专利名称：用于光学信号发送器中的偏置和对齐控制的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及信息的光传输，更具体地说，涉及用于光学信号发送器中的偏置(bias)和对齐(alignment)控制的方法和设备。
背景技术：
非常长的光纤传输路径，诸如在海下或贯穿大陆的广播传输系统中采用的那些光纤传输路径，容易受沿着传输路径中光纤的长度累积的一系列损害的影响而导致性能降低。单个数据通道中这些损害的来源包括掺铒光纤放大器(EDFA，Erbium-Doped Fiber-Amplifier)中产生的放大自发辐射(ASE，Amplified Spontaneous Emission)噪声，由单模光纤的折射率(index)对在其中传播的光的强度的依赖性导致的非线性效果，以及导致不同的光频以不同组速度传输的色散。另外，对于若干光通道在相同光纤上的波分复用(WDM，wavelenth divisionmultiplexed)系统，由光纤的非线性折射率导致的通道间的串扰可能难以解决。
接收到的波形的失真(distortion)受到传输线路的设计以及发送出的脉冲的形状的影响。已经使用开关键控(On-Off-Keying，OOK)来实现已知的长途通信系统，OOK中利用数据位流的一和零来开启和关闭发送的脉冲。开关键控可以用多种已知格式实现，诸如，归零(RZ，Return to Zero)，不归零(NRZ，Non-Return to Zero)和线性调频归零(Chirped-Returned-to-Zero，CRZ)格式。通常，在RZ格式中，发送的光脉冲不占用完整的位周期并且在相邻位之间归零，而在NRZ格式中，当发送了连续的二进制一的时候，光脉冲具有恒定的值特征。在诸如CRZ的线性调频的格式中，对发送的脉冲给予位同步正弦相位调制。
相移键控(PSK，Phase Shift Keying)是本领域技术人员已知的另一种调制方法。在PSK调制中，通过光学载体中的相位差或转换来标识一和零。可以通过以第一相位开启发送器指示一，并且随后以第二相位指示零，来实现PSK。在差分相移键控(DPSK，Differential Phase-Shift-Keying)格式中，信号的光强可以保持恒定，同时通过差分相位转换指示一和零。DPSK调制格式包括RZ-DPSK(其中对DPSK信号进行归零波幅调制)和CRZ-DPSK。
已经认识到RZ-DPSK调制格式在WDM长途光学系统中相对其它格式具有特别的优点。例如，与OOK相比，对于特定的误码率(BER，Bit Error Rate)，RZ-DPSK调制在所要求的光信号-噪声比(OSNR，Optical Signal-to-Noise)上提供了显著的减少。如此，已经开发出用于对WDM光信号进行RZ-DPSK调制的系统。
可以通过对连续波的光信号进行周期性RZ强度调制，并且随后对强度调制过的信号进行NRZ DPSK数据调制，来施加RZ-DPSK调制。RZ和DPSK调制的顺序可以颠倒。本领域的技术人员将理解，所述RZ强度调制器和NRZ DPSK数据调制器可以是Mach-Zehnder型光调制器。已知的两级Mach-Zehnder型光调制器通过顺序连接的布置在单个基板，诸如铌酸锂(LN)，上的Mach-Zehnder型光调制器，以两级方式实施调制。可以通过选择合适的驱动电压和顺序连接Mach-Zehnder调制器的偏置点(bias point)产生RZ-DPSK调制。
为了实现产生最优系统BER的RZ-DPSK调制信号，Mach-Zehnder偏置点的稳定和精确设置是必须的。在RZ-DPSK信号中，进行RZ调制的调制器可以在调制器传递函数(transfer function)的峰值被偏置(bias)，并且进行NRZ DPSK调制的调制器可以在传递函数的空值被偏置。但是，温度和老化等因素可能导致调制器传递函数改变，同而修改了要实现最优性能必须的偏置点。已经尝试开发了偏置控制循环以确保精确的调制器偏置。但是，已知的偏置控制循环配置引入了昂贵和/或无效的配置。
