專利名稱：在光纖中傳送信號(hào)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一方面涉及在光纖中傳送信號(hào)的方法，包括用被傳送信號(hào)幅度調(diào)制高頻光載波，并在該光纖中傳送這樣調(diào)制的光載波，另一方面還涉及在光纖中用于傳送信號(hào)的設(shè)備，包括用被傳送信號(hào)幅度調(diào)制高頻光載波的幅度調(diào)制器。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)今的研制中，高頻或高速光纖傳輸系統(tǒng)，10Gbit/s或更高的主要問題之一是在光纖中引起所傳送信號(hào)畸變的群速色散。大多數(shù)已安裝光纖在1.3μm有零色散，但在1.55μm損耗最小，而群速色散約為-17ps/(nm·kn)。這個(gè)畸變對(duì)以2.5Gbit/s的遠(yuǎn)距離傳輸100km以上已經(jīng)是一個(gè)問題，為此必須使用外部調(diào)制器替代直接調(diào)制半導(dǎo)體激光器。在10Gbit/s，色散是傳輸距離的主要限制因素，比特率越高，限制就越厲害，因?yàn)樾盘?hào)的頻譜展寬與比特率成正比。
色散為何引起信號(hào)畸變，其原因在于它使得相位隨調(diào)制頻率的平方而變化。兩個(gè)邊帶獲得具有相同符號(hào)的這一相位。在用平方律探測器如光電二極管探測以后，這導(dǎo)致如下形式的小信號(hào)響應(yīng)H(ν)＝cos(FLν2) (1)式中v是調(diào)制頻率，L是傳輸距離，如果L變得足夠大，該響應(yīng)在所需頻段中使得傳輸為零。這些零是造成信號(hào)畸變的原因。
由于該問題隨被傳送信號(hào)的頻譜寬度而增加，所以改善這種狀況的一種方法是限制這個(gè)頻譜寬度。在無線電和電視領(lǐng)域，頻譜減少被用來在可利用頻段中堵塞更多的頻道，并常用抑制或不抑制載波的單邊帶(SSB)調(diào)制或線留邊帶(VSB)調(diào)制來實(shí)現(xiàn)。抑制載波的問題是，為復(fù)原該信號(hào)需要一個(gè)非常穩(wěn)定的窄帶本振。這使得它類似于相干調(diào)制系統(tǒng)(FM、PM)，但現(xiàn)今的商品光學(xué)傳輸系統(tǒng)僅使用幅度調(diào)制(AM)，因?yàn)楹唵蔚钠椒铰商綔y器如光電二極管則可以被用在接收機(jī)中。
以前已提出過其它方法來克服在光纖中由色散引起的問題。兩個(gè)最有希望的方法看來是用四波混頻的頻譜反相和采用具有相反符號(hào)的色散的一段光纖。頻譜反相的問題是它十分復(fù)雜，具有低的效率，必須在光纖鏈路的中間來實(shí)現(xiàn)并且在波長復(fù)用系統(tǒng)中難以使用。具有補(bǔ)償光纖的主要問題是附加損耗，其必須用一個(gè)光放大器來補(bǔ)償，這樣引起信噪比的降低。
發(fā)明簡介本發(fā)明的目的是在光學(xué)領(lǐng)域以簡單的方式并以低成本來克服由于在光纖中的群速色散引起的對(duì)傳輸距離的限制。
這采用按照本發(fā)明的方法，通過至少抑制被調(diào)制光載波的一個(gè)邊帶的一部分以減小在光纖中群速色散的影響來實(shí)現(xiàn)。
這個(gè)目的也采用按照本發(fā)明的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，在該設(shè)備中它包括一個(gè)抑制裝置，用于至少抑制被調(diào)制光載波的一個(gè)邊帶的一部分以減小在光纖中群速色散的影響。
這個(gè)邊帶抑制可以在光纖中傳輸之前或反之在光纖中傳輸之后但在光信號(hào)探測之前實(shí)現(xiàn)。
一個(gè)相位校正(以及最終均衡)用的電子電路也可以被添加到接收機(jī)中。
按照本發(fā)明的方法和設(shè)備是簡單的并且可以低成本實(shí)現(xiàn)，從而使它們可以與至今已提出的方法和設(shè)備一決高低。
