专利名称：通过使用分布式放大用于在光学通信系统中传输信息的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及光学通信系统，且更具体地涉及一种通过使用分布式放大用于在光学通信系统中传输信息的方法和系统。
背景技术：
电信系统、有线电视系统及数据通信网络使用光学网络快速地在远程点之间传送大量信息。在光学网络中，信息以光学信号的形式通过光纤被传送。光纤是能够远距离传输信号而仅有非常低损耗的薄玻璃纤维。
光学网络经常利用波分复用(WDM)来增加传输能力。在WDM网络中，若干光学信道以全异的波长被承载在每个光纤中。网络能力随着每个光纤中多重的波长(或信道)数量而增加。
在WDM或其它光学网络中信号未经放大可以被传输的最大距离受到与光纤有关的吸收、散射及其它损耗的限制。为了远距离传输信号，光学网络典型地包括沿着每个光纤路由而隔开的若干分立的放大器。分立的放大器增强所接收的信号以补偿在光纤中的传输损耗。
利用喇曼效应放大，信号还可在光纤中被增强。在喇曼效应中，在光纤中行进的光学信号靠在相同光纤内行进的较低波长泵浦光的存在而被放大。泵浦光可随信号前向行进或与信号方向相反后向行进。由于前向的泵浦放大因交叉增益调制(cross gain modulation)(XGM)引起WDM系统中信道之间的串扰，所以反向泵浦放大被典型地用于有关的WDM和其它多信道系统。这限制了多信道系统中的喇曼效应放大用于单方向的传输光纤并且防止了双向的分布式放大。
发明概述本发明提供了一种通过使用分布式放大用于在光学通信系统中传输信息的改进方法和系统。在特定的实施例中，经相位、频率或其它非强度调制的信息信号被用来沿着光学链路传输数据，所述光学链路允许前向或同泵浦、及后向或逆泵浦、分布式喇曼放大(DRA)而同时仍然提供优越的信噪比。
根据本发明的一个实施例，用于在光学通信系统中传输信息的方法和系统包括利用数据信号调制光学载波信号的非强度特征，以产生光学信息信号。所述光学信息信号在光学链路上被传输。利用光学链路中以与光学信息信号相同方向行进的共发射(co-launched)的放大信号，光学信息信号在光学链路的一长度上被放大。
更具体地，根据本发明的特定实施例，光学信息信号利用共发射的放大信号通过DRA被放大。在这个及其它实施例中，光学信息信号可与其它光学信息信号复用，以产生波分复用(WDM)信号用于经过光学链路进行传输。非强度调制特征可包括载波信号的相位和/或频率。
根据本发明的另一方面，光学信息信号可通过使用强度调制器被传输时钟频率重新调制，以产生经多重调制的信号。所述经多重调制的信号被在光学链路上传输且利用共发射的放大信号在光学路径的一长度上被放大。
本发明的技术优点包括提供一种通用使用分布式放大用于在光学通信系统中传输信息的改进方法和系统。在特定的实施例中，采用相位或频率调制以通过光纤传输数据，以为了允许双向DRA而在信道之间没有因交叉增益调制(XGM)导致的串扰。结果是，信号可以高的信噪比被传输较远的距离并且DRA可被用在长途的光学传输系统中。
本发明的一个或更多个实施例的另一技术优点包括提供使用分布式放大的双向多信道光学通信系统。尤其是，通过使用非强度调制，数据被运输以允许在DRA泵浦激光器的前向及后向方向上的数据传输。因而，双向通信系统的放大得到改善且数据可被双向通信的距离得到增加。
本发明的一个或更多个实施例的另外技术优点包括提供具有改善功率裕度的光学传输系统。尤其是，通过使用相位或频率移位键控，数据被调制以消除XGM，使最后所得到的信号通过使用强度调制利用传输时钟被重新调制。结果是，在相位边缘上非线性和色效应产生的信号恢复问题被减至最小而仍然允许前向和/或后向的DRA及高的信噪比。
对于本领域的一个普通技术人员，从下面的图、说明及权利要求中本发明的其它技术优点将是极为显而易见的。
附图的简要说明为了更完整地理解本发明及其优点，现在结合所附的附图参考下述说明，在附图中相似的数字代表相似的部件，其中