另外，最优性能要求在RZ调制器和NRZ DPSK调制器之间稳定和精确的相对对齐。理想情况下，RZ调制的峰值波幅点与由NRZ DPSK调制器调整的信号的数据位的中心对齐。可以通过利用与RZ调制器的驱动信号耦合的电相移器/延迟电路将RZ调制相对于DPSK调制延迟来实现该对齐。所述实现适当对齐的相移器的最优设置可以随着温度和老化改变。为了解决该问题，已经用针对各个温度的预定对齐设置配置发送器。但是，这个方案需要复杂和耗时的工厂定标过程，并且没有考虑与老化或调制器操作点变化相关的时钟数据对齐中的漂移。
因此，需要能够有效而可靠地控制RZ-DPSK发送器中的调制器偏置点和定时对齐的系统和方法。
应该结合下列附图阅读下面的详细说明，在附图中相似的数字代表相似的部件。
图1是符合本发明的系统的一个示范实施例的简化结构图；图2是符合本发明的系统的一个示范实施例的简化结构图；图3是符合本发明的系统(包括符合本发明的示范控制器)的简化结构图；图4是展示与符合本发明的示范发送器相关联的示范波形的时序图；图5示出了质量-恶化对由符合本发明的控制器建立的RZ误差信号的图；图6示出了质量恶化对由符合本发明的控制器建立的NRZ误差信号的图；图7示出了质量恶化对由符合本发明的控制器建立的相位误差信号的图；图8是由符合本发明的控制器进行的示范警报偏置和对齐控制过程的结构流图；具体实施方式
图1是符合本发明的WDM传输系统100的一个示范实施例的简化结构图。该传输系统用来在光信息路径102上从发送端104到一个或多个位于远程的接收端106发送多个光通道。本领域的技术人员将认识到，为了方便说明起见，系统100已经被描绘为高度简化的点到点系统。例如，发送端104和接收端106当然可以都被配置为收发器，由此每个都可以被配置用来完成发送和接收功能。但是，为了方便说明，在这里只相对于发送或接收中的一种功能描绘和说明这些终端。将会理解符合本发明的系统和方法可以被结合到大量网络部件和配置中。这里所示的示范实施例只是为了说明起见，而并非限制。
在所示示范实施例中，多个发送器TX1、TX2、...、TXN在相关的输入端口108-1、108-2、...、108-N上接收数据信号并发送相关的波长λ1、λ2、...、λN上的数据信号。发送器TX1、TX2、...、TXN中的一个或多个可以被配置用来以RZ-DPSK调制格式调制相关波长上的数据，同时以符合本发明的方式提供偏置和/或对齐控制。当然，为了方便说明，仅以高度简化的形式显示了发送器。本领域的技术人员将认识到每个发送器可以包括配置用于以期望的波幅和调制在它的相关波长上发送数据信号的电子和光学部件。
所发送的波长或通道分别被携带在多个路径110-1、110-2、...、110-N上。数据通道被多路复用器或组合器112组合到光信息通道102上的复合(aggregate)信号中。光信息通道102可以包括光纤波导管、光放大器、光过滤器、频散补偿模块以及其它有源和无源组件。
复合信号可以在一个或多个远程接收端106上被接收到。多路分解器114将所传输的波长λ1、λ2、...、λN的通道分解到与相关接收器RX1、RX2、...、RXN耦合的相关通道116-1、116-2、...、116-N上。接收器RX1、RX2、...、RXN中的一个或多个可能被配置用来解调RZ-DPSK调制的信号并在相关输出路径118-1、118-2、118-3、118-N上提供相关的输出数据信号。
再看图2，其中示出了符合本发明的示范发送器200。所示示范实施例包括两级光学调制器202，例如LN调制器，包括用于进行周期性RZ强度调制的RZ Mach-Zehnder型调制器204以及对强度调制过的信号进行NRZ(DPSK)调制的NRZ Mach-Zehnder型调制器206。可以采用已知方式驱动两级调制器202以RZ-DPSK调制格式将数据调制成连续波光学信号208，例如来自激光源。
