专利名称：归零交替传号反相光发射机及产生所述光信号的方法
技术领域：
本发明通常涉及一种光发射机，特别地，涉及一种用于使用马赫-曾德尔调制器来产生归零交替传号(mark)反相(RA-AMI)光信号的光发射器。
背景技术：
本领域公知，归零(下文中指为“RZ”)光信号适于在其强度内携带任意信息，以便当用比特“1”表示时，光信号的能量状态从“0”能量电平变化到“1”能量电平然后回到“0”能量电平。这种归零特性使RZ光信号具有较窄的脉冲宽度。在光传输系统具有大于20Gbps数据速率的应用中，这对于作为光信号传输介质的光纤非线性不敏感。
尽管在这种归零交替传号反相(下文中指为“RZ-AMI”)调制系统中的光信号强度实质上与RZ光信号的强度一样，RZ-AMI调制系统的特征是对于每一个“1”比特，光信号的相位是相反的。因此，在RZ-AMI光信号设计用于保持RZ调制系统优点的同时，其较窄的光谱宽度提供了另一个优点，在密集波分复用(DWDM)光传输系统中提高了频带效率，并且通常光信号对光纤的色散不敏感。此外，随着对于每一个“1”比特来反相RZ-AMI光信号，抑制了其载频分量，从而能够更好地抵抗布里渊(Brillouin)非线性效应。
图1示出了传统RZ-AMI光发射机100的方框图，该发射机包括预编码器110、低通滤波器(LPF)120、连续波激光二极管(CW-LD)130以及第一和第二马赫-曾德尔调制器(MZM)140和150。预编码器110还包括用于对输入的非归零二进制数据进行预编码的1-比特延迟电路(T)114和异或电路112。低通滤波器120用于限制预编码数据的带宽。该低通滤波器具有与数据速率四分之一相对应的3dB带宽，并且将输入预编码数据预编码为具有其有限带宽的三进制数据。例如，当数据速率是40-Gbps时，低通滤波器120有10-GHz、3-dB带宽。连续波激光二极管130在其输出端提供CW模式光束。
同时，第一马赫-曾德尔调制器140根据三进制数据来执行对来自连续波激光二极管130的入射光进行调制的功能，以在其输出端产生双二进制光信号。在此，优选地，将马赫-曾德尔调制器140的偏置位置设置在与传输曲线上最小值相对应的零点。根据具有与二进制数据时钟频率的二分之一相对应的频率的正弦波时钟信号，第二马赫-曾德尔调制器150操作用于调制从第一马赫-曾德尔调制器140输入的双二进制光信号，以便在其输出端产生RZ-AMI光信号。例如，当数据速率是40Gbps时，正弦波时钟信号具有20GHz的频率，其中优选地，将第二马赫-曾德尔调制器150的偏置位置设置在与传输特征曲线的最小值相对应的零点。在RZ信号中，在“1”比特的表示中，RZ-AMI光信号使其能量从“0”能量电平转换到“1”能量电平并随后回到“0”能量电平，同时对于每一个“1”比特，将其相位从“0”反相到“π”或者从“π”反相到“0”。
可以利用使用用于产生载波抑制归零(CS-RZ)光信号的第一马赫-曾德尔调制器140和第二马赫-曾德尔调制器150的由传统双二进制光发射机的组合，构成RZ-AMI光信号发射机100，还可以将其称为双二进制载波抑制归零(DCS-RZ)光发射机。
图2示出了从图1所示光发射机100中输出的RZ-AMI光信号的眼图。如图1所示，可以理解，当使用具有与二进制数据速率的四分之一相对应的3-dB带宽的低通滤波器120时，在眼图的空号(space)(“0”或“低”)电平上形成纹波210。通常这些纹波导致在RZ-AMI光信号的接收端的接收灵敏度的恶化。
发明内容
因此，通过提供一种用于产生归零交替传号反相(RZ-AMI)光信号的光发射机和一种用于产生光信号的方法，本发明总的针对解决上述问题并提供附加优点。发射机能够去除在眼图的空号电平上发生的纹波，以提高接收灵敏度，而不使用低通滤波器。
