专利名称：提取定时信号的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及把接收的光信号再生为电数据信号，更具体说，本发明涉及一种方法和设备，用于从接收的光信号中提取定时信号，为接收的光信号再生后的电数据信号提供时标。
数据速率为10Gb/s的光传输系统已在干线光通信中实现。但是近年来，部分归因于因特网，要传输的信息量飞快增长，而且还要求进一步增加传输能力。满足此要求的一种途径是采用时分复用以提高传输速度(包括光学时分复用OTDM)。全世界都在积极地研究和开发下一代传输系统，即40Gb/s系统。本发明特别适用于这下一代系统。
一般说来，在现有已知的光传输系统中，有下面两种时标提取方法，可从光信号产生时钟信号，该时钟信号频率XGHz名义上等于光信号的数据传输速率XGb/s。
(ⅰ)当XGHz的时钟信号分量包括在接收的光信号的基带频谱内时，例如在归零(RZ)编码信号的情形时，用锁相环(PLL)方法。按照PLL方法，首先把光信号转换成电信号，然后用带通滤波器直接提取XGHz的定时信号。一个压控振荡器(VCO)输出一个时钟信号。把XGHz的定时信号与VCO的输出(即时钟信号)作相位比较，以便校正。于是，时钟信号便与接收的光信号同步，并作为VCO的输出而产生。
(ⅱ)当XGHz的时钟信号分量不包含在接收的光信号的基带频谱内时，要用非线性的提取方法。例如，在不归零(NRZ)编码信号的情形，可以采用非线性提取方法。按照非线性提取方法，首先把光信号转换成电信号，然后把电信号分成两路。经两路中的一路传输的信号要延迟，其延迟时间等于一个符号周期的一半(1/40GHz=25pS)，然后该路信号通过把两路信号引到一个EXOR电路而被2乘。之后，用带通滤波器提取XGHz的定时信号。
在日本专利申请No.9-224056中，本发明者中的两人指出，对40Gb/s或更高的超高速传输系统，精确的色散补偿是必不可少的。作为达到这一目标的方法，本发明者提出，既要从接收的光信号中提取频率在数值上等于光信号比特率的定时信号分量，还要设定光传输线的总色散量，使定时信号频率分量的强度成为极大或极小。
在RZ信号情形，由于基带频谱中含有在数值上等于比特率的频率分量，总色散量能用PLL(方法(ⅰ))按上述方法优化。就是说，上述总色散优化技术是使40GHz(数据速率)分量的强度达到极大，因而可以直接应用PLL方法(方法(ⅰ))。
用两个反相的，其尾部互相重叠的20GHz RZ信号调制两个光信号，两光波的相位相对移动180°，以便使重叠部分抵消，这两个光信号经多路复用而形成一个40GHz的OTDM信号。在这种情形下，40GHz分量也包含在基带频谱内。所以能用方法(ⅰ)来优化总色散量。就是说，对OTDM信号，当使用上述总色散优化技术时，总色散量的设定是使40GHz分量的强度为极小。无论如何，因为在极小点，40GHz分量的强度并不为零，所以能用方法(ⅰ)从色散已被上述技术优化了的光信号中产生定时信号。
另一方面，对不归零(NRZ)编码信号，数值上等于信号比特率的频率分量，因其工作原理而不包含在基带频谱内。因而不能使用方法(ⅰ)，通常要用非线性提取方法(方法(ⅱ))。更具体说，如果把上述总色散量优化技术用于一个40Gb/s的NRZ系统，总色散量使40GHz的频率分量极小化，又因该系统的工作原理，40GHz分量的强度在极小点上变成零。因此40GHz分量不能用方法(ⅰ)提取，已经建议用方法(ⅱ)。然而把方法(ⅱ)用于40Gb/s系统，要求有一个工作在80Gb/s的电子电路，即其速度是比特率的两倍。这个80Gb/s的信号要由EXOR电路在输出级提供。工作在80Gb/s的电路用当前的集成电路工艺是难以实现的。
因此，本发明的一个目的，是提供一种方法和设备，用于从接收的光信号中提取频率分量，以产生一个时钟信号。提取的频率分量，其频率在数值上应该等于接收的光信号的比特率。在提取频率分量的同时，为了信号的再生要优化光传输线内的总色散量。还有一个目的是提供一种方法和设备，即使在约40Gb/s的超高速光信号传输条件下，和因工作原理而不含有数值上等于比特率的频率分量的条件下，也能完成前述任务。
