专利名称：降低光纤线路中失真特性的技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及抑制光纤线路中互调产物的技术，该互调产物存在于N个所需要的频分复用(FDM)信道信息信号的规定的频带内，其方法是和上述信道信息信号一起同时传输一个抑制单音，所述抑制单音的功率电平高于各个FDM信道信息信号的功率电平，其频率位于N个所需要的FDM信道信息信号的规定的频率之外。
限制模拟光纤线路性能的因素之一是所用半导体激光器的非线性调制特性带来的互调失真。所述失真一般表现为产生一些在通向模拟线路的电输入端所没有的新频率。
对于频率为f1及f2的两个靠近的带内信号，三阶互调产物2f1-f2及2f2-f1也落入带内。
已经用过很多种技术去减小无线电及电传输系统的互调产物。一典型的例子是在1965年8月24日颁发给H·T·Prior的美国专利第3，202，928号中所作的介绍，其中，从输入信号中产生若干彼此同相的信号分量，并且，将它们分别放大，每个分量都对应于输入信号。随后，将一些分量的相位反向，将一些分量衰减，然后，将所有信号分量重新组合，以消除除了基波信号电压之外的所有信号分量。另一例子示于1968年5月14日颁发给R·S·Englebrecht的美国专利第3，383，618号，它公开了包含以下装置的电子传输电路系统(1)以多个频率同步传送能量的放大器，以及(2)设置在放大器的输出线路上的补偿电路，用于减小互调产物的影响。
在光学系统，T·E·Darcie等人在ElectronicLetters，Vol·21，No.16，1stAug.1985第665-666页发表文章讨论了在分布反馈(DF)及法布里-珀罗型InGaAsP激光器中的互调谐波失真。那篇文章的方程3的更正刊登在ElectronicLettersVol.22，No.11，22ndMay1986第619页的“Errata”中。那篇文章指出，波长在1·3到1·5μm的各种激光器结构产生几乎同样的失真，而强阻尼的激光器具有优越的失真特性。它还指出，因为其宽带特性，所以，这种激光器将适合于付载波系统应用场合，在此场合，在光纤线路上对多个信道进行分频多路复用。
先有技术领域中还留下的任务是，提供抑制模拟光纤线路中互调产物的技术。
根据本发明，前面提到的先有技术领域的问题已被解决，本发明涉及用于显著减小光纤线路中带内互调失真产物的技术，其方法是在光纤线路中同时传送包含规定频带内的N个FDM光学信道信息信号的FDM光波信号与很强的带外抑制单音。为了在光纤线路内提供对互调产物的最大抑制作用，同时传输的抑制单音最好应该是(1)其功率电平高于所需要的带内FDM信道信息信号的包络功率约+7到+10dB，(2)其频率位于FDM信道信号带外;这样，抑制单音和带内FDM信道信息信号之间所有频率的混合将不在FDM信道信息信号的频带内形成互调产物。
图1是示范的，互连的发射机和接收机的方框图，它们用于实施本发明，并且，显著地减小微波光纤线路中的带内互调产物。
图2是在图1电路中不施加抑制单音时双信道系统的有用信号和互调产物的示范频谱，图3是根据本发明在图1的电路中施加抑制单音时图2的示范频谱。
图1说明包括由光纤线路12互联的发射机10与光学接收机11的光学FDM通信系统的示范电路，根据本发明，所述电路能够抑制有关的互调产物。在发射机10中，接收到N个分离的电信息信号，它们作为第一输入信号通过引线201至20N分别送到调制器211至21N。每个调制器21i使用不同的信道载频fi，所以，当已调制信号通过线281至28N被接收并在组合器22中被组合后，该已调制信号落入相邻的、不重叠的各频带内，并且，在规定的总的FDM频带内产生组合的FDM输出信号。来自组合器22的已组合的FDM输出信号在加到激光发射机24的输入端之前最好通过射频(RF)宽带隔离器23。显然，隔离器23用于减小由于失配而在激光发射机24的输入端产生的、冲击调制器21的输出端的射频反射信号，因而，从理论上讲，如果适当地使系统最佳化，则可以将隔离器23省去。
为了下文的描述起见，假设激光发射机24是半导体二极管激光发射机，但是，很清楚，任何其它合适的激光发射机都可以用来取代它。在二极管激光发射机24中，用众所周知的办法把直流偏压加到激光器，以产生预定的光波载波信号。例如，用微波T形接头(未示出)把来自隔离器23的电输入FDM信号加到用于激光器24的直流偏压上，于是，输入的FDM信号同时调制激光器24的驱动电流以调制激光器24的输出光强。当用作激光器24时，半导体激光器的非线性调制特性引入影响光纤线路12的性能的互调产物。