在一个实施例中，提供了一种用于产生归零交替传号反相(RZ-AMI)光信号的光发射机，其包括光源，照射根据第一数据输入的强度来强度调制的光束；预编码器，用于预编码第二数据，第二数据包括与第一数据相同的信息；以及马赫曾德尔调制器，用于根据预编码第二数据，对强度调制光进行相位调制，以产生归零交替传号反相(RZ-AMI)光信号。
在另一个实施例中，提供了一种用于在光发射机中产生归零交替传号反相(RZ-AMI)光信号的方法，其包括步骤产生根据第一数据来强度调制的非归零光信号；预编码第二数据，第二数据包括与第一数据相同的信息；以及根据预编码的第二数据，对强度调制非归零光信号进行相位调制，以对于每一个“1”比特对其相位进行反相。
结合附图，从下面的详细说明中，本发明的上述特点和优点将变得显而易见，图中图1示出了传统归零交替传号反相(RZ-AMI)光发射机的示意方框图；图2示意地示出了来自图1所示光发射机的归零交替传号反相(RZ-AMI)光信号的眼图；图3示出了根据本发明实施例的归零交替传号反相(RZ-AMI)光发射机；图4示意地示出了在图3所示光发射机中处理的各种信号的时序图；图5示意地示出了从图3所示的电吸收调制激光器(EML)输出的强度调制光信号的眼图；图6示意地示出了从图3所示光发射机输出的RZ-AMI光信号的眼图；以及图7通过比较，示出了从例如图1所示的传统光发射机输出的RZ-AMI光信号的光谱图，以及根据本发明，从图3所示光发射机输出的RZ-AMI光信号的光谱图。
具体实施例方式
下面参考附图来说明本发明实施例。说明详细的结构和电路组件只是辅助全面理解本发明。因此，显而易见的是，可以没有这些细节而实现本发明。为了清楚和简洁，不详细地说明公知的功能或结构，因为它们会使发明模糊。此外，尽管在下面说明中会示出例如电路组件或方框的多个特定细节，它们只是为了按照示例的方式使读者更好地理解本发明，而不是局限于在此公开的这些细节。
参考图3，根据本发明实施例，归零交替传号反相(RZ-AMI)光发射机300包括用作光源的电吸收调制激光器(EML)310、预编码器320以及马赫曾德尔调制器(MZM)330。电吸收调制激光器310的功能是作为能够执行数据的直接调制的光源。为了更好地理解本发明，图4示出了在图3所示光发射机中处理的各种信号的时序图。
在操作中，电吸收调制激光器310提供根据输入到其中的非归零(NRZ)二进制信号的第一数据S1来强度调制的光信号S3。如图4所示，强度调制光信号S3在相位上没有改变但在强度上有一些改变。可以利用其上制作了激光二极管和调制器的单晶片集成电路组件来制作电吸收调制激光器310。可以理解，与具有相同功能的其它设备相比，这些电吸收调制激光组件在尺寸缩减和成本节省中具有更多优点。
参考图5，示出了从图3所示的电吸收调制激光器300输出的强度调制光信号的眼图。电吸收调制激光器300具有非线性传输曲线，优选地，例如如果施加了不大于-2伏特的足够电平的反向偏置电压，其零交叉点下降到在空号电平和传号电平之间的中间电平之下。
在图3中，用于预编码输入第二数据S2的预编码器320包括由T表示的1-比特延迟电路324以及由EX-OR表示的异或非门电路322。第二数据S2具有与第一数据S1相同的信息，即相同比特行，并且在本实施例中，第二数据S2还具有与第一数据S1相同的波形。在根据本发明的预编码器320中，现有技术构造的异或门可由图3所示的异或非门电路322代替。在第一和第二输入都是逻辑“1”或逻辑“0”的情况下，通常异或电路提供逻辑“0”比特，而在其余情况下提供逻辑“1”比特。异或非门电路322在其第一输入端接收第二数据，并且在其第二输入端接收1-比特延迟的反馈信号，因此在第一和第二输入端都是逻辑“1”比特或逻辑“0”比特的情况下，其在其输出端提供逻辑“1”比特，并且在其余情况下提供逻辑“0”比特。这种逻辑操作被称为“异或”逻辑操作。