例如，可以由数据时钟以众所周知的方式驱动RZ调制器204以对CW(连续波)光学信号208进行周期性强度调制。如图所示，数据时钟可以被提供给已知的除法器218，除法器218以数据时钟的一半频率提供包括一系列相同的正弦脉冲的输出。在一个示范实施例中，该除法器可以接收12GHz数据时钟信号并输出6GHz驱动信号。
除法器218的输出可以被提供给已知的相移器/延迟电路220。相移器220可以被配置用来对除法器218的输出进行时序延迟，目的是调整RZ调制到NRZ(DPSK)数据调制的对齐。当RZ调制的峰值波幅点与NRZ(DPSK)调制器206在信号上调制的数据位的中心对齐时，实现最佳性能。由相移器进行的时序延迟可以由输入相移器220的相位偏置222控制。
相移器220的输出可以与RF驱动器224耦合以驱动RZ调制器204。如同本领域中众所周知的那样，RZ调制器204的非线性转换特征将来自RF驱动器224的电驱动信号的频率加倍，以对与数据速率相等的频率的光学信号进行周期性强度调制。强度调制过的信号228被提供在RZ调制器204的一个输出上。功率控制机制(mechanism)226可以与RF驱动器224耦合。功率控制机制可以被配置用来调整对光信息信号208进行的强度调制深度。RZ调制器204进行的调制的深度可以由提供给功率控制机制226的波幅控制信号控制。在RZ-DPSK格式中，调制深度可以被设为100％。但是，如授予neal S.Bergano的美国专利号6,556,326(’326专利)中所述，可以在其它调制深度上对CW光信号208进行周期性强度调制，在此通过引用引入该专利的教义。
可以用众所周知的方式驱动NRZ调制器206对强度调制过的光学信号228进行DPSK调制。如图所示，例如，数据流和时钟可以与已知DPSK编码器230耦合。DPSK编码器230的输出可以被提供给RF驱动器232。RF驱动器232可以响应DPSK编码器230的输出驱动NRZ调制器206，以根据DPSK调制格式(即，用光信号中的差分相位转换(differential phase transition)指示的一和零)调制强度调制后的光学信号228的相位。NRZ调制器206的输出244被提供为调制器202的输出，并且是RZ-DPSK格式化的光信号。与NRZ调制器相关的调制波幅和相位转换交叉点可以用RF驱动器232的波幅和交叉输入来调节。
本领域的技术人员将认识到，为了实现能带来最佳系统BER的RZ-DPSK调制后信号，对Mach-Zehnder调制器DC偏置点和RZ调制与数据调制的对齐的稳定精确的设置是必须的。在所示示范实施例中，调制器偏置点以及RZ调制与数据调制的对齐是由偏置和相位控制器234建立和控制的。控制器234提供RZ偏置输出236以建立RZ调制器204的DC偏置，提供NRZ偏置输出238以建立NRZ调制器206的DC偏置，提供相位偏置输出240给相移器的相位偏置输入222以建立RZ204和NRZ 206调制器之间的时序对齐。
已知，来自Mach-Zehnder调制器的两臂(arm)的光功率与调制器Y-分支(branch)的输出耦合作为调制器输出。来自两臂的光功率还在Y-分支耦合器上或附近被散射/辐射，并且不出现在调制器输出。这里所使用的在调制器的输出的“散射光”，或由调制器“散射的光”，应该指来自调制器的两臂的在调制器Y-分支耦合器上或附近被散射/辐射的光功率。
一般来说，由控制器234响应于当调制器偏置设置抖动时在NRZ调制器206的输出的散射光的平均功率的变化，来建立控制器偏置输出。控制器234放大、低通滤波和采样由光电检测器(例如光电二极管)产生的电流，并且将这些采样分别与每个抖动(dither)信号混合(mix)，以获得表示在每个抖动频率的光电检测器电流中的能量的误差值。在特定抖动频率能量的存在指示出其相关的偏置电压不是最优的。使用该误差值来建立新的相关偏置设置。通过最小化相关的误差值可以达到最优的偏置设置。
