专利名称：用于偏振扰频器的低功率驱动器电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于具有多个电极的偏振扰频器的驱动器电路。
背景技术：
这种驱动器电路与由EOSPACE公司(Redmond，WA 98052，USA)发布的商用偏振控制器型PC-A3-00-SM-FU-S-FU一起使用。
在光传输系统特别是光数据网络中，偏振模式色散(PMD)限制了数据传送容量。因此，为了保持线路误比特率(BER)较低，减轻PMD是有用的。
减轻PMD的一种方法是偏振扰频。对于任何任意输入偏振状态，为了在光传输线路内在适当轨迹上覆盖邦加球(Poincarésphere)，对偏振进行扰频。
现有技术的偏振扰频器包括多部分偏振调制器。每个部分共同地包括至少三个电极，一个电极接地并且两个电极用适当的电驱动信号来驱动。对于上述调制器，该被驱动的电极可变地延迟(retard)一个偏振，或者可变地将光从一个线性偏振状态变换到一个正交的线性偏振状态。当在多个连接的部分中适当地应用时，利用这种类型的调制器，可以从任何任意输入偏振状态得到任何任意输出偏振状态。关于各个部分的不同功能存在有达到相同目的的不同类型的调制器，例如具有以0°、45°、0°定向的光轴的3个可变延迟器(retarder)。对于每个被驱动的电极或电极组，使用分开的驱动器放大器。在商业应用中，对于第一、第二和第三部分，分别使用峰到峰约70V的高AC电压以及10MHz、20MHz和30MHz的高频，加上DC偏移量以及其他。
这些驱动器电路消耗高功率，与标准通信设备实现不兼容。除了对标准通信设备实现的限制以外，该驱动器放大器还产生大量热。
本发明的目的在于提供一种用于偏振扰频器的驱动器电路，其具有较低功耗并因此产生较少的热量，特别是可与标准设备实现相兼容。
发明内容
根据本发明，通过如在开头介绍的一种驱动器电路实现该目的，其特征在于，该驱动器电路包括至少一个脉冲源，其在基频发出脉冲信号，该驱动器电路还包括多个无源滤波器和匹配电路，用于所述偏振扰频器的所述多个电极，其中每个无源滤波器和匹配电路设计为驱动该电极中的一个或多个电极，并且其中每个无源滤波器和匹配电路设计成使得其滤出至少一个所述脉冲信号的谐波模式频率。可以使用多个脉冲源来代替单个脉冲源。
对于通信应用，用于多部分偏振调制器(即偏振扰频器)的电极的驱动信号可以为谐波相关的正弦波或具有不同的谐波相关的频率的正弦波的组合。使用在所需谐波频率的基频下工作的具有适当的占空比的脉冲源，可以以较低的功率损耗在信号发生器，优选地在晶体管中产生具有高谐波含量的高电压。对于每个电极，滤出具有所需谐波次数的信号。如果必要和/或希望，对于同一部分的相反电极调整信号的相位，并且对于相邻部分的电极组，将其幅度对准到适当值，且将DC电压添加到偏置电路中。最后，将信号应用于该偏振调制器电极。
因此，偏振扰频所需的功率被减少到分别在脉冲源的信号发生器以及无源滤波器和匹配电路中的(低)寄生开关和匹配损耗，加上例如由于寄生电声效应和在电极的欧姆电阻中产生的热量而在电极本身中消耗的功率。因此，借助于本发明的驱动器电路，偏振扰频是一种用于在光传输中减轻PMD的有效方法。
在本发明的驱动器电路的非常优选的实施方式中，对于每个电极，提供一个无源滤波器和匹配电路。然后每个电极可以经受单独的驱动信号，提供高度灵活性。
在另一种优选实施方式中，每个无源滤波器和匹配电路设计成使得其滤出一个所述脉冲信号的谐波模式频率。这使得滤波器和匹配电路的设计保持简单。
特别优选的是这样一种实施方式，其中每个无源滤波器和匹配电路设计成使得其进一步调整所述脉冲信号的相位和/或幅度水平和/或DC偏置。这提供了偏振扰频的最佳效率，并且还使得驱动器电路的设计保持简单。