通过提供一种提取定时信号的方法，可以达到这些和其他目的，该方法从光信号的第一部分产生数据信号，从光信号的第二部分提取定时信号，并把色散补偿加到光信号第一和第二部分中至少一部分中去，从而控制光信号第二部分的总色散量，使之基本上不同于光信号第一部分的总色散量。提取定时信号的设备使用一个信号再生电路产生数据信号，使用一个信号提取电路提取定时信号，使用一个色散控制装置以添加色散补偿。光信号可被比特率为X比特/秒的数据信号所调制，而提取的定时信号可有X赫兹的频率。信号提取电路可与锁相环一起使用。这时，一个压控振荡器产生时钟信号，一个相位比较电路比较时钟信号的相位和提取的定时信号相位，一个控制电路控制相位比较电路，以便按照比较结果产生压控振荡器的控制电压。色散控制装置可以用带有光检测器的可变色散补偿器，光检测器用来检测光信号中某一特定频率分量的强度，以便使该特定频率分量的强度变成极小。
参照下面各个具体实施例的描述，可以毫不困难地了解本发明，各具体实施例仅仅作为例子。在各个附图中，相同的标志代表相同的元件，这些附图有
图1是一曲线图，画出40GHz时钟分量强度对40Gb/s的OTDM信号总色散量依赖关系的计算机模拟结果；图2是一曲线图，画出40GHz时钟分量强度对40Gb/s的NRZ信号总色散量依赖关系的计算机模拟结果；图3是一曲线图，画出40GHz时钟分量强度对40Gb/s的RZ信号(占空比是50％)总色散量依赖关系的计算机模拟结果；图4是一曲线图，画出40GHz时钟分量强度对40Gb/s的RZ信号(占空比是25％)总色散量依赖关系的计算机模拟结果；图5是一曲线图，表明OTDM信号的基带频谱；图6是一曲线图，表明NRZ信号的基带频谱；
图7A,7B,7C分别画出色散为-40ps/nm,Ops/nm,+40ps/nm下的OTDM信号的波形图；图8A,8B,8C分别画出色散为-40ps/nm,Ops/nm,+40ps/nm下的NRZ信号的波形图；图9是按照本发明第一个优选实施例的光传输系统方框图；图10是按照本发明第二个优选实施例的光传输系统方框图；图11是按照本发明第三个优选实施例的光传输系统方框图；图12是一可变色散补偿器的侧视图，它可用在图11所示光传输系统中；图13是一曲线图，画出加到图12可变色散补偿器各片上的电压V1至V21的图谱；图14是一曲线图，画出在图13所示电压图谱A至D下得到的色散值；图15是控制电路46的方框图，它可用在图11所示光传输系统中；图16是一方框图，画出图11所示光传输系统的第一种改型；图17是一方框图，画出图11所示光传输系统的第二种改型；图18是一曲线图，画出信号光功率为OdBm时，40GHz时钟分量强度对40Gb/s的OTDM信号总色散量依赖关系的计算机模拟结果；图19是一曲线图，画出信号光功率为+5dBm时，40GHz时钟分量强度对40Gb/s的OTDM信号总色散量依赖关系的计算机模拟结果；图20是一曲线图，画出信号光功率为+10dBm时，40GHz时钟分量强度对40Gb/s的OTDM信号总色散量依赖关系的计算机模拟结果；图21是一曲线图，画出信号光功率为+13dBm时，40GHz时钟分量强度对40Gb/s的OTDM信号总色散量依赖关系的计算机模拟结果；图22是一曲线图，画出传送40Gb/s OTDM信号时，(a)最佳总色散量，以及(b)40Ghz分量为极小时的总色散量对信号光功率的依赖关系；图23是一曲线图，画出信号光功率为OdBm时，40GHz时钟分量强度对40Gb/s NRZ信号总色散量依赖关系的计算机模拟结果；图24是一曲线图，画出信号光功率为+5dBm时，40GHz时钟分量强度对40Gb/s NRZ信号总色散量依赖关系的计算机模拟结果；图25是一曲线图，画出信号光功率为+10dBm时，40GHz时钟分量强度对40Gb/s信号总色散量依赖关系的计算机模拟结果；图26是一曲线图，画出信号光功率为+13dBm时，40GHz时钟分量强度对40Gb/s信号总色散量依赖关系的计算机模拟结果；图27是按照本发明第四个优选实施例的光传输系统方框图。