在所示的示范实施例中，由NRZ调制器206散射的光中的平均功率从光电检测器242的输出获得，该光电检测器位置很接近于调制器Y-分支，以便检测在NRZ调制器的输出散射的光的至少一部分。在一个实施例中，光电检测器242可以集成到所述两极调制器分组中。已经认识到，使用监视由调制器发射的光而不是散射的光的光电检测器，能够导致RZ偏置控制循环在特定的RZ调制深度失败。使用散射光光电检测器242减少或消除了这个问题，因为对检测器应用了非常不同的脉冲波形。
图3示出了符合本发明的耦合到两级调制器202的偏置和相位(调制对齐)控制器234a的示范实施例。在操作中，该控制器234建立初始偏置设置、相位偏置设置、RZ偏置设置和NRZ偏置设置，并且分别对这些设置应用低频抖动信号相位抖动、RZ抖动、NRZ抖动。相位偏置设置被加到相位抖动信号和作为控制器的相位偏置输出240提供给相移器，以便将RZ调制器204的相对相位对齐到NRZ调制器206。RZ偏置设置被加到RZ抖动信号和作为控制器的RZ偏置输出236提供给RZ调制器204，以便设置RZ调制器偏置点。NRZ偏置设置被加到NRZ抖动信号和作为控制器的NRZ偏置输出238提供给NRZ调制器206，以便设置NRZ调制器偏置点。控制器234a响应于通过比较NRZ调制器206散射的光中的平均功率和抖动信号得到的相关误差值，调节偏置设置、相位偏置设置、RZ偏置设置和NRZ偏置设置。
所示的示范控制器234a通常包括放大器300、低通滤波器(LPF)302、耦合到放大器300的输出的放大器304、数字信号处理器(DSP)306，该数字信号处理器306包括模数转换器(ADC)308和数模转换器(DAC)310。如图所示，散射光电检测器242的电流输出312可以耦合到放大器300。本领域的技术人员已知多种放大器配置。在一个实施例中，放大器300可以配置为对数跨阻放大器(logarithmic trans-impedance amplifier)。对数跨阻放大器允许ADC和相关电路在所监视的光电流的广泛动态范围内正确操作。
放大器300的输出可以提供给低通滤波器(LPF)302和放大器304，用于输出包含由光电检测器242恢复的抖动信号的模拟信号PAC，加上它们的谐波和噪声。在放大器300被配置为线性放大器的实施例中，放大器300的输出可以提供给第二低通滤波器314和放大器316，用于提供模拟信号PDC，其表示所监视的光电流的DC内容。该PDC信号可以由ADC 308数字化，并且由DSP 306采样，例如，对控制循环的每个迭代只采样一次，以实现表示平均功率的值。从PDC得到的平均功率值可以用于标准化误差值，以保证只有在相关的偏置设置在误差方向移动时，该误差值才增加。
数字化的PAC信号由DSP 306采样。为了简化处理，该采样可以与三个抖动信号相位抖动、RZ抖动、NRZ抖动的产生同步进行。该PAC采样被与产生的三个抖动音调相位抖动、RZ抖动、NRZ抖动中的每一个混合(即相乘(multiply))。每个混合的结果是有符号的误差值，其表示与每个偏置设置相关的误差，例如相位抖动与采样的混合产生表示相位偏置设置中的误差的误差值，RZ抖动与采样的混合产生表示RZ偏置设置中的误差的误差值，NRZ相位抖动与采样的混合产生表示NRZ偏置设置中的误差的误差值。
每个有符号的误差值可以与分离的相关成比例积分差分控制器(proportional-integral-differential controller，PID)相耦合。每个PID可以计算偏置设置中相关一个的新值。PID控制器可以在DSP306中实现，例如以软件、硬件或其组合来实现。DSP 306可以通过DAC接口318(例如SPI总线)向DAC 310提供新的控制设置值，DAC产生新的偏置设置。由DAC310提供的新的偏置设置、相位偏置设置、RZ偏置设置和NRZ偏置设置可以分别通过加法器320、322、324加到它们相关的抖动信息，相位抖动、RZ抖动和NRZ抖动，并且分别耦合到相移器的相位偏置端口，RZ调制器的偏置端口和NRZ调制器的偏置端口。