图1是示例根据本发明一个实施例的使用分布放大的光学通信系统的方框图；图2是示例根据本发明一个实施例的图1中光学发送器的方框图；图3A-C是根据本发明几个实施例用于在图1的光学通信系统中传输的非强度调制信号的示例图；图4是示例根据本发明另一实施例的图1中光学发送器的方框图；图5是根据本发明一个实施例由图4中光学发送器所产生的光学波形的示例图；图6是示例根据本发明一个实施例的图1中光学接收器的方框图；图7是根据本发明一个实施例的图6中非对称马赫泽德干涉仪的频率响应示例图；图8A-C是示例根据本发明几个实施例的图1中解复用器的方框图；图9是示例根据本发明的一个实施例通过使用分布式放大用于经过光学通信系统进行数据通信的方法；图10是示例根据本发明的一个实施例使用分布式放大的双向光学通信系统的方框图；图11是示例根据本发明另一实施例的图1中光学发送器和接收器的方框图；图12是示例根据本发明一个实施例的图11中的调制器的方框图；图13是示例根据本发明一个实施例用于基于接收器侧信息调谐光学信号调制深度的方法的流程图；图14是示例根据本发明的一个实施例在信息信道中分布时钟信号的光学通信系统的方框图；图15是示例根据本发明的一个实施例用于从经多重调制信号中抽取时钟信号的光学接收器的方框图。
本发明的详细说明图1示例一种根据本发明一个实施例的光学通信系统10。在这个实施例中，光学通信系统10是波分复用(WDM)系统，其中若干光学信道以全异的波长被承载在公用路径中。将要理解到光学通信系统10可包括其它适合的单信道、多信道或双向传输系统。
参考图1，WDM系统10包括由光学链路16所耦合到一起的在源端点处的WDM发射器12和在目的端点处的WDM接收器14。WDM发射器12将处于多种光学信号(或信道)的数据通过光学链路16发射到远程位置的WDM接收器14。信道之间的间隔被加以选择以避免或将相邻信道之间的串扰减至最小。在一个实施例中，如下面所更详细说明的那样，最小的信道间隔(df)包括为在整数(N)的0.4至0.6之内倍数的传输符号率和/或比特率(B)。用数学加以表达(N+0.4)B＜df＜(N+0.6)B。这抑制了相邻信道的串扰。将理解为信道间隔可被适当地改变而不偏离本发明的范围。
WDM发射器12包括多个光学发送器20和WDM复用器22。每个光学发送器20在信道间隔处产生处于相异波长λ1、λ2…λn集合中之一波长的光学信息信号24。光学信息信号24包括具有至少一个被调制成对音频、视频、文本、实时、非实时或其它适合的数据进行编码的特征的光学信号。光学信息信号24被WDM复用器22复用进单个WDM信号26用于在光学链路16上传输。将要理解为光学信息信号24可另外被适合地组合进WDM信号26中。WDM信号在同步的光学网络(SONET)中或以其它适合的格式被传输。
WDM接收器14接收、分离且解码光学信息信号24来恢复所包括的数据。在一个实施例中，WDM接收器14包括WDM解复用器30和多个光学接收器32。WDM解复用器30将从单个WDM信号26中多路分离光学信息信号24，并且将每个光学信息信号24发送到对应的光学接收器32上。每个光学接收器32从光学上或从电学上将来自对应信号24的编码数据进行恢复。在此所使用的术语每个均意味着至少一被标识的项子集当中的每一个。
光学链路16包括光纤或其中光学信号可被低损耗地加以传输的其它适宜介质。沿着光学链路16被置于其中的是一个或更多个光学放大器40。光学放大器40增强或增加了一个或更多光学信息信号24及由此WDM信号26的强度，而不需要光电转换。
在一个实施例中，光学放大器40包括分立的放大器42和分布式放大器44。分立的放大器42包括掺杂稀土的纤维放大器，如掺杂铒的纤维放大器(EDFA)以及用来放大在光纤链路16中一点处的WDM信号26的其它适宜放大器。
分布式放大器44放大沿着光学链路16延伸长度的WDM信号26。在一个实施例中，分布式放大器44包括双向分布的喇曼放大器(DRA)。每个双向DRA 44包括在放大器44开始处被耦合到光学链路16上的前向或同泵浦源激光器50以及在放大器44末端处被耦合到光学链路16上的后向或逆泵浦源激光器52。将理解为同泵浦及逆泵浦源激光器50和52可放大光学链路16中全异的或仅部分重叠的长度。
喇曼泵浦源50和52包括半导体或能够产生泵浦光或放大信号、能够放大包括一个、更多或全部所包括的光学信息信号24的WDM信号26的其它适宜激光器。泵浦源50和52可被去偏振、进行偏振编码或进行偏振复用以将喇曼增益的偏振敏感度减至最小。
来自同泵浦激光器52的放大信号被发射在WDM信号26行进的方向上且因此与WDM信号26以基本相同的速度和/或以略微的或其它适合的速度失配共同传播。来自逆泵浦激光器52的放大信号被发射在与WDM信号26相反的行进方向上且因此相对于WDM信号26逆传播。放大信号可同时以相同或其它适宜的速度在相反的方向上行进。
