专利名称：相位优化装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种运行波长转换器的装置和方法。更具体的，本发明涉及一种通过使用半导体光放大器的交叉相位调制(XPM)反馈从Mach-Zehnder干扰仪波长转换器输出的部分光信号以保持两个臂之间最佳的相位差，从而获得最大消光比的装置和方法。
背景技术：
为了增加通信网络的容量和传输速度、有效地运行通信网络并且改善网络的可靠性，通信环境以单个网络集成到集成网络中的方式变化。这需要大容量的信息超高速公路。
采用全光波长转换的波分复用(WDM)技术是一种满足上述要求的通信红外技术(communication infra-technology)，可以改善通信网络的传输容量。而且，由于这种技术采用波长作为路由信息，因此这种技术使能可变网络的构造。在WDM网络中，数据经过由所采用的波长确定的波长路径传输到节点。但是，在使用不同波长的网络之间的信息连接或者可用于网络中每个信道的波长数量是有限的。因此，当不同信道采用相同的波长时会产生波长冲突，并且每个波长的路径和有效路由选择的指定变得困难，这会在网络系统中引起问题。
为了有效地运作WDM全光网络，每个节点都需要光交叉连接。通过光交叉连接(OXC)技术实现光交叉连接。通过转换波长的波长转换器、规定波长路径的空间开关(space switch)、在节点处分出或插入输入/输出光信号路径的光学插分复用器(OADM)以及组合或者分配不同波长的信号的MUX/DEMUX进行OXC。波长转换器是在WDM网络中实现OXC的核心元件。波长转换是一种以新分配的波长传输以某一波长输入的数据的技术。波长转换技术包括利用半导体光放大器的非线性的交叉增益调制(XGM)、交叉相位调制(XPM)和四波混合(FWM)。
图1示出了使用Mach-Zehnder干扰仪型半导体光放大器的传统XPM波长转换器的框图。XPM波长转换器包括第一半导体光放大器100、第二半导体光放大器101、π移相器102和光学带通滤波器103。
在半导体光放大器中，当一小信号被施加到由于电流注入处于密度转换态的半导体有源层时，由导带的自由电子与价带的空穴组合引起的受激发射所放大的信号被作为光子输出。
第一半导体光放大器100根据电流i1放大激励信号Ppump和探测信号Pprobe，并将该信号移相XPM。这里，激励信号Ppump是如图2A所示的波长为λ1的调制光脉冲信号，探测信号Pprobe是如图2B所示的波长为λ2的连续波光信号。图1所示传统XPM波长转换器的的一部分、即利用第一半导体光放大器100放大所述激励信号和探测信号的部分叫做第一臂。
第二半导体光放大器101根据电流i2放大探测信号。π移相器102相移由第二半导体光放大器101放大的信号。图1所示传统XPM波长转换器的一部分、即利用第二半导体光放大器101放大探测信号并且利用π移相器102相移放大的信号的部分叫做第二臂。
这里，π移相器102在第一和第二臂之间创建π弧度的相位差以改善消光比。光学带通滤波器103切断所述激励信号和仅输出所述探测信号。
图3示出了用于π移相器102的两个不同相移的光学带通滤波器103的探测输出信号的波形。在图3中，(a)是当第一和第二臂之间的相位差为零时的探测输出信号，和(b)是当所述相位差为π时的探测输出信号。
在Mach-Zehnder干扰仪(MZI)结构中，由于π移相器102，第二臂的相位比第一臂的相位延迟π。在低激励功率时，第一半导体光放大器100不具有相位延迟，但在高激励功率时由于XPM而具有一π相位延迟。因此，在MZI结构中，第一和第二臂之间的相位差在低激励功率时为π，在高激励功率时为零。由于所述相位差，使得探测功率受到干扰，从而使得探测信号和激励信号以相同的方式被调制。也就是说，当第一和第二臂之间的相位差为2nπ时发生相长干扰，当第一和第二臂之间的相位差为(2n+1)π(其中，n＝0，1，2，3，……)时发生相消干扰。根据所述干扰，波长为λ1的信号被转换为波长为λ2的信号，以产生图2C所示的输出信号P0probe。
使用Mach-Zehnder干扰仪半导体光放大器的传统XPM波长转换器输出具有高消光比的非反相信号。但是，只有当第一和第二臂之间的相位差在低激励功率时为(2n+1)π并且在高激励功率时为2nπ时XPM波长转换器才可以保持高消光比。为此，手动调节π移相器102以精确地设定相位差。此外，因为对外部环境非常敏感，因此所述相位差必须稳定。
发明内容
本发明提供一种相位优化装置和方法，用于使用半导体光放大器的XPM反馈从Mach-Zehnder干扰仪型波长转换器输出的光信号的一部分以保持两个臂间最佳的相位差，从而获得最大消光比。
根据本发明的一个方面，相位优化装置包括具有工作于第一预定电流并放大激励信号和探测信号的第一半导体光放大器的第一臂；具有工作于第二预定电流并放大探测信号的第二半导体光放大器以及用于控制被放大信号相位的π移相器的第二臂；对从第一和第二臂输出的已经被干扰且互相混合的光信号进行滤波并仅输出被以和已调制激励信号同样方式进行调制的探测信号的一光学带通滤波器；和作为反馈接收部分带通滤波器的输出信号以将相位控制信号输出给第二臂的π移相器的相位控制单元，该相位控制信号控制第一和第二臂之间的相位差以根据相位差增加或减少带通滤波器的光功率。
根据本发明的另一方面，相位优化装置包括具有工作于第一电流并放大激励信号和探测信号的第一半导体光放大器的第一臂；具有工作于第二电流并放大探测信号的第二半导体光放大器和利用第三电流放大第二半导体放大器的输出信号并根据电流控制信号改变第三电流的第三半导体光放大器的第二臂；对从第一和第二臂输出的已被干扰且互相混合的光信号进行滤波、并仅输出被以和激励信号被调制的相同方式调制的探测信号的光学带通滤波器；和作为反馈接收部分带通滤波器的输出信号以获得相位控制信号的相位控制单元，该相位控制信号控制第一和第二臂之间的相位差，以根据该相位差增加或减少带通滤波器的光功率，和所述相位控制单元将相位控制信号转换为电流控制信号并将其施加到第二臂的第三半导体光放大器。
根据本发明的另一个方面，相位优化装置包括具有工作于第一电流并放大激励信号和探测信号的第一半导体光放大器的第一臂；具有工作于第二电流、放大探测信号并根据电流控制信号改变第二电流的第二半导体光放大器的第二臂；对从第一和第二臂中输出的已经被干扰且互相混合的光信号进行滤波、并仅输出被以和激励信号被调制的相同方式调制的探测信号的光学带通滤波器；和作为反馈接收部分带通滤波器的输出信号以获得相位控制信号的相位控制单元，相位控制信号控制第一和第二臂之间的相位差以根据相位差增加或减少带通滤波器的光功率，和所述相位控制单元将相位控制信号转换为电流控制信号并将其施加到第二臂的第二半导体光放大器。
根据本发明的另一个方面，一种相位优化方法在波长转换器中获得最大消光比，所述波长转换器包括具有工作于第一预定电流并放大激励信号和探测信号的第一半导体光放大器的第一臂；具有工作于第二预定电流并放大探测信号的第二半导体光放大器和用于控制被放大信号相位的π移相器的第二臂；对从第一和第二臂中输出的已经被干扰且互相混合的光信号进行滤波、并仅输出被以和激励信号被调制的相同方式调制的探测信号的光学带通滤波器，该相位优化方法包括反馈光学带通滤波器的一部分输出信号；根据反馈信号确定第一和第二臂之间的相位差；和将用于控制相位差的相位控制信号输出给第二臂，以根据所述相位差增加或减少所述光学带通滤波器的光功率。
