專利名稱：用于光纖通信系統(tǒng)中改善的sbs抑制的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
公開了光纖通信系統(tǒng)，并且更具體地公開了用于在長距離上傳送寬帶高功率光信號時降低光纖中的非線性效應(yīng)而導(dǎo)致的減損的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在光纖通信系統(tǒng)中，根據(jù)要沿著電介質(zhì)光波導(dǎo)被傳遞和傳送到接收機的信息來調(diào)制光束。通常，諸如模擬多信道視頻的寬帶信號內(nèi)容的傳輸需要結(jié)合低損耗單模式光纖(SMF)來使用窄線寬光源。例如，用于有線TV(CATV)的典型發(fā)射機以1550nm的波長進(jìn)行操作，并且包括使用窄線寬連續(xù)波(CW)分布反饋(DFB)激光器和外部調(diào)制器。例如，在光纖中的遠(yuǎn)距離傳輸通常需要高光纖發(fā)射功率(launch power)來實現(xiàn)所 需要的信噪比。這對于用于混合光纖同軸(HFC)網(wǎng)絡(luò)以及無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)的模擬傳輸系統(tǒng)來說是特別需要的，其中高光纖發(fā)射功率使得能夠?qū)崿F(xiàn)高信噪比需求，并且允許沿著傳輸線的較高的分路(split)數(shù)。諸如鉺摻雜光纖放大器(EDFA)以及半導(dǎo)體光放大器(SOA)的光放大器的成功應(yīng)用基本上消除了大多數(shù)光纖通信應(yīng)用中的高發(fā)射功率的問題。這是因為這些放大器允許高達(dá)超過約23dBm(200mW)的飽和輸出功率的1550nm周圍的光載波的有效信號放大。這支持更長距離的光纖鏈路以及在光學(xué)上對信號進(jìn)行分路以服務(wù)多個用戶的能力。然而，盡管使用這樣的光放大器，但是光纖非線性限制了進(jìn)入光纖的最大發(fā)射功率。具體地，對于單波長系統(tǒng)來說，在其他光纖非線性的影響變得相關(guān)之前，受激布里淵散射(SBS)限制了許多通信應(yīng)用中的最大發(fā)射功率。關(guān)于SBS影響，通常僅在窄線寬光束在閾值功率水平以上被發(fā)射到光纖中時發(fā)生SBS。因此，只要SBS線寬內(nèi)的功率不超過SBS閾值功率水平，SBS就應(yīng)當(dāng)保持被充分抑制。不幸地是，例如，對于標(biāo)準(zhǔn)SMF來說，SBS閾值功率水平通常僅處于約6-7dBm(4-5mW)的范圍內(nèi)。因此，在許多應(yīng)用中期望將SBS閾值提高到6-7dBm(4-5mW)以上，使得可以提高發(fā)射功率。布里淵散射是光子與聲量子或振動量子(聲子)的相互作用。該相互作用包括產(chǎn)生聲子(Stokes過程)或湮滅聲子(反Stokes過程)的非彈性散射過程。散射光的能量被略微改變，針對Stokes過程被降低并且針對反Stokes過程被提高。這種偏移，稱為布里淵偏移，等于相互作用的能量。對于在非常小內(nèi)徑的光纖中行進(jìn)的強激光來說，束本身的電場的變化可能經(jīng)由電致伸縮而在介質(zhì)中產(chǎn)生聲振動。束可能通常在與入射束的相反方向上經(jīng)歷由這些振動所引起的布里淵散射的影響。SBS影響光通道內(nèi)的光傳輸系統(tǒng)，并且由于其窄增益光譜寬度而通常不會導(dǎo)致多個光通道之間的串?dāng)_。然而，由于其窄帶寬性質(zhì)，SBS特別不利于具有下述調(diào)制方案的光傳輸系統(tǒng)，該調(diào)制方案在大多數(shù)光功率都集中在光載波周圍的小的頻率范圍內(nèi)時生成窄光譜。例如，CATV/HFC系統(tǒng)的調(diào)制方案通常是不進(jìn)行激光削波的殘留邊帶幅度調(diào)制(AM-VSB)，該殘留邊帶的均方根(RMS)調(diào)制指數(shù)約為20%至30%。因此，大多數(shù)能量集中在光載波周圍的小帶寬內(nèi)。因此，SBS在載波噪聲比(CNR)和特別是二階失真CSO的失真方面影響CATV/HFC系統(tǒng)。在CATV/HFC系統(tǒng)中，與直接調(diào)制的模擬系統(tǒng)相比，SBS對外部調(diào)制的模擬系統(tǒng)影響更大。