放大信号包括比待被放大的信号具有较低波长的一个或更多个高功率光或波形。当放大信号在光学链路16中行进时，它在链路16中散射原子、将一些能量损失到原子中且继续以与被放大信号相同的波长行进。通过这种方式，被放大的信号经过许多英里或公里获取了能量，这是由于它由更多的光子来表示。对于WDM信号26，同泵浦的和逆泵浦的激光器50和52可每个包括几个不同的泵浦波长，所述波长共同被用于放大每一个波长相异的光学信息信号24。
在一个实施例中，如下面更详细所述，在每个光学发送器20处利用数据信号调制载波信号的非强度特征。非强度特征包括相位、频率或对因来自前向泵浦分布式放大器或双向泵浦分布式放大器的交叉增益调制(XGM)所导致的串扰不具有或具有有限敏感性的其它适宜特征。通过使用强度调制器，利用时钟或其它非数据的信号，非强度调制的光学信息信号可被进一步调制以及/或被重新调制。因此，非强度调制的光学信息信号可包括对非数据信号的强度调制。
在一特定的实施例中，如下面更详细所述，WDM信号26包括经相位或频率调制的光学信息信号24，通过使用在信道24之间没有因XGM导致的串扰的双向DRA 44所述信号24被放大。在这个实施例中，双向DRA 44提供处于优良光学信噪比的放大且因此使更远传输距离和改善的传输性能能够实现。
图2示例根据本发明一个实施例的光学发送器20的详图。在这个实施例中，光学发送器20包括激光器70、调制器72和数据信号74。激光器70产生处于具有良好波长控制的预先规定频率的载波信号。典型地，由激光器70所发射的波长被选择在1500纳米(nm)范围之内，在所述范围对于二氧化硅基光纤出现最小的信号衰减。更具体地，波长通常地被选择在从1310至1650nm的范围之内但是可适当地加以变化。
调制器72利用数据信号74对载波信号加以调制，以产生光学信息信号24。调制器72可采用振幅调制、频率调制、相位调制、强度调制、振幅-移位键控、频率-移位键控、相位-移位键控及用于将数据信号74编码到载波信号上的其它适宜技术。此外，将理解为不同的调制器72可采用不只一个组合的调制系统。
根据本发明的一个实施例，调制器74利用数据信号74对载波信号的相位、频率或载其它适宜的非强度特征进行调制。正如前面所说明，这产生对因使用双向DRA或其它分布式放大在长途及其它传输系统中的XGM所导致的串扰具有极差敏感性的非强度光学信息信号24。载波、载波波形的频率调制及载波波形的相位调制的详情被示例于图3A-C。
参考图3A，载波信号76是处于规定波长的完全周期信号。载波信号76具有至少一个可由调制来改变的特征且能够经由调制携带信息。
参考图3B，利用数据信号74对载波信号76的频率进行调制，以产生经频率调制的光学信息信号78。在频率调制中，载波信号76的频率作为数据信号74的函数被移位。频率移位键控可被使用，其中载波信号的频率在分立的状态之间移位。
参考图3C，利用数据信号80对载波信号76的相位进行调制，以产生经相位调制的光学信息信号82。在相位调制中，载波信号76的相位作为数据信号80的函数被移位。相位移位键控可被使用，其中载波信号的相位在分立的状态之间移位。
图4示例根据本发明另一实施例的光学发送器80。在这个实施例中，数据被相位或频率调制到载波信号上且随后利用与信号时钟同步的强度调制被重新调制，以提供在传输系统中优良的功率裕度。
参考图4，光学发送器80包括激光器82、非强度调制器84和数据信号86。利用数据信号86非强度调制器84对来自激光器82的载波信号的相位或频率进行调制。所带来的经数据调制的信号被传递到强度调制器88，利用时钟频率90用于重新调制以产生经双重或者多重调制的光学信息信号92。因为基于时钟的强度调制是非随机的、完全的周期型式，所以只要在前向泵浦方向上存在略微的速度失配，则由DRA44产生因XGM导致的极少串扰或没有产生串扰。图5示例经双调制的光学信息信号92的波形。
图6示例根据本发明一个实施例的光学接收器32的详图。在这个实施例中，光学接收器32接收一被多路分离的光学信息信号24，利用相位移位键控使数据被调制到载波信号的相位上。将理解为光学接收器32可另外被适当地配置成接收且探测除以光学信息信号24被编码以外的数据，而不偏离本发明的范围。
