专利名称：光传输系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光传输系统，更具体地，涉及一种基于双二进制光传输技术传输载波抑制归零码(RZ)信号的光传输系统。
背景技术：
密集波分复用(DWDM)光传输系统是一种有用的传输系统，目前应用于超高速因特网网络，该系统利用多个波长通过一根光纤进行光传输，从而增加了传输效率。结果，DWDM可以传输大量的光信号，而不影响传输速度，从而增加了传输容量。在利用非归零码(NRZ)的传统光强度调制方法的情况下，由于数据业务的急剧增加以及对于高于40Gbps的高速数据传输增长的需求，产生了根本的信道间干扰和失真，使其难以在信道间隔小于500GHz的情况下增加传输容量。在二进制信号的调制期间产生的传统二进制NRZ传输信号的高频分量及其直流(DC)频率分量均引起了光纤介质中的非线性效应和色散效应，限制了在高于10Gbps的高速传输中的传输距离。
最近发展起来的光双二进制传输技术作为能够克服由色散所引起的传输距离限制的引人注意的可替代光传输技术得到了人们的关注。此双二进制传输技术的主要优点在于传输谱带宽小于普通二进制传输技术的传输谱带宽。在存在这种色散限制的光传输系统中，传输距离与传输谱带宽的平方成反比。换句话说，如果传输谱带宽减少一半，传输距离增加四倍。此外，双二进制传输谱的优点在于因为抑制了载波频率，其能够克服由光纤中的受激布里渊散射所引起的对输出光功率的限制。
此外，许多研究人员正在对载波抑制RZ传输技术进行大力的研究，在该技术中，抑制了二进制NRZ传输信号的直流频率分量，从而抑制了在高于10Gbps的高速、中长距离传输中的非线性效应和色散效应。
图1和图2是示出了现有技术的双二进制载波抑制RZ系统的示例性结构的视图。图1示出了采用具有双臂的Z-cut结构马赫-曾德光强度调制器的RZ系统。图2示出了采用具有单臂的X-cut结构马赫-曾德光强度调制器的RZ系统。
如图1和图2所示，双二进制载波抑制RZ(此后，称为DCS-RZ)系统包括载波抑制RZ信号发生器10和双二进制信号发生器20。在图1和图3中，参考数字30表示产生并输出载波的激光光源。
载波抑制RZ信号发生器10通过向无啁啾光强度调制器11的输入提供时钟12代替NRZ数据而产生载波抑制信号，其中，时钟12的比特率为2T，即，NRZ数据的比特率(1/T)的一半。
在双二进制信号发生器20中，在通过差分前置编码器21和电低通滤波器22之后，由调制器驱动器23对三电平的电信号进行放大，从而驱动马赫-曾德(MZ)光调制器24。按照干涉型马赫-曾德光强度调制器24的臂结构，这种双二进制信号发生器20可以分类为图1所示的Z-cut结构和图2所示的X-cut结构。
在具有双臂的Z-cut结构马赫-曾德光强度调制器的情况下，如图1所示，两个臂分别设置有电低通滤波器22和26以及驱动器放大器23和25，从而可以通过每个臂施加三电平信号。
在具有单臂的X-cut结构马赫-曾德光强度调制器的情况下，如图2所示，单臂设置有电低通滤波器22和驱动器放大器23，从而可以通过单臂施加三电平信号。
图3A是描述了图1和图2的RZ系统的输出信号的视图，而图3B是描述了图3A中的输出信号的光谱特性的视图。如图3B所示，从频域的观点来看，输出调制信号的频谱没有载波频率分量，而是由相对于载波频率、分别具有较低和较高频率的两部分组成。
但是，现有技术的双二进制载波抑制RZ(DCS-RZ)系统使用电低通滤波器产生三电平电信号，以便将载波抑制RZ信号转换为双二进制信号，因而，系统的传输质量依赖于低通滤波器的传输特性。此外，系统的传输特性依赖于伪随机比特序列(PRBS)的长度而变化，从而，引起了系统中致命的问题。具体地，与27-1PRBS的情况相比，231-1情况下，系统余量急剧下降。一般地，在信号从0电平上升到1电平的斜率和信号从1电平下降为0电平的斜率之间存在差异。但是，在使用电低通滤波器的双二进制光传输系统的情况下，部分具有不同斜率的信号被组合在一起，从0电平移位到1电平，以及从1电平移位到0电平，因而，其具有必然增加输出波形的抖动的结构缺陷。对于具有Z-cut或X-cut结构的现有技术的结构也是如此，而且这种信号图样依赖性在实际的光传输期间，对系统余量设置了限制。