對于此的第一個原因在于，外部調(diào)制器顯現(xiàn)出幾乎為零的調(diào)制器啁啾聲(modulator chirp),并且因此,功率密集地集中在光載波周圍。第二個原因在于，由于外部調(diào)制器的低啁啾聲而對較長距離使用該外部調(diào)制器，并且長距離需要更大的發(fā)射功率。另一方面，在直接調(diào)制的模擬系統(tǒng)中，由于相對較大的激光器啁啾聲而導(dǎo)致的加寬的光譜以及光纖色散(fiber disper sion)由于性能劣化而限制了鏈路長度。為此，對于利用較低的發(fā)射功率的較短距離，通常使用直接調(diào)制的模擬系統(tǒng)。因此，直接調(diào)制的激光器的模擬傳輸系統(tǒng)不太容易受到SBS的影響。通常，如果由于每帶寬的能量被降低而導(dǎo)致光信號的光譜可能被加寬，則可以降低外部調(diào)制的模擬系統(tǒng)中的SBS影響。在外部調(diào)制器的情況下，用于對抗SBS的最有效和廣泛使用的技術(shù)包括使用光相位調(diào)制器或使激光器顫振或二者的組合的使用。因此，可以通過降低SBS的影響來改善具有相對高強度和較窄線寬的光信號的傳輸質(zhì)量，這在不生成其他系統(tǒng)劣化的情況下，允許光信號功率水平的增加以及通信鏈路之間的傳播距離的增加。

發(fā)明內(nèi)容
提供了一種在通過光纖傳送光信號的同時抑制受激布里淵散射(SBS)的方法。該方法允許改善的SBS抑制,但是控制得到的寄生拍(spurious beat)。根據(jù)一種預(yù)期的方法，通過用高頻顫振信號調(diào)制光源來調(diào)制從光源出射的光束，通過一個或多個顫振信號來使該高頻顫振信號進(jìn)行顫振，該一個或多個顫振信號具有比高頻顫振信號更低的頻率。在光源進(jìn)行出射之后，進(jìn)一步利用RF信息承載信號在外部對光束進(jìn)行強度調(diào)制。高頻顫振信號是RF信息承載信號的最高頻率的至少兩倍。此后，將利用RF信息承載信號進(jìn)行強度調(diào)制的光束耦合到光纖中。通過低頻顫振信號所顫振的高頻顫振信號在較寬頻譜范圍內(nèi)擴展光束的光功率，從而為了抑制SBS的目的而提高SBS閾值功率水平。根據(jù)另一方法，從光源出射的光束經(jīng)歷經(jīng)由相位調(diào)制器利用高頻顫振信號進(jìn)行的相位調(diào)制，進(jìn)而通過顫振信號來使該高頻顫振信號進(jìn)行顫振，該顫振信號具有比高頻顫振信號更低的頻率。在相位調(diào)制步驟之后或之前，利用RF信息承載信號在外部對光束進(jìn)行強度調(diào)制。高頻顫振信號是RF信息承載信號的最高頻率的至少兩倍。利用RF信息承載信號進(jìn)行調(diào)制的光束被耦合到光纖中，并且為了上述相同的原因而抑制SBS。在這些方法中，可以使得通過低頻顫振信號進(jìn)行顫振的高頻顫振信號在高頻顫振信號的標(biāo)稱頻率周圍進(jìn)行顫振。而且，光源或光束可以利用多個高頻顫振信號來進(jìn)行調(diào)制，和/或高頻顫振信號可以通過以下實施例中描述的多個低頻顫振信號而在其標(biāo)稱頻率周圍進(jìn)行顫振。多個低頻顫振信號允許改善SBS抑制以及并且控制寄生RF光譜拍分量。而且，光源可以具有激光器的形式，高頻顫振信號可以通過電壓控制振蕩器(VCO)來生成，并且利用低頻顫振信號使高頻顫振信號進(jìn)行顫振可以通過調(diào)制VCO的偏置電壓來實現(xiàn)。還提供了一種用于提供受抑制的受激布里淵散射(SBS)的光纖傳輸系統(tǒng)的光發(fā)射機。該發(fā)射機包括用于出射光束的光源，諸如激光器；以及外部地耦合到光源以接收光束并且利用RF信息承載信號調(diào)制光束的強度調(diào)制器。該發(fā)射機還可以包括振蕩器，該振蕩器利用高頻顫振信號來驅(qū)動光源或分立的相位調(diào)制器，通過顫振信號來使該高頻顫振進(jìn)行顫振，該顫振信號具有比該高頻顫振信號更低的頻率。高頻顫振信號是RF信息承載信號的最高頻率的至少兩倍。
作為替代，可以將振蕩器連接到光源，以利用通過低頻顫振信號所顫振的高頻顫振信號來驅(qū)動光源，或者發(fā)射機可以包括相位調(diào)制器，該相位調(diào)制器用于在光束傳遞到強度調(diào)制器之前或之后，對光源出射的光束進(jìn)行相位調(diào)制。在后一種情況下，可以將振蕩器連接到相位調(diào)制器，以利用高頻顫振信號來對由相位調(diào)制器接收到的光束進(jìn)行調(diào)制，通過低頻顫振信號來使該高頻顫振信號進(jìn)行顫振。