根据本发明的另一个方面，一种相位优化方法在波长转换器中获得最大消光比，所述波长转换器包括具有工作于第一预定电流并放大激励信号和探测信号的第一半导体光放大器的第一臂；具有工作于第二预定电流并放大探测信号的第二半导体光放大器和用于控制被放大信号相位的π移相器的第二臂；对从第一和第二臂中输出的已经被干扰且互相混合的光信号进行滤波、并仅输出被以和激励信号被调制的相同方式调制的探测信号的光学带通滤波器，所述相位优化方法包括反馈光学带通滤波器的一部分输出信号以检测峰值保持电压信号和谷值保持电压信号；根据峰值保持电压信号和谷值保持电压信号之间的差确定第一和第二臂之间的相位差；并且将控制相位差的相位控制信号输出给第二臂，以根据所述相位差增加或减少光学带通滤波器的光功率。
本发明的附加方面和/或优点将部分地在下面的描述中提出，并且部分地从描述中显而易见或者可以通过本发明的实践获得。
本发明的这些和其它方面和优点将从下面结合附图的实施例的描述中变得更加清楚并且更容易理解图1示出了使用Mach-Zehnder干扰仪半导体光放大器的传统XPM波长转换器的框图；图2A-2C示出了图1所示XPM波长转换器的输入/输出信号的波形；图3示出了图1所示波长转换器用于一π移相器的两个不同相移的探测输出信号的波长；图4示出了根据本发明一个实施例的相位优化装置的框图，用于使用半导体光放大器的XPM在Mach-Zehnder干扰仪波长转换器中获得最大消光比；图5A示出了第一和第二臂之间的光波长相位；图5B示出了所述相位的传输特征；图6示出了图4所示相位优化装置的另一个实施例的框图，其中，相位控制单元具有经修改的结构；图7示出了图4和图6所示相位控制器的一个实施例的电路图；图8示出了图7所示相位控制器在工作时产生转换控制信号的方法的流程图；图9示出了根据本发明一个实施例使用半导体光放大器的XPM在Mach-Zehnder干扰仪波长转换器中获得最大消光比的相位优化方法的流程图；图10示出了根据本发明另一个实施例使用半导体光放大器的XPM在Mach-Zehnder干扰仪波长转换器中获得最大消光比的相位优化方法的流程图；图11示出了根据本发明的图10的实施例使用半导体光放大器的XPM在Mach-Zehnder干扰仪波长转换器中获得最大消光比的相位优化装置的框图；图12示出了根据本发明又一个实施例使用半导体光放大器的XPM在Mach-Zehnder干扰仪波长转换器中获得最大消光比的相位优化装置的框图。
具体实施例方式
现在将对本发明的实施例做详细描述，附图中示出了本发明的例子，其中，所有附图中相同的附图标记表示相同的元件。下面，参照附图描述这些下面将参照示出了本发明范例性实施例的附图更全面地描述本发明。但是，本发明可以多种不同形式实施和不限于这里提出的实施例。此外，提供这些实施例以使得本披露更加全面和完整，并且将全面地向本领域的技术人员表达本发明的理念。在所有附图中相同的附图标记表示相同的元件。
图4的框图示出了根据本发明一个实施例的使用半导体光放大器的XPM在Mach-Zehnder干扰仪波长转换器中获得最大消光比的相位优化装置。该相位优化装置包括第一半导体光放大器(SOA)400、第二半导体光放大器(SOA)401、π移相器402、光学带通滤波器403和相位控制单元404。相位控制单元404包括分束器404-1、光电二极管404-2、I/V放大器404-3、低通滤波器404-4和相位控制器404-5。
图5A示出了第一和第二臂之间的光波长的相位，图5B示出了该相位的传输特征。
图6示出了图4所示相位优化装置另一实施例的框图，其中，相位控制单元404具有经修改的结构。参见图6，相位控制单元404包括分束器404-1a、光电二极管404-2a、I/V放大器404-3a、Peak Hold(峰值保持PH)检测器404-4a，Bottom Hold(谷值保持BH)检测器404-5a和相位控制器404-6a。
图7示出了图4和图6所示相位控制器404-5/404-6a的一个实施例的电路图。参见图7，相位控制器404-5/404-6a包括积分器404-51、比较器404-52和开关404-53。
图8示出了图7所示相位控制器工作时产生转换控制信号的方法的流程图。
下面将参照图3到图8详细地描述根据本发明的使用半导体光放大器的XPM在Mach-Zehnder干扰仪波长转换器中获得最大消光比的相位优化装置的一个实施例。
工作于电流i1的第一半导体光放大器(SOA)400放大输入的激励信号和探测信号并且根据XPM移动所述信号的相位。这里，激励信号为波长为λ1的调制光脉冲信号，探测信号为波长为λ2的连续波光信号。相位优化装置使用第一半导体光放大器400放大激励信号和探测信号的部分称作第一臂。
第二半导体光放大器401工作于电流i2并且放大探测信号。
π移相器402根据相位控制信号控制第二臂的输出相位。第二臂为相位优化装置使用第二半导体光放大器401放大探测信号并且通过π移相器402相移第二半导体光放大器401的输出的部分。
光学带通滤波器403对来自第一和第二臂的输出信号相互干扰结果的激励信号进行滤波，并且仅输出探测信号。
在MZI结构中，通过π移相器402使第二臂的相位比第一臂的相位延迟π。在低激励功率处第一臂没有相位延迟，但是在高激励功率处由于XPM有相应于π的相位差。因此，在MZI结构中，第一和第二臂之间的相位差在低激励功率处为π，在高激励功率处为零。探测功率受制于相位差从而使得探测信号和激励信号以相同的方式被调制。也就是说，当第一和第二臂之间的相位差为2nπ时产生相长干扰，当相位差为(2n+1)π时产生相消干扰，其中n＝0，1，2，3，……。由于干扰，波长为λ1的信号相位转换为波长为λ2的信号，产生输出信号P0probe。
相位控制单元404以反馈的形式接收光学带通滤波器403的一部分输出信号，并且将相位控制信号Vout输出给π移相器402。相位控制信号Vout改变第一和第二臂间的相位差以根据相位差增加或减少光学带通滤波器403的光功率。
光学带通滤波器403对于π移相器402的两个不同相移的探测输出信号示于图3中。在图3中，(a)为当第一和第二臂之间的相位差为零时的探测输出信号，(b)为当相位差为π时的探测输出信号。
消光比(ER)由下式给出ER＝10log(峰值水平/谷值水平)因而，随着第一和第二臂间的相位差接近零，探测信号的平均值和峰值/谷值水平逐渐增加，从而引起消光比降低，如图3中线(b)所示。因此，相位控制信号404应当产生所述相位控制信号Vout以使探测信号具有低平均值和峰值/谷值水平，并且将相位控制信号Vout输出给π移相器402。
图5A示出第一和第二臂之间光波长的相位。在图5A中，考虑到在高光功率处的相位差，点A，C和E具有相同的相位并且它们当中的每一个与高光功率水平的参考点有2nπ的相位差(n＝0，1，2，3，……)。点B和D中的每一个与参考点有(2n+1)π的相位差。
