且所述预抽头数据高时，所述检测器信号高。
[0008] 所述上升模式检测器包括：组合逻辑，用于预加重所述输出数据。
[0009] 所述预补偿发射机进一步包括：脉冲加宽时钟生成器，用于加宽所述主抽头数据 和所述预抽头数据中至少一个的脉冲持续期间。
[0010] 所述后补偿接收机包括：滤波器，用于补偿所述非线性啁啾-色散的倾斜。
[0011] 一种用于低成本分布反馈式直接调制激光器的电子色散补偿系统的后补偿接 收机，包括：线性均衡器，用于补偿线性啁啾-色散；和非线性均衡器，用于补偿非线性啁 啾-色散的倾斜。
[0012] 所述线性均衡器包括零-极点滤波器，且所述非线性均衡器包括乘法器、低通滤 波器、一个零点-两个极点（1Z-2P)滤波器以及加法器。
【附图说明】
[0013] 包含于此用于提供本发明的进一步理解且被编入和构成本说明书一部分的附图 举例说明了本发明的示例性实施例且与详细说明一起用于解释本发明的原理。
[0014] 图1A和图1B示出包括预补偿发射机和后补偿接收机之所提出的电子色散补偿的 结构。
[0015] 图2示出啁啾脉冲的兔耳。
[0016] 图3A和图3B示出在预补偿发射机的兔耳。
[0017] 图4A和图4B是示出根据本发明一个示例性实施例之兔耳补偿过程示例的示图。
[0018] 图5A至图5C是示出根据本发明一个示例性实施例之在上升沿之前用于预加重的 简化框图的示例的示图。
[0019] 图6A至图6D是示出根据本发明一个示例性实施例之用于脉冲加宽的简化框图的 示图。
[0020] 图7是示出根据本发明一个示例性实施例之啁啾脉冲倾斜的示例的示图。
[0021] 图8A和图8B示出根据本发明一个示例性实施例之粒子的运动。
[0022] 图9A和图9B示出用于倾斜的电子色散补偿的概念。
[0023] 图10示出倾斜补偿的过程。
[0024] 图11A至图11C示出在发射机输出中眼图的模拟结果。
[0025] 图12A示出无补偿的眼图，图12B示出有预补偿的眼图，图12C示出有后补偿的眼 图，且图12D示出具有两种补偿的眼图。
【具体实施方式】
[0026] 以下，参考示出本发明的示例性实施例的附图对本发明进行更加全面的说明。本 发明可具体表现为多种不同形式但其并不应被理解为仅局限于在此所述的实施例。相反， 这些示例性实施例被提供使得本公开更充分且能全面地将本发明的范围传达给本领域的 技术人员。在附图中，图层和区域的尺寸和相对大小为了清楚可识可被扩大。在附图中相 同的参考数字表示相同的要素。
[0027]图 1 不出提出的电子色散补偿（EDC，ElectronicDispersionCompensation)的 结构。图1A示出提出的EDC的预补偿发射机（pre-compensatingtransmitter),且图IB 示出提出的EDC的后补偿接收机（post-compensatingreceiver)。
[0028] 由于光谱整形器（0SR，OpticalSpectrumReshaper)和色散补偿光纤器（DCF, DispersionCompensationFiber)附带额外的成本，因此光学领域方法不是成本效益的 解决方案。此外，光谱整形器增大直接调制激光器的体积且色散补偿光纤器增加通道损 失（channelloss)。其他研究设计出电域（electricaldomain)解决方案例如使用前 馈均衡器（FFE，Feed-Forward Equalizer)、判决反馈均衡器（DFE，Decision Feedback Equalizer)以及使用用于直接调制的查找表（LUT，Look-Up Table)的预补偿。
[0029] 电域解决方案是有成本效益的。然而，这些方案已被设计出用于补偿光纤色散，其 意味着这些并不是用于啁啾的最佳解决方案。此外，也没有任何解释来说明为什么这种技 术能补偿频率啁啾。因此，当啁啾（chirp)严重时，这种方案不能补偿啁啾损失。
[0030] 啁啾与色散间的相互作用可被数学建模。基于这种数学建模，则可提出在6Gb/s 信号中用于LTE回程线路的EDC。这种提出的EDC可包括在发射机中用于减少啁啾的预补 偿以及在接收机中用于完全消除啁啾损失的后补偿。
