專(zhuān)利名稱(chēng)：Otdm傳送方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光時(shí)分復(fù)用(OTDM，optical time divisionmultiplexing)傳送方法及裝置，特別是涉及一種新的OTDM傳送方法及裝置，在OTDM傳送中，能夠?qū)?duì)傳送速度進(jìn)行了高速化時(shí)會(huì)成為問(wèn)題的由光纖傳送路徑的色散以及偏振模式色散而產(chǎn)生的信號(hào)的時(shí)間波形失真完全地(或者幾乎完全地)去除。
背景技術(shù)：
在光纖通信中，作為增加一條傳送光纖所容納的信號(hào)通道數(shù)并實(shí)現(xiàn)線(xiàn)路的有效利用的復(fù)用技術(shù)，使用了時(shí)分復(fù)用(TDM)和波分復(fù)用(WDM)。特別是將如下的方法稱(chēng)為光時(shí)分復(fù)用(OTDM)為了實(shí)現(xiàn)超過(guò)了電處理速度的光傳送，將光脈沖分配到各通道，在其被復(fù)用前的脈沖列的基本重復(fù)頻率中預(yù)先進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)制，重新在光區(qū)域中對(duì)各通道進(jìn)行時(shí)間復(fù)用。
例如，在傳送速度大于等于40Gbit/s的超高速OTDM傳送中，與現(xiàn)有的傳送方式相比脈沖間隔大幅度地變窄，因此，作為信號(hào)光需要使用脈沖寬度從數(shù)皮秒到亞皮秒的超短脈沖。在實(shí)現(xiàn)使用了這樣的超短脈沖的OTDM傳送時(shí)，由以波長(zhǎng)色散和偏振為首的光纖的線(xiàn)性效應(yīng)而引起的信號(hào)波形失真的降低成為重要的問(wèn)題。
作為超高速OTDM傳送，目前為止報(bào)告有稱(chēng)為160Gbit/s-480km、640Gbit/s-100km、1.28Tbit/s-70km的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(參照非專(zhuān)利文獻(xiàn)1～3)。在這些實(shí)驗(yàn)中，使用色散補(bǔ)償光纖或色散斜率補(bǔ)償光纖，極其正確地控制傳送光纖全體的色散值以及色散斜率，從而抑制傳送信號(hào)的時(shí)間波形失真。
另外，本發(fā)明者提出了以下申請(qǐng)通過(guò)傅立葉變換，同時(shí)且完全對(duì)具有任意色散和偏振模式色散、定時(shí)抖動(dòng)的光纖所傳送的信號(hào)的波形失真進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男碌墓鈧魉头椒肮鈧魉脱b置(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)，以及在超高速光通信和光測(cè)量等中使用的超短脈沖技術(shù)中，以任意的比率壓縮從脈沖光源輸出的光脈沖的時(shí)間寬度，并且還可以得到任意的脈沖波形的光脈沖壓縮器及光函數(shù)發(fā)生器(專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。
非專(zhuān)利文獻(xiàn)1J.L.Auge，M.Cavallari，M.Jones，P.Kean，D.Watley，and A.Hadjifotiou，“Single channel 160Gb/s OTDMpropagation over 480km of standard fiber using a 40GHzsemiconductor mode-locked laser pulse source，”O(jiān)ptical FiberCommunication Conference(OFC)2002，Paper TuA3.
非專(zhuān)利文獻(xiàn)2山本貴司、吉田英二、田村公一、中沢正隆「フエムト秒パルスを用いた640Gbit/s OTDM信號(hào)の100km伝送」、信學(xué)論(C)、Vol.J83-B，pp.625-633，2000.
非專(zhuān)利文獻(xiàn)3山本貴司、田村公一、中沢正隆、「位相變調(diào)器による3次、4次分散同時(shí)補(bǔ)償を用いた1.28Tbit/s-70kmフエムト秒パルスOTDM伝送」、信學(xué)論(B)、Vol.J84-B，pp.1587-1597，2001.
專(zhuān)利文獻(xiàn)1特愿2003-23973專(zhuān)利文獻(xiàn)2特愿2003-109708發(fā)明內(nèi)容可是，由于在這樣的超高速OTDM傳送中使用超短脈沖，因此，傳送系統(tǒng)對(duì)傳送光纖色散的容許度原本就小，根據(jù)色散值的稍微的變化，脈沖的傳送特性出現(xiàn)大的影響。并且，在超短脈沖傳送中，應(yīng)該考慮根據(jù)振動(dòng)和溫度變化等干擾引起的傳送信號(hào)的偏振狀態(tài)的隨機(jī)變化所產(chǎn)生的脈沖展寬(偏振模式色散)的影響。因此，為了充分確保對(duì)色散值的變動(dòng)或偏振模式色散的容許量，需要色散的適應(yīng)等化技術(shù)或偏振模式色散補(bǔ)償技術(shù)。這樣的色散補(bǔ)償技術(shù)還未達(dá)到實(shí)用化。
因此，在本發(fā)明中，為了解決上述的問(wèn)題，將如下的性質(zhì)積極地應(yīng)用于OTDM信號(hào)傳送技術(shù)，即，即使由于光纖中的線(xiàn)性效應(yīng)而發(fā)生時(shí)間波形失真，光譜形狀也被完全保存的性質(zhì)、以及通過(guò)光傅立葉變換能夠?qū)TDM信號(hào)和WDM信號(hào)相互進(jìn)行成批變換的性質(zhì)。即，通過(guò)在光纖傳送路徑的發(fā)送側(cè)將OTDM信號(hào)的N位成批進(jìn)行光傅立葉變換，從而變換成N個(gè)WDM信號(hào)光譜列；在接收側(cè)將傳送信號(hào)的光譜形狀根據(jù)光傅立葉反變換變換為時(shí)間波形，從而能夠完全地再現(xiàn)沒(méi)有線(xiàn)性失真的原來(lái)的信號(hào)波形。
本發(fā)明的目的在于，鑒于以上點(diǎn)，提供一種OTDM傳送方法及裝置，實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)上不依靠色散的OTDM無(wú)失真?zhèn)魉汀?br> 根據(jù)本發(fā)明的第一解決方法，提供一種OTDM傳送方法，使用光傅立葉變換裝置，將光時(shí)分復(fù)用(OTDM)信號(hào)脈沖列變換為波分復(fù)用(WDM)信號(hào)光譜列，其中，該光傅立葉變換裝置用于將時(shí)間軸上的光脈沖波形變換為該脈沖具有的頻譜的形狀或者包絡(luò)線(xiàn)，將進(jìn)行了變換的光脈沖列傳輸?shù)焦饫w中，使用光傅立葉反變換裝置，將在光纖中傳送后的WDM信號(hào)光譜列變換為OTDM信號(hào)脈沖列，從而再現(xiàn)傳送前的OTDM信號(hào)脈沖列的時(shí)間波形，其中，該光傅立葉反變換裝置用于接收傳輸?shù)焦饫w中的光脈沖列，將頻譜波形或者包絡(luò)線(xiàn)變換為該脈沖具有的時(shí)間軸上的光脈沖波形，無(wú)論傳送的光脈沖在光纖中受到什么樣的線(xiàn)性時(shí)間失真，頻譜的形狀都被保存，因此，實(shí)現(xiàn)無(wú)失真?zhèn)魉汀?br> 