專利名稱：用于對光學(xué)信號再定時、再成型和再發(fā)送的全光學(xué)再生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及波分復(fù)用(WDM)光學(xué)網(wǎng)絡(luò)，特別是涉及在WDM光學(xué)網(wǎng)絡(luò)中的一種全光學(xué)3R再生器(AO3R)以及使用AO3R對光學(xué)信號進行再定時、再成型和再發(fā)送的方法。
背景技術(shù)：
WDM光學(xué)網(wǎng)絡(luò)，特別是在其中傳送的光學(xué)信號，由于各種傳輸損傷而發(fā)生失真。諸如來自光學(xué)放大器的累積噪聲、波形失真以及在傳輸光纖中的非線性交互作用等因素，都會引起傳輸損傷。由于傳輸損傷給WDM光學(xué)網(wǎng)絡(luò)和光學(xué)信號帶來負面影響，所以沿傳輸路徑必須采用某種類型的光學(xué)信號再生方案。下面參照圖1所示的WDM光學(xué)網(wǎng)絡(luò)100來說明用以再生光學(xué)信號的幾種傳統(tǒng)的裝置。
WDM光學(xué)網(wǎng)絡(luò)100基本上包括一系列的發(fā)送器(Tx)102，它們被耦合到一個多路復(fù)用器104的各輸入端，多路復(fù)用器104的一個輸出端被耦合到傳輸路徑106的一端。傳輸路徑106的另一端被耦合到去復(fù)用器108的一個輸入端，去復(fù)用器108的各輸出端被耦合到一系列的接收器(Rx)110。根據(jù)傳輸路徑106的長度，可能在其中設(shè)置一個或多個放大器112(僅示出兩個)以及一個或多個中繼器114(僅示出1個)。各放大器112和各中繼器114被用來補償對光學(xué)信號116a產(chǎn)生負面影響的不同的傳輸損傷。特別是，被表示為摻鉺光纖放大器(EDFA)的放大器112被用來放大光學(xué)信號116a和116b。并且，中繼器114可以是一個電再生器(O/E/O再生器)114a或一個AO3R 114b，被用來對光學(xué)信號116a進行再定時、再成型和再發(fā)送(3R)，使之成為光學(xué)信號116b。中繼器114也可能是一個全光學(xué)的2R再生器(AO2R)114c，它對光學(xué)信號116a進行再成型和再發(fā)送，但是不對光學(xué)信號116a進行再定時。因此，AO2R114c具有有限的應(yīng)用范圍。
O/E/O再生器114a包括光-電子電路以及電子電路，它們將光學(xué)信號116a轉(zhuǎn)換為電信號，在電氣域中對電信號進行再定時和再成型。然后將已被再定時和再成型的電信號轉(zhuǎn)換為光學(xué)信號116b并由傳統(tǒng)的O/E/O再生器114a進行再發(fā)送。下面參照圖2對傳統(tǒng)的O/E/O再生器114a的一個實例進行簡要的討論。
參照圖2，該圖表示示例性的傳統(tǒng)的O/E/O再生器114a的各基本部件的一個方框圖。O/E/O再生器114a包括一個接收器200以及一個發(fā)送器230。接收器200包括一個光電二極管202(例如，PIN或APD)，它將光學(xué)信號116a轉(zhuǎn)換為電信號204。由放大器(AMP)206對電信號204進行放大，并將其分別輸入到時鐘恢復(fù)裝置(CDR)208以及相位比較器210。相位比較器210將已放大的電信號204與由CDR 208所產(chǎn)生的電信號212進行比較，并輸出一個已再定時的電信號214[被表示為數(shù)據(jù)(D)信號]。然后，已再定時的電信號214被分別輸入到一個低通濾波器(LPF)216以及發(fā)送器230。低通濾波器216對已再定時的電信號214進行濾波，并輸出一個平均的電信號218。壓控振蕩器(VCO)220接收平均的電信號218，并輸出一個時鐘信號222[被表示為時鐘(C)信號]。時鐘信號222被功率分配器224分配，分別被輸入到CDR 208以及發(fā)送器230。因此，一個包括相位比較器210、LPF 216、VCO 220、功率分配器224和CDR 208在內(nèi)的反饋環(huán)路被用來對電信號204進行再定時，并輸出已再定時的電信號214(D信號)。
