[发明专利]用于光学信号发送器中的偏置和对齐控制的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及信息的光传输，更具体地说，涉及用于光学信号发送器中的偏置(bias)和对齐(alignment)控制的方法和设备。

背景技术

非常长的光纤传输路径，诸如在海下或贯穿大陆的广播传输系统中采用的那些光纤传输路径，容易受沿着传输路径中光纤的长度累积的一系列损害的影响而导致性能降低。单个数据通道中这些损害的来源包括掺铒光纤放大器(EDFA，Erbium-Doped Fiber-Amplifier)中产生的放大自发辐射(ASE，Amplified Spontaneous Emission)噪声，由单模光纤的折射率(index)对在其中传播的光的强度的依赖性导致的非线性效果，以及导致不同的光频以不同组速度传输的色散。另外，对于若干光通道在相同光纤上的波分复用(WDM，wavelenth divisionmultiplexed)系统，由光纤的非线性折射率导致的通道间的串扰可能难以解决。

接收到的波形的失真(distortion)受到传输线路的设计以及发送出的脉冲的形状的影响。已经使用开关键控(On-Off-Keying，OOK)来实现已知的长途通信系统，OOK中利用数据位流的一和零来开启和关闭发送的脉冲。开关键控可以用多种已知格式实现，诸如，归零(RZ，Return to Zero)，不归零(NRZ，Non-Return to Zero)和线性调频归零(Chirped-Returned-to-Zero，CRZ)格式。通常，在RZ格式中，发送的光脉冲不占用完整的位周期并且在相邻位之间归零，而在NRZ格式中，当发送了连续的二进制一的时候，光脉冲具有恒定的值特征。在诸如CRZ的线性调频的格式中，对发送的脉冲给予位同步正弦相位调制。

相移键控(PSK，Phase Shift Keying)是本领域技术人员已知的另一种调制方法。在PSK调制中，通过光学载体中的相位差或转换来标识一和零。可以通过以第一相位开启发送器指示一，并且随后以第二相位指示零，来实现PSK。在差分相移键控(DPSK，DifferentialPhase-Shift-Keying)格式中，信号的光强可以保持恒定，同时通过差分相位转换指示一和零。DPSK调制格式包括RZ-DPSK(其中对DPSK信号进行归零波幅调制)和CRZ-DPSK。

已经认识到RZ-DPSK调制格式在WDM长途光学系统中相对其它格式具有特别的优点。例如，与OOK相比，对于特定的误码率(BER，Bit Error Rate)，RZ-DPSK调制在所要求的光信号-噪声比(OSNR，Optical Signal-to-Noise)上提供了显著的减少。如此，已经开发出用于对WDM光信号进行RZ-DPSK调制的系统。

可以通过对连续波的光信号进行周期性RZ强度调制，并且随后对强度调制过的信号进行NRZ DPSK数据调制，来施加RZ-DPSK调制。RZ和DPSK调制的顺序可以颠倒。本领域的技术人员将理解，所述RZ强度调制器和NRZ DPSK数据调制器可以是Mach-Zehnder型光调制器。已知的两级Mach-Zehnder型光调制器通过顺序连接的布置在单个基板，诸如铌酸锂(LN)，上的Mach-Zehnder型光调制器，以两级方式实施调制。可以通过选择合适的驱动电压和顺序连接Mach-Zehnder调制器的偏置点(bias point)产生RZ-DPSK调制。

为了实现产生最优系统BER的RZ-DPSK调制信号，Mach-Zehnder偏置点的稳定和精确设置是必须的。在RZ-DPSK信号中，进行RZ调制的调制器可以在调制器传递函数(transfer function)的峰值被偏置(bias)，并且进行NRZ DPSK调制的调制器可以在传递函数的空值被偏置。但是，温度和老化等因素可能导致调制器传递函数改变，同而修改了要实现最优性能必须的偏置点。已经尝试开发了偏置控制循环以确保精确的调制器偏置。但是，已知的偏置控制循环配置引入了昂贵和/或无效的配置。

另外，最优性能要求在RZ调制器和NRZ DPSK调制器之间稳定和精确的相对对齐。理想情况下，RZ调制的峰值波幅点与由NRZ DPSK调制器调整的信号的数据位的中心对齐。可以通过利用与RZ调制器的驱动信号耦合的电相移器/延迟电路将RZ调制相对于DPSK调制延迟来实现该对齐。所述实现适当对齐的相移器的最优设置可以随着温度和老化改变。为了解决该问题，已经用针对各个温度的预定对齐设置配置发送器。但是，这个方案需要复杂和耗时的工厂定标过程，并且没有考虑与老化或调制器操作点变化相关的时钟数据对齐中的漂移。