附圖簡要說明下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳述。這些附圖是

圖1示出按照本發(fā)明的設(shè)備的第一個(gè)實(shí)施例，圖2a和2b示出闡述按照?qǐng)D1的實(shí)施例的功能的圖形，圖3示出按照本發(fā)明的設(shè)備的第二個(gè)實(shí)施例，圖4a、4b和4c示出闡述按照?qǐng)D3的實(shí)施例的功能的圖形，圖5示出按照本發(fā)明的設(shè)備的第三個(gè)實(shí)施例，圖6a、6b和6c示出闡述按照?qǐng)D5的實(shí)施例的功能的圖形。
本發(fā)明的詳細(xì)說明為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目標(biāo)，即保留簡單接收機(jī)的低成本和高可靠性優(yōu)點(diǎn)，按照本發(fā)明采用簡單SSB或VSB。
SSB和VSB調(diào)制方案的進(jìn)一步分析表明，它們的好處還不只是減小信號(hào)的頻譜延伸。
然而，在純SSB系統(tǒng)中，只有一個(gè)邊帶，因而響應(yīng)變成HSSB(ν)＝(1/2)exp(jFLν2) (2)式中j為-1的平方根，它是一個(gè)純頻率相關(guān)相位。這可以用一個(gè)執(zhí)行相位校正的電子電路來補(bǔ)償。
真正的SSB在光學(xué)領(lǐng)域中是難以實(shí)現(xiàn)的。此外，作為在光學(xué)系統(tǒng)中通常實(shí)現(xiàn)AM調(diào)制的方式，即對(duì)于該調(diào)制具有大的消光比的偽隨機(jī)比特圖案的傳輸?shù)哪M，表明純SSB調(diào)制可能不是最好的解決方案。
然而，下面所述的按照本發(fā)明的設(shè)備的三個(gè)VSB調(diào)制的實(shí)施例給出可達(dá)到的傳輸距離的一個(gè)重大改進(jìn)。
所描述的VSB光調(diào)制器的三個(gè)實(shí)施例是分別建立在使用不對(duì)稱馬赫-譯德(Mach-Zehnder)干涉濾光器(圖1)、布喇格(Bragg)光柵濾光器(圖3)和法布里-珀羅(Fabry-Perot)濾光器(圖5)的基礎(chǔ)上的。
VSB調(diào)制器的其它實(shí)施例可以通過使用不同類型的光學(xué)濾波器替代上面列舉的三個(gè)濾光器之一來輕易地實(shí)現(xiàn)。其例子包括多層介質(zhì)濾先器、干涉濾光器、雙法布里-珀羅濾光器等。唯一的要求是該濾光器抑制一個(gè)邊帶的大部分當(dāng)傳送載波和另一個(gè)邊帶的大部分時(shí)。
作為VSB調(diào)制器的替代物，也可以代之以使用下面所述類型之一的普通幅度調(diào)制器并在光纖中傳輸之后在接收機(jī)中執(zhí)行光信號(hào)的濾波。這個(gè)解決方案的問題和優(yōu)點(diǎn)如下所述。
在所有例子中，可能都要求一個(gè)被接收信號(hào)的相位校正用的電子電路，如式(2)所示。然而，有些光學(xué)濾波器如法布里-珀羅濾光器也附加一個(gè)相位到光信號(hào)上，這可能使得電子相位校正沒有必要。此外，電子信號(hào)的均衡在有些例子中可能是優(yōu)點(diǎn)。這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)濾波光器不僅如式(2)所述的SSB例子中那樣附加一個(gè)相位，而且也改變幅度(例如見下面用于不對(duì)稱馬赫-譯德濾光器的式(8))。VSB調(diào)制器這里所述的VSB調(diào)制器的三個(gè)實(shí)施例全都建立在使用幅度調(diào)制器和光學(xué)濾波器的基礎(chǔ)上的。實(shí)現(xiàn)VSB(或SSB)調(diào)制器的其它方法是眾所周知的，但在很高比特率下實(shí)現(xiàn)是相當(dāng)困難甚至是不可能的，或者是相當(dāng)復(fù)雜和昂貴的。