图4是示出与符合本发明的示范性偏置和相位控制器相关联的示范PAC、RZ抖动、NRZ抖动、相位抖动和采样时刻的时序图。在符合本发明的控制器中，抖动信号可以是低频信号。如这里所使用的，术语“低频”指的是比调制器数据速率低至少一个大小量级(例如因数10)的频率。这里使用的术语“低速”指的是操作带宽比调制器数据速率少至少一个大小量级(例如因数10)的设备。使用低频抖动信号，允许使用低频/低速部件，例如散射光光电检测器242、放大器300、LPF302、ADC308、DSP310等能够操作和/或处理抖动信号的部件。与高频(在数据速率的量级上的带宽)设计相比，这减小了系统的开销和复杂度。
图4所示的PAC信号400是模拟信号。PAC由ADC308数字化，并且由DSP 306对控制循环的每个迭代采样N次。在一个实施例中，60KHz采样频率可以用于为控制循环的每个迭代提供60个采样(N＝60)。该PAC采样可以分别乘以RZ抖动402、NRZ抖动404和相位抖动406信号，以获得分别与RZ偏置、NRZ偏置、相位偏置相关的误差值。
为了避免在RZ偏置、NRZ偏置、相位偏置控制循环之间的干涉，每个抖动信号可以具有不同的频率。在包括60kHz采样频率的实施例中，RZ抖动频率可以是大约5kHz，NRZ抖动频率可以是大约3kHz，相位抖动频率可以是大约2kHz。本领域技术人员将认识到可以提供多种其它采样和抖动频率。但是，为了避免在抖动频率之间的干涉，可以建立抖动频率使得没有抖动频率是任何其它抖动频率的整数倍，并且抖动信号的周期TRZ、TNRZ、TPHASE是N的因数。
另外，为了简化控制器，抖动信号的相位可以相对于数字化的PAC信号优化。控制器可以例如通过软件、硬件或软件硬件的组合来配置，以允许确定在抖动信号和数字化的PAC信号之间的低频相位差。每个抖动信号的最优相位值可以通过故意误差调节偏置信号和测量误差值作为相位值的函数来确定。该相位值可以为每个循环设置在最小化误差值的值处。
根据本发明，对RZ偏置、NRZ偏置和相位偏置信号的最优设置可以通过将相关的有符号误差值降至最小而实现。例如，图5-7示出了质量恶化对与符合本发明的一种示范控制器相关的误差信号值，其中RZ脉冲宽度的特征是载波-边频带比(CSR，Carrier-to-Side-Band Ratio)为7.5dB。所示质量恶化代表与不正确的偏置相关的质量，相比于用最佳偏置所实现的质量的减少，即0dB的质量恶化代表最佳偏置。图5包括质量恶化对控制器建立的RZ误差信号值的曲线图500。图6包括了质量恶化对由控制器建立的NRZ误差信号值的曲线图600。图7包括质量恶化对由控制建立的相位误差信号值的曲线图700。如图所示，对于7.5dB的CSR来说，当误差信号值被降至最低，即接近0时，与调制器偏置设置相关的质量恶化低于0.02dB。
本领域的技术人员将会认识到多种将误差信号值降至最低以实现最优偏置设置的方法。例如，在一种实施例中，可以通过扰动偏置设置将误差信号值降至最低以实现最小误差。可以响应每个有符号误差值计算新的偏置设置并将其写入DAC。误差值的符号(+/-)可以建立相关偏置信号的变化方向。可以用任意增量改变偏置。更小的偏置增量变化带来更高的偏置分辨率和精度。在一种实施例中，可以用误差值的固定倍数改变偏置。如果在一个方向上改变偏置然后再变回到最优值所得到的相关平均功率的变化，与在相反方向上进行相同的偏置变化然后再变回到最优值所得到的相关平均功率的变化相同，就实现了最优偏置。当实现了最优偏置时，平均功率不再包含相关抖动频率的基频上的光谱分量。平均功率可以仍然包含抖动频率的谐波上的光谱分量。
图8是由符合本发明的控制器完成的偏置和对齐控制过程800的一个示例的结构流程图。该结构流程图被示为具有特定的步骤序列。但是，可以理解该步骤序列只是提供了如何能够实现这里所说明的一般功能的一个例子。此外，除非特别说明，各个步骤序列不必按照所示顺序执行。
在图8中所示的示范实施例中，该过程从802开始，然后初始化(804)各个偏置控制循环。该初始化可以包括设置RZ偏置设置、NRZ偏置设置和相位偏置设置值为位于偏置范围中间的水平，并且启动RZ抖动、NRZ抖动信号和相位抖动信号。RZ偏置设置、NRZ偏置设置和相位偏置设置可以被写到DAC 806。可以提供延迟808以允许所述偏置设置习惯于(settle into)DAC模拟电路并且出现在DAC输出上以加到抖动信号。