根據(jù)本發(fā)明的第二解決方法，提供一種OTDM傳送裝置，具備光時(shí)分復(fù)用(OTDM)信號(hào)發(fā)送器，對(duì)發(fā)送光脈沖進(jìn)行復(fù)用；光傅立葉變換裝置，用于對(duì)從前述OTDM信號(hào)發(fā)送器輸出的OTDM信號(hào)脈沖列，將時(shí)間軸上的光脈沖波形變換為該脈沖具有的頻譜的形狀；光傅立葉反變換裝置，用于對(duì)在光纖傳送路徑中傳輸?shù)墓饷}沖列，將光脈沖具有的頻譜的形狀變換為時(shí)間軸上的光脈沖波形；OTDM信號(hào)接收器，將從前述光傅立葉反變換裝置輸出的光脈沖列多路分解為低速光信號(hào)，對(duì)每個(gè)通道分別接受光，該OTDM傳送裝置，使用前述光傅立葉變換裝置，將OTDM信號(hào)脈沖列變換為波分復(fù)用(WDM)信號(hào)光譜列，將進(jìn)行了變換的光脈沖列傳輸?shù)焦饫w中，使用前述光傅立葉反變換裝置，將入射到光纖傳送路徑并在光纖傳送路徑中傳送后的WDM信號(hào)光譜列變換為OTDM信號(hào)脈沖列，從而再現(xiàn)傳送前的OTDM信號(hào)脈沖列的時(shí)間波形，無(wú)論傳送的光脈沖在光纖傳送路徑中受到什么樣的線(xiàn)性時(shí)間失真，頻譜的形狀都被保存，因此，實(shí)現(xiàn)無(wú)失真?zhèn)魉汀?br>

圖1是表示OTDM傳送方式的實(shí)施方式的示意圖。
圖2是表示圖1中的OTDM信號(hào)發(fā)送器1及光傅立葉變換裝置2的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的示意圖。
圖3是表示圖1中的OTDM信號(hào)發(fā)送器1及光傅立葉變換裝置2的結(jié)構(gòu)的另一個(gè)例子的示意圖。
圖4是表示圖1中的光傅立葉反變換裝置2’的第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖5是表示圖4中的時(shí)鐘信號(hào)再現(xiàn)電路的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖6是表示圖1中的光傳送路的A～D的各部分中的光脈沖的時(shí)間波形及頻譜的概要的圖。
圖7是表示為了更正確地執(zhí)行光傅立葉變換而設(shè)置在OTDM信號(hào)序列的各時(shí)間段(time block)的兩端的空白位(保護(hù))的設(shè)定例的圖。
圖8是表示圖1中的光傅立葉變換裝置2的輸入輸出中的OTDM信號(hào)的時(shí)間波形和其頻譜的圖。
圖9是表示在圖1中的光纖傳送路徑3中傳輸了250km后的傳送信號(hào)波形及通過(guò)光傅立葉變換裝置2’后的信號(hào)波形的圖。
圖10是表示對(duì)在圖1中的光纖傳送路徑3中傳輸?shù)膫魉托盘?hào)的Q值進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果以及在該光纖傳送路徑中傳輸500km并通過(guò)了光傅立葉變換裝置2’后的信號(hào)波形的眼圖的圖。
圖11是光傅立葉變換裝置的輸入輸出中的時(shí)間波形和其頻譜的說(shuō)明圖。
圖12是圖1中的光傅立葉反變換裝置的第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
下面使用附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
1.OTDM傳送系統(tǒng)圖1是本實(shí)施方式的OTDM傳送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。OTDM傳送系統(tǒng)具備OTDM信號(hào)發(fā)送器1、光傅立葉變換裝置2(20)、光傅立葉反變換裝置2’(20’)、光纖傳送路徑3、OTDM信號(hào)接收器4。
首先，來(lái)自O(shè)TDM信號(hào)發(fā)送器1的被時(shí)分復(fù)用的OTDM信號(hào)，入射到光傅立葉變換裝置2中。在此，如果光脈沖是沒(méi)有啁啾的傅立葉變換極限脈沖，能夠最正確地執(zhí)行后述的光傅立葉變換。在此，傅立葉變換極限脈沖也稱(chēng)為變換極限(transform limit)的脈沖，是具有對(duì)于時(shí)間波形不多也不少的譜寬的脈沖，例如是高斯型脈沖時(shí)，時(shí)間脈沖寬度Δτ和其譜寬Δν的乘積滿(mǎn)足ΔνΔτ_0.441。光傅立葉變換裝置2將脈沖的時(shí)間波形變換為頻率軸上的信號(hào)，另一方面，光傅立葉反變換裝置2’將頻率軸上的光譜形狀變換為時(shí)間波形(脈沖)。光纖傳送路徑3是具有任意的色散及偏振模式色散的傳送線(xiàn)路。這些色散量也可以伴隨時(shí)間上的變動(dòng)。OTDM信號(hào)接收器4在光區(qū)域中將傳送信號(hào)多路分解為低速光信號(hào)后，對(duì)每個(gè)通道分別接收光脈沖，將它轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。在OTDM信號(hào)接收器4中用于多路分解的時(shí)鐘，例如可使用光傅立葉反變換裝置2’(20’)從傳送信號(hào)中抽出的時(shí)鐘，或使用單獨(dú)地設(shè)置時(shí)鐘信號(hào)源等適當(dāng)?shù)姆椒ā?br> 此外，下面說(shuō)明光傅立葉變換裝置和光傅立葉反變換裝置的第一及第二實(shí)施方式，但是，既可以在兩裝置中使用第一實(shí)施方式或者第二實(shí)施方式，也可以使一方使用第一實(shí)施方式，另一方使用第二實(shí)施方式。
2.OTDM傳送裝置的第一實(shí)施方式在此，圖2示出了OTDM信號(hào)發(fā)送器1及光傅立葉變換裝置2的第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖。
圖2的OTDM信號(hào)發(fā)送器1具備光脈沖光源11、時(shí)鐘信號(hào)源12、光調(diào)制器13、OTDM復(fù)用裝置14、數(shù)據(jù)輸入端子15。光脈沖光源11以從時(shí)鐘信號(hào)源12供給的頻率R[Hz]進(jìn)行動(dòng)作。光調(diào)制器13由從時(shí)鐘信號(hào)源12供給的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，根據(jù)從數(shù)據(jù)輸入端子15輸入的發(fā)送數(shù)據(jù)，將基本重復(fù)頻率為R[Hz]的光脈沖列數(shù)據(jù)調(diào)制為傳送速度為R[bit/s]([比特/秒])的光脈沖信號(hào)列。OTDM復(fù)用裝置14由從時(shí)鐘信號(hào)源12供給的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，以基本重復(fù)頻率R對(duì)n通道的光脈沖信號(hào)列進(jìn)行時(shí)分復(fù)用，使傳送速度為n倍，并以O(shè)TDM信號(hào)脈沖列的重復(fù)頻率(傳送速度nR[bit/s])輸出。此外，在該圖中，實(shí)線(xiàn)及虛線(xiàn)分別表示光脈沖及電信號(hào)的路徑。
圖2的光傅立葉變換裝置2具備輸入端子21、光循環(huán)器23及23’、電放大器25、色散元件26、相位調(diào)制器27、輸出端子28、倍增器或分頻器29。
