[发明专利]光接收机

说明书

技术领域

本申请涉及信息的光学传输，更具体而言，涉及用于差分移相键 控格式的光学信号的接收机。

背景技术

非常长的光纤传输路径，诸如用于水下或洲际陆地光波传输系统 的光纤传输路径，由于沿传输路径中的光纤长度累积的许多减损的影 响而会有性能下降的问题。单个数据信道中的这些减损的源头包括掺 铒光纤放大器(EDFA)中生成的放大自发辐射(ASE)噪声、由单模 光纤的折射率对经其传输的光的强度的依赖性造成的非线性效应，以 及导致不同的光频段以不同的群速度传输的色散。此外，对于波分复 用(WDM)系统(其中几个光学信道位于同一光纤上)而言，由光纤 的非线性折射率导致的信道间的串扰可能会引起问题。

所接收到的波形的畸变受到传输线的设计以及所传输脉冲的形状 的影响。已经利用开关键控(OOK)实施了已知的长距离系统，在开 关键控中，利用数据位流的1和0打开和关闭所传输的脉冲。开关键 控可以实施为各种公知的格式，例如归零(RZ)、不归零(NRZ)和 啁啾归零(CRZ)格式。通常，在RZ格式中，被传送的光学脉冲不占 用整个比特周期，在相邻比特之间回归到零，而在NRZ格式中，在发 送一连串的二进制1时，光学脉冲具有恒定值特征。在啁啾格式中， 例如在CRZ中，对被传送的脉冲进行位同步正弦相位调制。

相移键控(PSK)是本领域的普通技术人员所公知的另一种调制 法。在PSK调制中，0和1是用光学载波中的相位差或相位瞬变表示 的。可以打开发送机，以第一相位表示1，然后以第二相位表示0，从 而实施PSK。在差分相移键控(DPSK)格式中，信号的光强可以保持 恒定，而以差分相位瞬变表示1和0。DPSK调制格式包括RZ-DPSK 和CRZ-DPSK，在RZ-DPSK中，对DPSK信号进行归零振幅调制。

已经发现在WDM长距离光学系统中，RZ-DPSK调制格式与其他 格式相比具有特殊的优点。例如，与OOK相比，对于特定的误码率 (BER)，RZ-DPSK调制需要的光信噪比(OSNR)显著降低。照此， 已经开发出了对WDM光信号进行RZ-DPSK调制的系统。

用于对DPSK调制的光信号进行解调的接收机构造是已知的。已 知的接收机构造包括光学和电学组件，例如光放大器，如掺杂光纤放 大器，用于放大接收的光信号，用于从放大的光信号中除去带外噪声 的可调带通滤波器，可调光学干涉仪，诸如Mach-Zehnder型干涉仪， 以及用于将干涉仪的光学输出转换成代表已调制数据的电信号的双平 衡检波器。稳定而精确地设定接收机组件的工作点，例如滤波器通带 波长、干涉仪路径长度、接收机光功率水平等是获得最优系统BER所 必需的。不过，包括制造公差、温度和老化在内的因素可能会导致组件 的工作点发生变化，于是不利地影响接收机性能。为了积极地控制接 收机组件的工作点，已经实现了标准的抖动控制环。不过，已知的控 制环构造依赖于可能会因接收机不同而变化的不定参数和/或需要额外 的复杂且昂贵的数据路径中的硬件，导致接收机性能降低。

例如，一种已知的控制接收机光强度的方法包括稳定光放大器的 输出功率，该输出功率固有地包括信号和宽带ASE噪声之和。另一种 已知的方法需要滤光器输出处的额外的分光器和光电二极管。一种已 知的用于控制DPSK干涉仪的方法包括从后面的光电二极管的DC偏 置电流提供反馈。不过，来自光电二极管的DC偏置电流的基带反馈取 决于“不受控制的”数据的标记占空比，且在标记占空比为1∶1的理 想情况下可以为零。另一种控制DPSK干涉仪的方法需要数据路径中 的额外的组件(RF探测器)。

除了控制接收机组件的工作点之外，控制接收机输入处的信号的 光瞬态是有利的。如所公知，经过光学前置放大的接收机中的光瞬态 可能会潜在地破坏接收机组件。在输入信号损耗(ISL)条件下，工作 在恒定输出功率模式下的接收机前置放大器，例如EDFA，可以将其 增益设定到其最大值。可以通过探测预定阈值下的信号电平确定ISL。 可以将阈值设定在放大器的标称输入工作范围之下。当探测到ISL，可 以关闭放大器，直到输入信号电平增加到阈值以上为止。