發(fā)送器230接收來自接收器200的已再定時的電信號214(D信號)以及時鐘信號222(C信號)。發(fā)送器230包括一個觸發(fā)電路(F/F)232，它將已再定時的電信號214和時鐘信號222與由時鐘(CLK)236產(chǎn)生的另一個時鐘信號234進行比較。F/F 232向激光器240輸出一個已再生的數(shù)據(jù)信號238。激光器240接收已再生的數(shù)據(jù)信號238，并輸出一個已再定時和再成型的光學(xué)信號116b，從發(fā)送器230沿著WDM光學(xué)網(wǎng)絡(luò)100的傳輸路徑106發(fā)送該光學(xué)信號116b。O/E/O再生器114a存在許多缺點。首先，O/E/O再生器114a是由精巧的、麻煩的和昂貴的光-電子電路和電子電路制成的。其次，O/E/O再生器114a需要并且消耗大量的功率。
由于AO3R 114b與O/E/O再生器114a相比是較廉價的并且需要較小的功率，所以希望用AO3R 114b來取代O/E/O再生器114a。此外，AO3R 114b可以在光學(xué)域中直接處理光學(xué)信號116a，而不必像O/E/O再生器114a那樣需要將光學(xué)信號116a轉(zhuǎn)換為電信號。然而，正如專業(yè)人士所熟知的那樣，傳統(tǒng)的AO3R 114b具有十分復(fù)雜和精巧的時鐘恢復(fù)方案，以嘗試從光學(xué)信號116a中的數(shù)據(jù)流重新俘獲時鐘信號。AO3R需要重新俘獲光學(xué)信號116a的時鐘信號，以便適當(dāng)?shù)剌敵鲆粋€已再定時的光學(xué)信號116b。在作為參考文獻被納入本文的下列資料中，已經(jīng)敘述了3種傳統(tǒng)的AO3R的實例●G.Raybon等“使用基于SOA的干涉儀的20 Gbit/s全光學(xué)再生和波長轉(zhuǎn)換”，《朗訊技術(shù)》，3頁。
●T.Otani等“使用用于光學(xué)網(wǎng)絡(luò)的電吸收調(diào)制器的40-Gb/s光學(xué)3R再生器”，《光波技術(shù)雜志》，第20卷，第2期，第195-200頁，2002年2月。
●J.Nakagawa等“在增益切換DFB-LD中使用注入-鎖定的全光學(xué)3R再生技術(shù)”，《電子通信》，第37卷，第4期，第231-232頁，2000年11月28日。
因此，需要這樣一種AO3R，它具有一個時鐘恢復(fù)方案，能以一種比傳統(tǒng)的AO3R所使用的精巧的時鐘恢復(fù)方案更簡單和有效的方式，從所接收的光學(xué)信號的數(shù)據(jù)流中重新俘獲時鐘信號。借助于本發(fā)明的AO3R和方法，就能滿足此項要求以及其他要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括一種全光學(xué)3R再生器(AO3R)以及使用該AO3R對一個光學(xué)信號進行再定時、再成型和再發(fā)送的方法。該AO3R包括一個偏振器，它接收一個具有未知的、可能改變的相位的輸入光學(xué)信號，并且輸出一個穩(wěn)定的已偏振的輸入光學(xué)信號。該AO3R還包括一個第一干涉儀(例如，干涉型轉(zhuǎn)換器模塊)，它對已偏振的輸入光學(xué)信號進行再定時和再成型，并且將已再定時和再成型的已偏振的輸入光學(xué)信號作為已偏振的輸出光學(xué)信號進行發(fā)送。在激光器和時鐘恢復(fù)機構(gòu)的幫助下，第一干涉儀能對已偏振的輸入光學(xué)信號進行再定時。時鐘恢復(fù)機構(gòu)基本上是一個電反饋環(huán)路，它使用一個第二干涉儀和各種電氣部件，通過將已偏振的輸入光學(xué)信號中的數(shù)據(jù)流與已偏振的輸出光學(xué)信號中的數(shù)據(jù)流進行比較，來重新俘獲已偏振的輸入光學(xué)信號中的時鐘信號。激光器使用重新俘獲的時鐘信號來驅(qū)動第一干涉儀，使它能對已偏振的輸入光學(xué)信號進行再定時。


通過參照以下的詳細說明并結(jié)合諸附圖，將能更完整地理解本發(fā)明，在諸附圖中圖1(現(xiàn)有技術(shù))是一份方框圖，表示一個傳統(tǒng)的波分復(fù)用(WDM)光學(xué)網(wǎng)絡(luò)的基本部件；圖2(現(xiàn)有技術(shù))是一份方框圖，表示在圖1所示的WDM光學(xué)網(wǎng)絡(luò)中所使用的一個傳統(tǒng)的O/E/O再生器的基本部件；圖3是一份方框圖，表示包含本發(fā)明的AO3R的一個WDM光學(xué)網(wǎng)絡(luò)；圖4是一份方框圖，更詳細地表示圖3所示的AO3R的一個第一實施例的各部件；圖5是一份流程圖，表示使用圖3和圖4所示的AO3R的一種優(yōu)選方法的基本步驟；圖6是一份方框圖，更詳細地表示圖3所示的AO3R的一個第二實施例的各部件；以及圖7是一份方框圖，更詳細地表示圖3所示的AO3R的一個第三實施例的各部件；具體實施方式