图1至图4画出40GHz分量强度对总色散依赖关系的计算机模拟结果。这些图分别对OTDM信号(由两个光信号多路复用而成，这两个光信号被两个反相的，其尾部互相重叠的20GHz RZ信号调制，两光波的相位相对移动180°，以便使重叠部分抵消)，对NRZ光信号，对RZ光信号(占空比50％)，对RZ光信号(占空比25％)画出基带频谱内40GHz分量的强度，每种信号的数据信号比特率都是40Gb/s。眼图张度大小亦在图1至图4上画出。输入光的波长为1.55μm，功率平均为-5dBm，所用单模光纤(SMF)的零色散波长为1.3μm，SMF的长度为50km；在这些条件下，通过改变与SMF串联的DCF(色散补偿光纤)的色散量，使总色散量发生变化。
正如从图1至图4看到的，对OTDM信号，如果总色散量的设定是使40GHz分量强度成为极小，对RZ信号，如果总色散量的设定是使40GHz分量强度成为极大，那么，在该极小处和该极大处的总色散量近于零。在这两种情形中，由于40GHz分量强度并不为零，因此可以直接提取40GHz分量。与此相反，对NRZ信号，如果以同样方式设定总色散量，那么40GHz分量强度变为零，不可能直接提取。
但是正如可从图2看到的，对NRZ信号，存在两个极大值，其上的40GHz频率分量相当大。这两个极大出现在总色散量约为±60ps/nm的地方。注意到这一点，那么按照本发明，信号的再生要使眼图张度内的总色散量成为极小。但是，为了产生定时信号，总色散量应该基本上不同于上述极小值，这样可使定时信号分量变为极大，以便直接提取定时信号分量。
为供参考，画出调制了的光信号的基带谱，图5和图6分别为40Gb/sOTDM信号和40Gb/s NRZ信号。对NRZ信号，没有40GHz分量。但是从定性的观点看，认为由于谱的扩展，在色散之后会存在40GHz分量。图7A,7B,7C分别画出OTDM信号在色散为-40ps/nm,Ops/nm,+40ps/nm下的波形图。图8A,8B,8C分别画出NRZ信号在色散为-40ps/nm,Ops/nm,+40ps/nm下的波形图。如图所示，两种OTDM和NRZ信号都一样，色散(正的负的)后，波形中心处“1”的高度都升高了，但相交点降低了。由此可见，强度以等于一个时隙的周期作变化。强度的变化产生了40GHz分量。
按照本发明第一个优选实施例，图9画出了一个装有信号提取电路的光传输系统。图9中，光发射机10输出的40Gb/s NRZ光信号被光学后置放大器12放大，并经光传输线(光纤)14传送。在接收端，接收的光信号用光学前置放大器16放大，经色散补偿器18送进40Gb/s接收机系统20中的光电二极管22。
送至光电二极管22的光信号的一部分，用光耦合器(未画出)分离出来，经色散补偿器24送进光电二极管26。光电二极管26输出的电信号中含有的40GHz分量，用窄带带通滤波器28提取出来，经放大器30放大，作为提取的用于数据判别等用途的定时信号，提供给40Gb/s接收机系统20。
这里，色散补偿器18的色散值要使进入光电二极管22的光信号的总色散减至零值。色散补偿器24的色散值为+60ps/nm，或-60ps/nm。这样，输入40Gb/s接收机系统20的信号的眼图张度成为极大。同时，40GHz频率分量也成极大，便于用窄带带通滤波器28提取。
这里，如果信号光的波长基本上等于光纤14的零色散波长，因此即使不用色散补偿器18，输入40Gb/s接收机系统20的信号的眼图张度也足够大，那么可以省去色散补偿器18。此外，色散补偿器18和24不一定要有固定色散值，但可用半固定色散值的可变色散补偿器构成，它能根据外部信号改变其色散值。还有，对OTDM信号，它不会遇到NRZ信号的零强度问题，如果用两个不同的色散值，一个使进入光电二极管22的信号的眼图张度为极大(使40GHz分量变为极小)，另一个使进入光电二极管的光信号的40GHz分量为极大，那么，与在光电二极管22和26上都令40GHz分量成为极小相比较，所提取的时钟信号的精度提高了。