一旦初始偏置信号和抖动信号被加在一起并且被提供在RZ调制器、NRZ调制器和相移器的相关端口上，可以由DPA采集(810)N个PAC信号采样。所述采样可以和所述抖动信号混合在一起以建立误差值(812)，并且可以从所述误差值计算(814)出偏置调节。如果调节后的偏置信号在预定的期望范围内(816)，它们可以被写到DACS(806)并且流程可以继续。否则，要设置(818)偏置控制警报并且流程可以返回到初始化步骤804。
因而提供了一种用于RZ-DPSK发送器中的偏置和对齐控制的方法和装置，该方法和装置能够提供稳定、精确及有效的偏置和对齐控制。在一个示范实施例中，该装置包括一个二级Mach-Zehnder调制器，用于以具有周期强度调制和DPSK数据调制的调制格式调制光信号的数据。该调制器可以包括用于响应RZ偏置信号进行周期性强度调制的Mach-Zehnder RZ调制器以及用于响应NRZ偏置信号进行DPSK数据调制的Mach-Zehnder NRZ调制器。可以提供相移器用于响应相位偏置信号有选择地对齐周期性强度调制和数据调制。低速光检测器可以被配置用检测在NRZ调制器的输出的散射光。低速光检测器可以有至少比数据的数据速率低一个数量级的带宽，并且可以被配置用来提供由NRZ调制器散射的功率的输出表示。控制器可以响应低速光检测器的输出提供RZ偏置信号、NRZ偏置信号或相位偏置信号中的至少一个。
这里已经说明了一些利用本发明的实施例，是通过说明而非限制进行了阐述。在本质上不偏离本发明的精神和范围的前提下可以实施对本领域的技术人员来说显而易见的很多其它实施例。
权利要求
1.一种用于传输光学信号的设备，所述设备包括调制器，用于利用具有周期性强度调制和差分相移键控(DPSK)数据调制的调制格式来调制关于光学信号的数据，所述调制器包括用于响应于RZ偏置信号进行所述周期性强度调制的Mach-Zehnder RZ调制器和用于响应于NRZ偏置信号进行所述DPSK数据调制的Mach-ZehnderNRZ调制器；相移器，用于响应于相位偏置信号，选择性地对齐所述周期性强度调制和所述数据调制；低速光电检测器，所述低速光电检测器具有比所述数据的数据速率小至少一个大小量级的带宽，其用于提供表示在所述NRZ调制器的输出散射的光中的功率的输出；控制器，用于响应于所述低速光电检测器的输出，提供所述RZ偏置信号、所述NRZ偏置信号或所述相位偏置信号中的至少一个。
2.依照权利要求1所述的设备，其中所述控制器用于响应于所述低速光电检测器的输出提供所述相位偏置信号。
3.依照权利要求1所述的设备，其中所述控制器用于响应于所述低速光电检测器的输出提供所述RZ偏置信号。
4.依照权利要求1所述的设备，其中所述控制器用于响应于所述低速光电检测器的输出提供所述RZ偏置信号和所述NRZ偏置信号。
5.依照权利要求1所述的设备，其中所述控制器用于响应于所述低速光电检测器的输出提供所述RZ偏置信号、所述NRZ偏置信号和所述相位偏置信号中每一个。
6.依照权利要求1所述的设备，其中所述周期性强度调制是归零(RZ)强度调制。
7.依照权利要求1所述的设备，其中所述Mach-Zehnder NRZ调制器的输入耦合到所述Mach-Zehnder RZ调制器的输出，并且其中所述Mach-Zehnder NRZ调制器的输出被提供作为所述调制器的输出。
8.依照权利要求1所述的设备，其中所述相移器耦合到所述Mach-Zehnder RZ调制器，以便选择性地将所述周期性强度调制与所述数据调制对齐。
9.依照权利要求1所述的设备，其中所述相移器包括电可变延迟电路。
10.依照权利要求1所述的设备，其中所述控制器用于响应于所述低速光电检测器的所述输出提供所述相位偏置信号，并且其中所述相位偏置信号包括低频相位偏置抖动，所述低频相位偏置抖动具有比所述数据速率少至少一个大小量级的频率。