进一步优选的是这样一种实施方式，其中基频为至少0.1MHz，特别地约为10MHz。然后考虑扰频过程足够快，以提供PMD效应的充分平均，以及因此纠错前的原始BER，用于例如由ITU标准化的普通光通信线路传输格式。
本发明的范围还包括一种包括多个电极的偏振扰频器，其特征在于，它包括一个根据上述本发明的驱动器电路。本发明的偏振扰频器得益于本发明的驱动器电路的低功耗。
本发明的偏振扰频器的优选实施方式其特征在于，它包括多个部分，每个部分包括至少两个电极，其中通过一个无源滤波器和匹配电路驱动每个部分。通常，一个部分的电极的驱动信号具有是相同或相反相位的相同频率，并且仅通过一个无源滤波器和匹配电路，加上一个小的变压器，就可以产生该电极的驱动信号。这使得实施方式保持简单且不昂贵。
在该实施方式的进一步发展中，每个部分的无源滤波器和匹配电路包括用于分别调整该部分的每个电极的相位和/或幅度水平和/或DC偏置的装置。这对一个部分的电极的驱动信号提供了高度灵活性。
本发明的偏振扰频器的另一种优选实施方式其特征在于，它包括多个部分，每个部分包括至少三个电极，其中一个部分的一个电极接地，并且该部分的其他电极用相同谐波模式频率来驱动。在实践中该实施方式已证实其自己。
同样在本发明范围内的是对上述一个或多个本发明的偏振扰频器的使用，用于在光数据传输系统中减轻偏振模式色散。优选地，将偏振扰频器分布在光传输线路的整个传输距离上，并且可以将偏振扰频器放置在发射机位置。
从以下描述以及附图，可以得到更多的优点。根据本发明可以单独地或者以任意组合共同地使用以上和以下所提到的特征。所提到的实施方式不应理解为穷尽列举，而是具有用于说明本发明的示例性特征。
本发明在附图中示出，其中图1示出了具有现有技术的驱动器电路的偏振扰频器的示意图。
图2示出了具有根据本发明的驱动器电路的偏振扰频器的示意图。
具体实施例方式
图1示出了具有现有技术的驱动器电路的偏振扰频器1的示意图，即常规宽带线性驱动器放大器方法。该偏振扰频器1设计为3部分LiNbO偏振调制器，具有三个部分2、3、4。在偏振扰频器1内，有一个光波导6。在每个部分2、3、4内，两个电极7作用于光波导6和在光波导6内承载的光信号。该电极7向波导6施加一个正弦曲线电压，具有达70伏特的峰到峰幅度。该部分2、3、4分别工作在10MHz、20MHz和30MHz。
这些正弦曲线电压由A类放大器8来供给。对于每个电极7，提供一个放大器8。该放大器8从驱动信号发生器9接收待放大的低电平驱动信号。该放大器8在其通常称为A类的线性范围内工作，始终供给与驱动信号成比例的输出电压。因此该放大器8消耗大量功率并产生大量热。这些效应都不与标准通信设备实现相兼容，使得该已知的驱动器电路的使用困难且昂贵。
图2示出了具有根据本发明的驱动电路的偏振扰频器11的示意图。偏振扰频器11也设计为3部分LiNbO偏振调制器，具有三个部分12、13、14。在偏振扰频器11内，提供有一个光波导16，承载光信号。该部分12、13、14分别包括作用于光波导6以及光信号的电极17。该光信号是具有10Gbit/s或更高数据传输速率的数据信号，并且可以包括承载不同业务量的多个波长(WDM/DWDM/CWDM)。
该驱动器电路包括用于产生脉冲信号的脉冲源18以及无源滤波器和匹配电路19。在图2的实施方式中，对于每个电极17提供有一个无源滤波器和匹配电路19。脉冲源18产生10MHz基频的脉冲信号。在每个脉冲周期中，例如20％的时间，信号为非零，并且80％的时间，信号为零。短脉冲使得脉冲信号的谐波含量丰富。注意，根据本发明，任何脉冲波形，诸如矩形、锯齿形、三角形或来自C类操作的晶体管的失真的正弦波帽(cap)，以及其他占空比，特别是可调占空比，都是可行的。