在与参考点的相位差为2nπ的点A，C和E点处，光学带通滤波器403输出的探测光功率的平均值和峰值/谷值达到最小值从而获得最大消光比。在与参考点的相位差为(2n+1)π的点B和D点处，平均值和峰值/谷值变为最大值，因此消光比达到最小值。该传输特性示于图5B中。
在相位控制单元404工作的基础上，分束器404-1从输出信号中分离光学带通滤波器403输出信号的一部分，也就是探测信号，以将获得最大消光比的相位控制信号Vout输出给π移相器402。光电二极管404-2将从分束器404-1中输出的探测信号转换为电流信号。I/V放大器404-3将从光电二极管404-2中输出的电流信号转换为电压信号。低通滤波器(LPF)404-4低通滤波从I/V放大器404-3输出的电压信号，并输出电压信号Vd。
相位控制器404-5将低通滤波器404-4的输出信号Vd转换为数字电压信号，并且根据数字电压信号确定第一和第二臂之间的相位差是驻留在图5b所示的区域I中还是还是驻留在区域II中。这里，区域I的意思是第一和第二臂间的相位差为2nπ(点A、C和E)，区域II的意思是相位差对应于(2n+1)π(点B和D)。
参见图5B，第一和第二臂间的相位差在区域I中增加使得从光学带通滤波器(OBPF)403中输出的探测光功率提高。在区域II中，相位差减小从而减小从光学带通滤波器403中输出的探测光功率，使得光学带通滤波器403输出的探测光功率降低。
因此，在区域I中，相位控制器404-5将减小第一和第二臂间相位差的相位控制信号Vout输出给π移相器402，直到所述探测光功率减少到最小值为止。在区域II中，相位控制器404-5将增加第一和第二臂间相位差的相位控制信号Vout输出给π移相器402，直至所述探测光功率达到所述最小值为止。即使将干扰施加到波长转换器，所述相位控制单元也能控制波长转换器以上述方式保持最大功率。
图6为图4的相位优化装置的另一个实施例的框图，其中，相位控制单元404具有经修改的结构。在图6中，除相位控制单元404外，其它组件与图4中所示的相同。
在相位控制单元404工作的基础上，分束器404-1a从输出信号中分离光学带通滤波器403输出信号的一部分，也就是探测信号，以将获得最大消光比的相位控制信号Vout输出给π移相器402。光电二极管404-2a将从分束器404-1a中输出的探测信号转换为电流信号。I/V放大器404-3a将从光电二极管404-2a中输出的电流信号转换为电压信号。PH检测器404-3a根据I/V放大器404-3a输出的电压信号检测PH信号的VPH。BH检测器404-5a根据I/V放大器404-3a输出的电压信号探测BH信号VBH。
相位控制器404-6a根据PH检测器404-4a和BH检测器404-5a的输出信号VPH和VBH确定第一和第二臂之间的相位差位于图5B的区域I还是区域II。相位控制器404-6a利用PH检测器404-4a的输出信号VPH和BH检测器404-5a的输出电压VBH之间的差异确定第一和第二臂间的相位差。
这里，区域I的意思是第一和第二臂间的相位差为2nπ(点A，C和E)，区域II的意思是相位差对应于(2n+1)π(点B和D)。
在区域I中，增加第一和第二臂间的相位差使得从光学带通滤波器403中输出的探测光功率增加。在区域II中，相位差减小从而降低光学带通滤波器403输出的探测光功率。
因此，在区域I中，相位控制器404-6a将减小第一和第二臂间相位差的相位控制信号Vout输出给π移相器402，直至探测光功率降低到最小值为止。在区域II中，相位控制器404-6a将增加第一和第二臂间相位差的相位控制信号Vout输出给π移相器402，直至探测光功率达到最小值为止。
图7为相位控制器404-5或404-6a的一个实施例的电路图。
参见图7，积分器404-51利用第一参考信号Vref1作为偏置信号积分低通滤波器404-4的输出信号Vd或者PH检测器404-4a与BH检测器404-5a的输出信号间的差Vd。积分器404-51的输出信号对应于-(R2/R1)Vd。
比较器404-52将积分器404-51的输出信号与第二参考信号Vref2进行比较并输出这两个信号的差值信号。
开关404-53根据转换控制信号VSW转换积分器404-51的输出信号并且将其输出给π移相器402。另外，开关404-53将积分器404-51的输出信号转换到比较器404-52，以使比较器404-52的输出信号施加到π移相器402。这里，转换控制信号对应于相位控制器404-5或404-6a的相位差判断信号。相位控制器404-5或404-6a将之前的相位控制信号Vout减去π移相器402的分辨率值Δp，当相减结果比之前的值低时，确定第一和第二臂间的相位差位于区域I(点A，C和E)。当相减结果与之前的值相比增加时，相位控制器确定相位差对应于区域II(点B和D)。这里，π移相器402的分辨率Δp指的是由π移相器402移位的相位大小。
当相位控制器404-5或404-6a确定第一和第二臂间的相位差驻留在区域I中时，积分器404-51的输出信号变为相位控制信号Vout。此时，相位控制器输出以所述中间状态施加到π移相器402上的转换控制信号VSW。积分器404-51的输出信号对应于在所述探测光功率达到最小值之前减小第一和第二臂之间相位差的相位控制信号Vout。
当相位控制器404-5或404-6a确定第一和第二臂间的相位差对应于区域II时，比较器404-52的输出信号变为相位控制信号Vout。此时，相位控制器404-5或404-6a输出转换控制信号VSW，该信号使得积分器404-51的输出信号被以中间状态转换到比较器404-52。比较器404-52的输出信号对应于在所述探测光功率达到最小值之前增加第一和第二臂之间的相位差相位控制信号Vout。
现在，将参照图8详细说明当相位控制器404-5或404-6a工作时产生转换控制信号的方法。
在步骤800中，相位控制器404-5或404-6a参考π移相器402的工作范围设置第一和第二参考值Vref1和Vref2。这里，第一参考值Vref1为积分器404-51的偏置信号，第二参考值Vref2为比较器404-52的参考信号。
在步骤801中，相位控制器读取并存储低通滤波器404-4的输出信号Vd或者PH检测器404-4a和BH检测器404-5a的输出信号VPH和VBH之间的差Vd。
然后，在步骤802中，相位控制器404-5或404-6a确定存储的信号Vd变量是否大于第K个分辨率值KΔp。这里，分辨率值Δp指的是由π移相器402移相的幅度。当所存储信号Vd的变量小于第K个分辨率值KΔp时，程序返回到步骤801以再次读取并存储值Vd。
当所存储信号Vd的变量大于第K个分辨率值KΔp时，相位控制器404-5或404-6a输出对应于相位控制信号Vout和分辨率Δp之间的差的信号，作为步骤803中新的相位控制信号Vout。然后，波长转换器根据新的相位控制信号Vout工作。
在步骤804中，相位控制器404-5或404-6a确定输入的值Vd是否与在前值相比减小了。在步骤805中，当值Vd已经减小时，相位控制器404-5或404-6a确定第一和第二臂间的相位差对应于区域I，并且输出控制将开关404-53转换到其a端以使得积分器404-51的输出信号变为相位控制信号Vout的转换控制信号VSW。积分器404-51的输出信号对应于减小第一和第二臂间的相位差直至探测光功率达到最小值的相位控制信号Vout。