作為相位調(diào)制器27，例如，可應(yīng)用使用了LiNbO3等電光學(xué)效應(yīng)的相位調(diào)制器。相位調(diào)制器27，或者也可以使用EA(Electro-Absorption電子吸收)和SOA(Semiconductor OpticalAmplifier半導(dǎo)體光放大器)等的相位調(diào)制效應(yīng)。在相位調(diào)制器27中，通常大多具有偏振依賴(lài)性，但是也可以采用無(wú)偏振波形的光設(shè)備或者利用偏振發(fā)散的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)偏振化。此外，也可以設(shè)置移相器以及光延遲光纖，此時(shí)使相位調(diào)制最適地同步施加到光脈沖上。如果調(diào)制的定時(shí)由于溫度等而偏離時(shí)，可以使用移相器自動(dòng)地調(diào)整相位移動(dòng)量、施加最佳調(diào)制的技術(shù)。另外，也可以設(shè)置電放大器，通過(guò)移相器的輸出來(lái)輸出用于驅(qū)動(dòng)相位調(diào)制器27的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。作為色散元件26，例如，可以使用具有在1.3μm波長(zhǎng)頻帶附近存在零色散區(qū)域的群速度色散特性的單一模式光纖或者衍射光柵對(duì)、光纖布拉格光柵等。
輸入端子21連接著光循環(huán)器23的端口23a。光循環(huán)器23的端口23a通過(guò)端口23b、色散元件26及光循環(huán)器23’的端口23’b連接著端口23’a。光循環(huán)器23’的端口23’a和端口23’c通過(guò)相位調(diào)制器27連接為環(huán)狀。光循環(huán)器23的端口23b通過(guò)端口23c連接到輸出端子28上。相位調(diào)制器27，為了將與OTDM信號(hào)脈沖列同步的相位調(diào)制施加于脈沖，將從OTDM信號(hào)發(fā)送器1中的時(shí)鐘信號(hào)源12供給的時(shí)鐘作為驅(qū)動(dòng)頻率使用。即通過(guò)電放大器25將時(shí)鐘信號(hào)源12連接到相位調(diào)制器27的驅(qū)動(dòng)電路(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1及2)。如后所述，在本實(shí)施方式中，通常將相位調(diào)制器27的驅(qū)動(dòng)頻率選擇為OTDM信號(hào)脈沖列的重復(fù)頻率的1/N倍(N整數(shù))。也可以是N＝n(時(shí)間復(fù)用數(shù))。因此，根據(jù)需要，也可以在電放大器25和相位調(diào)制器27之間插入或省略合適的倍增器或分頻器29。
圖4示出了執(zhí)行光傅立葉反變換的光傅立葉反變換裝置2’的第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖。圖4具備輸入端子21、光耦合器22、光循環(huán)器23及23’、時(shí)鐘信號(hào)再現(xiàn)器24、電放大器25、色散元件26、相位調(diào)制器27、輸出端子28、倍增器或分頻器29。與圖2同符號(hào)的結(jié)構(gòu)元件分別具有同樣的結(jié)構(gòu)/功能。在圖2的光傅立葉變換裝置2中，輸入端子21連接光耦合器22，將一個(gè)輸出連接到光循環(huán)器23的端口23a，將另一個(gè)輸出通過(guò)時(shí)鐘信號(hào)再現(xiàn)電路24及電放大器25連接到相位調(diào)制器27的驅(qū)動(dòng)電路上。此外，在該圖中，實(shí)線(xiàn)以及虛線(xiàn)分別表示光脈沖以及電信號(hào)的路徑。
與在發(fā)送側(cè)使用的光傅立葉變換對(duì)應(yīng)的光傅立葉反變換，可通過(guò)選擇色散量使光傅立葉反變換裝置2’的色散元件D’的符號(hào)成為與在光傅立葉變換裝置2中使用的色散元件D相反的符號(hào)(D’＝-D)而實(shí)現(xiàn)。此時(shí)進(jìn)行選擇使光傅立葉反變換裝置2’中的相位調(diào)制器的啁啾K’的符號(hào)也成為與在光傅立葉變換裝置2中使用的相位調(diào)制器的啁啾K相反的符號(hào)(即K’＝-K)。相位調(diào)制器的啁啾可通過(guò)翻轉(zhuǎn)施加到相位調(diào)制器的電壓的相位而變成相反的符號(hào)。
另外，在光傅立葉反變換裝置2’的相位調(diào)制器27中，為了將與信號(hào)脈沖列同步的相位調(diào)制施加于脈沖，需要通過(guò)光耦合器22、時(shí)鐘信號(hào)再現(xiàn)電路24以及電放大器25，從該信號(hào)脈沖列抽出時(shí)鐘信號(hào)，以得到的時(shí)鐘頻率驅(qū)動(dòng)相位調(diào)制器27。原來(lái)的OTDM信號(hào)脈沖列在發(fā)送端變換為WDM信號(hào)，因此，不能夠從WDM信號(hào)抽出直接時(shí)鐘信號(hào)。可是，WDM信號(hào)的通道間隔Δω和原來(lái)的OTDM信號(hào)的位間隔Δt具有Δω＝KΔt的關(guān)系，因此，可從Δω再現(xiàn)時(shí)鐘信號(hào)。
圖5示出了時(shí)鐘信號(hào)再現(xiàn)電路24的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，實(shí)線(xiàn)以及虛線(xiàn)分別表示光脈沖以及電信號(hào)的路徑。時(shí)鐘信號(hào)再現(xiàn)電路24具備波長(zhǎng)濾波器31、光檢測(cè)器32以及分頻器33。首先，由波長(zhǎng)濾波器31切出兩個(gè)相鄰的頻率通道，將與兩個(gè)通道的頻率差Δω相當(dāng)?shù)呐念l信號(hào)入射到光檢測(cè)器32中并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)?？墒顾ㄟ^(guò)1/K倍的分頻器23，從而再現(xiàn)與位間隔Δt相當(dāng)?shù)臅r(shí)鐘信號(hào)。
下面，使用圖1、圖2以及圖4說(shuō)明該OTDM傳送方式的動(dòng)作的概要。
首先，說(shuō)明光傅立葉變換裝置2的動(dòng)作。
將由OTDM信號(hào)發(fā)送器1生成的OTDM信號(hào)設(shè)為u(t)，將其頻譜設(shè)為U(ω)。時(shí)間信號(hào)u(t)與其頻譜U(ω)有如下關(guān)系。
U(ω)=∫-∞∞u(t)exp(iωt)dt---(1)]]>首先，將這樣的OTDM信號(hào)入射到圖2的光傅立葉變換裝置2的輸入端子21。經(jīng)由光循環(huán)器23的端口23a、23b而通過(guò)了色散元件26后的信號(hào)的時(shí)間波形u-(t)成為u-(t)=12πiD∫-∞∞u(t′)exp(-i2D(t-t′)2)dt′---(2).]]>在此，D是色散元件26的色散量，當(dāng)色散元件26由二階色散為k”、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的光纖構(gòu)成時(shí)D＝k”L。即通過(guò)利用該作用，預(yù)先補(bǔ)償其次由光傅立葉變換產(chǎn)生的相位的時(shí)間上的變化(啁啾)。