下面假設(shè)調(diào)制器本身是一個(gè)純AM調(diào)制(無啁啾聲)。這在半導(dǎo)體電吸收調(diào)制器情況下或在對(duì)稱馬赫-譯德調(diào)制器(在LinbO3或半導(dǎo)體中實(shí)現(xiàn))情況下是可能的。
圖1所示設(shè)備包括幅度調(diào)制器1，用于以高速用傳向接收端的信號(hào)幅度調(diào)制光載波IN。根據(jù)按照本發(fā)明的設(shè)備的第一個(gè)實(shí)施例，調(diào)制器1后面接不對(duì)稱馬赫-譯德干涉儀常標(biāo)記為2，在分離器5和組合器6之間有兩個(gè)臂，一個(gè)較長的臂3和一個(gè)較短的臂4。
下面描述的三個(gè)參數(shù)對(duì)這個(gè)裝置的正確工作是重要的1.干涉儀2的兩個(gè)臂3和4必須有幾乎相等的損耗，因此在組合器6上不同相的重新組合將導(dǎo)致一個(gè)大的消光比。由于吸收和散射，較長的臂3將通常具有較高的損耗。幾種補(bǔ)償方法是可能的，取決于制造該裝置所使用的材料和制作方法。通常應(yīng)用的一個(gè)方法是在干涉儀2中分離器5上使用不對(duì)稱的分離比，因而在組合器6上功率是相等的。另一個(gè)方法是在臂3和4中一個(gè)臂上有附加的損耗或增益以平衡總的損耗。
2.兩個(gè)臂3和4之間的光程差將決定濾光器的特性，因?yàn)樗膫鬟f函數(shù)可以寫作TMZ(ω)=12(1+exp(jP1-P2cω))---(3)]]>式中忽略損耗，ω是光的角頻率，c是光速，Pi是干涉儀2的一個(gè)臂的光程長度，定義為Pi=∫Armineff(s)ds---(4)]]>式中s是沿臂的距離，neff是在那個(gè)臂中光的有效傳播折射率。如果neff處處相同并為常數(shù)，則式(3)簡化為TMZ(ω)=12[1+ejφexp(j(neffcΔd)ω)]---(5)]]>式中Δd是臂之間的長度差，φ被考慮為任何附加相位差，例如由于在一個(gè)臂中的相位控制裝置7引起的相位差。
由式(3)或(5)我們可知，該濾光器的傳遞函數(shù)是ω的周期函數(shù)，其周期了決于光程差(或Δd)。
3.載頻ωo和式(3)的最大與最小傳輸?shù)南鄬?duì)位置對(duì)該裝置的良好工作是十分重要的。例如，如果ωo與最小值相重合，則沒有信號(hào)被傳送，如果ωo與最大值相重合，則邊帶是對(duì)稱的，且與未濾波情況相比沒有改進(jìn)。最好位置是當(dāng)(neffcΔd)ω+φ=(m+12)π---(6)]]>式中m是一個(gè)整數(shù)。這相當(dāng)圖2a中傳輸頻譜中由虛線表示的位置。有兩種方法來調(diào)整這個(gè)相對(duì)位置，即調(diào)諧載波頻率ωo或通過調(diào)節(jié)如圖1假設(shè)的一個(gè)臂中的相位改變?chǔ)諄碚{(diào)諧該濾光器。哪一種解決辦法最好取決于制造濾光器所采用的技術(shù)和系統(tǒng)要求。
如果定義時(shí)間延心τ為τ=neffcΔd---(7)]]>以及如果調(diào)制信號(hào)的比特率是B，那么我們從圖2b和式(5)可見τ的選擇如何影響信號(hào)被濾波的方式。在圖2b中，點(diǎn)線表示典型的被調(diào)制的光譜和它相對(duì)于濾光器透射頻譜的位置?？梢灾赋觯缬墒?6)所給出的并如圖2a所示的那樣調(diào)諧的不對(duì)稱馬赫-譯德濾光器中，用平方律探測器探測以后的小信號(hào)調(diào)制響應(yīng)函數(shù)變?yōu)镠MZ(ν)=12(cos(τ2ν)cos(FLν2)±jsin(τ2ν)sin(FLν2))---(8)]]>而不是式(1)了。從式(8)我們可見，在式(1)中出現(xiàn)零點(diǎn)的問題可以通過正確選取τ來避免，而且通過電信號(hào)的適當(dāng)濾波(如在由式(2)給出的純SSB情況中)可以校正相位畸變。此外，也可能實(shí)現(xiàn)幅度均衡，因?yàn)楝F(xiàn)在沒有零點(diǎn)。