参考图6，光学接收器32包括非对称的干涉仪100和探测器102。干涉仪100是一非对称的马赫泽德干涉仪或其它适宜的干涉仪，所述干涉仪可用来将经非强度调制的光学信息信号24转换成经强度调制的光学信息信号，用于由探测器102的数据探测。优选地，马赫泽德干涉仪100具有取决于波长的损耗以及针对信道间隔的良好拒绝特征。
马赫泽德干涉仪100将所接收的光学信号分裂成不同长度的两个干涉仪路径110和112，且然后将两个路径110和112从干涉测量上加以组合，以产生两个互补的输出信号114和116。尤其地，光学路径差(L)等于符号率(B)乘以光速(c)再除以路径的光学指数(n)。用数学来表达L＝Bc/n。
在一特定的实施例中，基于符号或比特率测定两个路径长度110和112的大小，以提供一个符号周期或位的移位。在这个实施例中，马赫泽德干涉仪100具有取决于波长的损耗，当如前所说明当信道间隔包括为在整数(N)的0.4至0.6之间倍数的符号传输率时，所述损耗增加了相邻信道的拒绝。
探测器102是双或其它适宜的探测器。在一实施例中，双探测器102包括以平衡配置串行连接的光电二极管120和122以及限幅放大器124。在这个实施例中，来自马赫泽德干涉仪100的两个互补光学输出114和116被施加到光电二极管120和122用于光信号到电信号的转换。取决于由干涉仪100所提供的光学强度，限幅电子放大器124将所述电信号转换成数字信号(0或1)。在另一实施例中，探测器102是具有被耦合到输出116的一个光电二极管122的单探测器。在这个实施例中，输出114没有被使用。
图7示例出根据本发明一个实施例非对称性马赫泽德干涉仪100的频率响应。在这个实施例中，信道间隔包括如上所述的在整数(N)的0.4至0.6之间倍数的符号传输率。正如可以看出的，相邻信道的光学频率被非对称性马赫泽德干涉仪100自动地拒绝以帮助解复用器30的信道拒绝。将理解到非对称性马赫泽德干涉仪100可被用在有关的其它适合的信道间隔中。
图8A-C示例根据本发明一个实施例的解复用器30的详图。在这个实施例中，在WDM接收器14的解复用器30内和/或在解复用之前或在解复用步骤之间，经相位或频率调制的光学信息信号24被转换成强度调制光学信息信号。将理解为解复用器30可另外适当地将光学信息信号24从WDM信号26中进行解复用和/或分离，而不偏离本发明的范围。
参考图8A，解复用器30包括多个解复用元件130和多信道格式的转换器131。每个解复用元件130将所接收到的信道集132分离成两个分立的信道集134。最终的信道分离由电介质滤光片136来完成，每个介质膜滤光片136对具体的信道波长138加以滤光。
多信道格式的转换器131将相位调制转换成强度调制且可能是具有一位移位的马赫泽德干涉仪100，如前面就有关干涉仪100或具有将至少两个经相位或频率调制的信道转换成经强度调制WDM信号信道的周期性光学频率响应的适宜光学设备所说明的那样，所述干涉仪100用来将经非强度调制的信号转换成经强度调制的信号。强度转换干涉仪可在第一级解复用元件130之前、在第一和第二级之间或在其它适宜的级之间。另一解复用元件130可包括滤光片或用来将进入的信道集132滤光成两个输出信道集134的非转换马赫泽德干涉仪。
在特定的实施例中，多信道格式的转换器131是具有与WDM信道间隔或其整数的子倍数相符的自由光谱范围的非对称性马赫泽德干涉仪。这允许所有的WDM信道在马赫泽德干涉仪之内被同时地加以转换。在这个实施例中，基于限定自由光谱范围的信道比特率，可对信道间隔加以配置。强度转换马赫泽德干涉仪在解复用器30中的放置消除了既庞大又昂贵的在每个光学接收器32处放置干涉仪100的需要。此外，包括马赫泽德和其它解复用元件130的解复用器30可被制造在同一芯片上，其减小了WDM接收器14的大小和成本。
参考图8B，解复用器30包括多个波长交错器(interleaver)133和针对由最后一级波长交错器133所输出的每个经交错的光学信息信号集的多信道格式转换器135。每个波长交错器133将所接收到的信道集分离成两个分立的经交错的信道集。多信道格式的转换器135可是具有一位移位的非对称性马赫泽德干涉仪，如前面就有关干涉仪100或其它适宜光学设备所说明的那样，所述非对称性马赫泽德干涉仪用来将经非强度调制的信号转换成经强度调制的信号。将在格式转换器前面的波长交错器作为WDM解复用的一部分使用允许几个WDM信道在一个马赫泽德干涉仪中被同时转换，即使干涉仪的自由光谱范围与WDM信道间隔的整数倍数并不相符。图8C示例四个马赫泽德干涉仪的传输，其针对利用波长交错器133的解复用器30的特定实施例，其中自由光谱范围是信道间隔的四分之三。在这个实施例中，四个马赫泽德干涉仪可被用来转换所有的WDM信道。