接著，經(jīng)由光循環(huán)器23’的端口23’b、23’a而通過(guò)了相位調(diào)制器27后的信號(hào)的時(shí)間波形u+(t)被表示為u+(t)＝u-(t)exp(iKt2/2)=exp(iKt2/2)2πiD∫-∞∞u(t′)exp(-i2D(t-t′)2)dt′---(3).]]>在此，K是相位調(diào)制器27的啁啾率。并且，經(jīng)由光循環(huán)器23’的端口23’c、23’b再次通過(guò)色散元件26，并經(jīng)由光循環(huán)器23的端口23b、23c在輸出端子28得到的信號(hào)的時(shí)間波形v(t)由下式給出。
υ(t)=12πiD∫-∞∞u+(t′)exp(-i2D(t-t′)2)dt′]]>=12πiD∫-∞∞[∫-∞∞u(t′′)exp(-i2D(t′-t′′)2)dt′′]exp(iKt′22)exp(-i2D(t-t′)2)dt′---(4)]]>在此，將相位調(diào)制器27的啁啾率選為K＝1/D時(shí)得到下式。
υ(t)=12πiD∫-∞∞u(t′′)exp(-i2D(t′′2+t2))∫-∞∞exp(-i2D[t′2-2(t′′+t)t′])dt′dt′′]]>=1i2πiD∫-∞∞u(t′′)exp(itDt′′)dt′′]]>=12πiDU(t/D)---(5)]]>因此，通過(guò)了光傅立葉變換裝置2后的輸出端子28中的信號(hào)的時(shí)間波形v(t)，從式(5)可知與輸入端子21中的原來(lái)的OTDM信號(hào)的光譜形狀U(t/D)對(duì)應(yīng)。此時(shí)，輸出端子28中的信號(hào)的頻譜V(ω)根據(jù)式(5)被表示為
V(ω)=∫-∞∞υ(t)exp(iωt)dt]]>=1i2πiD∫-∞∞[∫-∞∞u(t′′)exp(itDt′′)dt′′]exp(iωt)dt]]>=1i2πiDu(-Dω)---(6.)]]>在此，使用了12π∫-∞∞exp(iΩt)dt=δ(Ω)]]>其中，δ(Ω)是德?tīng)査瘮?shù)，是在Ω＝0時(shí)取1值、除此之外時(shí)取0值的函數(shù)。
因此，輸出端子28處的信號(hào)的頻譜V(ω)，與輸入端子21處的原來(lái)的OTDM信號(hào)的時(shí)間波形u(-Dω)對(duì)應(yīng)。這樣，使進(jìn)行了光傅立葉變換的信號(hào)v(t)入射到光傳送路徑3并傳輸。另外，注意在此可通過(guò)改變色散量D的大小，控制輸入到光纖傳送路徑3的輸入信號(hào)v(t)∝U(t/D)的時(shí)間寬度。例如，可通過(guò)使D變成2倍，從而使v(t)的時(shí)間寬度變成2倍。
在此，圖11示出了光傅立葉變換裝置的輸入輸出處的時(shí)間波形和其頻譜的說(shuō)明圖。本發(fā)明及本實(shí)施方式的重要的一個(gè)要點(diǎn)在于將相位調(diào)制器27的驅(qū)動(dòng)頻率選擇為OTDM信號(hào)脈沖列的重復(fù)頻率的1/N倍(N整數(shù))，根據(jù)光傅立葉變換裝置2將N個(gè)脈沖時(shí)間波形成批進(jìn)行傅立葉變換時(shí)，可在輸出端子28中得到中心頻率不同的N個(gè)光譜。即，將原來(lái)的OTDM信號(hào)u(t)的脈沖間隔設(shè)為Δt(傳送速度B＝1/Δt)時(shí)，N個(gè)脈沖列的光傅立葉變換所需的相位調(diào)制器27的驅(qū)動(dòng)頻率由fm＝1/(NΔt)給出，進(jìn)行了光傅立葉變換的信號(hào)的光譜V(ω)，根據(jù)V(ω)∝u(-Dω)(式(6))，成為Δω＝Δt/D的N個(gè)光譜列。這樣，根據(jù)光傅立葉變換，N個(gè)OTDM信號(hào)序列變換為N通道的WDM光譜序列。此時(shí)，輸出端子28處的時(shí)間信號(hào)波形v(t)，根據(jù)式(5)由原來(lái)的OTDM信號(hào)的光譜形狀U(t/D)給出。N個(gè)脈沖列(脈沖間隔Δt)的頻譜是在fo＝1/Δt和其整數(shù)倍的頻率中具有峰值的形狀，因此，v(t)由在to＝D(2πfo)＝2πD/Δt和其整數(shù)倍的時(shí)間位置上具有峰值的波形給出。這樣，可根據(jù)OTDM信號(hào)脈沖列的重復(fù)頻率的1/N倍的低速的相位調(diào)制器而實(shí)現(xiàn)光傅立葉變換，是在容易地實(shí)現(xiàn)本傳送方式的方面上極其有用的特征。
在光纖傳送路徑3中傳輸?shù)墓饷}沖，由于該光纖傳送路徑所具有的色散和偏振模式色散，而受到復(fù)雜的線(xiàn)性波形失真。特別是在超高速OTDM傳送中超短脈沖用于光信號(hào)，因此，由稱(chēng)為色散或偏振模式色散的線(xiàn)性效應(yīng)引起的信號(hào)波形的失真決定傳送性能。可是，光纖的線(xiàn)性效應(yīng)在頻率軸上只產(chǎn)生傳送信號(hào)的光譜的相位變化，光譜的包絡(luò)線(xiàn)形狀(光譜波形)全都不變形。因此，入射到該光纖傳送路徑前，由光傅立葉變換裝置2，將OTDM信號(hào)的時(shí)間波形變換為該光傅立葉變換裝置2的輸出信號(hào)的頻譜形狀，使該輸出信號(hào)作為傳送信號(hào)在光纖傳送路徑3中傳輸，從而可在光纖傳送路徑3的任意的地點(diǎn)，通過(guò)光傅立葉反變換裝置2’進(jìn)行光傅立葉反變換，從頻譜正確地再現(xiàn)原來(lái)的信號(hào)時(shí)間波形。在OTDM信號(hào)接收器4所包含的光檢測(cè)器中只檢測(cè)脈沖的包絡(luò)線(xiàn)，因此，由線(xiàn)性效應(yīng)引起的相位變化一概不會(huì)成為問(wèn)題。
下面，說(shuō)明光傅立葉反變換裝置2’的動(dòng)作。
將從光纖傳送路徑3傳送的WDM信號(hào)的光譜設(shè)為Q(ω)、將光傅立葉反變換裝置2’的輸出的時(shí)間波形設(shè)為r(t)、將頻譜設(shè)為R(ω)。Q(ω)與在光纖傳送路徑3中傳送前的信號(hào)光譜V(ω)有如下關(guān)系。
Q(ω)＝V(ω)exp[iφ(ω)]在此，φ(ω)是由于光纖傳送路徑3的線(xiàn)性效應(yīng)而在傳送信號(hào)的光譜中產(chǎn)生的相位變化。
設(shè)色散元件D’＝-D、啁啾率K’＝-K，根據(jù)式(5)表示為r(t)=1i-2πiDQ(-t/D)=1i-2πiDV(-t/D)exp[iφ(-t/D)].]]>并且，代入式(6)，得到r(t)=1i-2πiD·1i2πiDu(-D·(-t/D))exp[iφ(-t/D)]]]>=-1Du(t)exp[iφ(-t/D)]]]>從而，進(jìn)行了光傅立葉反變換的信號(hào)的時(shí)間波形r(t)成為r(t)∝u(t)，除了相位變化φ(-t/D)，能夠完全地去除由光纖傳送路徑3產(chǎn)生的時(shí)間失真。
圖6示出了光脈沖的時(shí)間波形及頻譜的說(shuō)明圖。該圖總結(jié)了目前為止說(shuō)明的OTDM傳送方式的原理。圖中(a)、(b)、(c)、(d)分別與圖1中的點(diǎn)A、B、C、D處的信號(hào)的時(shí)間波形和頻譜對(duì)應(yīng)。由OTDM信號(hào)發(fā)送器1發(fā)生的OTDM信號(hào)脈沖列(圖6(a))通過(guò)光傅立葉變換裝置2變換為WDM信號(hào)(圖6(b))，入射到光纖傳送路徑3。在光纖傳送路徑3受到了線(xiàn)性失真的傳送信號(hào)(圖6(c))在接收側(cè)通過(guò)光傅立葉變換裝置2’時(shí)，在光纖傳送路徑3中的傳輸中，因?yàn)槌讼辔蛔兓?，而保存了光譜形狀(圖6(b)及(c))，所以原來(lái)的OTDM信號(hào)脈沖列(包絡(luò)線(xiàn))被完全地再現(xiàn)(圖6(d))。