在步骤806中，当值Vd已经增加时，相位控制器404-5或404-6a确定第一和第二臂间的相位差对应于区域II，并且输出控制将开关404-53转换到其b端的转换控制信号VSW，以使得比较器404-52的输出信号变为相位控制信号Vout。比较器404-52的输出信号对应于增加第一和第二臂间的相位差直至探测光功率达到最小值的相位控制信号Vout。
在步骤807中，分辨率值Δp加上相位控制信号Vout。然后，程序返回到步骤801以重复转换控制信号产生的步骤。
接下来，将参照图9详细说明根据本发明第一实施例的利用半导体光放大器的XPM在Mach-Zehnder干扰仪波长转换器中获得最大消光比的相位优化方法。
在步骤900中，相位控制器404-5参考π移相器402的工作范围设置初始参考值Vref和分辨率值Δp。这里，分辨率值Δp是指由π移相器402移相的幅度。
在步骤901中，相位控制器404-5将输出给π移相器402的第一相位控制信号Vout1设置为Vref。然后，在步骤902中，相位控制器404-5将第一相位控制信号Vout1减去Δp以获得第二相位控制信号Vout2，并将其输出给π移相器402。
π移相器402根据第二相位控制信号Vout2移相第二臂的输出信号。光学带通滤波器403从第一和第二臂的输出信号彼此干扰的结果中截去激励信号并仅输出探测信号。分束器404-1根据第二相位控制信号从信号中分离从光学带通滤波器403中输出的探测信号的一部分。光电二极管404-2将从分束器404-1中输出的探测信号转换为电流信号。I/V放大器404-3将从光电二极管404-2中输出的电流信号转换为电压信号。低通滤波器404-4低通滤波从I/V放大器403-3中输出的电压信号，以将其转换为电压信号Vd。
在步骤903中，相位控制器404-5将低通滤波器404-4的输出信号转换为数字信号，并且确定数字信号Vd与以前的值相比是否降低。当信号Vd已经降低时，在步骤904中，相位控制器404-5确定第一和第二臂间的相位差对应于区域I(点A，C和E)。接着，在步骤905中，相位控制器404-5执行步骤902，该步骤减小第一和第二臂的相位差直至探测信号的光功率也就是光学带通滤波器403的输出信号达到最小值。
在区域I中，增加第一和第二臂之间的相位差，以改善光学带通滤波器403输出的探测光功率。因此，相位控制器404-5将减小第一和第二臂间的相位差直至探测光功率达到最小值的相位控制信号Vout输出给π移相器402。这里，减小第一和第二臂的相位差的相位控制信号Vout对应于在步骤902中获得的Vout(n)＝Vout(n-1)-Δp。
相位控制器404-5确定低通滤波器404-4的输出信号Vd的幅值。当相位控制器404-5确定信号Vd与以前的值相比增加时，在步骤906中，将Δp加上设置为初始值的第一相位控制信号以获得第二相位控制信号Vout(2)。
π移相器402根据第二相位控制信号Vout2偏相第二臂的输出信号。光学带通滤波器403从第一和第二臂的输出信号彼此干扰的结果中截去激励信号并仅输出探测信号。分束器404-1根据第二相位控制信号从信号中分离从光学带通滤波器403中输出的探测信号的一部分。光电二极管404-2将从分束器404-1中输出的探测信号转换为电流信号。I/V放大器404-3将从光电二极管404-2中输出的电流信号转换为电压信号。低通滤波器404-4低通滤波从I/V放大器404-3中输出的电压信号，并将其转换为电压信号Vd。
在步骤907中，相位控制器404-5将低通滤波器404-4的输出信号转换为数字信号，并且确定数字信号Vd与以前的值相比是否下降。当信号Vd下降时，在步骤908中，相位控制器确定第一和第二臂间的相位差对应于区域II(点B和D)。
接着，在步骤909中，相位控制器404-5执行增加第一和第二臂间的相位差的步骤906，直至探测信号的光功率也就是光学带通滤波器403的输出信号达到最小值。
在区域II中，随着第一和第二臂间的相位差增加，光学带通滤波器403输出的探测光功率降低。因此，相位控制器将增加第一和第二臂间的相位差直至探测光功率达到最小值的相位控制信号Vout。输出给π移相器402。这里，增加第一和第二臂间的相位差的相位控制信号Vout对应于在步骤906中获得的Vout(n)＝Vout(n-1)+Δp。
接下来，将参照图10详细说明根据本发明第二实施例的利用半导体光放大器的XPM在Mach-Zehnder干扰仪波长转换器中获得最大消光比的相位优化方法。
在步骤1000中，相位控制器404-6a参考π移相器402的工作范围设置初始值Vref和分辨率值Δp。这里，分辨率值Δp是指由π移相器402移相的幅度。
在步骤1001中，相位控制器404-6a将输出给π移相器402的第一相位控制信号Vout1设置为Vref。在设置Vref后输入到相位控制器404-6a的信号为Vd＝VPH-VBH。
在步骤1002中，相位控制器404-6a将第一相位控制信号Vout1减去Δp以获得第二相位控制信号Vout2，并将其输出给π移相器402。
π移相器402根据第二相位控制信号Vout2移相第二臂的输出信号。光学带通滤波器403从第一和第二臂的输出信号彼此干扰的结果中截去激励信号并仅输出探测信号。分束器404-1a根据第二相位控制信号从信号中分离从光学带通滤波器403中输出的探测信号的一部分。光电二极管404-2a将从分束器404-1中输出的探测信号转换为电流信号。I/V放大器404-3a将从光电二极管404-2中输出的电流信号转换为电压信号。PH检测器404-4a根据I/V放大器404-3输出的电压信号检测峰值保持电压信号VPH。BH检测器404-5a根据I/V放大器404-3输出的电压信号检测谷值保持电压信号VBH。
在步骤1003中，相位控制器404-6a确定峰值保持电压信号VPH和谷值保持电压信号VBH间的差值与以前的值相比是否降低。当差值降低时，在步骤1004中，相位控制器确定第一和第二臂间的相位差对应于区域I(点A，C和E)。
接着，在步骤1005中，相位控制器404-6a执行减小第一和第二臂间的相位差的步骤1002，直至探测信号的光功率也就是光学带通滤波器403的输出信号达到最小值为止。
在区域I中，随着第一和第二臂间的相位差的增加，从光学带通滤波器403中输出的探测光功率也增加。因此，相位控制器404-6a将减小第一和第二臂间的相位差直至探测光功率达到最小值的相位控制信号Vout输出给π移相器402。这里，减小第一和第二臂间的相位差的相位控制信号Vout对应于在步骤1002中获得的Vout(n)＝Vout(n-1)-Δp。
相位控制器404-6a确定PH检测器404-4a和BH检测器404-5a的输出信号之间的差值大小。当相位控制器确定所述差值与以前的值相比增加时，在步骤1006中，将Δp加上设置为初始值的第一相位控制信号以获得第二相位控制信号Vout(2)。