图9示例一种根据本发明一个实施例用于通过使用分布式放大在光学通信系统中传输信息的方法。在这个实施例中，数据信号被相位移位键控到载波信号上且在传输期间通过使用分立的和分布式放大，信号得到放大。
参考图9，所述方法开始于步骤140，其中利用数据信号74对每个全异波长光学载波信号的相位进行调制，以产生光学信息信号24。在步骤142中，光学信息信号24被多路复用成WDM信号26。在步骤143，WDM信号26在光学链路16中被传输。
继续进行到步骤144，通过利用分立的和分布式放大，WDM信号26沿着光学链路16被放大。如前面所说明，WDM信号26可通过使用EDFA 42在分立点处被放大以及通过使用双向DRA 44被分布式地放大。因为数据信号被调制到载波信号的相位上，所以消除了因前向泵浦放大导致的来自XGM的信道间串扰。因而，信噪比可以被最大化且信号可被传输经过较远的距离而无需再生。
接下来，在步骤145，WDM信号26被WDM接收器14所接收。在步骤146，WDM信号26由解复用器30进行解复用，以将光学信息信号24分离出去。在步骤147，经相位调制的光学信息信号24被转换成经强度调制的信号，用于在步骤148中数据信号74的恢复。这样，通过使用具有低位噪比的前向或双向泵浦分布式放大，数据信号74被远距离传输。
图10示例根据本发明一个实施例的双向光学通信系统150。在这个实施例中，双向通信系统150包括在光学链路156每个末端处的WDM发射器152和WDM接收器154。如前面就有关WDM发射器12所述，WDM发射器152包括光学发送器和复用器。类似地，如前面就有关WDM接收器14所述，WDM接收器154包括解复用器和光学接收器。
在每个末端，WDM发射器和接收器组通过路由设备158被连接到光学链路156。路由设备158可是光学循环器、光学滤光器或光学交错器滤光器，其能够允许将出口业务从WDM发射器152传递到链路156以及从链路156将将进口业务路由选择到WDM接收器154。
光学链路156包括沿着链路被周期性隔开的双向分立放大器160和双向分布式放大器162。双向分立放大器160可包括如前面就有关放大器42所述的EDFA放大器。类似地，分布式放大器162可包括DRA放大器，如前面就有关DRA放大器44所述，所述DRA放大器包括同泵浦的和逆泵浦的激光器164和166。
在操作中，产生WDM信号且其被从每个端点传输到另一端点，以及WDM信号从所述另一端点被接收到。沿着光学链路156的长度，通过使用双向泵浦的DRA 162 WDM信号被放大。因为数据并没有以光学强度的形式被承载，所以因XGM导致的串扰被消除。因此，DRA和其它适宜的分布式放大可被用在长途和其它适宜的双向光学传输系统中。
图11示例根据本发明另一实施例的光学发送器200和光学接收器202。在这个实施例中，光学发送器200和光学接收器204进行通信以对调制进行精调谐，以求光学信息信号24得到改善的传输性能。将理解为光学信息信号24的调制可另外通过使用下游反馈被精调谐，而不偏离本发明的范围。
参考图11，光学发送器200包括激光器210、调制器212和数据信号214，其作为如前面就有关的激光器70、调制器72和数据信号74所述而操作。控制器216接收来自下游光学接收器202的比特误差率或其它的传输误差指示，并且基于所述指示调节调制器的调制深度，以将传输误差降低和/最小化。控制器216可调节振幅、强度、相位、频率和/或调制器212的其它适宜的调制深度，并且可使用任何适宜的控制环路或其它算法，所述算法单独地或就朝着最小化或降低的传输误差率方向有关的其它特征对调制进行调节。因此，例如，控制器216可调节光学发送器80中的非强度调制深度和周期性强度调制深度，以产生和优化经多重调制的信号。