图10画出本发明第二个优选实施例。在此实施例中，提取的40GHz分量不直接送给40Gb/s接收机系统20。而是由一个压控振荡器(VCO)34向40Gb/s接收机系统提供时钟信号。提取的40GHz定时信号与VCO34输出的时钟信号都送至相位比较器32。相位比较器32比较提取的时标信号相位与VCO34输出的时钟信号相位。根据比较结果，控制电路36向VCO34送去一个控制电压，从而产生与提取的40GHz分量同步的时钟信号。此时钟信号被送至40Gb/s接收机系统20。这些附加的元件的作用是消除送给接收机系统20的信号的抖动和畸变。
图11画出本发明第三个优选实施例。在此实施例中，用可变色散补偿器18’代替固定或半固定色散值的色散补偿器18。送至光电二极管22的光信号的一部分，被另一个光耦合器(未画出)分离出来，提供给光电二极管38，并由光电二极管38转换为电信号。用带通滤波器40从光电二极管38的输出中提取40GHz分量。40GHz分量被放大器42放大，其功率由检测器44检测。根据测得的功率，控制电路46控制可变色散补偿器18’的色散量，使功率为极小。
下面描述可变色散补偿器18’的一个实例(M.M.Ohn et al.,“Tunable fiber grating dispersion using a piezoeleetric stack”,OFC’97Technical Digest,WJ3,pp.155-156)。
如图12所示，21段线性调频光纤光栅90的每一段，都粘结在一压电元件92上。当按图13所示递增率的各个电压V1至V21加在各个压电元件92上时，沿光栅90的纵向所加压力发生变化。电压V1至V21是按照图13所示电压图谱A至D加上去的。电压图谱A至D产生的色散值(直线的斜率)画在图14上。对图11所示传输系统，使用图13所画各个电压图谱之间的图谱，可以得到图14所示各种色散值之间的色散值。
图15是示意图，画出控制电路46的一个实例，此电路可用在图11所画的传输系统内。40GHz频率分量强度值用A/D转换器94作A/D转换，成为数字信号送至微处理器单元(MPU)96。MPU96比较当前强度值Ic和先前接收的存放在存储器98的强度值Ip，检查并确定当前色散量与40GHz强度之间的关系是在图2强度曲线的X倾斜部分抑或在Y倾斜部分。就是说，当在X倾斜部分(强度增加)时，如果减小可变色散补偿器34的色散量，则色散量将趋于零(Z点)。当在Y倾斜部分(强度减小)时，如果增加可变色散补偿器18’的色散量，则色散量将趋于零。当Ic＞Ip，认定此时的关系是在X倾斜部分，要控制加在可变色散补偿器18’上的电压V1至V21，使色散量减小。加在各个压电元件的电压，每一个电压都通过带有锁存器的数模转换器(D/A)100输出。反之，当Ic＜Ip，则认为此时的关系是在Y倾斜部分，要控制电压V1至V21，使可变色散补偿器18’的色散量增加。
这里，为了设置V1至V21的数值，图13与图14的数据(这些数据代表着色散量与V1至V21之间的关系)和图2的数据(这些数据代表着40GHz分量强度与总色散量之间的关系)都事先存放在存储器98内。然后，确定此关系是在图2的X倾斜部分还是在Y倾斜部分，并从图2上的数据获得当前的色散量Dc。其后，由当前的色散量Dc确定可变色散补偿器18’所必需的色散量D’c，以便使色散量减小至零，即至Z点。换言之，确定D’c，使Dc+D’c=0。
按此方法一旦确定了D’c后，为得到D’c而加在可变色散补偿器18’上的电压V1至V21，可根据图13与图14的数据确定。
图16画出图11所示系统的第一种改型。图16里，可变色散补偿器18’的补偿量是与色散补偿器24的补偿量合并在一起的，可变色散补偿器18’的控制是使总色散量减小至零。如果色散补偿器24的色散值选定为+60ps/nm或-60ps/nm，那么要使40GHz分量成为极大，进入光电二极管26的光信号的色散应是-60ps/nm或+60ps/nm。