參照圖3-7，其中，相同的編號表示相同的部件，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個WDM光學(xué)網(wǎng)絡(luò)300，一個AO3R 314(3個實施例)，以及使用AO3R 314對一個光學(xué)信號316a進行再定時、再成型和再發(fā)送的方法500。
參照圖3，這是一份方框圖，表示根據(jù)本發(fā)明的WDM光學(xué)網(wǎng)絡(luò)300以及AO3R 314。與WDM光學(xué)網(wǎng)絡(luò)300有關(guān)的某些細節(jié)和部件是專業(yè)人士所熟知的，正因為這樣，為了簡明起見，在此不進行敘述。因此，在下面所提供的涉及WDM光學(xué)網(wǎng)絡(luò)300的說明中，省略了那些不影響理解本發(fā)明的部件。
波分復(fù)用(WDM)光學(xué)網(wǎng)絡(luò)300包括一系列的發(fā)送器302，它們被連接到多路復(fù)用器304的各個輸入端，而多路復(fù)用器304的一個輸出端則被連接到傳輸路徑306的一端。傳輸路徑306的另一端與去復(fù)用器308的一個輸入端連接，去復(fù)用器308的各輸出端又被連接到一系列的接收器310。根據(jù)傳輸路徑306的長度，可以在其中設(shè)置一個或多個放大器312(圖中僅示出兩個)和一個或多個AO3R 314(例如，中繼器)(圖中僅示出兩個)。各放大器312和各AO3R314被用來補償傳輸損傷，因為傳輸損傷對從發(fā)送器302向各接收器310其中之一發(fā)送的光學(xué)信號316a會產(chǎn)生負面影響。引起傳輸損傷的因素有，例如，來自光學(xué)放大器的累積噪聲，波形失真，以及在傳輸光纖中的非線性交互作用。
AO3R 314在補償光學(xué)信號316a的傳輸損傷中起的作用比放大器312要大。放大器312[例如摻鉺光纖放大器(EDFA)]用于放大光學(xué)信號316a。與此相對比，AO3R 314被用來對光學(xué)信號316a進行再定時，再成型和再發(fā)送。如上所述，AO3R 314能夠在光學(xué)域中對光學(xué)信號316a進行再定時，再成型和再發(fā)送，而無需像傳統(tǒng)的O/E/O再生器114a那樣將光學(xué)信號116a轉(zhuǎn)換成電信號(見圖1和圖2)。
AO3R 314含有偏振器318、激光器320、干涉型轉(zhuǎn)換器模塊(ICM)322和時鐘恢復(fù)機構(gòu)324。偏振器接收具有未知的、可能改變的相位的輸入光學(xué)信號316a，并使之穩(wěn)定，然后輸出一個穩(wěn)定的已偏振的輸入光學(xué)信號316b。由于上述的傳輸損傷，使得輸入光學(xué)信號316a具有未知的、可能改變的相位。干涉型轉(zhuǎn)換器模塊322(這里也被描述為第一干涉儀406)接收已偏振的輸入光學(xué)信號316b，對該已偏振的輸入光學(xué)信號進行再定時和再成型，并將已再定時和再成型的已偏振的輸入光學(xué)信號316b作為已偏振的輸出光學(xué)信號316c發(fā)送出去。如圖所示，已偏振的輸出光學(xué)信號316c從AO3R 314發(fā)出，在WDM光學(xué)網(wǎng)絡(luò)300的傳輸路徑306上傳輸。
如何使干涉型轉(zhuǎn)換器模塊322能夠?qū)σ哑竦妮斎牍鈱W(xué)信號316b進行再成型和再發(fā)送，這在業(yè)界中是眾所周知的。但是，如何使干涉型轉(zhuǎn)換器模塊322對已偏振的輸入光學(xué)信號316b進行再定時，這就不是眾所周知的了。因此，在下面的段落中，以及在與圖4和圖5相關(guān)的說明中，將說明如何根據(jù)本發(fā)明使干涉型轉(zhuǎn)換器模塊322能夠?qū)σ哑竦妮斎牍鈱W(xué)信號316b進行再定時。