光学接收器202包括如就从前有关干涉仪100和探测器102所说明进行操作的干涉仪220和探测器222。前向误差校正(FEC)解码器224使用头部、冗余、征兆或头部中的其它适合位或SONET的其它段或其它帧或其它传输协议数据，以确定位的误差。FEC解码器224校正所探测的位误差并且将位误差率或传输误差的其它指示器转送到控制器226用于光学接收器202。
控制器226通过光学监测信道(OSC)230将位误差率或其它指示器通信到光学发送器200内的控制器216。控制器216和226可彼此间通信以在传输系统的初始化或建立期间、在传输系统操作期间周期性地、在传输系统操作期间连续地或响应于预先限定的触发事件对调制深度进行精调谐。通过这种方法，基于在接收器处所测量的被接收信号的质量，调制深度被加以调节以将色散、非线性效应、接收器特性及其它不可预见的和/或可预见的系统特性减至最小。
图12示例根据本发明一个实施例的调制器212的详图。在这个实施例中，调制器212采用相位和强度调制来产生经双调制的光学信息信号。相位和强度调制深度基于接收器侧的反馈被加以调节以将传输误差减至最小。
参考图12，对于相位调制如相位移位键控，调制器212包括被耦合到电驱动器232的偏置电路230。偏置电路230可是电源且电驱动器232可是宽带放大器。偏置电路230由控制器216控制以向电驱动器232输出偏置信号。偏置信号提供相位调制的指数。电驱动器232基于偏置信号放大数据信号214并且将结果信号输出到相位调制器234。相位调制器234将接收的经偏置调节的数据信号调制到由激光器210输出的载波信号的相位上，以产生经相位调制的光学信息信号236。
对于强度调制如强度移位键控，调制器212包括被耦合到电驱动器242的偏置电路240。偏置电路240由控制器216控制以向电驱动器242输出偏置信号。所述偏置信号充当强度调制指数。电驱动器242基于偏置信号放大网络、系统或其它适合的时钟信号244，并且将结果信号输出到强度调制器246。强度调制器246被耦合到相位调制器234并且将接收的经偏置调节的时钟信号调制到经相位调制的光学信息信号236上，以产生双调制的光学信息信号用于到接收器的传输。将理解为在发射器处的相位和强度调制还可另外基于接收器侧的反馈被适合地加以控制，以将数据在光学链路上的传输误差减至最小。
图13示例根据本发明一个实施例通过使用接收器侧信息用于精调谐光学信息信号的调制深度的方法。所述方法开始于步骤250，其中光学载波利用在光学发送器200处的数据信号214被调制。接下来，在步骤252，结果的光学信息信号24以WDM信号26被传输到光学接收器202。
前进到步骤254，数据信号214在光学接收器204处被恢复。在步骤256，FEC解码器基于SONET总开销中的位确定数据的位误差率。在步骤258，位误差率通过OSC 230被光学接收器202的控制器226报告到光学发送器200的控制器216。
接下来，在判定步骤260，控制器216确定调制是否被优化。在一个实施例中，当位误差率被减至最小时调制被优化。如果调制未被优化，则判定步骤260中的No分支通向步骤262，在此调制深度被加以调节。步骤262返回到步骤250，在此数据信号214用新的调制深度被加以调制并被传输到光学接收器202。在经过反复跟踪和测量或其它适合的机理对调制深度加以优化之后，判定步骤260的Yes分支通向过程的结束。通过这种方法，传输性能得到改善且传输误差被减至最小。
图14示例出根据本发明的一个实施例在信息信道中分布时钟信号的光学通信系统275。在这个实施例中，纯时钟在信道中被传输到光学系统275中的一个、更多个或全部节点上。
参考图14，光学系统275包括经过光学链路284被耦合到WDM接收器282上的WDM发射器280。WDM发射器280包括多个光学发送器290和WDM多路复用器292。每个光学发送器290在信道间隔处产生处于一组离散波长之一的光学信息信号294。在时钟信道296中，光学发送器290产生具有至少一个被调制成对时钟信号进行编码的特征的光学信息信号294。在数据信道297中，光学发送器290产生具有至少一个被调制成对对应的数据信号进行编码的特征的光学信息信号294。
来自时钟和数据信道296和297的光学信号294被WDM多路复用器292复用到信号WDM信号298，用于在光学链路284上的传输。沿着光学链路284，如从前所说明所述信号可被分立的和/或分布式放大器放大。