图17画出图11所示系统的第二种改型。在图17所示系统里，不用可变色散补偿器18’和控制其色散量使总色散量减至零的方法，而是在光发射机10中采用波长可变的光源48。控制信号光的波长，以便使提取的40GHz分量强度变为极小，因而是使信号光的波长基本上等于光纤14的零色散波长，总色散量减小至零。在这种情况下，必须考虑色散补偿器24的色散量对波长的依赖关系(色散斜率)。还可以构造出一个这样的系统，它能随信号光波长的变化而把色散量控制在一恒定值上。
上述各例均假定是一个40Gb/s的NRZ(或OTDM)系统，其中当40GHz分量强度为极小时，总色散量为零且眼图张度为最大。然而，这一假定只有在传输光功率足够小，非线性效应(自相位调制SPM)的影响可忽略时才成立。
图18至21画出(作为模拟结果)传输光功率分别取0,+5,+10,+13dBm，沿一根50km单模光纤(SMF)的40Gb/s OTDM信号传输线传输的情况下，40GHz分量强度与眼图张度之间关系对总色散量(色散补偿后)的曲线。从图1及图18至21可以看到，只有低传输功率时，强度及眼图张度的极值才在相同的总色散上。就是说，只有在上信号光功率(-5dBm)的线性传输情形下，40GHz分量强度取极小时的总色散量才与眼图张度取最大时的总色散量相同。随着信号光功率的增大，非线性效应增强，两个极值分开，两极值间的位移随信号光功率的增大而增大。
图22是曲线图，表明40Gb/s的OTDM信号在50km的SMF传输情况下，眼图张度最大时的总色散量和40GHz分量极小时的总色散量与传输光功率的函数关系。如图22所示，40GHz分量为极小时的总色散量不依赖于传输的光功率，恒维持在Ops/nm，而眼图张度为最大时的总色散量则随传输光功率的增加而增加。
对OTDM信号，如果已通过控制电路使40GHz分量强度为极小而把总色散变成极小即变成零，那么可以添加由传输光功率决定的色散量，使眼图张度成为极大。另外，对色散已减小至零的光信号，可以添加规定的固定色散补偿量，使40GHz分量变成极大。
图23至26是曲线图，画出对NRZ信号模拟的结果。图23至26画出在一根50km的SMF传输线内传输的光功率分别为0,+5,+10,+13dBm时，40GHz分量强度和眼图张度之间关系对总色散量(色散补偿后)的曲线。从图2和图23至26可见，眼图张度为最大的总色散量随传输光功率的增大而增大。这一特性与OTDM信号相同。
但是，40GHz分量强度随总色散量变化的方式与OTDM信号不同。更具体说，对OTDM信号，在总色散量为零时，40GHz分量总为极小，与传输的光功率无关。另一方面，对NRZ信号，在线性传输情形下，总色散量为零时，40GHz分量为极小(=0)。但当传输的光功率增大时，40GHz强度极小点出现在较大的总色散量处。因此，与OTDM信号情形不同，不能按照40GHz分量在零总色散处为极小的方式来控制可变色散补偿器18’。但是，对40Gb/s NRZ信号，由于在+60ps/nm和-60ps/nm处达到极大而与传输功率无关，因此可以采用定出两个极大间的中点的办法，控制可变色散补偿器18’，使总色散量变成零。
图27画出本发明第四个优选实施例。利用上面所述技术，在实施例可应用在非线性效应不能忽略的情形。对OTDM信号，一个类似于图11控制电路的控制电路46’，控制光信号在可变色散补偿器18’输出端的色散，使之为零。这样使测得的40GHz分量强变为极小。对NRZ信号，控制电路46’扫描40GHz分量的强度，定出两个强度峰的色散值。可变色散补偿器18’的色散补偿量设定为两个极大间中点处的色散补偿量。这就使40HGz频率分量强度在色散补偿器18’的输出端变为极小，而与传输的光功率无关。
可变色散补偿器VDC50把根据传输光功率确定的色散量加进去，使眼图张度变为极大。VDC50把色散添加到光信号中，而光信号的色散已经被调控成使40GHz频率分量为极小。VDC50的输出送给40Gb/s接收机系统20。
用光学后置放大器12分离出部分光输出并用光电二极管检测其光功率，可以实现传输光功率的检测。或者，从光学后置放大器12提供的功率信息，可以确定传输的光功率。在图27中，关于光输出功率的信息是从发射端(从后置放大器12)送出的，但作为变通的一种方法，也可在接收端检测光功率，或者可以利用光学前置放大器16中的监控信号。