圖3所示的按照本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施例包括一個(gè)幅度調(diào)制器，其被標(biāo)記為1，因?yàn)樗c圖1所示的調(diào)制器1可能是相同的。按照每個(gè)實(shí)施例，調(diào)制器1后面接一個(gè)布喇格光柵濾光器8。
圖4所示的圖形說明圖3所示實(shí)施例的工作原理。圖4a示出光學(xué)傳遞函數(shù)，即典型的布喇格光柵濾光器的透射頻譜，其中ωc是濾光器中心頻率。圖4b示出典型的被調(diào)制的光譜，其中B是比特率，ωo是光載波頻率。圖4c示出濾波以后信號(hào)的光譜。布喇格光柵濾光器8將反射某一段頻帶并透射其余頻率，允許抑制一個(gè)邊帶的大部分以獲得VSB光信號(hào)。
三個(gè)參數(shù)對(duì)這個(gè)裝置的正確工作也是重要的，即1.布喇格光柵反射頻帶的譜寬，其主要取決于光柵耦合系數(shù)k。作為一階近似，反射頻帶的半最大值(FWHW)由下式給出(以波長為單位)FWHM=λc2kπneff(1+1xLg)---(9)]]>式中λc是光柵中心波長，Lg是光柵的長度，neff是光的有效傳播折射率(index)。
2.在反射頻帶中通過光柵的透射，其取決于乘積kLg。在一階近似中，在中心波長通過光柵(忽略損耗)所透射功率的百分?jǐn)?shù)由下式給出PT＝1-tanh2(kLg) (10)3.布喇格光柵的中心頻率ωc(相應(yīng)于λc)相對(duì)于中心信號(hào)頻率ωo的位置，此處ωc=2πcλc---(11)]]>λc＝2neffΛ (12)式中Λ是布喇格光柵的物理周期。這樣一個(gè)配置的一個(gè)例子以及它對(duì)所透射頻譜的影響示于圖4。那么由式(12)可以看出，如果neff可以控制的話，中心波長則可以調(diào)整。下面將會(huì)看到，有好幾種實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的方法(取決于所用的材料)。另一方面，載波頻率可以被調(diào)整。此外，哪一種解決辦法最好取決于所采用的特定技術(shù)和系統(tǒng)要求。
布喇格光柵特性的更精確計(jì)算可使用J.-P.Weber和S.Wang在IEEE J.Quantum Electronics，27(10)，October.1991，88.2256-2266上發(fā)表的文章“計(jì)算DFB和DBR激光器發(fā)射頻譜的新方法”或在A.Yariv和P.Yeh“晶體中的光波”一書Wiley，New York，1984中描述方法進(jìn)行。
按照?qǐng)D5實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)類似于前兩個(gè)實(shí)施例，包括一個(gè)幅度調(diào)制器1，其可能與圖1和3中所示的調(diào)制器1相同。根據(jù)按照本發(fā)明的設(shè)備的這個(gè)實(shí)施例，調(diào)制器1后面接一個(gè)濾光器，一般標(biāo)記為9，在這個(gè)例子中濾光器9是具有兩個(gè)反射元件或鏡子10和11的法布里-珀羅濾光器。圖5所示實(shí)施例的工作原理由圖6所示的圖形說明。圖6a示出典型的法希里-珀羅濾光器的光功率傳遞函數(shù)，即透射頻譜，其中ωc是濾光器中心頻率。圖6b示出典型的被調(diào)制的光譜，其中B是比特率，ωo是光載波頻率。圖6c示出濾波以后的信號(hào)光譜。法布里-珀羅濾光器9被設(shè)計(jì)和配置得只透射一個(gè)邊帶和大約一半載波功率。
這個(gè)裝置正確工作的三個(gè)重要參數(shù)為1.透射頻帶的全寬半最大值(FWHM)。它典型地應(yīng)為比特率量級(jí)。