當(dāng)參考附圖考慮本發(fā)明時，可以全面理解以下詳細(xì)說明的實施例的各種特征，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。圖I是具有外部調(diào)制的發(fā)射機并且其中通過激光器顫振來獲得SBS抑制的光通信系統(tǒng)的發(fā)射機部分的框圖；圖2是具有外部調(diào)制的發(fā)射機并且其中經(jīng)由使用光相位調(diào)制器來獲得SBS抑制的光通信系統(tǒng)的發(fā)射機部分的框圖；圖3是具有外部調(diào)制的發(fā)射機并且其中通過使激光器的VCO頻率進(jìn)行顫振來改善SBS抑制的光通信系統(tǒng)的發(fā)射機部分的框圖；圖4是具有外部調(diào)制的發(fā)射機并且其中通過使相位調(diào)制音調(diào)進(jìn)行顫振來改善SBS抑制的光通信系統(tǒng)的發(fā)射機部分的框圖。
具體實施例方式為了簡單和說明的目的，主要通過參考實施例的示例來描述實施例的原理。在下面的描述中，闡述了很多特定細(xì)節(jié)，以便于提供對實施例的全面理解。然而，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是，可以沒有對這些特定細(xì)節(jié)的限制的情況下實踐該實施例。在一些情況下，沒有不詳細(xì)描述公知方法和結(jié)構(gòu)，以便于不會不必要地混淆實施例。如上所述，只要傳輸?shù)腟BS線寬內(nèi)的功率不超過SBS閾值功率水平，SBS就將被充分地抑制。僅為了示例的目的，用于標(biāo)準(zhǔn)SMF的典型SBS閾值通常處于約6-7dBm(4-5mW)的范圍內(nèi)。因此，特別是對于CATV/HFC系統(tǒng)，期望將SBS閾值提高到6-7dBm(4_5mW)以上，使得可以增加進(jìn)入光纖中的發(fā)射功率。圖I和圖2中示出了光傳輸系統(tǒng)的發(fā)射機部分。與不采取SBS抑制措施的情況相t匕，這兩種發(fā)射機都可以用于將SBS閾值移動到較高水平。圖I涉及用于通過直接使用作外部調(diào)制系統(tǒng)的光源的激光器進(jìn)行顫振來降低SBS對外部調(diào)制的光傳輸系統(tǒng)的影響的技術(shù)。相反，圖2涉及用于利用光相位調(diào)制器來降低SBS對外部調(diào)制的光傳輸系統(tǒng)的影響的替代方法。在圖I中，激光器10的輸出經(jīng)由某一長度的光纖或光耦合器/波導(dǎo)被光耦合到外部強度調(diào)制器12的輸入端口。電壓控制振蕩器(VCO) 14提供幾千兆赫茲范圍中的高頻信號，以對驅(qū)動激光器10的電流進(jìn)行調(diào)制。Vtl是VCO偏置。承載RF模擬調(diào)制信號的信號16，例如用于CATV，與DC偏置18耦合，并且被施加到外部調(diào)制器12的RF輸入端口。從調(diào)制器12輸出的光通常被I禹合到EDFA(未不出),該EDFA將輸出光信號發(fā)射到光纖段(未不出)中，并且最終被發(fā)射到一個或多個接收機(未示出)。在圖2中，激光器20的輸出被光耦合到外部相位調(diào)制器22的輸入端口。電壓控制振蕩器(VC0)24向相位調(diào)制器22提供幾千兆赫茲范圍中的高頻信號，其中Vtl是VCO偏置。相位調(diào)制器22的輸出經(jīng)由某一長度的光纖或光耦合器被耦合到外部強度調(diào)制器26的輸入。承載RF模擬調(diào)制信息的信號28，例如用于CATV，與DC偏置30耦合，并且被施加到外部調(diào)制器26的RF輸入端口。從調(diào)制器26輸出的光通常被耦合到EDFA (未示出)，該EDFA將輸出光信號發(fā)射到光纖段(未示出)中，并且最終被發(fā)射到一個或多個接收機(未示出)。圖I中示出的激光器10的顫振效應(yīng)可以被數(shù)學(xué)地表達(dá)如下

權(quán)利要求