图27的系统是考虑到非线效应，对图11的系统加以改变而构造出来的。应该看到，对图16和图17的系统，也可作类似的改变。
在50km SMF的40Gb/s NRZ信号传输线内，总色散量(色散补偿后)对40GHz分量的关系中(图2)，40GHz分量按周期性间隔变成零。在为可变色散补偿器设定最佳值的过程中，当要大范围地扫描可变色散补偿器的色散值时(例如启动系统时)，时钟信号的同步有可能短暂地丢失，引起系统工作故障。还有一种可能(危险)是，可变色散补偿器的置值恰好与时钟分量的零状态重合，没有时钟信号产生，因而导至认为出现故障的错误判断。要避免这类麻烦，系统工作时，首先应实现色散补偿的优化，之后，应该开始时标提取。对RZ信号(图3和4)，由于时钟分量按周期性间隔变成零，也必须按相同的顺序。
按照本发明，在超高速光传输系统中，接收机系统能用可变色散补偿器监控和优化色散量。这样做的同时，即使对NRZ信号，还可以用PLL方法来提取定时信号。
虽然本发明的描述是结合各个优选实施例进行的，但应该明白，对熟此专业的人来说，在上述原理范围内的各种改动是显而易见的。因此，本发明不局限于各优选实施例，而应当包括这类改动。
权利要求
1．一种定时信号提取设备，包括信号再生电路，它从光信号的第一部分产生数据信号；信号提取电路，它从光信号的第二部分提取定时信号；以及色散控制装置，它把色散补偿量加到光信号第一与第二部分的至少一部分中去，从而控制先信号第二部分的总色散量，使之基本上不同于光信号第一部分的总色散量。
2．按照权利要求1的定时信号提取设备，其中色散控制装置使光信号第一和第二部分的至少一部分中的总色散变为极小。
3．按照权利要求1的定时信号提取设备，其中的色散控制装置包含第一色散补偿器和第二色散补偿器，第一色散补偿器使光信号第一和第二部分的色散成为极小，第二色散补偿器则仅使光信号第二部分的色散从极小总色散增大。
4．按照权利要求1的定时信号提取设备，其中的光信号被比特率为X比特/秒的数据信号调制，且提取的定时信号频率为X赫兹。
5．按照权利要求1的定时信号提取设备，其中的信号提取电路包含锁相环。
6．按照权利要求1的定时信号提取设备，还包括压控振荡器，用于产生时钟信号；相位比较电路，用于比较时钟信号的相位和提取的定时信号的相位；与相位比较电路相联的控制电路，它根据相位比较电路的比较结果，产生控制电压，提供给所述压控振荡器。
7．按照权利要求1的定时信号提取设备，其中的色散控制装置包括可变色散补偿器，它在所述第一光信号被送给所述信号再生电路之前，把由光信号功率决定的色散补偿加到所述第一光信号中去。
8．按照权利要求7的定时信号提取设备，还包括一个前置放大器，它放大光信号并把光信号沿传输线发送，可变色散补偿器将根据前置放大器的放大功率来添加色散补偿量。
9．按照权利要求1的定时信号提取设备，其中光信号是不归零信号或光学时分多路复用信号。
10．按照权利要求1的定时信号提取设备，其中色散控制装置包括可变色散补偿器；以及控制电路，它控制可变色散补偿器，使可变色散补偿器下行方向某点的总色散变为极小。
11．按照权利要求1的定时信号提取设备，其中色散控制装置包括光检测器，它检测光信号中特定频率分量的强度，此光信号的强度对总色散的特征曲线至少有两个峰；以及可变色散补偿器，用于控制光信号的总色散量，使特定频率分量的强度，基本上变成光信号强度对总色散特征曲线上两个最高峰间的极小。
12．按照权利要求11的定时信号提取设备，还包括压控振荡器，用于产生时钟信号；相位比较电路，用于比较时钟信号的相位和提取的定时信号的相位；以及与相位比较电路相联的控制电路，它根据相位比较电路的比较结果，产生控制电压，提供给所述压控振荡器。
13．按照权利要求11的定时信号提取设备，其中光信号被比特率为X比特/秒的数据信号调制，且特定频率分量和提取的定时信号的频率都是X赫兹。
14．按照权利要求11的定时信号提取设备，其中光检测器是在可变色散补偿器的下行方向上。