2.自由譜區(qū)，它應(yīng)至少為比特率的幾倍。
3.載波頻率ωo和透射頻帶的中心波長ωc的相對(duì)位置，它應(yīng)被調(diào)整以使載波頻率處在該濾光器的半最大值透射點(diǎn)上，如圖6所示。
所有這些參數(shù)可以根據(jù)熟知的法布里-珀羅濾光器的傳輸公式(例如見M.Born和E.Wolf的“光學(xué)原理”，第六版，Pergamon Press.Oxford，1986)確定TFP(ω)=1-R1-Rexp(-j2ncdω)---(13)]]>式中R是FP濾光器片的強(qiáng)度反射系數(shù)，d是兩個(gè)片之間的距離，n是片之間的折射率，c是真空中的光速。強(qiáng)度透射則為TFPpower(ω)=11+Fsin2(ncdω)---(14)]]>式中F由下式給出為F=4R(1-R)2---(15)]]>顯然，F(xiàn)WHM由下式給出(以頻率為單位)為FWHM=2cndarcsin.(1F)---(16)]]>以及自由譜區(qū)Δω為Δω=πcnd---(17)]]>實(shí)現(xiàn)上，濾光器的相對(duì)位置和載波頻率可以通過細(xì)調(diào)距離d來調(diào)整。
可以使用幾種不同的技術(shù)以不同的集成水平來實(shí)現(xiàn)這些VSB調(diào)制器。對(duì)于每個(gè)裝置將給出一些可能實(shí)現(xiàn)方案的簡短摘要。應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)該裝置被集成時(shí)，只有在采用單模波長下它們才正確地工作?；隈R赫-譯德的調(diào)制器首先考慮制作發(fā)送器的三個(gè)基本部件，即激光器、調(diào)制器和不對(duì)稱馬赫-譯徳干涉儀(下面用MZI表示之)可獲得的不同技術(shù)。
激光器典型采用半導(dǎo)體激光器(通?；贏lGaAs/GaAs或InGaAsP/InP)，但也可采用其它激光器，如二極管泵浦YAG激光器。它需要在一個(gè)恒定輸出功率、穩(wěn)定頻率和窄的線寬下工作。
調(diào)制器現(xiàn)今通常使用的僅兩種類型的調(diào)制器具有高速傳輸系統(tǒng)所要求的帶寬。第一種類型是對(duì)稱馬赫-譯德調(diào)制器，它采用電光效應(yīng)(在晶體如LiNbO3中)或量子約束斯塔克譜線磁裂效應(yīng)(在半導(dǎo)體中)以便通過改變折射率來改變干涉儀一個(gè)臂(或兩個(gè)臂)中的相位。第二種類型是在半導(dǎo)體材料中的電吸收調(diào)制器，該材料在吸收層具有松散材料或量子阱。兩種類型可以制作得沒有啁啾聲或啁啾聲很小。
不對(duì)稱MZI這是有最大可能性數(shù)目的部件自由空間(采用鏡子和分束器)，光纖(采用光纖分裂器)，用硅上的SiO2、用LiNbO3中的漫散波導(dǎo)或用晶格配對(duì)半導(dǎo)體如AlGaAs/GaAs或InGaAsP/InP實(shí)現(xiàn)的集成光學(xué)介質(zhì)波導(dǎo)。
對(duì)于相位控制的實(shí)現(xiàn)，不同的解決方案是可能的。下面提到的是其中的一些解決方案—可以采用壓電元件通過對(duì)自由空間和光纖情況所要求的總量來改變臂的長度差—使用熱光效應(yīng)通過改變MZI的一個(gè)臂的溫度(例如用電阻加熱器或熱電致冷器)來改變MZI的一個(gè)臂的折射率。這可以被用于光纖和所有集成光學(xué)波導(dǎo)。
—對(duì)晶格配對(duì)半導(dǎo)體，我們也可以使用載波注入或取消、BRAQWETS或量子約束斯塔克譜線磁裂效應(yīng)來改變折射率。
對(duì)于集成光學(xué)波導(dǎo)，分離器5和組合器6可以用幾種不同的方式制作。在這些方式之中，我們有Y型接頭、耦合波導(dǎo)和多模干涉分離器，它們均能給出任何所希望的分配比。