π移相器402根据第二相位控制信号Vout2移相第二臂的输出信号。光学带通滤波器403从第一和第二臂的输出信号彼此干扰的结果中截去激励信号并仅输出探测信号。分束器404-1根据第二相位控制信号从信号中分离从光学带通滤波器403中输出的探测信号的一部分。光电二极管404-2将从分束器404-1输出的探测信号转换为电流信号。I/V放大器404-3将从光电二极管404-2输出的电流信号转换为电压信号。PH检测器404-4a根据I/V放大器404-3输出的电压信号检测峰值保持电压信号VPH。BH检测器404-5a根据I/V放大器404-3输出的电压信号检测谷值保持电压信号VBH。
在步骤1007中，相位控制器404-6a确定峰值保持电压信号VPH和谷值保持电压信号VBH之间的差值Vd的大小。当峰值保持电压信号VPH和谷值保持电压信号VBH之间的差值减小时，在步骤1008中，相位控制器404-6a确定第一和第二臂间的相位差对应于区域II(点B和D)。
接着，在步骤1009中，相位控制器404-6a执行增加第一和第二臂间的相位差的步骤1006，直至探测信号的光功率也就是光学带通滤波器403的输出信号达到最小值为止。
在区域II中，随着第一和第二臂间的相位差增加，光学带通滤波器403输出的探测光功率降低。因此，相位控制器404-6a将增加第一和第二臂间的相位差直至探测光功率达到最小值的相位控制信号Vout输出给π移相器402。这里，增加第一和第二臂间的相位差的相位控制信号Vout对应于在步骤1006中获得的Vout(n)＝Vout(n-1)+Δp。
图11为根据本发明另一个实施例的利用半导体光放大器的XPM在Mach-Zehnder干扰仪波长转换器中获得最大消光比的相位优化装置的框图。该装置包括第一半导体光放大器1100、第二半导体光放大器1101、第三半导体光放大器1102、光学带通滤波器1103和相位控制单元1104。相位控制单元1104包括分束器1104-1、光电二极管1104-2、I/V放大器1104-3、低通滤波器1104-4、相位控制器1104-5和V/I转换器1104-6。
第一半导体光放大器1100工作于电流i1，根据XPM放大输入的激励信号Ppump和探测信号Pprobe，并且移位这些信号的相位。这里，激励信号为波长为λ1的调制光脉冲信号，探测信号Pprobe为波长为λ2的连续波光信号。相位优化装置的利用第一半导体光放大器1100放大激励信号和探测信号的部分叫做第一臂。
第二半导体光放大器1101工作于电流i2，并且放大探测信号。
第三半导体光放大器1102以电流i3工作，放大第二半导体光放大器1101的输出信号，并且相移第二半导体光放大器1101的输出信号的相位。电流i3依照电流控制信号变化。
相位优化装置的使用第二半导体光放大器1101放大探测信号和通过第三半导体光放大器1102相移第二半导体光放大器1101的输出信号的部分叫做第二臂。
尽管在本发明的第一实施例中，第一和第二臂间的相位差由π移相器402控制，但是在本发明的第二实施例中，该相位差由第三半导体光放大器1102调整。
光学带通滤波器1103对来自第一和第二臂的输出信号的彼此干扰结果的激励信号进行滤波，并仅输出探测信号。
相位控制单元1104以反馈的形式接收光学带通滤波器1103的输出信号的一部分以获得相位控制信号Vout，将相位控制信号Vout转换为电流控制信号i3并将其输出给第三半导体光放大器1102，其中该相位控制信号Vout改变第一和第二臂间的相位差以根据相位差增加或减小光学带通滤波器1103的光功率。
消光比(ER)由下式给出ER＝10log(峰值水平/谷值水平)这样，随着第一和第二臂间的相位差接近零，探测信号的平均值和峰值/谷值水平逐渐增加，从而导致消光比的降低。因此，相位控制器1104应当产生相位控制信号使探测信号具有较低的平均值和峰值/谷值水平，并且将相位控制信号转换为电流i3并将其输出给第三半导体光放大器1102。
图5A示出第一和第二臂间的光波长的相位。在图5A中，考虑到高光功率时的相位差，点A，C和E具有相同的相位并且每个与高光功率水平时的参考点有2nπ的相位差(n＝0，1，2，3，……)。点B和D每个与参考点有(2n+1)π的相位差。
在与参考点的相位差为2nπ的点A，C和E点处，光学带通滤波器1103输出的探测光功率的平均值和峰值/谷值水平达到最小值以获得最大消光比。在与参考点的相位差为(2n+1)π的点B和D点处，平均值和峰值/谷值水平变为最大值因此消光比达到最小值。该传输特性示于图5B中。
在相位控制单元1104工作的基础上，分束器1104-1从输出信号中分离光学带通滤波器1103输出的光信号的一部分，也就是探测信号，以将获得最大消光比的电流控制信号输出给第二臂。光电二极管1104-2将从分束器1104-1中输出的探测信号转换为电流信号。I/V放大器1104-3将从光电二极管1104-2中输出的电流信号转换为电压信号。低通滤波器1104-4低通滤波从I/V放大器1104-3中输出的电压信号并输出电压信号Vd。
相位控制器1104-5将低通滤波器1104-4的输出信号Vd转换为数字电压信号，并且根据数字电压信号Vd确定第一和第二臂之间的相位差是位于图5B所示的区域I还是区域II。这里，区域I意指第一和第二臂间的相位差为2nπ(点A，C和E)，区域II意指相位差对应于(2n+1)π(点B和D)。
第一和第二臂间的相位差在区域I中增加使得从光学带通滤波器1103中输出的探测光功率提高。在区域II中，相位差减小以减小从光学带通滤波器1103中输出的探测光功率。
因此，在区域I中，相位控制器1104-5输出减小第一和第二臂间的相位差直至探测光功率降低到最小值的相位控制信号Vout。在区域II中，相位控制器1104-5输出增加第一和第二臂间的相位差直至探测光功率达到最小值的相位控制信号Vout。即使将干扰施加到波长转换器，所述相位控制单元1104也能控制波长转换器以上述方式保持最大功率。
V/I转换器1104-6将从相位控制器1104-5中输出的相位控制信号Vout转换为电流控制信号i3，并将其输出给第三半导体光放大器1102。
示于图6中的相位控制单元404的结构可以用于图11的相位控制单元1104。
图12为根据本发明第三实施例的利用半导体光放大器的XPM在Mach-Zehnder干扰仪波长转换器中获得最大消光比的相位优化装置的框图。该装置包括第一半导体光放大器1200、第二半导体光放大器1201、光学带通滤波器1202和相位控制单元1203。相位控制单元1203包括分束器1203-1、光电二极管1203-2、I/V放大器1203-3、低通滤波器1203-4、相位控制器1203-5和V/I转换器1203-6。
工作于电流i1的第一半导体光放大器1200根据XPM放大输入的激励信号Ppump和探测信号Pprobe，并且移位这些信号的相位。这里，激励信号为波长为λ1的调制光脉冲信号，探测信号为波长为λ2的连续波光信号。相位优化装置的利用第一半导体光放大器1200放大激励信号和探测信号的部分叫做第一臂。
第二半导体光放大器1201以电流i2工作，并且放大探测信号。电流i2通过电流控制信号改变。
相位优化装置的利用第二半导体光放大器1201放大探测信号的部分叫做第二臂。