11.依照权利要求10所述的设备，其中所述控制器响应于通过混合表示所述光电检测器的所述输出的信号和表示所述相位偏置抖动的信号获得的相位偏置误差值，提供所述相位偏置信号。
12.依照权利要求11所述的设备，其中所述控制器被配置调节所述相位偏置信号，以最小化所述相位偏置误差值。
13.依照权利要求1所述的设备，其中所述控制器用于响应于所述低速光电检测器的输出提供所述RZ偏置信号，并且所述RZ偏置信号包括低频RZ偏置抖动，所述低频RZ偏置抖动具有比所述数据速率小至少一个大小量级的频率。
14.依照权利要求13所述的设备，其中所述控制器响应于通过混合表示所述光电检测器的所述输出的信号和表示所述RZ偏置抖动的信号获得的RZ偏置误差值，提供所述RZ偏置信号。
15.依照权利要求14所述的设备，其中所述控制器被配置调节所述RZ偏置信号，以最小化所述RZ偏置误差值。
16.依照权利要求1所述的设备，其中所述控制器用于响应于所述低速光电检测器的输出提供所述NRZ偏置信号，并且所述NRZ偏置信号包括低频NRZ偏置抖动，所述低频NRZ偏置抖动具有比所述数据速率小至少一个大小量级的频率。
17.依照权利要求16所述的设备，其中所述控制器响应于通过混合表示所述光电检测器的所述输出的信号和表示所述NRZ偏置抖动的信号获得的NRZ偏置误差值，提供所述NRZ偏置信号。
18.依照权利要求17所述的设备，其中所述控制器被配置调节所述NRZ偏置信号，以最小化所述NRZ偏置误差值。
19.一种用于传输光学信号的设备，所述设备包括调制器，用于利用具有周期性强度调制和差分相移键控(DPSK)数据调制的调制格式来调制关于光学信号的数据，所述调制器包括用于响应于RZ偏置信号进行所述周期性强度调制的Mach-Zehnder RZ调制器和用于响应于NRZ偏置信号进行所述DPSK数据调制的Mach-ZehnderNRZ调制器；相移器，用于响应于相位偏置信号，选择性地对齐所述周期性强度调制和所述数据调制；低速光电检测器，所述低速光电检测器具有比所述数据的数据速率小至少一个大小量级的带宽，其用于提供表示在所述NRZ调制器的输出散射的光中的功率的输出；控制器，用于响应于所述低速光电检测器的输出，提供所述RZ偏置信号、所述NRZ偏置信号和所述相位偏置信号，所述RZ偏置信号包括低频RZ偏置抖动，所述NRZ偏置信号包括低频NRZ偏置抖动，所述相位偏置信号包括低频相位偏置抖动，所述RZ偏置抖动、所述NRZ偏置抖动和所述相位偏置抖动中的每一个具有比所述数据速率小至少一个大小量级的相关频率，所述控制器配置为响应于通过混合表示所述光电检测器的所述输出的信号和表示所述RZ偏置抖动的信号获得的RZ偏置误差值，提供所述RZ偏置信号，所述控制器配置为响应于通过混合表示所述光电检测器的所述输出的信号和表示所述NRZ偏置抖动的信号获得的NRZ偏置误差值，提供所述NRZ偏置信号，所述控制器配置为响应于通过混合表示所述光电检测器的所述输出的信号和表示所述相位偏置抖动的信号获得的相位偏置误差值，提供所述相位偏置信号。
20.依照权利要求19所述的设备，其中所述周期性强度调制是归零(RZ)强度调制。
21.依照权利要求19所述的设备，其中所述Mach-Zehnder NRZ调制器的输入耦合到所述Mach-Zehnder RZ调制器的输出，并且其中所述Mach-Zehnder NRZ调制器的输出被提供作为所述调制器的输出。
22.依照权利要求19所述的设备，其中所述相移器耦合到所述Mach-Zehnder RZ调制器，以便选择性地将所述周期性强度调制与所述数据调制对齐。
23.依照权利要求19所述的设备，其中所述相移器包括电可变延迟电路。
24.依照权利要求19所述的设备，其中所述控制器用于调节所述相位偏置信号，以最小化所述相位偏置误差值。
25.依照权利要求19所述的设备，其中所述控制器用于调节所述RZ偏置信号，以最小化所述RZ偏置误差值。
26.依照权利要求19所述的设备，其中所述控制器用于调节所述NRZ偏置信号，以最小化所述NRZ偏置误差值。