为了克服这些问题，提出了一种不使用电低通滤波器的结构。图4是示出了使用相位调制器和宽带滤光器(wide bandpass filter)的双二进制信号发生器的视图。如图4所示，此发生器包括前置编码器21、调制器驱动器22和激光光源，与图1和图2的结构相类似，但使用相位调制器28和宽带滤光器29代替电低通滤波器，以便产生具有与图1和图2中的双二进制信号发生器中的每一个的输出信号相类似的特性的输出信号。
此现有技术的优点在于能够获得一致的传输质量，而与伪随机比特序列的长度无关，但其问题在于必须使用并非广泛使用的、高价的相位调制器，因而较为昂贵，从而降低了现有技术光传输系统的价格竞争力。
发明内容
本发明提供了一种基于双二进制光传输技术传输载波抑制RZ信号的光传输系统，借此，伪随机比特序列(PRBS)并不影响光传输特性。
本发明也提供了一种传输载波抑制RZ信号的光传输系统，借此，改进了高速、中长距离WDM传输的非线性和色散特性，而不使用电低通滤波器。
此外，本发明提供了一种传输载波抑制RZ信号的光传输系统，其中，通过低价的马赫-曾德干涉型光强度调制器进行光强度/相位调制，避免使用高价的相位调制器。
因而，在优选实施例中，本发明是一种输出双二进制载波抑制RZ(归零码)信号的光传输系统，包括
光源，输出光载波；双二进制光信号发生器，接收NRZ(非归零码)信号，按照NRZ信号，将光载波调制成光信号，并输出调制后的光信号；以及载波抑制RZ信号发生器，将NRZ信号转换为与时钟同步的RZ信号，其中，所述双二进制光信号发生器包括代码转换器，将NRZ信号转换为双二进制信号；驱动信号产生装置，接收双二进制信号，并产生调制器驱动信号；马赫-曾德干涉型光强度调制器，接收调制器驱动信号，并输出调制后的光信号，通过改变光载波的相位和对其光强度进行调制，获得所述调制后的光信号；以及宽带滤光器，具有预定的带宽，从光强度调制器接收调制后的光信号，按照预定的带宽对接收到的光信号进行滤光，并输出双二进制光信号。
图1描述了现有技术的双二进制载波抑制RZ系统的一个示例性结构；图2描述了现有技术的双二进制载波抑制RZ系统的另一示例性结构；图3A和图3B分别描述了图1和图2中的结构的输出信号和光谱特性；图4描述了使用相位调制器和宽带滤光器的现有技术的双二进制信号发生器的示例性结构；图5按照本发明的一个实施例描述了DCS-RZ系统的实施例；图6A到图6D按照本发明的实施例描述了DCS-RZ输出信号的转换过程；图7A按照本发明的实施例描述了双二进制光信号发生器调制操作的原理；图7B按照本发明的实施例描述了双二进制光信号发生器的输出波形；以及图8A和图8B按照本发明的实施例描述了DCS-RZ结构的输出信号和光谱特性。
具体实施例方式
下面，将参照图5到图8，对本发明的优选实施例进行详细的描述。在附图中，即使在不同的图中示出，仍以相同的参考数字表示相同或相似的元件。在以下的描述中，当其是本发明的主题不清楚时，省略这里所并入的公知功能和结构的详细描述。
如图5所示，按照本发明一个实施例，双二进制载波抑制归零码(DCS-RZ)系统包括双二进制信号发生器100和载波抑制RZ发生器200。在本发明的一个实施例中，分别将信号发生器100和RZ发生器200放置在前端和后端，但也可以调换它们的位置。
如图5所示，双二进制信号发生器100包括双二进制前置编码器101、驱动器放大器102、马赫-曾德干涉型光强度调制器103、输出载波的激光光源30和宽带滤光器104。前置编码器101、驱动器放大器102和激光光源30的结构和操作均与图1到图3中的相同。
本发明的特征在于在光强度调制器103的输出设置了宽带滤光器104，以便在光强度调制器103进行了光强度/相位调制之后，产生双二进制光信号。在此结构中，因为并不产生三电平信号，信号特性并不与PRBS的长度相关联地退化。