尽管在本发明的一个实施例中，第一和第二臂间的相位差由π移相器402控制，但是在本发明的另一个实施例中，该相位差由第三半导体光放大器1002控制，在本发明的又一个实施例中，该相位差由第二半导体光放大器1202调节。
光学带通滤波器1202对来自第一和第二臂的输出信号的彼此干扰的结果的激励信号进行滤波并仅输出探测信号。
相位控制器1203以反馈的形式接收光学带通滤波器1202的输出信号的一部分以获得相位控制信号Vout，并且将相位控制信号Vout转换为电流控制信号i2并将其输出给第二半导体光放大器1201，该相位控制信号Vout改变第一和第二臂间的相位差以根据相位差增加或减小光学带通滤波器1202的光功率。
消光比(ER)由下式给出ER＝10log(峰值水平/谷值水平)这样，随着第一和第二臂之间的相位差接近零，探测信号的平均值和峰值/谷值水平逐渐增加，从而导致消光比的降低。因此，相位控制单元1203应当产生具有较低平均值和峰值/谷值水平的探测信号，并且将相位控制信号转换为电流i2并将其输出给第二半导体光放大器1201。
图5A示出第一和第二臂间的光波长的相位。在图5A中，考虑到高光功率时的相位差，点A，C和E具有相同的相位并且每个与高光功率水平的参考点有2nπ的相位差(n＝0，1，2，3，……)。点B和D每个与参考点有(2n+1)π的相位差。
在与参考点的相位差为2nπ的点A，C和E点处，光学带通滤波器1203输出的探测光功率的平均值和峰值/谷值水平达到最小值从而产生最大消光比。在与参考点的相位差为(2n+1)π的点B和D点处，平均值和峰值/谷值水平变为最大值以使消光比达到最小值。该传输特性示于图5B中。
在相位控制单元1203工作时，分束器1203-1从输出信号中分离光学带通滤波器1202输出的光信号的一部分，也就是探测信号，以将获得最大消光比的电流控制信号输出给第二臂。光电二极管1203-2将从分束器1203-1中输出的探测信号转换为电流信号。I/V放大器1203-3将从光电二极管1203-2中输出的电流信号转换为电压信号。低通滤波器1203-4低通滤波从I/V放大器1203-3中输出的电压信号并输出电压信号Vd。
相位控制器1203-5将低通滤波器1203-4的输出信号Vd转换为数字电压信号，并且根据数字电压信号Vd确定第一和第二臂之间的相位差相应于图5B的区域I还是区域II。这里，区域I意指第一和第二臂间的相位差为2nπ(点A，C和E)，区域II意指相位差对应于(2n+1)π(点B和D)。
第一和第二臂间的相位差在区域I中增加使得从光学带通滤波器1202中输出的探测光功率提高。在区域II中，相位差减小以减小从光学带通滤波器1202中输出的探测光功率。
因此，在区域I中，相位控制器1203-5输出减小第一和第二臂间的相位差的相位控制信号Vout，直至探测光功率降低到最小值。在区域II中，相位控制器1203-5输出增加第一和第二臂间的相位差的相位控制信号Vout，直至探测光功率达到最小值。即使将干扰施加到波长转换器，相位控制单元1203控制波长转换器以上述方式保持最大功率。
V/I转换器1203-6将从相位控制器1203-5中输出的相位控制信号Vout转换为电流控制信号i2，并将其输出给第二半导体光放大器1201。
示于图6中的相位控制单元404的结构可以用于图12的相位控制单元1203。
如上所述，本发明以反馈的形式接收利用半导体光放大器的XPM从Mach-Zehnder干扰仪波长转换器中输出的光信号的一部分，以保持两个臂之间的最佳相位差，从而获得最大消光比。因此，可以保持最小BER。
尽管已经示出和描述了本发明的几个实施例，但是本领域技术人员应当理解，在不背离本发明原理和精神的情况下，可以对这些实施例做出改变，本发明的范围由权利要求及其等价范围限定。
权利要求
1.一种相位优化装置，包括一第一臂，具有工作于第一预定电流工作并放大激励信号和探测信号的一第一半导体光放大器；一第二臂，具有一第二半导体光放大器和一π移相器的，所述第二半导体光放大器工作于第二预定电流并且放大探测信号，所述π移相器用于控制被放大探测信号的相位；一光学带通滤波器，用于对从所述第一和第二臂输出的光信号进行滤波并输出以和调制所述激励信号相同的方式调制的所述探测信号，从所述第一臂和第二臂输出的光信号已经彼此相互干扰和混合；和一相位控制单元，用于接收作为反馈的带通滤波器的部分输出信号并向第二臂的π移相器输出一相位控制信号，该相位控制信号控制所述第一和第二臂之间的相位差以根据该相位差增加或减少所述带通滤波器的光功率。
2.根据权利要求1的相位优化装置，其中，所述相位控制单元包括一分束器，用于从输出信号中分离光学带通滤波器输出光信号的一部分；一第一转换器，用于将分离的光信号转换为电流信号；一第二转换器，用于将所述电流信号转换为电压信号；一低通滤波器，用于对所述电压信号进行低通滤波；和一相位控制器，用于根据低通滤波器的输出信号确定第一和第二臂之间的相位差，并向所述第二臂输出一相位控制信号，该相位控制信号控制所述相位差以根据该相位差增加或减小所述光学带通滤波器的光功率。
3.根据权利要求2的相位优化装置，其中，当相位差为2nπ时，相位控制器将减小相位差直至所述光学带通滤波器的光功率达到最小值的相位控制信号输出给第二臂。
4.根据权利要求2的相位优化装置，其中，当相位差为(2n+1)π时，相位控制器将增加相位差直至所述光学带通滤波器的光功率达到最小值的相位控制信号输出给第二臂。
5.根据权利要求2的相位优化装置，其中，相位控制器包括一积分器，其利用第一参考信号作为偏置信号积分低通滤波器的输出信号；一比较器，用于将所述积分器的输出信号与所述第二参考信号进行比较，并且将这两个信号之间的差输出给所述第二臂；一开关，用于根据一转换控制信号以中间状态将所述积分器的输出信号转换到所述第二臂，或者将所述积分器的输出信号转换到所述比较器。
6.根据权利要求5的相位优化装置，其中，所述相位控制器根据所述低通滤波器的输出信号确定所述第一和第二臂之间的相位差，并且根据该相位差输出所述转换控制信号。
7.根据权利要求5的相位优化装置，其中，当相位差为2nπ时，所述相位控制器输出一转换控制信号，用于以中间状态转换所述积分器的输出信号。
8.根据权利要求5的相位优化装置，其中，当相位差为(2n+1)π时，所述相位控制器输出一转换控制信号，用于以中间状态转换所述比较器的输出信号。
9.根据权利要求1的相位优化装置，其中，所述相位控制单元包括一分束器，用于从输出信号中分离光学带通滤波器中输出的光信号的一部分；一第一转换器，用于将所分离的一部分光信号转换为电流信号；一第二转换器，用于将所述电流信号转换为电压信号；一第一检测器，用于根据所述电压信号检测峰值保持信号；一第二检测器，用于根据所述电压信号检测谷值保持信号；和一相位控制器，用于根据所述第一和第二检测器的峰值保持信号和谷值保持信号的差确定所述第一和第二臂之间的相位差，并向所述第二臂输出一相位控制信号，该相位控制信号控制所述相位差以根据该相位差增加或减少所述光学带通滤波器的光功率。
10.根据权利要求9的相位优化装置，其中，当相位差为2nπ时，相位控制器将减小相位差直至光学带通滤波器的光功率达到最小值的相位控制信号输出给第二臂。