27.依照权利要求19所述的设备，其中所述RZ偏置抖动、所述NRZ偏置抖动和所述相位偏置抖动的所述相关频率彼此不同。
28.依照权利要求27所述的设备，其中所述相关频率不是彼此的整数倍。
29.一种操作调制器来调制关于光学信号的数据的方法，其利用具有周期性强度调制和差分相移键控(DPSK)数据调制的调制格式来进行调制，所述调制器包括用于响应于RZ偏置信号进行所述周期性强度调制的Mach-Zehnder RZ调制器和用于响应于NRZ偏置信号进行所述DPSK数据调制的Mach-Zehnder NRZ调制器，和与之耦合的相移器，用于响应于相位偏置信号，选择性地对齐所述周期性强度调制和所述数据调制，所述方法包括使用低速光电检测器，检测在所述调制器的输出散射的光中的功率，所述低速光电检测器具有比所述数据的数据速率小至少一个大小量级的带宽，其用于提供表示在所述调制器的输出的功率的输出；响应于所述低速光电检测器的所述输出，提供所述相位偏置信号、所述RZ偏置信号或所述NRZ偏置信号中的至少一个。
30.依照权利要求29的方法，其中所述方法包括响应于所述低速光电检测器的所述输出提供所述相位偏置信号。
31.依照权利要求29的方法，其中所述方法包括响应于所述低速光电检测器的所述输出提供所述RZ偏置信号。
32.依照权利要求29的方法，其中所述方法包括响应于所述低速光电检测器的所述输出提供所述RZ偏置信号和NRZ偏置信号。
33.依照权利要求29的方法，其中所述方法包括响应于所述低速光电检测器的所述输出提供所述相位偏置信号、所述RZ偏置信号和NRZ偏置信号中的每一个。
34.依照权利要求29的方法，其中所述方法包括响应于所述低速光电检测器的所述输出提供所述相位偏置信号，其中所述相位偏置信号包括低频相位偏置抖动，所述低频相位偏置抖动具有比所述数据速率小至少一个大小量级的频率。
35.依照权利要求34所述的方法，所述方法包括响应于通过混合表示所述光电检测器的所述输出的信号和表示所述相位偏置抖动的信号获得的相位偏置误差值，提供所述相位偏置信号。
36.依照权利要求35所述的方法，其中所述方法还包括调节所述相位偏置信号，以最小化所述相位偏置误差值。
37.依照权利要求29的方法，其中所述方法包括响应于所述低速光电检测器的所述输出提供所述RZ偏置信号，其中所述RZ偏置信号包括低频RZ偏置抖动，所述低频RZ偏置抖动具有比所述数据速率小至少一个大小量级的频率。
38.依照权利要求37所述的方法，所述方法包括响应于通过混合表示所述光电检测器的所述输出的信号和表示所述RZ偏置抖动的信号获得的RZ偏置误差值，提供所述RZ偏置信号。
39.依照权利要求38所述的方法，其中所述方法还包括调节所述RZ偏置信号，以最小化所述RZ偏置误差值。
40.依照权利要求29的方法，其中所述方法包括响应于所述低速光电检测器的所述输出提供所述NRZ偏置信号，其中所述NRZ偏置信号包括低频NRZ偏置抖动，所述低频NRZ偏置抖动具有比所述数据速率小至少一个大小量级的频率。
41.依照权利要求40所述的方法，所述方法包括响应于通过混合表示所述光电检测器的所述输出的信号和表示所述NRZ偏置抖动的信号获得的NRZ偏置误差值，提供所述NRZ偏置信号。
42.依照权利要求41所述的方法，其中所述方法还包括调节所述NRZ偏置信号，以最小化所述NRZ偏置误差值。
全文摘要
一种用于控制光学信号发送器中的偏置和对齐，以提供强度调制和DPSK调制，例如以RZ－DPSK调制格式，给光学信号的方法和设备。应用到偏置信号的抖动信号中的输出功率可以通过低速光电检测器来检测。在低速控制循环中，响应于通过混合检测到的信号和低频抖动信号得到的误差信号，可以调节一个或多个偏置信号。
文档编号H04B10/04GK101084634SQ200580043288
公开日2007年12月5日 申请日期2005年12月14日 优先权日2004年12月15日
发明者M·V·马祖尔茨克, S·萨贝特 申请人:泰科电讯(美国)有限公司