一种产生归零光双二进制调制信号的装置

摘要

本发明公开了产生归零光双二进制调制信号的装置，包括：直调激光器，用于将所输入的高速非归零二进制数据信号，转换为非归零的光调制信号，并将该光调制信号输入光学滤波器；光学滤波器，用于处理由直调激光器发送来的光调制信号，将信号中0码的相位累积π，1码的相位保持不变，从而输出非归零的光双二进制调制信号到电吸收调制器；电吸收调制器，受从初始的高速非归零数据信号中提取的同步时钟信号来驱动，将由光学滤波器输入的非归零光双二进制调制信号，处理为归零光双二进制信号并输出。本装置最大限度减小现有技术中获得该光调制信号的复杂度，降低成本，减小功耗，缩小整个装置的体积，从而真正满足光传输网络对新型调制光信号的需求。

说明书

技术领域

本发明提出一种产生归零光双二进制调制信号的装置，更具体地涉及到高速光通信系统中产生归零光双二进制调制信号产生的装置，主要应用于高速光传输系统(比如10Gb/s和40Gb/s光传输系统)，包括密集波分复用(DWDM)光传输系统。

背景技术

光双二进制调制信号有很多独特的优点：比如在光纤中传输时，它的码间干扰小，色散容忍性高，能够延长高速光传输系统的无电中继传输距离；其次它的光调制信号的谱宽相对较窄，能够应用在50GHz甚至25GHz通道间隔的密集波分复用光传输系统中，可以扩大光传输系统的容量；再次是它的接收系统比较简单，同普通强度调制-直接检测系统一样，只需简单的光强度探测器即可。但是这种非归零的光双二进制调制信号也存在一定的缺陷，比如获得这种光调制信号的技术复杂，成本较高，且这种光调制信号应用在光传输系统中的光信噪比容限不高，在超长跨距的光传输系统中应用受限等。

近年来，归零码调制技术引起了人们较大的兴趣，主要原因是这种调制格式能够提高光传输系统的光信噪比容限，归零调制信号的码间干扰小于非归零调制信号，因而具有更高的非线性容限和更大的偏振模色散(PMD)容限，特别适合超长距离的光传输系统。如果将归零码调制格式技术与光双二进制码型调制技术结合起来，得到归零的光双二进制调制信号，则可以充分发挥各自的优势，改善非归零光双二进制调制信号的传输性能以及普通归零码的低色散容忍性，是极具吸引力的一种新型光调制技术，在超长距离高速光传输系统中有较大的应用前景。

传统的产生归零光双二进制调制信号一般采用两级调制方法，第一级调制是数据调制，用来产生光双二进制调制信号，第二级调制是时钟调制，为了得到归零的光双二进制调制信号，整个装置的框图如图1所示，包括100原始的数据信号，101原始的时钟信号，102第一级调制单元，103第二级调制单元以及104连续波激光器光源。

第一级调制单元包括1020差分预编码器，将前级输出的数据信号进行预编码处理，然后将经过预编码后的信号输出给1021编码器编码处理，再经过1022电平偏移得到了三电平的电信号，1023是驱动器，将三电平信号放大到足够的幅度，以驱动1024马赫曾德尔调制器，该调制器偏置在最低点，最大驱动信号幅度为2Vπ，从第一级调制器输出的普通光双二进制调制信号，第二级调制单元包括时钟驱动器1030，将从原始数据中提取的同步时钟放大去驱动第二级马赫曾德尔调制器1031，该调制器偏置在线性区域，最大驱动信号幅度为Vπ，或者驱动时钟为半频时钟，偏置在最低点或最高点，最终从第二级调制器输出归零的光双二进制调制信号。

还有一种产生归零光双二进制调制信号的方法与前面所述的方法类似，仍然采用两级调制的方式，如图2所示，所不同的是在第一级调制单元采用滤波的方法得到三电平电信号，将原始数据信号进行预编码处理后，再经过一个带宽较窄的滤波器，一般为四阶贝塞尔低通滤波器，得到一个三电平的信号，再将此三电平电信号放大，驱动马赫曾德尔调制器，马赫曾德尔调制器的偏置电压设置与第一种方法完全相同，第二级调制与前面所述的方法完全相同。

其他不同的方案有在第一级调制单元采取新的方法得到三电平电信号的，也有人提出将第二级时钟调制改成电吸收调制方式实现归零码的方案等，但关键技术还是要得到三电平调制信号以及使用到马赫曾德尔调制器，或者在电域将非归零的三电平电信号归零处理后再去驱动马赫曾德尔调制器，这样只需一级光调制即可实现。从上面所述的获得三电平的技术条件来看通常比较复杂，一般需要经过预编码、编码、电平偏移等处理环节，或是在预编码后经过一个低通滤波器，或是通过其他编码方式获得。