WDM接收器282接收、分离或解码光学信息信号294，以恢复所包括的数据和时钟信号。在一个实施例中，WDM接收器282包括WDM解复用器310和多个光学接收器312。WDM解复用器310将来自单WDM信号298的光学信息信号294进行分路信号分离，并且将每个光学信息信号294发送到对应的光学接收器312。
每个光学接收器312从光学上或电学上恢复来自对应信号294的编码数据或时钟信号。在时钟信道296中，时钟信号被恢复且被转送到数据信道297中的光学接收器312用于数据抽取和前向误差校正。在信息信道中的纯时钟传输允许具有较小抖动的更稳定的时钟恢复。稳定的时钟可被前向误差校正所使用，以改善甚至在抖动和差的光学信号质量存在下的位误差率。
图15示例根据本发明的一个实施例用于从经多调制信号中抽取时钟信号的光学接收器320。在这个实施例中，如就有关光学发送器80所说明，光学接收器320接收经多路分离的光学信息信号，所述信号其数据相位被调制到载波信号上，随后所述载波信号与网络、系统或其它适合的时钟同步利用强度调制被重新调制。光学接收器320从光学信号中抽取时钟信息并且使用稳定时钟来从经相位调制的信道信号中恢复数据。因此，每个信道可以恢复其自己的时钟。
参考图15，光学接收器320包括如从前就有关光学接收器32所说明的干涉仪322和探测器324。干涉仪322接收经多重调制的信号并且将相位调制转换成强度调制，用于由探测器324进行数据信号330的恢复。
时钟恢复元件326包括光电二极管和/或其它适合的元件，以在数据信号的相位到强度转换之前恢复时钟信号。时钟恢复元件326可包括锁相环路、储能电路、高质量滤波器等。时钟恢复元件326接收经多重调制的信号并且恢复来自强度调制的时钟信号332。
数据信号330和被恢复的时钟信号332被输出到数字触发器或其它适合的数据恢复电路334。通过这种方法，光学接收器320在数据信号的相位到强度转换之前从光学信号中抽取时钟信息，并且甚至对于对应于处于1e-2范围内的位误差率的差光学信号质量，提供具有较小抖动的稳定的时钟恢复。
虽然本发明针对几个实施例已经进行说明，但是对于本领域的普通技术人员可联想到各种变化和修改。旨在本发明涵盖属于所附权利要求范围内的这样的变化和修改。
权利要求
1.一种用于在光学通信系统中传输信息的方法，包括利用数据信号调制光学载波信号的非强度特征，以产生光学信息信号；在光学链路上传输所述光学信息信号；以及利用光学链路中以与所述光学信息信号相同方向行进的共发射的放大信号，光学信息信号在光学链路的一长度上被放大。
2.根据权利要求1的方法，其中所述共发射的放大信号以与所述光学信息信号基本上相同的速度行进。
3.根据权利要求1的方法，其中所述共发射的放大信号包括一低于所述光学信息信号波长的波长。
4.根据权利要求1的方法，其中利用所述共发射的放大信号，所述光学信息信号在光学链路的一长度上通过分布式喇曼放大(DRA)被放大。
5.根据权利要求1的方法，进一步包括产生多个光学信息信号，每个光学信息信号包括具有利用数据信号被调制的非强度特征的波长相异的载波信号。将所述多个光学信息信号进行复用，以产生波分复用(WDM)信号；在光学链路上传输所述WDM信号；以及利用在与所述WDM信号相同方向传输的多个共发射的放大信号，在光学链路的所述长度上放大所述WDM信号。
6.根据权利要求1的方法，其中利用所述数据信号光学载波信号的相位被调制。
7.根据权利要求1的方法，其中利用所述数据信号光学载波信号的频率被调制。
8.根据权利要求1的方法，利用在与所述光学信息信号及所述共发射的放大信号相反方向行进的逆发射放大信号，在所述光学链路的第二长度上进一步放大所述光学信息信号。
9.根据权利要求1的方法，其中所述光学信息信号和所述共发射的放大信号在所述第一方向上行进，进一步包括利用第二数据信号调制第二光学载波信号的非强度特征，以产生第二光学信息信号；在光学链路上在与所述第一方向相反的第二方向上传输所述第二光学信息信号；以及利用在所述第二方向上行进的逆发射放大信号和所述共发射放大信号，在光学链路的所述长度上放大所述第一和第二光学信息信号。
10.根据权利要求1的方法，进一步包括通过使用强度调制器利用传输时钟频率重新调制所述光学信息信号，以产生一经多重调制的信号；在光学链路上传输所述经多重调制的信号；以及利用在与所述多重调制的信号相同方向上行进的所述共发射的放大信号，在光学链路的所述长度上放大所述经多重调制的信号。