現(xiàn)在，各種不同的集成能力可列舉如下1.不集成或混合集成每個(gè)部件可以用不同工藝實(shí)現(xiàn)，并與光纖或自由空間或最終在載波基片上實(shí)現(xiàn)的波導(dǎo)連接在一起。
2.完全集成激光器、調(diào)制器和MZI全部整體制造在同一芯片上。這用半導(dǎo)體如AlGaAs/GaAs或InGaAsP/InP是可能的，用LiNbO3也是可能的(采用鉺攙雜激光器)。
3.部分集成這里有兩個(gè)可能·激光器和調(diào)制器集成用半導(dǎo)體和LiNbO3是可能的(如完全集成的情況那樣)·調(diào)制器和MZI集成也是用半導(dǎo)體和LiNbO3是可能的。
在某些情況下，可能必須在某個(gè)位置上插入一個(gè)光隔離器以避免光反射回到激光器，從而擾亂激光器的穩(wěn)定性。基于喇格光柵的調(diào)制器對(duì)于激光器和調(diào)制器，其可能性與上面MZI的情況相同。布喇格光柵濾光器8可以用幾種方式實(shí)現(xiàn)，包括·在光纖中UV寫入U(xiǎn)V干涉圖形可以被用來在光纖中形成一個(gè)周期性折射率變化，因而得到一個(gè)布喇格光柵。
·介質(zhì)波導(dǎo)的幾何形狀或成分的周期性波動(dòng)，其可以用半導(dǎo)體材料或SiO2/Si制成，但也可以用聚合物制成。
由于布喇格光柵的中心波長由式(12)給出，所以它可以通過改變波導(dǎo)中的折射率來改變?？梢圆捎萌缟厦鍹ZI情況中那樣的同樣方法，其屆時(shí)干涉儀的一個(gè)臂中的折射率被改變。
如果單一布喇格光柵不能復(fù)蓋所要求的譜區(qū)，則可以采用稍微偏移中心波長的幾個(gè)布喇格光柵串接或者采用一個(gè)線性調(diào)頻的(chirped)布喇格光柵，即具有一個(gè)變化的周期的布喇格光柵。它也可能有希望減小布喇格光柵反射頻帶的旁瓣。這可以通過線性調(diào)頻(chirping)光柵或通過改變沿光柵的耦合系數(shù)k來實(shí)現(xiàn)(參看J.P.Weber，M.Olofsson，B.Stoltz的“濾光器最佳化的報(bào)告”，report(deliverable CT3/D4)，RACE 2028 MWTN(Multi-Wavelength Transport Network)projectof the European Commission，5，Dec.1994)。
基于布喇格光柵的調(diào)制器的集成可能性除了必須在光柵和激光器之間插入一個(gè)隔離器以避免在存在來自光柵的反射情況下擾動(dòng)激光器的穩(wěn)定性外，與MZI的情況類似。由于光隔離器不能被集成(至少在目前可獲得的工藝下不可能集成)，這使得無法完全集成，但可采用別的變通辦法，因?yàn)楦綦x器可以加在調(diào)制器之前或之后。基于法布里-珀羅的調(diào)制器對(duì)激光器和調(diào)制器可得到與上面相同的可能性。法布里-珀羅濾光器9可以用幾種方式(有些是市場上可購得的)實(shí)現(xiàn)，包括·體(bulk)光學(xué)，采用平行片鏡子。這個(gè)裝置可以機(jī)械調(diào)諧，例如用壓電致動(dòng)器。
·光纖法布里-珀羅代替自由空間，光在一根每端有高反射的光纖中傳播。它也可以用壓電元件調(diào)諧。
·集成波導(dǎo)一段在每端有大反射的(單模)波導(dǎo)。例如反射可由布喇格光柵或劈開的或蝕刻的網(wǎng)格提供。如在上面MZI的情況一樣，調(diào)諧可以通過在波導(dǎo)中放置一個(gè)相位控制部分(未畫出)來實(shí)現(xiàn)。