由于時鐘恢復(fù)機構(gòu)324能夠有效地從已偏振的輸入光學(xué)信號316b中的數(shù)據(jù)流重新俘獲時鐘信號，所以干涉型轉(zhuǎn)換器模塊322能夠?qū)σ哑竦妮斎牍鈱W(xué)信號316b進行再定時。被重新俘獲的時鐘信號326被用來調(diào)制激光器320，使其與干涉型轉(zhuǎn)換器模塊322產(chǎn)生交互作用，并驅(qū)動后者對已偏振的輸入光學(xué)信號316b進行再定時?；旧?，時鐘恢復(fù)機構(gòu)324使用一個電反饋環(huán)路從已偏振的輸入光學(xué)信號316b中重新俘獲時鐘信號326。特別是，時鐘恢復(fù)機構(gòu)324使用第二干涉儀420，將已偏振的輸入光學(xué)信號316b中的數(shù)據(jù)流與已偏振的輸入光學(xué)信號316c中的數(shù)據(jù)流進行比較，其比較結(jié)果被各電氣部件421(見圖4中的相位比較器410，O/E轉(zhuǎn)換器412，LPF 414和VCO 416)用來產(chǎn)生重新俘獲的時鐘信號326。下面將參照圖4-5，對AO3R 314和時鐘恢復(fù)機構(gòu)324的一個優(yōu)選實施例進行更為詳盡的說明。
參照圖4和圖5，詳細地表示AO3R 314a的第一實施例的各部件的方框圖，以及使用AO3R 314a的優(yōu)選方法500的基本步驟的流程圖。在第一實施例中，AO3R 314a包括偏振器318，用于接收由于上述的傳輸損傷而具有未知的、可能改變的相位的輸入光學(xué)信號316a，并使之穩(wěn)定/產(chǎn)生偏振(步驟502)。然后偏振器318向偏振保持光纖(PMF)或偏振保持波導(dǎo)上輸出一個已偏振的輸入光學(xué)信號316b。應(yīng)當(dāng)理解，已偏振的輸入光學(xué)信號316b的具體方向并不重要，但在AO3R 314a中保持已偏振的輸入光學(xué)信號316b的方向卻是很重要的。因此，構(gòu)成AO3R 314a的所有部件就使用偏振保持光纖(PMF)或偏振保持波導(dǎo)彼此連接在一起。
已偏振的輸入光學(xué)信號316a可以通過前置放大器402進行放大，以展寬其光學(xué)范圍，同時使已偏振的輸入光學(xué)信號316b的功率電平穩(wěn)定。在AO3R 314a中，前置放大器402的使用是可選的?？晒┨娲?，在一些實施例中，前置放大器402也可以放置在偏振器318的前面，以便獲得更好的偏振穩(wěn)定度。
第一耦合器404從前置放大器402(如果有的話)或偏振器318接收已偏振的輸入光學(xué)信號316b。然后第一耦合器404對已偏振的輸入光學(xué)信號316b進行分解(步驟504)，并輸出第一已偏振的輸入光學(xué)信號316b’和第二已偏振的輸入光學(xué)信號316b”。第一和第二已偏振的輸入光學(xué)信號316b’和316b”實質(zhì)上是相同的信號。
包括被表示為環(huán)路“A”的第一干涉儀406的干涉型轉(zhuǎn)換器模塊322接收第一已偏振的輸入光學(xué)信號316b’，隨后對第一已偏振的輸入光學(xué)信號316b’進行再定時、再成型和再發(fā)送(步驟506)，使之成為已偏振的輸出光學(xué)信號316c。換句話說，第一干涉儀406對第一已偏振的輸入光學(xué)信號316b’進行再定時和再成型，并將已再定時和再成型的第一已偏振的輸入光學(xué)信號316b’作為已偏振的輸出光學(xué)信號316c進行發(fā)送。在這個實施例中所示的第一干涉儀406被配置成具有一種反傳播模式。在這個優(yōu)選實施例中，干涉型轉(zhuǎn)換器模塊322(例如，Alcatels公司的1901 ICM)可以是一個同相干涉型轉(zhuǎn)換器模塊或者是一個不同相干涉型轉(zhuǎn)換器模塊。如上所述，怎樣使干涉型轉(zhuǎn)換器模塊322對第一已偏振的輸入光學(xué)信號316b’進行再成型和再發(fā)送，這在業(yè)界中是眾所周知的。怎樣使干涉型轉(zhuǎn)換器模塊322對第一已偏振的輸入光學(xué)信號316b’進行再定時，在業(yè)界中也是眾所周知的。然而，如何從已接收的數(shù)據(jù)信號316a中重新俘獲時鐘信號，這并不是眾所周知的，正因為如此，這種功能就成為本發(fā)明的一個重要方面。