11.根据权利要求1的方法，利用分立的放大器进一步在所述光学链路中放大所述信号。
12.根据权利要求1的方法，其中所述分立放大包括一掺杂铒的纤维放大器(EDFA)。
13.一种光学通信系统，包括光学发送器，其可操作用来利用数据信号调制光学载波信号的非强度特征以产生光学信息信号；光学链路，其可操作用来传输所述光学信息信号；以及分布式的放大器，其包括可操作用来共发射与所述光学信息信号在相同方向行进的放大信号的泵浦激光器，所述共发射的放大信号可操作用来在光学链路的一长度上放大所述光学信息信号。
14.根据权利要求13的光学通信系统，其中所述共发射的放大信号以与所述光学信息信号基本上相同的速度行进。
15.根据权利要求13的光学通信系统，其中所述共发射的放大信号包括低于所述光学信息信号波长的波长。
16.根据权利要求13的光学通信系统，其中利用所述共发射的放大信号，所述光学信息信号在所述光学链路的所述长度上通过分布的喇曼放大(DRA)被放大。
17.根据权利要求13的光学通信系统，进一步包括光学发送器，其可操作用来产生多个光学信息信号，每个光学信息信号包括具有利用数据信号被调制的非强度特征的波长相异的载波信号；将所述多个光学信息信号进行复用以产生波分复用(WDM)信号以及在光学链路上传输所述WDM信号；以及分布式的放大器，其包括可操作用来共发射与所述WDM信号在相同方向行进的多个放大信号的泵浦激光器，所述共发射的放大信号可操作用来在光学链路的所述长度上放大所述WDM信号。
18.其中根据权利要求13的光学通信系统，其中利用数据信号对光学载波信号的相位进行调制。
19.根据权利要求13的光学通信系统，其中利用数据信号对光学载波信号的频率进行调制。
20.根据权利要求13的光学通信系统，所述分布式放大器包括可操作用来在与光学信息信号相反方向上逆发射第二放大信号的第二泵浦激光器，所述逆发射的放大信号可操作用来在光学链路的第二长度上放大所述光学信息信号。
21.根据权利要求13的光学通信系统，进一步包括第二光学发送器，其可操作用来利用第二数据信号调制第二光学载波信号的非强度特征以产生第二光学信息信号；光学链路，其可操作用来在与所述光学信息信号相反的方向传输所述第二光学信息信号；以及分布式的放大器，其包括可操作用来逆发射在与所述光学信息信号相反方向行进的第二放大信号的第二泵浦激光器，所述共发射的放大信号与逆发射的放大信号可操作用来在光学链路的所述长度上放大所述光学信息信号和所述第二光学信息信号。
22.根据权利要求13的光学通信系统，进一步包括光学发送器，其可操作用来通过使用强度调制器利用传输时钟频率重新调制所述光学信息信号，以产生经多重调制的信号；光学链路，其可操作用来传输所述经多重调制的信号；以及共发射的放大信号，其可操作用来在光学链路的所述长度上放大所述经多重调制的信号。
23.在光学链路中被传播的光学信息信号，包括被调制到光学载波信号的非强度特征上的数据信号；以及包括通过喇曼效应从共发射的放大信号所吸收的多个光子的所述光学信息信号。
24.根据权利要求23的光学信息信号，其中光学载波信号的非强度特征包括光学载波信号的相位。
25.根据权利要求23的光学信息信号，其中光学载波信号的非强度特征包括光学载波信号的频率。
26.一种用于在光学通信系统中传输信息的方法，包括利用数据信号调制多个波长相异载波信号中每一个的相位和频率之一，以产生光学信息信号；将所述光学信息信号复用，以产生波分复用(WDM)信号；在光学链路上传输所述WDM信号；以及通过使用分布式的喇曼放大(DRA)，利用在与WDM信号相同方向行进的共发射泵浦信号以及在与WDM信号相反方向行进的逆发射泵浦信号，在光学链路中放大WDM信号。
全文摘要
一种用于在光学通信系统中传输信息的方法和系统包括利用数据信号调制光学载波信号的非强度特征，以产生光学信息信号。所述光学信息信号经过光学链路被传输。利用在光学链路中与所述光学信息信号相同方向行进的共发射放大信号，所述光学信息信号在光学链路的一长度上被放大。
文档编号H01S3/094GK1650549SQ02813965
公开日2005年8月3日 申请日期2002年5月9日 优先权日2001年5月10日
发明者T·霍施达, H·奥纳卡, T·特拉哈拉 申请人:富士通株式会社