马赫曾德尔调制器(MZM)330操作用于根据从预编码器320输入的预编码第二数据S4，对从电吸收调制激光器310输入的强度调制光信号S3进行相位调制，从而输出相位调制RZ-AMI光信号S5。在此，优选地，将马赫曾德尔调制器330的偏置位置设置在与传输曲线的最小值对应的零点。在RZ信号中，在“1”比特的表示中，RZ-AMI光信号S5使其能量从“0”能量电平转换到“1”能量电平并随后回到“0”能量电平，同时对于每一个“1”比特，将其相位从“0”反相到“π”或者从“π”反相到“0”。例如，双臂LiNbO3调制器可用于这种马赫曾德尔调制器330。
图6示出了从RZ-AMI光发射机300输出的RZ-AMI光信号S5的眼图。从眼图中可见，在眼图的空号电平上没有纹波。
图7利用比较示出了两个光谱图，即，首先是从RZ-AMI光发射机300输出的RZ-AMI光信号S5的光谱图，然后是典型RZ-AMI光信号的光谱图。比较这些光谱图，可以理解，根据本发明，RZ-AMI光信号比典型RZ-AMI光信号具有更窄的光谱宽度。
从上可见，本领域的技术人员可以理解，根据本发明，使用能够直接调制数据的光源和预编码器来配置RZ-AMI光发射机，预编码器具有异或非门和1-比特延迟电路，以便提供在“空号”电平中没有纹波的RZ-AMI光信号，从而提高光信号的接收端的接收灵敏度。此外，根据本发明，因为RZ-AMI光信号的光谱宽度通常比传统RZ-AMI光信号的光谱宽度窄，其更有利于提高DWDM(密集波分复用)系统中的频带效率。
尽管参考优选实施例示出并说明了本发明，对本领域技术人员是显而易见的是，在不脱离由所附权利要求所限定的本发明范围和精神下，在形式和细节中可以做各种变化和修改，并且可用等同物来代替其组件。
权利要求
1.一种用于产生归零交替传号反相(RZ-AMI)光信号的光发射机，包括光源，用于照射根据第一数据输入进行强度调制的光束；预编码器，用于预编码第二数据，所述第二数据具有与第一数据相同的信息；以及马赫曾德尔调制器，用于根据预编码第二数据，对强度调制光进行相位调制，以产生归零交替传号反相(RZ-AMI)光信号，其中来自所述马赫曾德尔调制器的归零交替传号反相(RZ-AMI)光信号是归零信号，对于每一个“1”比特反相其相位。
2.根据权利要求1所述的光发射机，其特征在于，第一和第二数据是具有彼此相同波形的非归零二进制信号。
3.根据权利要求1所述的光发射机，其特征在于，所述光源包括电吸收调制激光器(EML)。
4.根据权利要求1所述的光发射机，其特征在于，所述预编码器包括1-比特延迟电路和异或非门。
5.根据权利要求1所述的光发射机，其特征在于，将马赫曾德尔调制器的偏置位置设置在与传输曲线上最小值相对应的零点。
6.根据权利要求1所述的光发射机，其特征在于，将不大于-2V的反向偏置电压施加到电吸收调制激光器。
7.一种用于产生归零交替传号反相(RZ-AMI)光信号的方法，该方法包括步骤产生根据第一数据进行强度调制的非归零光信号；对具有与第一数据相同信息的第二数据进行预编码；以及根据预编码第二数据，对强度调制非归零光信号进行相位调制，以便产生非归零光信号，对于每一个每一个“1”比特，反相所述光信号的相位。
全文摘要
提供了一种用于产生归零交替传号反相(RZ－AMI)光信号的光发射机和一种用于产生光信号的方法。光发射机包括光源，用于在其输出端照射根据第一数据的强度进行强度调制的光束；预编码器，用于对具有与第一数据相同信息的第二数据进行预编码；以及马赫曾德尔调制器，用于根据预编码第二数据，对强度调制光进行相位调制，以产生归零交替传号反相(RZ－AMI)光信号。
文档编号H04B10/155GK1777068SQ20051010858
公开日2006年5月24日 申请日期2005年10月10日 优先权日2004年11月20日
发明者金容圭, 李官洙, 沈昌燮, 李在勋, 黄星泽 申请人:三星电子株式会社