松散光學(xué)裝置或光纖法布里-珀羅不能被集成，但波導(dǎo)裝置可以與調(diào)制器集成在一起(如在布喇格光柵的情況中一樣)。應(yīng)當(dāng)注意，這里存在如在布喇格光柵的情況中那樣的同樣問題在激光器和濾光器之間要求一個(gè)隔離器以避免由反射引起的擾動(dòng)。因此，如在布喇格光柵的情況中那樣的同樣限制適用于此處。實(shí)施例下面將概述實(shí)現(xiàn)每種類型的裝置的一個(gè)例子。頭兩個(gè)例子將是用在InGaAsP/InP中將調(diào)制器和濾光器集成在同一塊芯片上的設(shè)備。對(duì)于法布里-珀羅，假設(shè)一個(gè)被集成的激光器/電吸收調(diào)制器和一個(gè)光纖法布里-珀羅濾光器。在所有例子中，光濾長假定為在1.55μm附近。這些設(shè)備不要求任何新的加工工藝或制造技術(shù)，可用現(xiàn)有的工藝實(shí)現(xiàn)。集成調(diào)制器-MZI在這個(gè)例子中，圖1的結(jié)構(gòu)可以用稱為電吸收調(diào)制器的調(diào)制器1實(shí)現(xiàn)，其采用Y接頭作為分離器5和組合器6，采用正向偏置的p-i-n雜質(zhì)結(jié)構(gòu)以注入載流子并控制相位控制部分7中的折射率。假設(shè)波導(dǎo)有一個(gè)InGaAsP芯子(帶隙波長1.38μm)，它是0.2μm厚，1.3μm寬，涂層是InP，有效的傳播折射率在1.55μm波長上是3.22。載流子注入可以將有效折射率減小一個(gè)約0.014的最大值(參見J.-P.Weber，B.Stoltz，M.Dasler和B.Koek的“采用InGaAsP/InP反射光柵的四通道可調(diào)諧光學(xué)陷波濾波器”，IEEE Photon.Techn.Lett.，Vol.6(1)，Jan.1994，pp77-79)，這意味著相位控制部分必須大于約111μm長才能得到2π變化。電吸收調(diào)制器使用具有1.48μm帶隙的InGaSaP芯子和反向偏置p-i-n結(jié)構(gòu)。長度在100和200μm之間足以獲得良好的消光比。某些例子的計(jì)算表明，τ的良好選擇是使(ωo±πB)相應(yīng)于濾光器函數(shù)(式5)的最小值(最大值)。選擇B＝10Gbit/s，這給出τ＝1/2B＝50ps，或者通過使用式(7)，臂長度差Δd＝4.66mm。(應(yīng)當(dāng)指出，比特率越高，這個(gè)越小。)分離器5可以用100μm或更小量級(jí)的長度來實(shí)現(xiàn)。因此，整個(gè)裝置可以不難在尺寸小于4mm長乘3mm寬的一塊芯片上制作出來。集成調(diào)制器-布喇格光柵這個(gè)例子使用圖3的結(jié)構(gòu)以及與前一個(gè)例子相同的InGaSaP/InP波導(dǎo)。唯一的不同是在一段濾導(dǎo)上加了一個(gè)光柵，該段波導(dǎo)處也可以用p-i-n結(jié)構(gòu)注入載流子以改變中心波長。假設(shè)希望FWHM為2nm，中心波長透射是-10dB。采用式(9)和(10)，可以求得必須有k＝54.3cm-1和Lg＝335μm。因此，這個(gè)裝置應(yīng)當(dāng)在小于600μm長和小于100μm寬的一塊芯片上實(shí)現(xiàn)。對(duì)于越窄的止帶，光纖光柵可能越好。但是如上所述，必須在激光器和這個(gè)裝置之間有一個(gè)光隔離器。法布里-珀羅和集成激光器/調(diào)制器集成激光器和電吸收調(diào)制器將很快會(huì)在市場上可以購到。對(duì)一個(gè)10Gbit/s系統(tǒng)，希望有一個(gè)FWHM為10GHz的法布里-珀羅。假設(shè)R＝0.9(這很容易做到)，則可得到折射率為1.5，光纖長度(鏡子10和11之間)約為2.11mm，自由譜區(qū)為298GHz，其是足夠大了。也可以使用SiO2/Si波導(dǎo)(具有溫度調(diào)整)替代光纖。如在布喇格光柵的情況中那樣，必須在激光器和濾光器之間放置一個(gè)隔離器。在接收機(jī)上濾波如上所述，一個(gè)VSB(或SSB)調(diào)制器的變通方案是使用一個(gè)常規(guī)的幅度調(diào)制器并在光纖中透射之后通過光學(xué)濾波實(shí)現(xiàn)邊帶抑制。在圖1、3和5中，這相當(dāng)于分別在調(diào)制器1和濾光器2、8和9之間插入光纖。在這種情況中可以使用與上述那些同樣的裝置。