参照图5和图6A到图6D，向无啁啾马赫-曾德干涉光强度调制器103提供从半导体激光器30产生的光信号(载波)。此马赫-曾德调制器103可以具有Z-cut和X-cut结构之一。由差分前置编码器101对NRZ数据进行编码，并提供给驱动器放大器102。在第一转换步骤中，如图6A中的曲线所示，与二进制数据0或1相对应的施加电压为2Vπ，其中，偏置点对应于此调制器调制曲线的零点。在这种情况下，根据光强度调制曲线601，获得如图6A中的曲线603所示的调制后的输出波形。因此，比特0或1并未经历强度调制，即，强度上没有变化。但是，在调制过程中，参照电场曲线602，将比特0或1转换为具有0或π相位差的相位信息。即，在解码器输出为0电平时，相位信息是‘π’，在输出为1电平时，相位信息是‘0’。因此，将典型的干涉型光调制器用作相位调制器。
以这种方式，在由光强度调制器进行相位调制之后，光信号通过具有0.7/T带宽的宽带滤光器104(1/T是NRZ数据的比特率)。在此过程中，宽带滤光器104用以执行与图1的传统双二进制发射机中的电低通滤波器26相同的操作。从而，通过宽带滤光器104将光信号转换为如图6B所示的双二进制信号。如上所述，在本实施例中，施加电压是2Vπ，而且宽带滤光器104的带宽为0.7/T，以产生双二进制信号，但可以将宽带滤光器的带宽、施加电压等调整为其他数值，从而控制双二进制光信号的特性。
在被调制为双二进制信号604之后，将光信号提供给无啁啾的马赫-曾德光强度调制器201，以转换为载波抑制RZ信号。如图6C所示，在传递函数曲线的零点，将具有半周期或两倍比特率(1/T)的时钟202提供给光强度调制器201，从而将输入到调制器201中的调制后的NRZ信号转换为如图6D中的曲线605所示的载波抑制RZ信号。
此外，参照图7A和图7B，对包含在图6A所示的调制后的输出波形603中的相位信息进行描述。图7A按照本发明描述了双二进制光调制器调制操作的原理，而图7B描述了调制器输出信号的波形。
参照图7A和图7B，在识别信号时，所有调制后的信号均处于1电平。但是，只有在施加电信号从1电平移位到0电平、或者从0电平移位到1电平时，将光信号转为0电平，然后返回1电平。
这里，应当注意的是，在识别信号时，所有调制后的信号均处于1电平。此事实使得此调制器与其中光输出信号总处于1电平的相位调制器不同。
图8A按照本发明描述了DCS-RZ输出信号，而图8B描述了输出信号的光谱特性。如图8A和图8B所示，按照本发明的系统具有典型的DCS-RZ信号特性和功率谱，与图3A和图3B中所述的输出信号结果相类似。
正如从上述描述所清楚的那样，按照本发明传输双二进制载波抑制RZ信号的光传输系统的优点在于因为未使用电低通滤波器产生双二进制光信号，而且伪随机比特序列并不影响系统的传输特性，从而改进了高速、中长距离WDM传输中的非线性和色散特性。
此外，此系统的优点在于因为为了传输载波抑制RZ信号，利用低价的马赫-曾德干涉光强度调制器进行光强度/相位调制，而不是利用高价的相位调制器，与利用相位调制器的光传输系统相比，系统成本下降了30到40％，从而增加了光传输系统的价格竞争力。
尽管为了描述性的目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员应当清楚，在不偏离所附权利要求所公开的本发明的范围和精神的前提下，多种修改、增加和替代都是可能的。此外，本发明可以应用于如光转发器、发射器和收发器、SONET/SDH和以太网传输系统等利用DCS-RZ光传输技术的任何其他光传输系统。
因而，本发明的范围并不局限于实施例的描述，而由所附权利要求及其等价物限定。
权利要求
1.一种输出双二进制载波抑制归零码(CS-RZ)信号的光传输系统，该系统包括光源，输出光载波；双二进制光信号发生器，接收非归零码(NRZ)信号，按照非归零码(NRZ)信号，将光载波调制成光信号，并输出调制后的光信号；以及载波抑制归零码(CS-RZ)信号发生器，将非归零码(NRZ)信号转换为与时钟同步的归零码(RZ)信号。
2.按照权利要求1所述的光传输系统，其特征在于所述双二进制光信号发生器包括干涉型光强度调制器。