在激光器320和時鐘恢復(fù)機構(gòu)324的幫助下，干涉型轉(zhuǎn)換器模塊322能夠?qū)σ哑竦妮斎牍鈱W(xué)信號316b進行再定時。時鐘恢復(fù)機構(gòu)324包括一個第二耦合器408，一個相位比較器410，一個光—電(O/E)轉(zhuǎn)換器412，一個低通濾波器(LPF)414以及一個壓控振蕩器(VCO)416。特別是，第二耦合器408從干涉型轉(zhuǎn)換器模塊322接收已偏振的輸出光學(xué)信號316c。第二耦合器408對已偏振的輸出光學(xué)信號316c進行分解(步驟508)，輸出一個第一已偏振的輸出光學(xué)信號316c’以及一個第二已偏振的輸出光學(xué)信號316c”。第一已偏振的輸出光學(xué)信號316c’和第二已偏振的輸出光學(xué)信號316c”實質(zhì)上是相同的信號。像圖3所示的光學(xué)信號316c那樣，在WDM光學(xué)網(wǎng)絡(luò)300的傳輸路徑306上，從AO3R 314a發(fā)送第二已偏振的輸出光學(xué)信號316c”(步驟510)。AO3R 314a還可以包括一個增益平坦化裝置(GFF)428(可選)，它可以被用來補償在干涉儀406和420里面的任何與波長有關(guān)的效應(yīng)。GFF 428被表示為與第二耦合器408的輸出端相連接。此外，AO3R 314a還可以包括一個輔助放大器426(可選)，它可以被用來將第二已偏振的輸出光學(xué)信號316c”放大到所需的電平。輔助放大器426被表示為與GFF 428的輸出端相連接。
隨著AO3R 314a發(fā)送第二已偏振的輸出信號316c”，相位比較器410從第二耦合器408接收第一已偏振的輸出信號316c’，并從第一耦合器404接收第二已偏振的輸入光學(xué)信號316b”。響應(yīng)于第二已偏振的輸入光學(xué)信號316b”與第一已偏振的輸出光學(xué)信號316c’之間的相位差，相位比較器410產(chǎn)生一個相位失配信號418(步驟512)。為了做到這一點，相位比較器410使用一個第二干涉儀420(表示為環(huán)路“B”)，來測量第二已偏振的輸入光學(xué)信號316b”與第一已偏振的輸出光學(xué)信號316c’之間的相位差。由偏振保持光纖(PMF)或偏振保持波導(dǎo)的路徑“1”，“2A”，“2B”和“3”來構(gòu)成第二干涉儀420。
當(dāng)處于已偏振的輸入光學(xué)信號316b的數(shù)據(jù)流之中的時鐘信號接近于處于已偏振的輸出光學(xué)信號316c的數(shù)據(jù)流之中的時鐘信號時，由第二干涉儀420測得的相位差很小。與此相對比，當(dāng)處于已偏振的輸入光學(xué)信號316b的數(shù)據(jù)流之中的時鐘信號不接近于處于已偏振的輸出光學(xué)信號316c的數(shù)據(jù)流之中的時鐘信號時，相位差就很大。再有，由于上述的各種傳輸損傷，使得最新接收的已偏振的輸入光學(xué)信號316b與輸出光學(xué)信號316c之間的各時鐘信號典型地變?yōu)椴煌唷Ｕ驗檫@樣，各種傳輸損傷對最新接收的已偏振的輸入光學(xué)信號316b的影響不同于對先前接收的已偏振的輸入光學(xué)信號316b的影響，這時，后者已被再生為已偏振的輸出光學(xué)信號316c。
O/E轉(zhuǎn)換器412從相位比較器410接收相位失配信號418。隨后，O/E轉(zhuǎn)換器412將相位失配信號418轉(zhuǎn)換為電反饋信號422(步驟514)。LPF 414接收電反饋信號422并進行濾波(步驟516)，輸出一個平均的電反饋信號424?；旧?，LPF 414考慮若干相位失配信號418的平均效應(yīng)，并輸出平均的電反饋信號424。如圖4所示，平均的電反饋信號424可以被表示為三角形波形。因此，當(dāng)平均的電反饋信號424位于三角形波形的底部時，這就表示各時鐘信號尚未對準(zhǔn)，或者在已偏振的輸入光學(xué)信號316b與已偏振的輸出光學(xué)信號316c之間存在較大的相位差。并且，當(dāng)平均的電反饋信號424位于三角形波形的頂點時，這就表示各時鐘信號已經(jīng)對準(zhǔn)，或者在已偏振的輸入光學(xué)信號316b與已偏振的輸出光學(xué)信號316c之間存在較小的相位差。
VCO 416(只示出一個)從LPF 414接收平均的電反饋信號424。隨后，VCO 416產(chǎn)生一個時鐘信號326(步驟518)，它被用來對激光器320進行調(diào)制，然后，激光器320與干涉型轉(zhuǎn)換器模塊322進行交互作用，并驅(qū)動后者對已偏振的輸入光學(xué)信號316b進行再定時。