15．按照权利要求11的定时信号提取设备，其中可变色散补偿器对光信号的第一和第二部分的色散量都加以控制。
16．按照权利要求11的定时信号提取设备，其中可变色散补偿器包含多片首尾相接的压电片，紧靠着线性调频光纤光栅，电压分别加在每一片上。
17．按照权利要求11的定时信号提取设备，其中色散控制装置还包括与光检测器相联的控制电路和可变色散补偿器，控制电路包括存储器，它存储上一次的强度值，以及强度对总色散的特征曲线；处理器，它从光检测器接收当前强度值，比较当前强度值与上一次强度值，根据比较结果，确定当前强度值在特征曲线的那一点，如果特定频率分量的强度不在极小上，则根据比较结果，增加或减小色散补偿量。
18．按照权利要求11的定时信号提取设备，其中，可变色散补偿器控制光信号第一部分和第二部分两部分的色散量，光信号第一部分在分离点与光信号的第二部分分离，以及色散控制装置还包括在可变色散补偿器和分离点的下行方向上的一个固定色散补偿器，它只把色散补偿添加到光信号的第二部分。
19．按照权利要求18的定时信号提取设备，其中色散控制装置还包括第二个可变色散补偿器，它在所述光信号第一部分传送至所述信号再生电路之前，根据光信号功率，把色散补偿量添加到第一光信号的所述部分。
20．按照权利要求11的定时信号提取设备，其中色散控制装置还包括第二个可变色散补偿器，它在所述光信号第一部分传送至所述信号再生电路之前，根据光信号功率，把色散补偿量添加到第一光信号的所述部分。
21．按照权利要求1的定时信号提取设备，其中的色散控制装置包括可变色散补偿器；与可变色散补偿器串联的固定色散补偿器；控制可变色散补偿器的控制电路，它使总色散在可变色散补偿器及固定色散补偿器两者的下行方向某点变为极小。
22．按照权利要求1的定时信号提取设备，其中色散控制装置包括光检测器，它检测光信号中特定频率分量的强度，此光信号的强度对总色散的特征曲线至少有两个峰；固定色散补偿器；以及与固定色散补偿器串联的可变色散补偿器，在固定色散补偿器与可变色散补偿器的下行方向某点上，可变色散补偿器控制光信号的总色散量，使特定频率分量的强度，基本上变成光信号强度对总色散特征曲线上两个最高峰间的极小。
23．按照权利要求22的定时信号提取设备，其中光信号的第一部分，在固定与可变色散补偿器之间的一个分离点与光信号的第二部分分离，信号再生电路在固定色散补偿器的下行方向上。
24．按照权利要求22的定时信号提取设备，其中的色散控制装置包括第二个可变色散补偿器，它在所述第一光信号传送至所述信号再生电路之前，根据光信号功率，把色散补偿量添加到所述第一光信号中。
25．按照权利要求1的定时信号提取设备，其中色散控制装置包括波长可变光源；以及控制电路，它控制波长可变光源的波长，使总色散在波长可变光源的下行方向某点变成极小。
26．按照权利要求1的定时信号提取设备，其中色散控制装置包括光检测器，它检测光信号中特定频率分量的强度，此光信号的强度对总色散的特征曲线至少有两个峰；以及波长可变光源，它控制光信号的总色散量，使特定频率分量的强度，基本上变成光信号强度对总色散特征曲线上两个最高峰间的极小。
27．按照权利要求26的定时信号提取设备，还包括压控振荡器，它产生时钟信号；相位比较电路，它比较时钟信号的相位和提取的定时信号相位；控制电路，它与相位比较电路相联，根据相位比较电路的比较结果，产生控制电压，提供给所述压控振荡器。
28．按照权利要求26的定时信号提取设备，其中光信号被比特率为X比特/秒的数据信号调制，且特定频率分量和提取的定时信号的频率都是X赫兹。
29．按照权利要求26的定时信号提取设备，其中色散控制装置还包括与光检测器及波长可变光源相联的控制电路，控制电路包括存储器，它存储上一次的强度值，以及强度对总色散的特征曲线；处理器，它从光检测器接收当前强度值，比较当前强度值与上一次强度值，根据比较结果，确定当前强度值在特征曲线的那一点，如果特定频率分量的强度不在极小上，则根据比较结果，改变可变波长光源的波长。