其次，三电平电信号经过驱动器放大到相对较大的输出幅度来驱动马赫曾德尔调制器，使得驱动器的功耗和体积同时增大，还有采用两级调制，尤其是采用两级马赫曾德尔调制技术，不仅成本增加，而且获得归零光双二进制信号的整个装置体积也大大增加，有时还需要在第二级时钟调制单元增加移相器，保证与数据传输同步。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供了一种产生归零光双二进制调制信号的装置，最大限度减小现有技术中获得该光调制信号的复杂度，降低成本，减小功耗，缩小整个装置的体积，从而真正满足光传输网络对新型调制光信号的需求。

为了解决上述问题，本发明提供了一种产生归零光双二进制调制信号的装置，包括：

直调激光器，用于将所输入的高速非归零二进制数据信号，转换为非归零的光调制信号，并将所述非归零的光调制二进制信号输入光学滤波器；

光学滤波器，用于处理由所述直调激光器发送来的光调制二进制信号，将所述信号中0码的相位累积π，使所述信号中1码的相位保持不变，从而输出非归零的光双二进制调制信号到电吸收调制器；

电吸收调制器，受从初始的高速非归零数据信号中所提取的同步时钟信号来驱动，将由所述光学滤波器输入的非归零的光双二进制调制信号，处理为归零的光双二进制信号并输出；

进一步的，本发明所述的装置，其中，所述输入直调激光器的高速非归零二进制数据信号，由原始数据信号发生设备产生；

进一步的，本发明所述的装置，其中，所述原始数据信号发生设备，包括：数据采集装置、以及驱动器；

进一步的，本发明所述的装置，其中，所述数据采集装置，用于调制原始数据信号，并将该信号输出给所述驱动器进行下一步处理；

进一步的，本发明所述的装置，其中，所述原始数据信号，为经过光电转换和解复用/复用处理后得到的高速非归零数据信号；

进一步的，本发明所述的装置，其中，所述驱动器，用于将从所述数据采集装置输入的高速非归零的数据信号放大，并将该放大后的信号，输出给所述直调激光器；

进一步的，本发明所述的装置，其中，所述从初始的高速非归零数据信号中提取同步时钟信号，由时钟驱动装置来完成，并用该信号驱动所述电吸收调制器，输出归零的光双二进制信号；

进一步的，本发明所述的装置，其中，所述时钟驱动装置，包括：时钟提取装置，移相器、以及时钟驱动放大器；

进一步的，本发明所述的装置，其中，所述时钟提取装置，用于从所述数据采集装置输入的数据信号中提取同步时钟信号，并将该信号输送至移相器；

进一步的，本发明所述的装置，其中，所述移相器，用于将从所述时钟提取装置发送来的同步时钟信号的相位调整到与所述数字调制的相位相适应，并将移相后的信号，发送至时钟驱动放大器进行处理；

进一步的，本发明所述的装置，其中，所述时钟驱动放大器，在收到由所述移相器传来的时钟信号后，用于将所述同步时钟放大到驱动电吸收调制器的幅度，并输出给电吸收调制器。

与现有技术相比，本发明所述装置，替代传统的产生归零光双二进制所采用的两级调制的装置，不需要经过预编码、编码及电平偏移等复杂的技术环节，尤其是不需要产生相位信息的马赫曾德尔调制器，不仅降低了产生这种光调制信号的技术复杂度，而且在成本、体积、功耗等方面均有明显的改善，具有较高的实用价值，更重要的是，本发明所述的整个装置可以集成在一个激光器组件中。

附图说明

图1是现有技术中两级调制获得归零光双二进制调制信号的装置框图；

图2是现有技术中另一种两级调制获得归零光双二进制调制信号的装置框图；

图3是图2中所述装置的第一级调制单元中滤波器获得三电平信号示意图；

图4是本发明实施例中装置框图；

图5是说明图4中所述装置的核心器件光滤波器主要功能的框图；

图6是图5中的光滤波器经过时钟调制后的最终输出的归零光双二进制调制信号的示意图。

具体实施方式

本发明为了解决传统技术方案存在的弊端，通过以下具体实施例进一步阐述本发明所述的一种产生归零光双二进制调制信号的装置，以下对具体实施方式进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

如图1所示，为现有技术中两级调制获得归零光双二进制调制信号的装置框图。该装置包括：100原始数据信号，102第一级光信号调制单元，103第二级光调制单元；

102第一级光信号调制单元中，包括：1020差分预编码器，主要目的对输入的原始非归零数据信号进行预编码处理，然后输出给1021进行编码处理，编码处理过的信号输入给1022电平偏移电路，获得三电平电信号，经过1023驱动器放大以后驱动1024第一级马赫曾德尔调制器，得到非归零的光双二进制调制信号；要求第一级马赫曾德尔调制器工作偏置电压在最低点，驱动信号幅度最大为2Vπ。

非归零的光双二进制调制信号输入到第二级时钟调制单元103，包括：时钟驱动放大器1030、以及第二级马赫曾德尔调制器1031、第二级调制单元的信号源是101时钟信号源。