在每个无源滤波器和匹配电路19中，滤出一部分脉冲信号。在属于第一部分12的电极17的无源滤波器和匹配电路19，滤出10MHz的谐波模式频率，并施加适当的DC偏压。在属于另外部分13、14的电极17的无源滤波器和匹配电路19，滤出的谐波模式频率分别是20MHz和30MHz。所过滤的驱动信号的峰到峰电压约为70V。
根据本发明，基频的脉冲信号的谐波模式频率定义如下1)谐波模式频率具有正弦曲线形式，并且2)谐波模式频率和基频的频率商为一个自然数，包括1。
脉冲源18的输出级充当D类放大器，即脉冲源18的信号发生器仅接通和断开。该脉冲源18的信号发生器可以包括一个晶体管。功率损耗基本仅发生在短暂的开/关和关/开转变期间，并且由于寄生效应，所以与图1的A类放大器内的损耗相比，这两者都较小。
根据本发明，脉冲源18以及无源滤波器和匹配电路19可以连接到控制器设备(未示出)，控制在脉冲源18的基频和占空比，以及在无源滤波器和匹配电路19的谐波模式频率、相位调整、幅度水平和DC偏置。
根据本发明，还可以使用大量脉冲源，其中每个脉冲源控制一个偏振扰频器的大量电极。
总之，本发明的驱动器电路允许偏振扰频器在低功耗和低热量产生下工作，特别是可适合于由标准通信设备实现所施加的限制。由于使用脉冲源作为具有低固有能量损耗的信号发生器，所以节省了功率。在适当的对脉冲信号进行无源滤波之后，脉冲源可以提供用于偏振扰频器的电极的所有必要的驱动信号。
权利要求
1.一种用于具有多个电极的偏振扰频器的驱动器电路，其中所述驱动器电路包括至少一个脉冲源，其在基频发出脉冲信号，其中所述驱动器电路还包括多个无源滤波器和匹配电路，用于所述偏振扰频器的所述多个电极，其中每个无源滤波器和匹配电路设计为驱动所述电极中的一个或多个电极，其中每个无源滤波器和匹配电路设计成使得其滤出所述脉冲信号的至少一个谐波模式频率，并且其中所述驱动器电路向所述电极提供多个谐波模式频率。
2.根据权利要求1所述的驱动器电路，其中对于每个电极，提供有一个无源滤波器和匹配电路。
3.根据权利要求1所述的驱动器电路，其中每个无源滤波器和匹配电路设计成使得其滤出所述脉冲信号的一个谐波模式频率。
4.根据权利要求1所述的驱动器电路，其中每个无源滤波器和匹配电路设计成使得其进一步调整所述脉冲信号的相位和/或幅度水平和/或DC偏置。
5.根据权利要求1所述的驱动器电路，其中所述基频为至少0.1MHz，特别地约为10MHz。
6.一种包括多个电极的偏振扰频器，其中它包括根据权利要求1的驱动器电路。
7.根据权利要求6所述的偏振扰频器，其中它包括多个部分，每个部分包括至少两个电极，其中由一个无源滤波器和匹配电路驱动每个部分。
8.根据权利要求7所述的偏振扰频器，其中每个部分的所述无源滤波器和匹配电路包括用于分别调整所述部分的每个电极的相位和/或幅度水平和/或DC偏置的装置。
9.根据权利要求6所述的偏振扰频器，其中它包括多个部分，每个部分包括至少三个电极，其中一个部分的一个电极接地，并且该部分的其他电极用相同的谐波模式频率来驱动。
全文摘要
一种用于具有多个电极(17)的偏振扰频器(11)的驱动器电路，其特征在于，该驱动器电路包括至少一个脉冲源(18)，其在基频发出脉冲信号，该驱动器电路还包括多个无源滤波器和匹配电路(19)，用于所述偏振扰频器(11)的所述多个电极(17)，其中每个无源滤波器和匹配电路(19)设计为驱动该电极(17)中的一个或多个电极，并且其中每个无源滤波器和匹配电路(19)设计成使得其滤出所述脉冲信号的至少一个谐波模式频率。本发明的驱动器电路具有低功耗并且仅产生很少的热量。
文档编号H04J14/06GK1847895SQ20061007210
公开日2006年10月18日 申请日期2006年4月12日 优先权日2005年4月15日
发明者伯恩哈德·云京格 申请人:阿尔卡特公司