此外，進(jìn)行N個(gè)脈沖列的光傅立葉變換時(shí)，在光纖傳送路徑3中的脈沖傳輸中，當(dāng)時(shí)間波形的失真或者寬度超過(guò)時(shí)間段NΔt時(shí)，與相鄰的時(shí)間段的信號(hào)疊加，不能夠通過(guò)傅立葉反變換再現(xiàn)原來(lái)的信號(hào)。為了解決這樣的問(wèn)題，需要使段長(zhǎng)N變大，或如上所述使在光傅立葉變換中使用的色散量D變大，從而使光傅立葉變換后的信號(hào)波形v(t)的時(shí)間寬度變大，盡可能將由線(xiàn)性效應(yīng)產(chǎn)生的波形失真抑制得小。光傅立葉變換后的全光譜頻帶寬度，使段數(shù)為N時(shí)由～NΔt/2πD給出，因此，N的最大值由光放大器的增益平坦頻帶寬度決定。在此，光放大器是包含光纖傳送路徑3中的光放大器的、與本方式中使用的所有光放大器有關(guān)的光放大器。
圖7是表示為了更正確地執(zhí)行光傅立葉變換而設(shè)置在OTDM信號(hào)序列的各時(shí)間段的兩端的空白位(保護(hù))的設(shè)定例的圖。在以上的說(shuō)明中，在光傅立葉變換中使用的相位調(diào)制器的調(diào)制特性，如式(3)假設(shè)為拋物型?？墒牵?dāng)使用具有一般的正弦波調(diào)制特性的相位調(diào)制器時(shí)，相位調(diào)制特性對(duì)位于從拋物型偏離的區(qū)域的位的光脈沖，有不能夠正確地執(zhí)行光傅立葉變換的可能性。此時(shí)，如圖7所示，可在各段的兩端設(shè)置加空白位并顯示為黑色的保護(hù)，從而正確地執(zhí)行光傅立葉變換。
3.OTDM傳送裝置的第二實(shí)施方式在圖2中的光傅立葉變換裝置2中，通過(guò)調(diào)換色散元件26和相位調(diào)制器27，也能夠?qū)崿F(xiàn)同樣的光傅立葉變換(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。
圖3示出了OTDM信號(hào)發(fā)送器1及光傅立葉變換裝置20的第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖。OTDM信號(hào)發(fā)送器1與前述的第一實(shí)施方式相同。
光傅立葉變換裝置20具備輸入端子21、光循環(huán)器23及23’、電放大器25、色散元件26、相位調(diào)制器27、輸出端子28、倍增器或分頻器29以及光延遲元件30。此時(shí)，對(duì)于從端口23b入射到相位調(diào)制器27的脈沖列，根據(jù)經(jīng)由電放大器25以及倍增器或分頻器29從時(shí)鐘信號(hào)源12供給的時(shí)鐘信號(hào)，驅(qū)動(dòng)相位調(diào)制器27，將相位調(diào)制施加到該脈沖，使OTDM信號(hào)序列的脈沖的峰值與相位調(diào)制特性的定時(shí)同步。與此同時(shí)，對(duì)于從端口23’b入射到相位調(diào)制器27的脈沖列，在色散元件26的后面插入光延遲元件30提供合適的時(shí)間延遲，使脈沖的峰值也與相位調(diào)制特性的定時(shí)同步。
輸入的光脈沖從光循環(huán)器23的端口23a經(jīng)由端口23b輸入到相位調(diào)制器27中，由根據(jù)從光脈沖列再現(xiàn)的時(shí)鐘信號(hào)的定時(shí)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的相位調(diào)制器27，對(duì)光脈沖賦予線(xiàn)性啁啾。即，向該光脈沖的各時(shí)間位置分配不同的頻移。接受了啁啾的該光脈沖經(jīng)由光循環(huán)器23的端口23’b及23’a通過(guò)色散元件26。此時(shí)，該光脈沖的時(shí)間波形被賦予與上述頻移對(duì)應(yīng)的時(shí)間延遲，被區(qū)分為在時(shí)間軸上不同的頻率分量。與第一實(shí)施方式相同，對(duì)于相位調(diào)制器27的啁啾率K，將色散元件26的色散量D選擇為D＝1/K，從而在時(shí)間軸上生成時(shí)間波形u(t)的傅立葉變換像U(ω)。
圖12是光傅立葉反變換裝置的第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖。該光傅立葉反變換裝置20’如下在圖1中的光傅立葉變換裝置F中調(diào)換色散元件26和相位調(diào)制器27，并且在連接光循環(huán)器23’的端口23’a和端口23’c的環(huán)中，在色散元件26的后面插入了光延遲元件30。在相位調(diào)制器27中，與圖4相同，經(jīng)由時(shí)鐘信號(hào)抽出電路24及電放大器25從光耦合器22向驅(qū)動(dòng)電路供給再現(xiàn)的時(shí)鐘信號(hào)。此外，與圖4相同符號(hào)的結(jié)構(gòu)元件分別具有同樣的結(jié)構(gòu)/功能。
與在發(fā)送側(cè)使用的光傅立葉變換對(duì)應(yīng)的光傅立葉反變換，可通過(guò)如下實(shí)現(xiàn)選擇光傅立葉反變換裝置20’的色散元件D’的符號(hào)，使其與在光傅立葉變換裝置20中使用的色散元件D成為相反符號(hào)(D’＝-D)。此時(shí)，選擇光傅立葉反變換裝置20’中的相位調(diào)制器的啁啾K’的符號(hào)，也使其與在光傅立葉變換裝置20中使用的相位調(diào)制器的啁啾K成為相反的符號(hào)(即K’＝-K)。
下面，使用圖1、圖3及圖12說(shuō)明該OTDM傳送方式的動(dòng)作的概要。
首先，說(shuō)明光傅立葉變換裝置20的動(dòng)作。
由OTDM信號(hào)發(fā)送器1生成的OTDM信號(hào)u(t)和輸出脈沖波形v(t)的關(guān)系可如下求出。u(t)接受了由相位調(diào)制器27進(jìn)行的相位調(diào)制后的時(shí)間信號(hào)u-(t)和式(2)相同，由u-(t)＝u(t)exp(iKt2/2)(25)給出。該脈沖通過(guò)了設(shè)置在相位調(diào)制器27后面的色散元件26后的脈沖波形u+(t)使用u-(t)，被表示為u+(t)=12πiD∫-∞∞u-(t′)exp(-i2D(t-t′)2)dt′---(26).]]>根據(jù)式(25)，式(26)使用輸入脈沖波形u(t)，被表示為u+(t)=12πiD∫-∞∞u(t′)exp(iKt′22)exp(-i2D(t-t′)2)dt′---(27).]]>在此，將色散元件26的色散量D選擇為D＝1/K時(shí)，式(27)可寫(xiě)成u+(t)=12πiDexp(-iKt22)∫-∞∞u(t′)exp(itDt′)dt′]]>=12πiDexp(-iKt22)U(t/D)---(28)]]>其中，U(ω)[ω＝t/D]是u(t)的傅立葉變換(式(1))。上式中的殘留啁啾exp(-iKt2/2)，可通過(guò)相位調(diào)制器27再次施加與上面相同大小的相位調(diào)制exp(iKt2/2)而去除。由于脈沖列再次入射到相位調(diào)制器27，因此，預(yù)先通過(guò)光延遲元件30提供適當(dāng)?shù)臅r(shí)間延遲。設(shè)定延遲量，使脈沖的峰值與相位調(diào)制器27的相位調(diào)制特性的定時(shí)同步。這樣，殘留啁啾被完全補(bǔ)償?shù)墓饷}沖υ(t)=12πiDU(t/D)---(29)]]>