在這里，時鐘信號326也被稱為已偏振的輸入光學(xué)信號316b的被重新俘獲的時鐘信號。特別是，當(dāng)已偏振的輸入光學(xué)信號316b與已偏振的輸出光學(xué)信號316c之間的相位差很小時，VCO 416將產(chǎn)生一個時鐘信號326，其頻率非常接近于已偏振的輸出光學(xué)信號316c中的時鐘信號的頻率。與此相對比，當(dāng)已偏振的輸入光學(xué)信號316b與已偏振的輸出光學(xué)信號316c之間的相位差很大時，VCO 416將產(chǎn)生一個時鐘信號326，其頻率不同于已偏振的輸出光學(xué)信號316c中的時鐘信號的頻率。這樣一來，被時鐘信號326調(diào)制的激光器320就能驅(qū)動干涉型轉(zhuǎn)換器模塊322，使它能輸出已偏振的輸出光學(xué)信號316c，后者已經(jīng)被再定時到最新接收的已偏振的輸入光學(xué)信號316b的當(dāng)前頻率上。
在優(yōu)選的實施例中，由一個全部有源的干涉型轉(zhuǎn)換器模塊322(例如，全部有源的Mach-Zender干涉儀)以及某些光學(xué)和電氣部件來構(gòu)成AO3R 314a。各光學(xué)和電氣部件包括偏振器318，激光器320，第一耦合器404，第二耦合器408，第二干涉儀420，相位比較器410，O/E轉(zhuǎn)換器412，LPF 414以及VCO 416。構(gòu)成AO3R 314a的各部件之間的各偏振保持光纖(PMF)或各偏振保持波導(dǎo)的等效路徑長度是很重要的。例如，已知干涉型轉(zhuǎn)換器模塊322，特別是位于其中的第一干涉儀406，在其輸入端與輸出端之間具有相同的路徑長度。此外，組合的路徑“1和3”以及組合的路徑“2A和2B”應(yīng)當(dāng)具有相等的長度，以便構(gòu)成第二干涉儀420。相等的路徑長度不一定是指相同的物理長度，而是指為了使在AO3R 314a內(nèi)各光學(xué)信號保持其方向所需的長度。除了用于Dout的以外，全部的光學(xué)路徑都應(yīng)當(dāng)保持偏振，以便使第一和第二干涉儀406和420良好地進行工作。
下面是關(guān)于AO3R 314a對開始于Din的光學(xué)信號316a要做些什么的另一方面的說明。在Din，光學(xué)信號316a發(fā)生偏振。已偏振的光學(xué)信號316b(數(shù)據(jù))位于一個PMF或PM波導(dǎo)之中。第一耦合器404將數(shù)據(jù)分解為兩部分。已被分解的數(shù)據(jù)經(jīng)由路徑“3”進入ICM322，并經(jīng)由路徑“1”進入相位比較器410。在ICM 322中的數(shù)據(jù)被用來調(diào)節(jié)在一個上部半導(dǎo)體光學(xué)放大器(SOA)322a(在圖4，6和7中示出了兩個SOA 322a)里面的折射率。折射率的改變向來自激光器320的干涉儀光線的上部路徑施加一個相位移。ICM 322的輸出是一個位于一條被表示為路徑“2A”的新光路上的一個已再成型和再發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。從ICM 322輸出的已再成型和再發(fā)送的數(shù)據(jù)信號被第二耦合器408分解為兩部分，其中一部分送到Dout，另一部分進入路徑“2B”。Dout被用于繼續(xù)發(fā)送。路徑“2A和2B”被用來與數(shù)據(jù)信號的路徑“1和3”產(chǎn)生干涉。當(dāng)在路徑“1和3”與路徑“2A和2B”之間失去定時時，將出現(xiàn)相位失配。這個相位失配被送往相位比較器410，并在O/E轉(zhuǎn)換器412中被轉(zhuǎn)換為電反饋信號422。來自O(shè)/E轉(zhuǎn)換器412的輸出被送往LPF 414，并且被用來調(diào)整VCO 416的設(shè)置點。這樣，相位失配被用來增加或降低VCO416的頻率，直到VCO 416的設(shè)置點更精確地匹配于Din為止。然后，VCO 416的輸出被用來驅(qū)動激光器320，后者與ICM 322進行交互作用，使得ICM 322產(chǎn)生一條已再定時的新光路。