3.按照权利要求2所述的光传输系统，其特征在于所述干涉型光强度调制器是具有双臂的Z-cut结构马赫-曾德光强度调制器。
4.按照权利要求3所述的光传输系统，其特征在于输出信号的特性依赖于非归零码(NRZ)信号的施加电压变化。
5.按照权利要求2所述的光传输系统，其特征在于所述干涉型光强度调制器是具有单臂的X-cut结构马赫-曾德干涉型光强度调制器。
6.按照权利要求2所述的光传输系统，其特征在于输出信号的特性依赖于非归零码(NRZ)信号的施加电压变化。
7.按照权利要求1所述的光传输系统，其特征在于所述双二进制光信号发生器包括代码转换器，将非归零码(NRZ)信号转换为双二进制信号；驱动信号产生装置，接收双二进制信号，并产生调制器驱动信号；干涉型光强度调制器，接收调制器驱动信号，并输出调制后的光信号，通过改变光载波的相位和对其光强度进行调制，获得所述调制后的光信号；以及宽带滤光器，具有预定的带宽，从光强度调制器接收调制后的光信号，按照预定的带宽对接收到的光信号进行滤光，并输出双二进制光信号。
8.按照权利要求7所述的光传输系统，其特征在于所述干涉型光强度调制器是具有双臂的Z-cut结构马赫-曾德光强度调制器。
9.按照权利要求8所述的光传输系统，其特征在于输出信号的特性依赖于非归零码(NRZ)信号的施加电压变化。
10.按照权利要求8所述的光传输系统，其特征在于输出信号的特性依赖于所述宽带滤光器的带宽变化。
11.按照权利要求7所述的光传输系统，其特征在于所述干涉型光强度调制器是具有单臂的X-cut马赫-曾德光强度调制器。
12.按照权利要求11所述的光传输系统，其特征在于输出信号的特性依赖于非归零码(NRZ)信号的施加电压变化。
13.按照权利要求11所述的光传输系统，其特征在于输出信号的特性依赖于所述宽带滤光器的带宽变化。
14.按照权利要求7所述的光传输系统，其特征在于输出信号的特性依赖于非归零码(NRZ)信号的施加电压变化。
15.按照权利要求7所述的光传输系统，其特征在于输出信号的特性依赖于所述宽带滤光器的带宽变化。
16.一种输出双二进制载波抑制归零码(CS-RZ)信号的光传输系统，该系统包括光源，输出光载波；载波抑制归零码(CS-RZ)信号发生器，接收光载波，并由此产生与时钟同步的载波抑制归零码(CS-RZ)信号；双二进制光信号发生器，接收非归零码(NRZ)信号和载波抑制归零码(CS-RZ)信号，并输出调制后的光信号，其中，所述双二进制光信号发生器包括代码转换器，将非归零码(NRZ)信号转换为双二进制信号；驱动信号产生装置，接收双二进制信号，并产生调制器驱动信号；马赫-曾德干涉型光强度调制器，接收调制器驱动信号、载波抑制归零码(CS-RZ)信号，并输出调制后的光信号，通过改变载波抑制归零码(CS-RZ)信号的相位和对其光强度进行调制，获得所述调制后的光信号；以及宽带滤光器，具有预定的带宽，从光强度调制器接收调制后的光信号，按照预定的带宽对接收到的光信号进行滤光，并输出双二进制光信号。
17.按照权利要求16所述的光传输系统，其特征在于马赫-曾德干涉型光强度调制器是具有双臂的Z-cut结构的光强度调制器。
18.按照权利要求16所述的光传输系统，其特征在于马赫-曾德干涉型光强度调制器是具有单臂的X-cut结构的光强度调制器。
19.按照权利要求16所述的光传输系统，其特征在于输出信号的特性依赖于非归零码(NRZ)信号的施加电压变化。
20.按照权利要求16所述的光传输系统，其特征在于输出信号的特性依赖于所述宽带滤光器的带宽变化。
全文摘要
公开了一种利用双二进制光传输技术传输载波抑制RZ(归零码)信号的光传输系统。该系统包括双二进制信号发生器和载波抑制RZ发生器。双二进制信号发生器包括双二进制前置编码器、调制器驱动器、马赫－曾德干涉型光强度调制器、用于产生载波的激光光源和宽带滤光器。
文档编号G02F1/01GK1497895SQ20031010137
公开日2004年5月19日 申请日期2003年10月16日 优先权日2003年10月16日
发明者李圭雄, 李汉林, 五润济, 黄星泽 申请人:三星电子株式会社