104连续波激光器，为整个装置提供光源，经过两级调制以后，从第二级马赫曾德尔调制器输出的就是归零的双二进制调制信号。有时为了保证与数据信号同步，需要在时钟调制环节增加移相单元。

如图2所示，为现有技术中另一种两级调制获得归零光双二进制调制信号的装置框图。该装置包括：200原始数据信号发生器、202第一级光信号调制单元、以及203第二级光调制单元；

其中202原始数据信号发生器，包括：差分预编码器2020，主要目的对输入的原始非归零数据信号进行预编码处理，接着是滤波器2021，这是一个四阶的贝塞尔低通滤波器，将输入经过预编码的数据信号滤波处理，得到一个三电平的数据信号，然后在输入到驱动器2022放大后驱动第一级马赫曾德尔调制器2023，得到非归零的光双二进制调制信号；同样要求第一级马赫曾德尔调制器工作偏置电压在最低点，驱动信号幅度最大为2Vπ。

图2中的时钟调制部分与图1完全相同，连续波激光器为整个装置提供光源，有时为了保证与数据信号同步，需要在时钟调制环节增加移相单元。

如图3所示，为图2中所述装置的第一级调制单元中滤波器获得三电平信号示意图。初始“0”码是低电平，到第一个“1”时逐渐电平升高到中间电平，下一个还是“1”码升高到最高电平，再下面是“0”码，则从最高电平下降到中间电平，接着是“1”码，则电平又逐渐上升，但仍然在中间电平，接下来是“1”码，又上升到高电平信号，经过这样的信号处理过程，得到了如图3右边的三电平的电信号眼图。

如图4所示，为本发明实施例中装置框图。

该装置包括：401原始数据信号发生器，403集成激光器组件、以及402时钟驱动装置；

401原始数据信号发生器，包括：4010数据采集装置，是经过光电转换和解复用/复用处理后得到的高速非归零数据信号；4011是驱动器，放大高速非归零的数据信号；

403是一个集成的激光器组件，也是本发明的核心，包括：4030直接调制激光器、4031光学滤波器、以及4032电吸收调制器；

从4011驱动器输出的高速非归零数据信号，输入4030直接调制激光器，得到非归零的光调制信号，直接输入4031光学滤波器处理，光学滤波器是该激光器组件中的核心器件，类似于一个相位调制器的功能，它能够将数据信号中的“0”码相位累积π，而使数据信号中的“1”码相位保持不变，从光学滤波器输出的是非归零的光双二进制调制信号，该信号输入到受时钟驱动的电吸收调制器4032，最终输出的是归零的光双二进制数字信号；

402时钟驱动装置，包括：4020时钟提取装置、4022时钟放大驱动器、以及4021移相器；

4020时钟提取装置提供时钟信号源，是从原始数据信号中提取的同步时钟，4022时钟放大驱动器是为了将同步时钟放大到驱动电吸收调制器的幅度，为了保持与数字调制同步，需要在时钟调制环节上增加4021移相器，用处理后的时钟信号驱动电吸收调制器4032，保证得到完整的归零光双二进制信号。

如图5所示，为说明图4中所述装置的核心器件光滤波器主要功能的框图。

假定这一数字序列信号为“1010101101110110010100”，是一个非归零的数据信号，经过驱动器放大以后直接用来调制直调激光器，由于“0”码和“1”码在调制激光器时载流子浓度变化而产生频率啁啾，如图5中的第二行信号所示，这种频率啁啾经过光学滤波器处理后引起相位的变化，调节光学滤波器的参数，使得“0”码通过时引起的相位累积为π，而“1”码通过时保持相位不变，得到图5中第四行相位变化关系图。假定第一个“1”码通过时的相位为参考值0，则第一个“0”码经过时，累积产生π的相位，下一个“1”码通过时，保持此相位值不变，直到下一个“0”码经过时又累积产生π的相位，这时候数字序列中第三个“1”码保持2π的相位，依此类推，直到数字序列最后“0”码已累积产生10π的相位变化，从滤波器输出的调制信号的强度如图5中第5行所示，其中“0”码和“1”码所包含的相位信息也分别标识出来，可以看到奇数个“0”码两边的“1”码携带的相位信息正好相差π，而偶数个“0”码两边的“1”码携带的相位信息相同，显然这就是非归零的光双二进制调制信号，输入到电吸收调制器中，电吸收调制器受从数据信号中提取的同步时钟驱动，于是输出得到已归零的光双二进制数字序列。

如图6所示，为图5中的光滤波器经过时钟调制后的最终输出的归零光双二进制调制信号的示意图。该信号既保留了光双二进制调制信号的相位信息，又是归零码的信号，是应用于高速长距离光传输系统中非常重要的光调制信号。

同理，应用本发明所述的装置，如果输入为10Gb/s同步数字等级业务信号时，采用本发明所述的方法和装置，可以得到10Gb/s归零的光双二进制调制信号；

如果输入为40Gb/s同步数字等级业务信号时，采用本发明所述的方法和装置，可以得到40Gb/s归零的光双二进制调制信号。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。