參照圖6，這是一份方框圖，表示AO3R 314b的第二實施例的各部件。除了第一干涉儀406被配置為具有一種同傳播模式，以取代圖4所示的反傳播模式以外，AO3R 314b都與AO3R 314a相同?？梢葬槍Ψ椒?00使用AO3R 314b。由于AO3R 314b具有基本上相同于前面參照第一實施例來說明的AO3R 314a的結(jié)構(gòu)和功能，所以，為了避免重復(fù)，對AO3R 314b不進行詳細說明。
參照圖7，這是一份方框圖，表示AO3R 314c的第三實施例的各部件。除了第一干涉儀406被配置為具有一種差分?jǐn)?shù)據(jù)同傳播模式，以取代圖4所示的反傳播模式以外，AO3R 314c都與AO3R314a相同。可以按照方法500來使用AO3R 314c。由于AO3R 314c具有基本上相同于前面針對第一實施例說明的AO3R 314a的結(jié)構(gòu)和功能，所以，為了避免重復(fù)，對AO3R 314c不進行詳細說明。
從以上的說明中，專業(yè)人士將容易理解，自調(diào)諧的VCO 416還可能對大的源頻率變動作出反應(yīng)，所述頻率變動使AO3R 314特別是使ICM 322可適應(yīng)于輸入光學(xué)信號316a的數(shù)據(jù)流中變化的數(shù)據(jù)速率。對專業(yè)人士來說，還應(yīng)當(dāng)容易地理解，AO3R 314并沒有按照如同傳統(tǒng)的O/E/O 114a那樣的方式將光學(xué)信號316a轉(zhuǎn)換到電氣域，這是一項主要的改進。
下面是一份列表，列出了本發(fā)明的上述各部件的某些可選物● 激光器320可以是一個波長可調(diào)諧的激光器。
● 激光器320可以是一個具有外部鈮酸鋰調(diào)制器的連續(xù)波(CW)激光器。
● 激光器320可以被直接調(diào)制。
● 可以作出一個將干涉儀406和420二者納入其中的定制單元。
● ICM 322只是一部干涉儀，而不是一個干涉型轉(zhuǎn)換器模塊。
● AO3R 314還能改變輸入端口與輸出端口之間的各數(shù)據(jù)信號的波長。例如，數(shù)據(jù)輸入可以在一個特定波長(例如，1550nm)上到達，并且激光器320可以具有不同的波長(例如，1540nm)。在第一干涉儀406的輸出端，來自1550nm信號的調(diào)制效果將轉(zhuǎn)移到1540nm的CW信號上。因此，輸出光學(xué)信號316c”將具有相同于輸入光學(xué)信號316a的數(shù)據(jù)，但是可能具有完全不同的波長。
● 對干涉儀406和420中的某一個或兩個來說，可以用Michelson干涉儀來取代Mach-Zender干涉儀。
● 使用偏振保持光纖來取代偏振器318，以便使輸入光學(xué)信號316a穩(wěn)定。
● 使用偏振模色散補償器單元來取代偏振器318。所述的偏振器318能使輸入的光學(xué)信號316a產(chǎn)生偏振，但是不能像偏振模色散補償器單元那樣，對偏振模色散效應(yīng)進行補償。
● 使用無源-有源干涉儀來取代全部有源的干涉儀(Alcatel公司的1901 ICM是全部有源的)。
● 隨同AO3R 314使用輸入光學(xué)放大器(前置放大器)來補償在AO3R 314的輸入端的改變著的光學(xué)功率電平。
● 使用光學(xué)波導(dǎo)或光纖來實現(xiàn)干涉儀406和/或420的光學(xué)體系結(jié)構(gòu)。
雖然在諸附圖以及在前面的詳細說明中已經(jīng)圖解和說明了本發(fā)明的若干實施例，但是，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不局限于已公開的各實施例，在不背離由所附權(quán)利要求書所陳述和確定的本發(fā)明的精神實質(zhì)的前提下，可以作出各種各樣的重新安排、修改和置換。
權(quán)利要求