經(jīng)由光循環(huán)器23的端口23b、23c及光輸出端子10輸出到外部。
此時(shí)，輸出端子28中的信號(hào)的頻譜V(ω)根據(jù)上式成為V(ω)=∫-∞∞υ(t)exp(iωt)dt]]>=2πiDu(-Dω)]]>下面，說(shuō)明光傅立葉反變換裝置20’的動(dòng)作。
將從光纖傳送路徑3傳送的WDM信號(hào)的光譜設(shè)為Q(ω)，將光傅立葉反變換裝置20’的輸出的時(shí)間波形設(shè)為r(t)、將頻譜設(shè)為R(ω)。Q(ω)與在光纖傳送路徑3中傳送前的信號(hào)光譜V(ω)有如下關(guān)系。
Q(ω)＝V(ω)exp[iφ(ω)]在此，φ(ω)是根據(jù)光纖傳送路徑3的線(xiàn)性效應(yīng)在傳送信號(hào)的光譜中產(chǎn)生的相位變化。
設(shè)色散元件D’＝-D、啁啾率K’＝-K，根據(jù)式(5)可表示為r(t)=1-2πiDQ(-t/D)=1-2πiDV(-t/D)exp[iφ(-t/D)]]]>并且，代入式(6)得到r(t)=1-2πiD·2πiDu(-D·(-t/D))exp[iφ(-t/D)]]]>=1Du(t)exp[iφ(-t/D)].]]>因此，進(jìn)行了光傅立葉反變換的信號(hào)的時(shí)間波形w(t)成為w(t)∝u(t)，除了相位變化φ(-t/D)，可完全地去除由光纖傳送路徑3產(chǎn)生的時(shí)間失真。
4.有效性圖8～10示出了為了確認(rèn)基于本發(fā)明的實(shí)施方式的OTDM傳送方式的有效性而進(jìn)行的數(shù)值計(jì)算的結(jié)果的說(shuō)明圖。
在此，作為一個(gè)例子，在光纖傳送路徑3中使用具有二階色散-1.2ps/nm/km(β2＝1.53ps2/km)、三階色散0.07ps/nm2/km、非線(xiàn)性系數(shù)n2＝2.3×10-20m2/W、有效芯截面積Aeff＝50μm2、損耗0.2dB/km的光纖。另外，在該傳送路徑中，以50km間隔插入光放大器。傳送前的輸入信號(hào)是由高斯型脈沖u(t)＝Aexp(-t2/2To2)、To＝TFWHM/1.665構(gòu)成的、傳送速度為40Gbit/s的128位偽隨機(jī)序列的OTDM信號(hào)。各位的信號(hào)峰值功率是0.4mW、脈沖寬度是TFWHM＝12.5ps。設(shè)光傅立葉變換裝置2及光傅立葉反變換裝置2’中的相位調(diào)制器17具有理想的平方相位調(diào)制特性，設(shè)驅(qū)動(dòng)頻率為OTDM的時(shí)鐘頻率40GHz的1/64倍(即625MHz)。即，將64位作為一個(gè)段成批而進(jìn)行光傅立葉變換。另外，設(shè)光傅立葉變換裝置2中的色散元件17的色散量為D＝395ps2。此時(shí)，位間隔Δt＝25ps的64位脈沖列變換為通道間隔Δf＝10GHz、頻帶寬度640GHz(5.1nm)的光譜列。這樣，可通過(guò)使時(shí)間段長(zhǎng)N變大而擴(kuò)大調(diào)制寬度，并且使在光傅立葉變換中使用的色散量D變大，從而盡可能將波形失真抑制得小。此外，此時(shí)光傅立葉反變換裝置2’中的色散元件的色散量D’＝-D＝-395ps2。并且，在各時(shí)間段的兩端作為保護(hù)分別設(shè)置有4位空白位。
圖8示出了光傅立葉變換裝置2的輸入輸出處的OTDM信號(hào)的時(shí)間波形和其頻譜。圖8(a)及(b)分別示出了從OTDM信號(hào)發(fā)送器1發(fā)生并輸入到傅立葉變換裝置2的OTDM信號(hào)的時(shí)間波形u(t)和頻譜U(ω)，圖8(c)及(d)分別示出了由傅立葉變換裝置2進(jìn)行了光傅立葉變換的OTDM信號(hào)的時(shí)間波形v(t)和頻譜V(ω)。在圖8(a)及(c)中虛線(xiàn)表示相位調(diào)制器27的相位調(diào)制的周期。
例如，在圖8(a)中存在于-1600～0ps區(qū)域的脈沖列、以及存在于0～1600ps的區(qū)域的脈沖列分別與64位的段對(duì)應(yīng)。從這些圖中可知，OTDM信號(hào)通過(guò)光傅立葉變換裝置2將64位作為時(shí)間段單位變換為64通道的WDM信號(hào)，同時(shí)，原來(lái)的OTDM信號(hào)的光譜在光傅立葉變換后再現(xiàn)在時(shí)間軸上。此外，圖8(a)中的各脈沖的振幅的微小的晃動(dòng)，當(dāng)占空比為50％時(shí)較高，因此，相鄰位的脈沖的緩坡是重疊的。另外，圖8(c)的兩個(gè)時(shí)間波形與圖8(a)中的各段的時(shí)間波形的光譜形狀對(duì)應(yīng)，因此，在圖8(c)中看到的兩個(gè)波形的差異反映了圖8(a)中的各段的位組合格式(bitpattern)的依賴(lài)性。圖8(d)中的頻譜V(ω)的圖形是兩個(gè)振幅的集合，但它們是將該圖(a)中的兩個(gè)段的時(shí)間波形直接疊加而得到的。該頻譜實(shí)際上作為在時(shí)間上變化的頻譜被觀(guān)測(cè)到。
圖9(a)及(b)分別示出了在250km的光纖傳送路徑3中傳輸后的傳送信號(hào)的時(shí)間波形及頻譜，圖9(c)及(d)分別示出了進(jìn)行了光傅立葉反變換的傳送信號(hào)的時(shí)間波形及頻譜。
為了使變換為WDM信號(hào)并具有不同光譜的一個(gè)時(shí)間波形在光纖中傳輸從而產(chǎn)生脈沖內(nèi)群延遲，在時(shí)間軸上被分離。它作為在圖9(a)中看到的信號(hào)波形失真而出現(xiàn)。傳送前的兩個(gè)時(shí)間波形(圖8(c))由于由光纖傳送路徑3的色散引起的波形失真的結(jié)果在傳輸250km后相互開(kāi)始干涉，而傳送前的光譜形狀(圖8(d))傳輸250km后還被保存。由該結(jié)果可知，通過(guò)光傅立葉反變換裝置2’將傳送信號(hào)反變換為OTDM信號(hào)，從而能夠使輸入處的OTDM信號(hào)脈沖列正確地再現(xiàn)在時(shí)間軸上。在圖9(c)示出了其狀態(tài)。此外，在圖9(c)中，再現(xiàn)的脈沖列具有大于原來(lái)的輸入脈沖列(圖8(a))的振幅晃動(dòng)的原因如下例如，根據(jù)光纖傳送路徑3所具有的非線(xiàn)性(四光波混合)，WDM光譜形狀發(fā)生變化。實(shí)際上，將傳送前的WDM光譜(圖8(d))和傳送后的WDM光譜(圖9(b))進(jìn)行比較時(shí)，例如，可知根據(jù)在光纖傳送路徑3中發(fā)生的WDM通道間的非線(xiàn)性串音，光譜形狀發(fā)生微小變化。