11.根据权利要求9的相位优化装置，其中，当相位差为(2n+1)π时，相位控制器将增加相位差直至光学带通滤波器的光功率达到最小值的相位控制信号输出给第二臂。
12.根据权利要求9的相位优化装置，其中，相位控制器包括一积分器，用于使用所述第一参考信号作为偏置信号积分第一和第二检测器的峰值保持信号和谷值保持信号之间的差；一比较器，用于将所述积分器的输出信号与第二参考信号进行比较，并且将这两个信号之间的差输出给所述第二臂；和一开关，用于根据一转换控制信号以中间状态将所述积分器的输出信号转换到所述第二臂、或者将所述积分器的输出信号转换到所述比较器。
13.根据权利要求12的相位优化装置，其中，相位控制器根据第一和第二检测器的峰值保持信号和谷值保持信号之间的差确定第一和第二臂之间的相位差，并且根据相位差输出转换控制信号。
14.根据权利要求12的相位优化装置，其中，当相位差为2nπ时，相位控制器输出在中间状态时转换积分器的输出信号的转换控制信号。
15.根据权利要求12的相位优化装置，其中，当相位差为(2n+1)π时，相位控制器输出在中间状态时转换比较器的输出信号的转换控制信号。
16.一种在波长转换器中获得最大消光比的相位优化方法，该波长转换器包括具有第一半导体光放大器的第一臂，该第一半导体光放大器以第一预定电流工作并且放大激励信号和探测信号；具有第二半导体光放大器和控制被放大信号相位的π移相器的第二臂，该第二半导体光放大器工作于第二预定电流并放大探测信号；和滤波从第一和第二臂输出的已经彼此干扰和混合的光信号的光带通滤波器并仅输出以调制激励信号相同的方式调制的探测信号，相位优化方法包括反馈所述光学带通滤波器的输出信号的一部分；根据所述反馈信号确定所述第一和第二臂之间的相位差；和将控制相位差的相位控制信号输出给第二臂，以根据该相位差增加或减少光学带通滤波器的光功率。
17.根据权利要求16的相位优化方法，其中，反馈所述光学带通滤波器的输出信号的一部分的步骤包括从输出信号中分离所述光学带通滤波器输出信号的一部分；将分离的信号转换为电流信号；将电流信号转换为电压信号；和低通滤波电压信号。
18.根据权利要求17的相位优化方法，其中，根据反馈信号确定所述第一和第二臂之间的相位差的步骤包括从在前的相位控制信号中减去所述π移相器的分辨率值，或者，在以前的相位控制信号中加上分辨率值；根据相减的结果，当低通滤波的信号减小时，确定相位差为2nπ；和根据相加的结果，当低通滤波的信号增加时，确定相位差为(2n+1)π。
19.根据权利要求17的相位优化方法，其中，在向所述第二臂输出控制所述相位差并根据该相位差增加或减少光学带通滤波器的光功率的相位控制信号的过程中，当相位差为2nπ时，输出一通过从在前的相位控制信号中减去π移相器的分辨率值而获得的相位控制信号，直至所述光学带通滤波器的光功率达到最小值为止。
20.根据权利要求17的相位优化方法，其中，在向所述第二臂输出控制所述相位差并根据该相位差增加或减少光学带通滤波器的光功率的相位控制信号的过程中，当相位差为(2n+1)π时，输出一通过在在前的相位控制信号中加上π移相器的分辨率值而获得的相位控制信号，直至光学带通滤波器的光功率达到最小值。
21.一种在波长转换器中获得最大消光比的相位优化方法，该波长转换器包括具有第一半导体光放大器的第一臂，第一半导体光放大器以第一预定电流工作并且放大激励信号和探测信号；具有第二半导体光放大器和控制被放大信号相位的π移相器的第二臂，第二半导体光放大器以第二预定电流工作并放大探测信号；对从第一和第二臂中输出的已经发生干扰且彼此混合的光信号进行滤波并仅输出以调制激励信号相同的方式调制的探测信号的光学带通滤波器，所述相位优化方法包括反馈所述光学带通滤波器输出信号的一部分以检测峰值保持电压信号和谷值保持电压；根据峰值保持电压和谷值保持电压信号之间的差确定所述第一和第二臂之间的相位差；并且向所述第二臂输出一相位控制信号，以控制所述相位差并根据该相位差增加或减少光学带通滤波器的光功率。
22.根据权利要求21的相位优化方法，其中，反馈所述光学带通滤波器的输出信号的一部分以检测峰值保持电压信号和谷值保持电压的步骤包括从输出信号中分离所述光学带通滤波器输出信号的一部分；将分离出的信号转换为电流信号；将所述电流信号转换为电压信号；和根据所述电压信号检测所述峰值保持电压信号和谷值保持电压信号。
23.根据权利要求21的相位优化方法，其中，根据峰值保持电压和谷值保持电压之间的差确定所述第一和第二臂之间的相位差的步骤包括从在前的相位控制信号中减去π移相器的分辨率值，或者，在在前的相位控制信号中加上π移相器的分辨率值；根据相减的结果，当峰值保持和谷值保持电压信号之间的差减小时，确定相位差为2nπ；和根据相加的结果，当峰值保持和谷值保持电压信号之间的差增加时，确定相位差为(2n+1)π。
24.根据权利要求21的相位优化方法，其中，在向所述第二部输出控制所述相位差并根据该相位差增加或减少光学带通滤波器光功率的过程中，当相位差为2nπ时，输出通过从在前的相位控制信号中减去π移相器的分辨率值而获得的相位控制信号，直至光学带通滤波器的光功率达到最小值。
25.根据权利要求21的相位优化方法，其中，在向所述第二部输出控制所述相位差并根据该相位差增加或减少光学带通滤波器光功率的过程中，当相位差为(2n+1)π时，输出通过在以前的相位控制信号中加上π移相器的分辨率值而获得的相位控制信号，直至光学带通滤波器的光功率达到最小值。
26.一种相位优化装置，包括具有第一半导体光放大器的一第一臂，所述第一半导体光放大器工作于第一电流并放大激励信号和探测信号；具有第二半导体光放大器和第三半导体光放大器的一第二臂，所述第二半导体光放大器工作于第二电流并且放大探测信号，所述第三半导体光放大器利用第三电流放大所述第二半导体光放大器的输出信号并根据一电流控制信号改变第三电流；对从第一和第二臂输出的已经发生干扰且互相混合的光信号进行滤波并仅输出以调制激励信号相同的方式调制的探测信号的一光学带通滤波器；和接收作为反馈的带通滤波器的输出信号的一部分以获得相位控制信号的一相位控制单元，所述相位控制信号控制第一和第二臂之间的相位差以根据该相位差增加或减少带通滤波器的光功率，所述相位控制单元将所述相位控制信号转换为电流控制信号并将其施加到第二臂的第三半导体光放大器上。
27.根据权利要求26的相位优化装置，其中，所述相位控制单元包括一分束器，用于从输出信号中分离光学带通滤波器输出光信号的一部分；一第一转换器，用于将所分离的光信号转换为电流信号；一第二转换器，用于将所述电流信号转换为电压信号；一低通滤波器，用于低通滤波所述电压信号；一相位控制器，用于根据低通滤波器的输出信号确定所述第一和第二臂之间的相位差，并且根据该相位差输出一相位控制信号，用于控制所述相位差以增加或减小光学带通滤波器的光功率；和一第三转换器，用于将所述相位控制信号转换为用于操作所述第二臂的电流控制信号。
28.根据权利要求27的相位优化装置，其中，当相位差为2nπ时，相位控制器将减小相位差直至光学带通滤波器的光功率达到最小值的相位控制信号输出给第三转换器。