如果我們有一個(gè)在光纖中光功率足夠低(以及距離足夠短)的單通道系統(tǒng)以忽略非線性，那么這等效于以前的解決辦法。
現(xiàn)在，優(yōu)點(diǎn)是來自濾光器返回到激光器的反射將不會(huì)成為什么問題，因?yàn)橥ǔＴ诎l(fā)送器和光纖之間已經(jīng)有一個(gè)光隔離器，以避免來自接頭和絞接處的反射引起的問題。
然而，這個(gè)解決方案也有幾個(gè)問題。在探測情況下，對(duì)于相同的功率，光纖中載運(yùn)的總光功率比具有VSB調(diào)制器的情況要高。這可能是一個(gè)問題，因?yàn)榉蔷€性影響隨光功率的平方成正比增加。另外，在光纖中光信號(hào)的譜寬將變大，這意味著在波長復(fù)用(WDM)系統(tǒng)中通道間隔必須加大。
因?yàn)檫@些問題，一般使用VSB(或SSB)調(diào)制器較好一些。
權(quán)利要求
1.在光纖中傳送信號(hào)的方法，包括用被傳送信號(hào)幅度調(diào)制高頻光載波，并在該光纖中傳送這樣調(diào)制的光載波，其特征在于至少抑制被調(diào)制光載波的一個(gè)邊帶的一部分以減小在光纖中群速色散的影響。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于抑制發(fā)生在光纖的接收端。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于抑制借助于殘留邊帶調(diào)制來實(shí)現(xiàn)。
4.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于抑制借助于單邊帶調(diào)制來實(shí)現(xiàn)。
5.在光纖中傳送信號(hào)的設(shè)備，包括用被傳送信號(hào)幅度調(diào)制高頻光載波的幅度調(diào)制器1，其特征在于用于至少抑制被調(diào)制光載波的一個(gè)邊帶的一部分的抑制裝置(2，8，9)，以減小在光纖中群速色散的影響。
6.按照權(quán)利要求5的設(shè)備，其特征在于所說的抑制裝置(2，8，9)位于光纖的接收端。
7.按照權(quán)利要求5的設(shè)備，其特征在于所說的抑制裝置(2，8，9)包括一個(gè)殘留邊帶調(diào)制器。
8.按照權(quán)利要求6或7的設(shè)備，其特征在于所說的抑制裝置包括一個(gè)光學(xué)濾波器。
9.按照權(quán)利要求8的設(shè)備，其特征在于所說的光學(xué)濾波器包括一個(gè)不對(duì)稱馬赫-譯德干涉光學(xué)濾波器(2)。
10.按照權(quán)利要求8的設(shè)備，其特征在于所說的光學(xué)濾波器包括一個(gè)布喇格光柵光學(xué)濾波器(8)。
11.按照權(quán)利要求8的設(shè)備，其特征在于所說的光學(xué)濾波器包括一個(gè)法布里-珀羅光學(xué)濾波器(9)。
12.按照權(quán)利要求5的設(shè)備，其特征在于所說的抑制裝置包括一個(gè)單邊帶調(diào)制器。
全文摘要
在光纖中傳送信號(hào)的方法和設(shè)備中,提供一個(gè)幅度調(diào)制器(1),用于以被傳送信號(hào)幅度調(diào)制高頻光載波。還提供一個(gè)抑制裝置(2),用于至少抑制被調(diào)制光載波的一個(gè)邊帶的一部分,以減小在光纖中群速色散的影響。
文檔編號(hào)H04B10/58GK1190503SQ96195370
公開日1998年8月12日 申請(qǐng)日期1996年5月14日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月19日
發(fā)明者J·P·維貝爾 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司