圖10是表示對(duì)在圖1中的光纖傳送路徑3中傳輸?shù)膫魉托盘?hào)的Q值進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果以及在該光纖傳送路徑中傳輸500km并通過(guò)了光傅立葉變換裝置2’后的信號(hào)波形的眼圖的圖。圖10(a)中計(jì)算了對(duì)應(yīng)于信號(hào)波形的Q值，其中，該信號(hào)波形是對(duì)在光纖傳送路徑3中傳輸?shù)膫魉托盘?hào)，在接收端只執(zhí)行了一次光傅立葉反變換后的信號(hào)波形。其中，接收距離每次增加50km。Q值表示接收信號(hào)的眼圖的信噪(S/N)比，與傳送系統(tǒng)的誤碼率是一對(duì)一的關(guān)系，因此，作為系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)的指標(biāo)而使用。另一方面，該圖(b)示出了在該光纖傳送路徑中傳送500km后，只執(zhí)行了一次光傅立葉反變換的信號(hào)的時(shí)間波形所對(duì)應(yīng)的眼圖。在該圖(a)中，實(shí)線(xiàn)表示考慮從插入到該光纖傳送路徑中的光放大器發(fā)生的自然放出噪聲、并進(jìn)行了計(jì)算的結(jié)果，虛線(xiàn)表示不加自然放出噪聲而進(jìn)行了計(jì)算的結(jié)果。在前者，光放大器的噪聲指數(shù)為NF＝5dB。比較兩者，可知在到500km為止的距離中Q值的劣化只根據(jù)光放大器的自然放出噪聲產(chǎn)生，該傳送路徑的線(xiàn)性效應(yīng)沒(méi)有成為Q值的劣化要因。這明確地表示可根據(jù)本傳送方式實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)上與色散無(wú)關(guān)的無(wú)失真?zhèn)魉?。此外，在圖9(a)的結(jié)果中，已傳輸250km后時(shí)波形失真涉及了相鄰的時(shí)間段，但在圖10中傳輸500km后也維持高的Q值，是因?yàn)椴煌腤DM通道彼此的干涉不會(huì)對(duì)光傅立葉反變換產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的影響。550km以后傳送質(zhì)量急劇劣化，是由于群速度最大的兩端的WDM通道在時(shí)間軸上只移動(dòng)與傅立葉變換的有效時(shí)間寬度相當(dāng)?shù)臅r(shí)間，結(jié)果，被錯(cuò)誤地視為相鄰段的時(shí)隙而被進(jìn)行光傅立葉反變換。
根據(jù)以上的結(jié)果，在本實(shí)施方式中可以不通過(guò)由色散補(bǔ)償光纖產(chǎn)生的傳送光纖的線(xiàn)性效應(yīng)的補(bǔ)償，在500km中傳輸40Gbit/sOTDM信號(hào)脈沖列。不使用光傅立葉變換時(shí)的傳送距離被限制在50km(該傳送光纖的色散距離即脈沖寬度成為 倍的距離zd＝To2/β2是37km)。在本實(shí)施例中，傳送距離由二階色散積累的波形失真而被限制，因此，在接收端根據(jù)色散補(bǔ)償光纖對(duì)傳送光纖的積累二階色散進(jìn)行補(bǔ)償，從而可大幅度地延伸傳送距離。其中，此時(shí)由于由放大器噪聲引起的S/N的劣化與由非線(xiàn)性效應(yīng)引起的光譜的形狀失真，傳送距離被限制。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性如以上的詳細(xì)說(shuō)明，根據(jù)本發(fā)明，事先利用光傅立葉變換將OTDM信號(hào)脈沖列的時(shí)間波形變換成WDM信號(hào)的頻譜形狀，從而即使由于傳送光纖的線(xiàn)性效應(yīng)在傳送信號(hào)中產(chǎn)生波形失真，也能夠始終通過(guò)光傅立葉反變換從傳送信號(hào)的頻譜再現(xiàn)原來(lái)的OTDM信號(hào)。因此，通過(guò)使用本OTDM傳送方式，能夠不依靠光纖傳送路徑的傳輸特性正確地傳送信號(hào)，能夠完全克服實(shí)現(xiàn)超高速OTDM傳送時(shí)成為大的障礙的由線(xiàn)性波形失真引起的信號(hào)劣化。另外，通過(guò)使用本發(fā)明的OTDM傳送方式，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)光傳送系統(tǒng)的進(jìn)一步的高速化、遠(yuǎn)程化、低價(jià)格化。
權(quán)利要求
1.一種OTDM傳送方法，使用光傅立葉變換裝置，將光時(shí)分復(fù)用(OTDM)信號(hào)脈沖列變換為波分復(fù)用(WDM)信號(hào)光譜列，其中，該光傅立葉變換裝置用于將時(shí)間軸上的光脈沖波形變換為該脈沖具有的頻譜的形狀，將進(jìn)行了變換的光脈沖列入射到光纖傳送路徑，使用光傅立葉反變換裝置，將在光纖傳送路徑中傳送后的WDM信號(hào)光譜列變換為OTDM信號(hào)脈沖列，從而再現(xiàn)傳送前的OTDM信號(hào)脈沖列的時(shí)間波形，其中，該光傅立葉反變換裝置用于接收入射到光纖傳送路徑并在光纖傳送路徑中傳輸后的光脈沖列，將頻譜形狀變換為該脈沖具有的時(shí)間軸上的光脈沖波形，無(wú)論傳送的光脈沖在光纖傳送路徑中受到什么樣的線(xiàn)性時(shí)間失真，頻譜的形狀都被保存，因此，實(shí)現(xiàn)無(wú)失真?zhèn)魉汀?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OTDM傳送方法，其特征在于，前述光傅立葉變換裝置具備相位調(diào)制器，由OTDM信號(hào)脈沖列的傳送速度的1/N倍(其中，N是任意整數(shù))的重復(fù)頻率驅(qū)動(dòng)；色散元件，用于提供群速度色散，將N通道的OTDM信號(hào)脈沖列變換為N通道的WDM信號(hào)光譜列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的OTDM傳送方法，其特征在于，對(duì)于復(fù)用到OTDM信號(hào)脈沖列之前的光脈沖列的重復(fù)頻率R，通過(guò)n倍的復(fù)用使用重復(fù)頻率為nR的OTDM信號(hào)脈沖列時(shí)，作為用于光傅立葉變換的驅(qū)動(dòng)頻率使用復(fù)用前的光脈沖列的重復(fù)頻率R。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OTDM傳送方法，其特征在于，通過(guò)使光傅立葉變換的有效時(shí)間寬度與輸入光脈沖列的時(shí)間寬度相比足夠大，使對(duì)傳送光信號(hào)的色散以及/或者偏振模式色散的容許度變大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OTDM傳送方法，其特征在于，接收側(cè)的光傅立葉反變換裝置的色散元件及相位調(diào)制器的符號(hào)，使用與發(fā)送側(cè)的光傅立葉變換裝置的色散元件及相位調(diào)制器完全翻轉(zhuǎn)的符號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OTDM傳送方法，其特征在于，前述光傅立葉反變換裝置具備相位調(diào)制器，用于與光脈沖列同步向各光脈沖施加相位調(diào)制；色散元件，用于提供群速度色散，根據(jù)接收到的WDM信號(hào)脈沖列的通道間隔抽出時(shí)鐘信號(hào)，由得到的時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)相位調(diào)制器。
7.根據(jù)權(quán)利要求7所述的OTDM傳送方法，其特征在于，前述光傅立葉反變換裝置根據(jù)與相鄰的頻率通道的頻率差相當(dāng)?shù)呐念l信號(hào)，再現(xiàn)時(shí)鐘信號(hào)，由時(shí)鐘信號(hào)的頻率的1/N的重復(fù)頻率驅(qū)動(dòng)前述相位調(diào)制器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OTDM傳送方法，其特征在于，作為OTDM信號(hào)脈沖列使用傅立葉變換極限的脈沖。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OTDM傳送方法，其特征在于，前述光傅立葉變換裝置具備相位調(diào)制器和色散元件，前述相位調(diào)制器的相位調(diào)制的啁啾率K與色散元件的群速度色散D滿(mǎn)足K＝1/D的關(guān)系。