1.一種全光學(xué)3R再生器，包括一個偏振器，用于使輸入光學(xué)信號發(fā)生偏振；一個激光器；一個干涉型轉(zhuǎn)換器模塊，它被耦合到所述偏振器以及所述激光器，用于對已偏振的輸入光學(xué)信號進行再定時和再成型，并且將已再定時和再成型的偏振的輸入光學(xué)信號作為已偏振的輸出光學(xué)信號進行發(fā)送；以及一個時鐘恢復(fù)機構(gòu)，它被耦合到所述激光器以及所述干涉型轉(zhuǎn)換器模塊，用于通過將已偏振的輸入光學(xué)信號中的數(shù)據(jù)流與已偏振的輸出光學(xué)信號中的數(shù)據(jù)流進行比較，來重新俘獲已偏振的輸入光學(xué)信號的時鐘信號，所述激光器使用所述重新俘獲的時鐘信號來驅(qū)動所述干涉型轉(zhuǎn)換器模塊，以便對已偏振的輸入光學(xué)信號進行再定時。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光學(xué)3R再生器，其中，所述偏振器使具有未知的、可能改變的相位的輸入光學(xué)信號穩(wěn)定，并且輸出已偏振的輸入光學(xué)信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光學(xué)3R再生器，其中，所述激光器是一個電吸收的激光二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光學(xué)3R再生器，其中，所述干涉型轉(zhuǎn)換器模塊是一個Mach-Zender干涉儀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光學(xué)3R再生器，其中，所述時鐘恢復(fù)機構(gòu)是一個可自調(diào)諧的時鐘恢復(fù)機構(gòu)，它可適應(yīng)于已偏振的輸入光學(xué)信號的數(shù)據(jù)流中變化的數(shù)據(jù)速率。
6.一種使用全光學(xué)再生器對輸入光學(xué)信號進行再定時、再成型和再發(fā)送的方法，所述方法包括下列各步驟接收輸入的光學(xué)信號并使之發(fā)生偏振；對已偏振的輸入光學(xué)信號進行再定時和再成型，并且將已再定時和再成型的偏振的輸入光學(xué)信號作為已偏振的輸出光學(xué)信號進行發(fā)送；以及將已偏振的輸入光學(xué)信號中的數(shù)據(jù)流與已偏振的輸出光學(xué)信號中的數(shù)據(jù)流進行比較，以重新俘獲已偏振的輸入光學(xué)信號的時鐘信號，其中，使用被重新俘獲的時鐘信號對已偏振的輸入光學(xué)信號進行再定時。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，使用一個干涉型轉(zhuǎn)換器模塊對已偏振的輸入光學(xué)信號進行再定時和再成型，并且將已再定時和再成型的偏振的輸入光學(xué)信號作為已偏振的輸出光學(xué)信號進行發(fā)送。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，使用一個時鐘恢復(fù)機構(gòu)將已偏振的輸入光學(xué)信號中的數(shù)據(jù)流與已偏振的輸出光學(xué)信號中的數(shù)據(jù)流進行比較，以便重新俘獲已偏振的輸入光學(xué)信號的時鐘信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述時鐘恢復(fù)機構(gòu)是一個可自調(diào)諧的時鐘恢復(fù)機構(gòu)，它可適應(yīng)于已偏振的輸入光學(xué)信號的數(shù)據(jù)流中變化的數(shù)據(jù)速率。
全文摘要
公開一種全光學(xué)3R再生器(AO3R)以及一種使用AO3R對光學(xué)信號進行再定時、再成型和再發(fā)送的方法。AO3R包括一個偏振器，它接收輸入光學(xué)信號并使其偏振。AO3R還包括第一干涉儀(例如，干涉型轉(zhuǎn)換器模塊)，它對已偏振的輸入光學(xué)信號進行再定時和再成型，并且將其作為已偏振的輸出光學(xué)信號進行發(fā)送。時鐘恢復(fù)機構(gòu)使用第二干涉儀和各種電氣部件，通過將已偏振的輸入光學(xué)信號中的數(shù)據(jù)流與已偏振的輸出光學(xué)信號中的數(shù)據(jù)流進行比較，來重新俘獲已偏振的輸入光學(xué)信號的時鐘信號。激光器使用重新俘獲的時鐘信號來驅(qū)動第一干涉儀，使它能對已偏振的輸入光學(xué)信號進行再定時。
文檔編號H04B10/17GK1503498SQ0315231
公開日2004年6月9日 申請日期2003年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月29日
發(fā)明者布萊恩·A·查普特, 布萊恩 A 查普特 申請人:阿爾卡塔爾光電子學(xué)美國公司