29.根据权利要求27的相位优化装置，其中，当相位差为(2n+1)π时，相位控制器将增加相位差直至光学带通滤波器的光功率达到最小值的相位控制信号输出给第三转换器。
30.根据权利要求26的相位优化装置，其中，所述相位控制单元包括一分束器，用于从输出信号中分离光学带通滤波器输出光信号的一部分；一第一转换器，用于将所分离的光信号转换为电流信号；一第二转换器，用于将所述电流信号转换为电压信号；一第一检测器，用于根据所述电压信号检测峰值保持信号；一第二检测器，用于根据所述电压信号检测谷值保持信号；一相位控制器，用于根据所述第一和第二检测器的峰值保持信号和谷值保持信号之间的差确定第一和第二臂之间的相位差，并且根据所述相位差输出一相位控制信号，用于控制所述相位差以增加或减小光学带通滤波器的光功率；和一第三转换器，用于将所述相位控制信号转换为用于操作所述第二臂的电流控制信号。
31.根据权利要求30的相位优化装置，其中，当相位差为2nπ时，相位控制器将减小相位差直至光学带通滤波器的光功率达到最小值的相位控制信号输出给第三转换器。
32.据权利要求30的相位优化装置，其中，当相位差为(2n+1)π时，相位控制器将增加相位差直至光学带通滤波器的光功率达到最小值的相位控制信号输出给第三转换器。
33.一种相位优化装置，包括具有第一半导体光放大器的第一臂，所述第一半导体光放大器工作于第一电流并且放大激励信号和探测信号；具有第二半导体光放大器的第二臂，第二半导体光放大器工作于第二电流、放大探测信号并根据电流控制信号改变第二电流；对从第一和第二臂输出的已经彼此干扰和混合的光信号进行滤波并仅输出以调制激励信号相同的方式调制的探测信号的光学带通滤波器；和接收作为反馈的带通滤波器的输出信号的一部分以获得相位控制信号的相位控制单元，所述相位控制信号控制第一和第二臂之间的相位差以根据相位差增加或减少带通滤波器的光功率，并且相位控制单元将相位控制信号转换为电流控制信号并将其施加到第二臂的第二半导体光放大器。
34.根据权利要求33的相位优化装置，其中，所述相位控制单元包括一分束器。用于从输出信号中分离光学带通滤波器输出光信号的一部分；一第一转换器，用于将所分离的光信号转换为电流信号；一第二转换器，用于将所述电流信号转换为电压信号；一低通滤波器，用于低通滤波所述电压信号；一相位控制器，用于根据低通滤波器的输出信号确定第一和第二臂之间的相位差，并根据所述相位差输出一相位控制信号，用于控制所述相位差以增加或减小光学带通滤波器的光功率；和将相位控制信号转换为用于操作第二臂的电流控制信号的第三转换器。
35.根据权利要求34的相位优化装置，其中，当相位差为2nπ时，相位控制器将减小相位差直至光学带通滤波器的光功率达到最小值的相位控制信号输出给第三转换器。
36.根据权利要求34的相位优化装置，其中，当相位差为(2n+1)π时，相位控制器将增加相位差直至光学带通滤波器的光功率达到最小值的相位控制信号输出给第三转换器。
37.根据权利要求33的相位优化装置，其中，所述相位控制单元包括一分束器，用于从输出信号中分离光学带通滤波器输出光信号的一部分；一第一转换器，用于将所分离的光信号转换为电流信号；一第二转换器，用于将所述电流信号转换为电压信号；一第一检测器，用于根据所述电压信号检测峰值保持信号；一第二检测器，用于根据所述电压信号检测谷值保持信号；一相位控制器，用于根据所述第一和第二探测器的峰值保持信号和谷值保持信号之间的差确定所述第一和第二臂之间的相位差，并且根据该相位差输出一相位控制信号，用于控制所述相位差以增加或减小光学带通滤波器的光功率；和将所述相位控制信号转换为用于操作第二臂的电流控制信号的第三转换器。
38.根据权利要求37的相位优化装置，其中，当相位差为2nπ时，所述相位控制器将减小相位差直至所述光学带通滤波器的光功率达到最小值的相位控制信号输出给第三转换器。
39.据权利要求37的相位优化装置，其中，当相位差为(2n+1)π时，所述相位控制器将增加相位差直至所述光学带通滤波器的光功率达到最小值的相位控制信号输出给第三转换器。
40.一种相位优化装置，包括一串联连接的组，该组包括一与第二半导体光放大器并联的第一半导体光放大器，所述第二半导体光放大器具有一与其串联的π相移器；一光学带通滤波器；和一相位控制单元，其中，所述相位控制单元包括顺序耦合的分束器、发光二极管、I/V放大器、低通滤波器和相位控制器，并且其中，所述相位控制器还被耦合以便将到该相位控制器的一反馈提供给所述π相移器。
41.一种相位优化装置，包括具有第一半导体光放大器的第一臂，该第一半导体光放大器工作于第一预定电流并且放大激励信号和探测信号；具有第二半导体光放大器和一的第二臂，所述第二半导体光放大器工作于第二预定电流工作并且放大探测信号，所述π移相器用于控制放大探测信号的相位；对从第一和第二臂输出已经发生干扰且互相混合的光信号进行滤波并仅输出以调制激励信号相同的方式调制的探测信号的一光学带通滤波器；和接收作为反馈的带通滤波器的输出信号的一部分并输出一相位控制信号给第二臂的π移相器的一相位控制单元，所述相位控制信号控制所述第一和第二臂之间的相位差以根据该相位差增加或减少所述带通滤波器的光功率，其中，所述相位控制单元包括一分束器，用于从所述输出信号中分离出所述带通滤波器输出信号的一部分，以将一获得最大消光比的相位控制信号输出给所述π移相器，其中，所述的一部分信号为探测信号；一光电二极管，用于将从所述分束器输出的探测信号转换为电流信号；一I/V放大器，用于将光电二极管输出的所述电流信号转换为电压信号；一峰值保持(PH)检测器，用于根据从所述I/V放大器输出的所述电压信号检测PH信号VPH；一谷值保持(BH)检测器，用于根据从所述I/V放大器输出的所述电压信号检测BH信号VBH；和一相位控制器，其利用所述输出信号VPH和VBH判断所述第一和第二臂间的相位差是存在于第一区域还是存在于第二区域中。
42.一种相位优化装置，包括一组并联耦合的半导体光放大器单元，该半导体光放大器单元包括具有第一半导体光放大器的一第一半导体光放大器单元；和具有与一π移相器串联耦合的第二半导体光放大器的一第二半导体光放大器单元；与半导体光放大器单元组耦合的一光学带通滤波器；与光学带通滤波器耦合的相位控制单元，该相位控制单元将相位控制信号输出给所述π移相器，以控制所述第一和第二半导体光放大器间的相位差，从而根据该相位差增加或减小所述带通滤波器的光功率。
全文摘要
一种通过使用半导体光放大器从XPM从Mach－Zehnder干扰仪波长转换器输出的光信号中反馈一部分以保持两个臂间的最佳相位差、从而获得最大消光比的相位优化装置和方法。该相位优化装置包括具有放大激励信号和探测信号的第一半导体光放大器的第一臂；具有放大探测信号的第二半导体光放大器和控制放大的信号相位的π移相器的第二臂；滤波光信号以仅输出调制探测信号的光学带通滤波器；和接收反馈以将相位控制信号输出给第二臂的π移相器的相位控制单元，相位控制信号控制第一和第二臂之间的相位差。
文档编号H04Q3/52GK1614498SQ20041009819
公开日2005年5月11日 申请日期2004年9月6日 优先权日2003年9月5日
发明者金周晔, 汉相国 申请人:三星电子株式会社