[0031] 根据本发明一个实施例，EDC系统可减少啁啾-色散。直接电流调制不仅影响激 光输出功率且影响发射频率。发射频率的变量可被称为频率啁啾且按下述方程式1表示。
[0032][方程式1]
【主权项】
1. 一种用于低成本分布反馈式直接调制激光器的电子色散补偿系统，所述电子色散补 偿系统包括： 预补偿发射机，用于发送具有减少的线性调眼-色散的信号；W及 后补偿接收机，用于接收所述信号且减少非线性调眼-色散。
2. 如权利要求1所述的电子色散补偿系统，其特征在于，所述预补偿发射机包括： 2抽头数据生成器，用于生成主抽头数据和预抽头数据。
3. 如权利要求2所述的电子色散补偿系统，其特征在于所述预抽头数据是相比所述主 抽头数据早一个预定周期而生成的数据。
4. 如权利要求2所述的电子色散补偿系统，其特征在于，所述预补偿发射机进一步包 括： 上升模式检测器，用于接收所述预抽头数据和所述主抽头数据，且生成上升沿检测器 信号。
5. 如权利要求4所述的电子色散补偿系统，其特征在于，当所述主抽头数据低且所述 预抽头数据高时，所述检测器信号高。
6. 如权利要求4所述的电子色散补偿系统，其特征在于，所述预补偿发射机进一步包 括： 预驱动器，根据预加重的数量调整所述主抽头数据和所述检测器信号的振幅且从所述 主轴头数据中提取所述检测器信号。
7. 如权利要求6所述的电子色散补偿系统，其特征在于，所述预补偿发射机进一步包 括： 输出驱动器，用于生成输出数据，其中所述输出数据在上升沿之前被预加重。
8. 如权利要求6所述的电子色散补偿系统，其特征在于，所述上升模式检测器包括： 组合逻辑，用于预加重所述输出数据。
9. 如权利要求6所述的电子色散补偿系统，其特征在于，所述预补偿发射机进一步包 括： 脉冲加宽时钟生成器，用于加宽所述主抽头数据和所述预抽头数据中至少一个的脉冲 持续期间。
10. 如权利要求1所述的电子色散补偿系统，其特征在于，所述后补偿接收机包括： 滤波器，用于补偿所述非线性调眼-色散的倾斜。
11. 如权利要求10所述的电子色散补偿系统，其特征在于，所述滤波器包括： 低通滤波器和一个零点-两个极点（1Z-2巧滤波器，用于补偿所述非线性调眼-色散 的倾斜。
12. -种用于低成本分布反馈式直接调制激光器的电子色散补偿系统的预补偿发射 机，所述预补偿发射机包括： 2抽头数据生成器，用于生成主抽头数据和预抽头数据； 上升模式检测器，用于接收所述预抽头数据和所述主抽头数据，且生成上升沿检测器 信号； 预驱动器，根据预加重的数量调整所述主抽头数据和所述检测器信号的振幅且从所述 主轴头数据中提取所述检测器信号；W及 输出驱动器，用于生成输出数据，其中所述输出数据在上升沿之前被预加重。
13. 如权利要求12所述的预补偿发射机，进一步包括： 脉冲加宽时钟生成器，用于加宽所述主抽头数据和所述预抽头数据中至少一个的脉冲 持续期间。
14. 一种用于低成本分布反馈式直接调制激光器的电子色散补偿系统的后补偿接收 机，所述后补偿接收机包括： 线性均衡器，用于补偿线性调眼-色散；和 非线性均衡器，用于补偿非线性调眼-色散的倾斜。
15. 如权利要求14所述的后补偿接收机，其特征在于，所述线性均衡器包括零-极点滤 波器，且所述非线性均衡器包括低通滤波器和一个零点-两个极点（1Z-2巧滤波器。
【专利摘要】本发明的示例性实施例涉及一种电子色散补偿。频率啁啾和光纤色散间的干涉被重新分析。啁啾-色散的线性和非线性特性被单独分析。预补偿发射机包括相位插值器、2抽头数据生成器、脉冲加宽CLK生成器、上升模式检测器、4:1MUX以及输出驱动器。后补偿接收机包括用于兔耳补偿的线性均衡器、用于倾斜补偿的非线性均衡器、典型高频升压均衡器和限幅放大器。
【IPC分类】H01S3-10
【公开号】CN104577689
【申请号】CN201410542119
【发明人】裵玄民, 权经夏, 尹锺赫
【申请人】韩国科学技术院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年10月14日
【公告号】EP2866362A2, EP2866362A3, US20150104196