如图2所示，对用于和调制器211及212关联的信道1和2的两个靠得很近的带内信号40及41，例如示范信号f1及f2来说，分别相当于2f1-f2及2f2-f1的三阶互调产物42及43也落入带内，因而，在所需要的带内信号中产生干扰信号。可以看到，当激光发射机24发射N个靠得很近的FDM信道时，由于激光器24的非线性，会产生很多互调产物。
根据本发明，通过在加到激光发射机24的输入信号中引入处在FDM信道信号的频带之外的强的抑制单音，来抑制这些互调产物。如图1所示，该抑制单音可产生于振荡器25，如电压控制振荡器(VCO)，并且，在通过隔离器23到达激光器24之前，先加到组合器22中的来自调制器211到21N的N个已调制的FDM信道信号中。为了使抑制单音能有所希望的功率电平与频率，可以在振荡器25与组合器22之间设置可变衰减器26来调整功率，并设置移相器27来调整频率。已经发现，对大多数激光器来讲，如果抑制单音满足以下三个因素，则可以抑制互调产物(1)其功率电平高于所需要的FDM信号的包络功率约+7到10dB，(2)具有这样的频率，即，在该频率下，抑制单音和所需要的FDM信道信号将不在该FDM信号的频带内产生互调产物，(3)位于激光器总的工作频带内。
例如，如果激光器24工作于6GHz的总频带内，并且，所需要的FDM信号具有在6GHz工作带内的从3.7到4.2GHz的频带，则抑制单音最好处在靠近6GHz频率的区域，以防止带内产物。抑制单音最好处在高于所需要的FDM信道频带的频率区，但是，当然，如果可以适当地满足以上所列举的三个条件的话，抑制单音也可以处在低于所需要的FDM信道频带的频率区。可用数字方法来确定能够满足上述三个条件的抑制单音频率，例如，用计算机程序，先确定在特定的抑制单音与所需要的FDM信号之间将产生怎样的产物，然后，选择不产生或产生最少量产物的单音。
图3说明对于图2的示范的双信道系统来说，在把强的抑制单音fst44引入所传输的波形时所产生的示范频谱。正如比较图2及3时所表明的，抑制单音fst44显著地减小了互调产物42及43。
再回到图1，激光发射机24的输出信号通过光纤线路12到达接收机11，并且，被光电检波器30所接收，光电检波器30将接收到的FDM信号转换成对应的基带电FDM信号。所述电FDM信号被本技术领域众所周知的适当的宽带放大器31放大。所得到的放大的电FDM信号被同步地送到N个带通滤波器321到32N，每个带通滤波器调谐到只通过N个接收到的FDM信道信号中的一个特定的分离的信号，而滤去所有其它信道信号。然后，把各个带通滤波后的信道信号经过引线331至33N送到其他可能需要的处理电路，以便以适当的形式将这些分离的信道信号送到相应的终端用户。
当然，上述实施例简要地说明了本发明的原理，而本领域的技术人员可以作出各种变更及变化，这些变更及变化仍然适合本发明的精神和范围。例如，在图1中，可以在远离发射机10的地方，把调制器211到21N的输出端的N个FDM信道信号构成单一的电FDM信号，然后作为直接输入到组合器22的信号输送到发射机10，以便同来自振监器25的抑制单音组合，从而，不需要调制器21。另外的方法为，引线201至20N上分别作为调制器211至21N的输入信号而提供的N个信号可以各自包括单独的FDM输入信号，后者包含多个信息信道，然后，对这些信息信道进行适当的调制，以便如上文中所述那样，在组合器22中与抑制单音组合。
此外，显然也可以提供本互调产物抑制技术的动态控制。对于模拟传输线来讲，上述控制可用以下方法来实现在接收机11及发射机10之间设置包含一个窄频带带通滤波器(或若干滤波器)的反馈电路35，在接收机这一端，该反馈电路预定接收来自放大器31的输出信号，并且，使处在所述两个信道之间的可能包含互调产物的窄频带通过。反馈控制电路35可以用二极管测量窄频带带通滤波器(或若干滤波器)输出信号的包络功率，并且，产生直流误差输出信号，用于反向传输到发射机10，以动态调节VCO25，可变衰减器26或可变移相器27中的一个或全部，从而把窄频带带通滤波器(或若干滤波器)的输出功率减至最小。在数字信号传输的情况下，反馈控制电路35可以包含比特误差率(BER)检波器(或若干检波器)，所述检波器用来接收来自所有信道滤波器32(或其中之一)的输出信号，并且，根据测到的BER(或全部BER)来产生直流误差电压输出。然后，反馈控制电路35将来自BER检波器(或若干检波器)的输入信号转换成适当的直流误差信号，用于反向传输到发射机10，以适当调整VCO25，可变衰减器26或可变移相器27，从而把互调产物减至最小，并且，改善在接收机11中的BER。