1.一種在通過光纖傳送光信號的同時抑制受激布里淵散射的方法，所述方法包括下述步驟 從光源出射光束； 在所述出射步驟期間，利用高頻信號來調(diào)制所述光源，通過一個或多個低頻顫振信號來使所述高頻信道進(jìn)行顫振，所述一個或多個低頻顫振信號具有比所述高頻信號更低的一個頻率或多個頻率； 利用RF信息承載信號來在所述光源外部對所述光束進(jìn)行幅度調(diào)制，所述高頻信號是所述RF信息承載信號的最高頻率的至少兩倍；以及 將利用所述RF信息承載信號調(diào)制的所述光束耦合到所述光纖中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，通過所述一個或多個低頻顫振信號所顫振的所述高頻信號在所述高頻信號的標(biāo)稱頻率周圍進(jìn)行顫振。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述利用所述一個或多個低頻顫振信號使所述高頻信號進(jìn)行顫振的步驟包括利用多個低頻顫振信號來使所述高頻信號進(jìn)行顫振。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述利用高頻信號來調(diào)制所述光源、通過一個或多個低頻顫振信號來使所述高頻信道進(jìn)行顫振步驟包括利用多個高頻信號來對所述光源進(jìn)行調(diào)制，通過所述一個或多個低頻顫振信號來使所述多個高頻信號進(jìn)行顫振，所述一個或多個低頻顫振信號具有比所述高頻信號更低的一個頻率或多個頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述光源是激光器，其中，所述高頻信號由電壓控制振蕩器VCO生成，并且其中，利用所述低頻顫振信號來使所述高頻信號進(jìn)行顫振的步驟是通過對所述VCO的偏置電壓進(jìn)行調(diào)制來實現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所調(diào)制的偏置電壓的形式從下述組中進(jìn)行選擇，所述組由以下組成正弦波形、方波形和三角波形。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述低頻顫振信號的頻率處于I至IOOKHz的范圍內(nèi)，并且所述RF信息承載信號是有線TV信號。
8.—種在通過光纖傳送光信號的同時抑制受激布里淵散射的方法，所述方法包括下述步驟 從光源出射光束； 利用高頻信號通過光相位調(diào)制器來對從所述光源出射的所述光束進(jìn)行調(diào)制，接下來通過一個或多個低頻顫振信號來使所述高頻信道進(jìn)行顫振，所述一個或多個低頻顫振信號具有比所述高頻信號更低的一個頻率或多個頻率； 在所述相位調(diào)制步驟之前或之后，利用RF信息承載信號在所述光源的外部對所述光束進(jìn)行強度調(diào)制，所述相位調(diào)制步驟中的所述高頻信號是所述RF信息承載信號的最高頻率的至少兩倍； 將利用所述RF信息承載信號調(diào)制的所述光束耦合到所述光纖中，或者耦合到所述光相位調(diào)制器的輸入中，并且然后從所述相位調(diào)制器的輸出耦合到所述光纖中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，通過所述一個或多個低頻顫振信號所顫振的所述高頻信號在所述高頻信號的標(biāo)稱頻率周圍進(jìn)行顫振。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述利用所述一個或多個低頻顫振信號使所述高頻信號進(jìn)行顫振的步驟包括利用多個低頻顫振信號來使所述高頻信號進(jìn)行顫振。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述相位調(diào)制步驟包括利用多個高頻信號來對所述光束進(jìn)行調(diào)制，通過一個或多個低頻顫振信號來使所述多個高頻信號進(jìn)行顫振，所述一個或多個低頻顫振信號具有比所述高頻信號更低的一個頻率或多個頻率。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述光源是激光器，其中，所述高頻信號由電壓控制振蕩器VCO生成，并且其中，利用所述一個或多個低頻顫振信號來使所述高頻信號進(jìn)行顫振的步驟是通過對所述VCO的偏置電壓進(jìn)行調(diào)制來實現(xiàn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所調(diào)制的偏置電壓的形式從下述組中進(jìn)行選擇，所述組由以下組成正弦波形、方波形和三角波形。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述低頻顫振信號的頻率處于I至IOOKHz的范圍內(nèi)，并且所述RF信息承載信號是有線TV信號。