10.一種OTDM傳送裝置，具備光時(shí)分復(fù)用(OTDM)信號(hào)發(fā)送器，發(fā)送進(jìn)行了光時(shí)分復(fù)用的光脈沖；光傅立葉變換裝置，用于對(duì)從前述OTDM信號(hào)發(fā)送器輸出的OTDM信號(hào)脈沖列，將時(shí)間軸上的光脈沖波形變換為該脈沖具有的頻譜的形狀；光傅立葉反變換裝置，用于對(duì)從前述光傅立葉變換裝置入射到光纖傳送路徑并在光纖傳送路徑中傳輸后的光脈沖列，將光脈沖具有的頻譜的形狀變換為時(shí)間軸上的光脈沖波形；OTDM信號(hào)接收器，將從前述光傅立葉反變換裝置輸出的光脈沖列多路分解為低速光信號(hào)，對(duì)每個(gè)通道分別接受光，該OTDM傳送裝置，使用前述光傅立葉變換裝置，將OTDM信號(hào)脈沖列變換為WDM信號(hào)光譜列，將進(jìn)行了變換的光脈沖列入射到光纖傳送路徑，使用前述光傅立葉反變換裝置，將入射到光纖傳送路徑并在光纖傳送路徑中傳送后的WDM信號(hào)光譜列變換為OTDM信號(hào)脈沖列，從而再現(xiàn)傳送前的OTDM信號(hào)脈沖列的時(shí)間波形，無(wú)論傳送的光脈沖在光纖傳送路徑中受到什么樣的線(xiàn)性時(shí)間失真，頻譜的形狀都被保存，因此，實(shí)現(xiàn)無(wú)失真?zhèn)魉汀?br> 11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的OTDM傳送裝置，其特征在于，前述光傅立葉變換裝置如下工作前述色散元件向OTDM信號(hào)脈沖列提供群速度色散，前述相位調(diào)制器由OTDM信號(hào)脈沖列的傳送速度的1/N倍(其中，N是任意整數(shù))的重復(fù)頻率驅(qū)動(dòng)，向從前述色散元件輸出的光脈沖提供線(xiàn)性啁啾，前述色散元件輸入從前述相位調(diào)制器輸出的光脈沖，再次提供群速度色散，補(bǔ)償殘留啁啾。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的OTDM傳送裝置，其特征在于，前述光傅立葉變換裝置如下工作前述相位調(diào)制器由OTDM信號(hào)脈沖列的傳送速度的1/N倍(其中，N是任意整數(shù))的重復(fù)頻率驅(qū)動(dòng)，向OTDM信號(hào)脈沖列提供線(xiàn)性啁啾，前述色散元件向從前述相位調(diào)制器輸出的光脈沖提供群速度色散，前述相位調(diào)制器輸入從前述色散元件輸出的光脈沖，再次提供線(xiàn)性啁啾，補(bǔ)償殘留啁啾。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的OTDM傳送裝置，其特征在于，前述光傅立葉反變換裝置如下工作前述色散元件向接收到的光脈沖列提供群速度色散，前述相位調(diào)制器由從接收到的光脈沖列再現(xiàn)的時(shí)鐘頻率的1/N(其中，N是任意整數(shù))驅(qū)動(dòng)，向從前述色散元件輸出的光脈沖提供線(xiàn)性啁啾，前述色散元件輸入從前述相位調(diào)制器輸出的光脈沖，再次提供群速度色散，補(bǔ)償殘留啁啾。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的OTDM傳送裝置，其特征在于，前述光傅立葉反變換裝置如下工作前述相位調(diào)制器由從接收到的光脈沖列再現(xiàn)的時(shí)鐘頻率1/N(其中，N是任意整數(shù))驅(qū)動(dòng)，向接收到的光脈沖提供線(xiàn)性啁啾，前述色散元件向從前述相位調(diào)制器輸出的光脈沖提供群速度色散，前述相位調(diào)制器輸入從前述色散元件輸出的光脈沖，再次提供線(xiàn)性啁啾，補(bǔ)償殘留啁啾。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的OTDM傳送裝置，其特征在于，前述OTDM信號(hào)發(fā)送器具備信號(hào)源，產(chǎn)生重復(fù)頻率R；光調(diào)制器，由前述信號(hào)源的輸出驅(qū)動(dòng)，將重復(fù)頻率R的光脈沖根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)制為傳送速度R的光脈沖信號(hào)列；和復(fù)用部，將來(lái)自前述光調(diào)制器的傳送速度為R的光脈沖列復(fù)用為傳送速度nR，作為前述光傅立葉變換裝置的相位調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)頻率，使用來(lái)自前述信號(hào)源的重復(fù)頻率R。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的OTDM傳送裝置，其特征在于，前述光傅立葉變換裝置還具備用于得到OTDM信號(hào)脈沖列的傳送速度的1/N倍的重復(fù)頻率的、將OTDM信號(hào)脈沖列的時(shí)鐘信號(hào)頻率分頻為1/N倍的電路。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的OTDM傳送裝置，其特征在于，接收側(cè)的光傅立葉反變換裝置的色散元件及相位調(diào)制器的符號(hào)，使用與發(fā)送側(cè)的光傅立葉變換裝置的色散元件及相位調(diào)制器完全翻轉(zhuǎn)的符號(hào)。
全文摘要
提供一種實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)上不依靠色散的OTDM無(wú)失真?zhèn)魉偷腛TDM傳送方法及裝置。來(lái)自O(shè)TDM信號(hào)發(fā)送器(1)的進(jìn)行了時(shí)分復(fù)用的OTDM信號(hào)，入射到光傅立葉變換裝置(2)中。在此，如果光脈沖是沒(méi)有啁啾的傅立葉變換極限脈沖，則能夠最正確地執(zhí)行光傅立葉變換。光傅立葉變換裝置(2)將脈沖的時(shí)間波形變換為頻率軸上的信號(hào)，另一方面，光傅立葉反變換裝置(2’)將頻率軸上的光譜形狀變換為時(shí)間波形(脈沖)。光纖傳送路(3)是具有任意的色散及偏振模式色散的傳送線(xiàn)路。這些色散量也可以伴隨時(shí)間上的變化。OTDM信號(hào)接收器(4)在光區(qū)域?qū)魉托盘?hào)多路分解為低速光信號(hào)后，對(duì)每個(gè)通道分別接收光脈沖，將它變換為電信號(hào)。
文檔編號(hào)H04J3/00GK1813431SQ20048001793
公開(kāi)日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2004年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月26日
發(fā)明者廣岡俊彥, 中澤正隆 申請(qǐng)人:獨(dú)立行政法人科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)