权利要求
1.用于抑制光波频分复用(FDM)发射机输出信号中的互调产物的光发射机，所述发射机包括用于接收电FDM信息信号的装置(28)，所述信号包含分布在规定的FDM信道频带的分离的各不重叠部分中的N个信道信号，以及用于产生规定的光波载波的装置(24)，其特征在于所述发射机还包括用于提供电互调产物抑制信号的装置(25)，所述信号包含满足以下两个条件的单音(1)具有高于电FDM信息信号中的信道信息信号功率电平的预定的功率电平，及(2)其频率在规定的FDM信道频带之外，所述频率导致在规定的信道频带之内形成最小的互调产物，组合装置(22)，所述组合装置组合以下两种信号以产生组合后的FDM输出信号(1)来自所述接收装置的电FDM信息信号及(2)来自所述提供装置的电互调抑制信号，以及产生装置，它响应来自组合装置的组合后的FDM输出信号，对光波载波进行强度调制，以产生光波FDM发射机输出信号。
2.根据权利要求1的光发射机，其特征在于互调抑制信号的功率电平比形成电FDM信息信号的N个信道信息信号的包络功率高+7到+10dB。
3.根据权利要求1或2的光发射机，其特征在于该发射机还包括设置在所述组合装置及所述光波产生装置之间的隔离器(23)。
4.根据权利要求1或2的光发射机，其特征在于该发射机还包括N个调制器(21)，每个所述调制器接收来自N个信道信息信号中的一个分离的信号，并且，调制该分离的信道，后者具有与任何其它调制器所用的不同的载波，以便产生在所述接收装置处接收到的电FDM信息信号。
5.根据权利要求1或2的光发射机，其特征在于所述接收装置包括接收包含调制后的N个FDM信息信道的信号的输入端。
6.根据权利要求1的光发射机，其特征在于该发射机还包括用于调整电互调抑制信号的功率及频率的装置(26，27)。
7.根据权利要求6的光发射机，其特征在于所述调整装置响应来自遥控接收机的、指示在遥控接收机处接收到的、发射机FDM光波输出信号中的互调产物的电流电平的控制信号，调整电互调抑制信号的功率和/或频率，以便把遥控接收机中的互调产物减至最小。
8.用于抑制通过光波传输线路发送的FDM光波信号中的互调产物的方法，其特征在于该方法包括以下步骤(a)组合(1)和(2)两种电信号来产生组合后的FDM输出信号，其中，(1)为在规定的频带范围内的包含N个FDM信道信息信号的电FDM信息信号，每个信道信息信号具有大体上同样的规定的功率电平，(2)是电抑制单音，其频率在规定的N个FDM信道信息信号频带之外，其规定的功率电平高于各个信道信号的功率电平，及(b)根据来自步骤(a)的组合后的FDM信道输出信号对光波产生装置的光波载波进行强度调制，以便产生通过光波传输线路传输的FDM光波输出信号。
9.根据权利要求6的方法，其特征在于在执行步骤(b)时，抑制单音的功率电平比N个FDM信道信息信号的包络功率高+7到+10dB。
10.根据权利要求8的方法，其特征在于该方法还包含步骤(c)对指示遥控接收机接收到的FDM光波输出信号中的互调产物的电流电平的控制信号起反应，调整步骤(a)中的电抑制单音的功率电平和频率，以便把遥控接收机中的互调产物减至最小。
全文摘要
一种抑制多载波FDM光纤线路中由激光器的非线性引起的互调产物的技术，其中，用同时传输位于所传输的FDM信道信息信(40，41)的频带之外，并具有位于激光发射器(24)的总响应频带内的频率的强抑制单音的方法来抑制带内互调产物，以致于信道信息信号和抑制单音的混合将在FDM信道信息信号频带内产生最少的互调产物，或者不产生互调产物。
文档编号H04B10/02GK1040295SQ8910197
公开日1990年3月7日 申请日期1989年3月31日 优先权日1988年8月1日
发明者詹姆斯·沃尔特·卡林, 安东尼·C·齐帕洛斯基, 罗伯特·佩里·斯洛斯 申请人:美国电话电报公司