30．按照权利要求26的定时信号提取设备，其中，光信号的第一部分在分离点与光信号的第二部分分离，色散控制装置还包括在分离点的下行方向上的色散补偿器，它只把色散补偿添加到光信号的第二部分。
31．按照权利要求30的定时信号提取设备，其中色散控制装置还包括一个可变色散补偿器，它在所述光信号第一部分传送至所述信号再生电路之前，根据光信号功率，把色散补偿量添加到第一光信号的所述部分。
32．按照权利要求26的定时信号提取设备，其中色散控制装置还包括一个可变色散补偿器，它在所述光信号第一部分传送至所述信号再生电路之前，根据光信号功率，把色散补偿量添加到第一光信号的所述部分。
33．按照权利要求1的定时信号提取设备，其中的色散控制装置包括波长可变光源；色散补偿器；控制电路，它控制波长可变光源，使总色散在色散补偿器的下行方向某点变成极小。
34．按照权利要求1的定时信号提取设备，其中的色散控制装置包括光检测器，它检测光信号特定频率分量的强度，此光信号的强度对总色散的特征曲线至少有两个峰；色散补偿器；波长可变光源，它产生光信号并通过改变光信号的波长来控制光信号的总色散量，使特定频率分量的强度，在光信号强度对总色散特征曲线的两个最高峰之间基本上达到极小，强度是在色散补偿器下行方向的一点变成极小。
35．按照权利要求34的定时信号提取设备，其中光信号的第一部分在波长可变光源与色散补偿器之间的分离点与光信号的第二部分分离，信号再生电路在色散补偿器的下行方向上。
36．按照权利要求34的定时信号提取设备，其中色散控制装置包括可变色散补偿器，它在所述第一光信号传送至所述信号再生电路之前，根据光信号功率，把色散补偿量添加到所述第一光信号中。
37．一种提取定时信号的方法，包括的步骤有(a)从光信号的第一部分产生数据信号；(b)从光信号的第二部分提取定时信号；(c)把色散补偿加到光信号第一和第二部分的至少一部分中，从而控制光信号第二部分的总色散量，使之基本上不同于光信号第一部分的总色散量。
38．按照权利要求37的提取定时信号方法，其中光信号被比特率为X比特/秒的数据信号调制，提取的定时信号频率为X赫兹。
39．按照权利要求37的提取定时信号方法，还包括步骤(d)用压控振荡器产生时钟信号；(e)比较时钟信号的相位与提取的定时信号相位；(f)根据步骤(e)的比较结果，产生控制电压，提供给所述压控振荡器。
40．按照权利要求37的提取定时信号方法，其中步骤(c)包括一些分步骤检测光信号中特定频率分量的强度，此光信号强度对总色散的特征曲线至少有两个峰，改变光信号的色散量，使特定频率分量的强度，基本上成为光信号强度对总色散特征曲线上两个最高峰间的极小。
41．按照权利要求40的提取定时信号方法，其中至少对光信号的第一部分，改变其色散量并使其特定频率分量的强度成为极小。
42．按照权利要求40的提取定时信号方法，其中光信号被比特率为X比特/秒的数据信号调制，特定频率分量和提取的定时信号的频率都是X赫兹。
43．按照权利要求37的提取定时信号方法，其中步骤(c)至少要在步骤(a)之前完成。
44．按照权利要求40的提取定时信号方法，其中步骤(c)至少要在步骤(a)之前完成。
45．按照权利要求40的提取定时信号方法，其中用紧靠线性调频光纤光栅的首尾相接的多片压电片来改变色散量，色散量的改变方法是，在每片上独立地加电压，电压从一片到相邻一片逐渐变化，改变从一片到相邻一片的电压变化率便可改变色散量。
全文摘要
一种提取定时信号的方法,它从光信号的第一部分产生数据信号,从光信号的第二部分提取定时信号,并把色散补偿加到光信号的第一和第二部分的至少一部分中,从而控制光信号第二部分的总色散量,使之基本上不同于光信号第一部分的总色散量。定时信号提取设备用信号再生电路产生数据信号,用信号提取电路提取定时信号,用色散控制装置添加色散补偿。光信号可以用比特率为X比特/秒的数据信号加以调制,提取的定时信号频率可以是X赫兹。
文档编号H04L7/033GK1211117SQ98108450
公开日1999年3月17日 申请日期1998年5月15日 优先权日1997年9月11日
发明者石川丈二, 大井宽己, 井原毅 申请人:富士通株式会社