15.一種用于提供受抑制的受激布里淵散射(SBS)的光纖傳輸系統(tǒng)的光發(fā)射機，包括 光源，所述光源出射光束； 強度調(diào)制器，所述強度調(diào)制器被外部地耦合到所述光源以接收所述光束，并且由信息承載RF信號來驅(qū)動，用于利用所述RF信息承載信號在所述光源的外部對所述光束進(jìn)行調(diào)制；以及 振蕩器，所述振蕩器利用高頻信號來驅(qū)動所述光源或分立光相位調(diào)制器中的至少一個，通過一個或多個低頻顫振信號來使所述高頻信號進(jìn)行顫振，所述一個或多個低頻顫振信號具有比所述高頻顫振信號更低的一個頻率或多個頻率，所述高頻信號是所述RF信息承載信號的最高頻率的至少兩倍。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光發(fā)射機，其中，所述振蕩器包括一個或多個振蕩器，所述一個或多個振蕩器利用相應(yīng)的高頻信號來同時驅(qū)動所述光源和所述分立光相位調(diào)制器二者，通過所述一個或多個低頻顫振信號來使所述高頻信道進(jìn)行顫振，所述一個或多個低頻顫振信號具有比高頻顫振信號更低的一個頻率或多個頻率。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光發(fā)射機，其中，所述振蕩器被連接到所述光源，用于利用所述高頻信號來驅(qū)動所述光源，通過所述一個或多個低頻顫振信號來使所述高頻信號進(jìn)行顫振。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光發(fā)射機，還包括光相位調(diào)制器，所述光相位調(diào)制器用于在所述光束傳遞到所述強度調(diào)制器之前或之后對從所述光源出射的所述光束進(jìn)行相位調(diào)制，其中，所述振蕩器被連接到所述光相位調(diào)制器，用于利用所述高頻信號來對由所述光相位調(diào)制器接收到的所述光束的相位進(jìn)行調(diào)制，通過所述一個或多個低頻顫振信號來使所述高頻信道進(jìn)行顫振。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光發(fā)射機，其中，所述光發(fā)射機僅包括所述振蕩器中的一個。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光發(fā)射機，其中，所述光源是激光器，其中，所述振蕩器是電壓控制振蕩器VC0，所述電壓控制振蕩器VCO生成所述高頻信號，并且其中，施加到所述VCO的偏置電壓提供一個或多個低頻顫振信號，通過所述一個或多個低頻顫振信號來使所述高頻信號進(jìn)行顫振。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的光發(fā)射機，其中，所述偏置電壓的形式從下述組中進(jìn)行選擇，所述組由以下組成正弦波形、方波形和三角波形，其中，所述低頻顫振信號的頻率處于I至IOOKHz的范圍內(nèi)，并且 其中，所述RF信息承載信號是有線TV信號。
全文摘要
提供了一種以抑制受激布里淵散射(SBS)的方式通過光纖來傳送光信號的方法。利用高頻信號通過驅(qū)動光源或分立相位調(diào)制器或者同時地驅(qū)動二者來調(diào)制光源出射的光束，通過使低于高頻信號的一個頻率或多個頻率的一個或多個低頻顫振信號來使該高頻信道進(jìn)行顫振。此后，利用RF信息承載信號來在外部對光束進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)制。高頻信號是RF信息承載信號的最高頻率的至少兩倍。用RF信息承載信號調(diào)制的光束被耦合到光纖中。出于在控制不期望的感生寄生頻率分量水平的同時抑制SBS的目的，通過一個或多個低頻顫振信號顫振的的高頻信號在較寬光譜范圍內(nèi)擴展光束的光功率，從而提高SBS閾值功率水平。還控制和調(diào)整擴展光譜的波形。還公開了一種光發(fā)射機。
文檔編號H04B10/18GK102656825SQ201080057450
公開日2012年9月5日 申請日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者王軍 申請人:通用儀表公司