[发明专利]相移键控高速信号传送

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年10月16日提交的英国(UK)专利申请号0720227.8的优先权，该UK专利申请通过引用被全部结合于此。本申请还要求2008年4月15日提交的英国(UK)专利申请号0806826.4的优先权，该UK专利申请通过引用被全部结合于此。

技术领域

本发明涉及光纤传输系统中的相移键控(PSK)信号传送，并且具体地涉及用于波长复用系统中的高速信号传送的差分PSK或更高阶PSK。

背景技术

光纤通信网络通过在网络节点之间提供高速数据而服务于信息时代的主要需求。光纤通信网络包括互连的光纤链路的聚合。简单地说，光纤链路包括将信息以光的形式发射到光纤中的光信号源。由于内反射的基本原理，光信号在光纤中一直传播直到其最终被接收到光信号接收机中为止。如果光纤链路是双向的，则信息通常使用单独的光纤来进行反向的光传送。

光纤网络被用在各种应用中，每种应用需要不同长度的光纤链路。例如，相对短的光纤链路可以用来在计算机和其邻近的外围设备之间或在本地视频源(例如，DVD或DVR)和电视之间传送信息。然而，另一种极端情况是，当要跨越地球传送信息时，光纤链路可以延伸数千千米。例如，海底光纤链路可以搁在横跨整个海洋的海底从而连接两块遥远的陆地。

如此长距离上的光信号传输提出了很多技术挑战。海底的和其它的长距离光通信技术领域中的任何改进都可能需要相当多的时间和资源。每次改进都能代表显著的进步，因为，这样的改进常常能够致使可在全球获得更广泛的通信。因此，这样的进步有可能促进人类协作、学习、交易等的能力，而不论个人居住在地球上的哪儿。

传统上，所安装的海底系统被设计为采用密集波分复用(DWDM)，其中，信息通过N个信道来传送(其中，N常常是16或更大的整数)，每个信道对应于具体的波长。传统上所安装的海底光纤链路包括N个2.5吉比特每秒(Gbit/s)的信道或N个10Gbit/s数据的信道，并且使用幅移键控(ASK)(也称为开关键控(OOK))调制。为10Gbit/s时，则这样的信道例如可以用100吉赫兹(GHz)、50GHz或甚至更小的来隔开，假如信道间干扰不会开始使信号衰减的话。

海底光纤链路使用单模光纤，其中的主要散射机制称为“色散”(常常也称为“材料散射”)。色散是由于不同波长的光信号趋向于以略微不同的速度穿过光纤而产生的。在没有适当的补偿的情况下，这会导致信号随光纤的长度而产生失真和可能的损失。

某些光纤是“正色散”光纤，其中较长波长(较低频率)的光比较短波长(较高频率)的光略微慢地穿过光纤。其它光纤是“负色散”光纤，其中，较长波长(较低频率)的光比较短波长(较高频率)的光略快地穿过光纤。通过混合使用负色散光纤和正色散光纤，这些色散常常可以在很大程度上(但通常不是完全地)被消除。

海底光纤链路对通过正色散光纤和负色散光纤的混合未被消除的这部分色散仍然是敏感的。因此，传统的海底光纤系统通常即使施加某些预补偿，也还是采用色散的后补偿或仅对后补偿进行优化来获得最佳的性能。

传统的海底系统广泛使用标准单模光纤(SSMF)和非零色散位移光纤(NZDSF)的混合，这在针对不同波长的信道跟踪穿过光纤长度所积累的色散时产生具体的色散图。

差分相移键控(DPSK)调制是这样一种调制机制，已显示出其比ASK表现出约提高3分贝(dB)噪声性能。然而，不能直接了当地将DPSK应用于具有这样一种色散图的海底系统。例如，已经发现，对于NZDSF光纤的积累“色散零”区域附近的波长，10Gbit/s归零DPSK(RZ-DPSK)的性能大大劣化，在该“色散零”区域，色散被沿系统长度很好地进行了常规补偿。然而，在朝向系统增益带宽的边缘(色散斜率导致色散沿线路累积以及比特交迭传输时)的更长或更短波长的信道处，RZ-DPSK的性能比ASK显示出预期的提高。

该在“色散零”区域附近劣化的性能是由较强的基于克尔效应的相互作用引起的，基于克尔效应的相互作用导致增大误比特率的非线性相位噪声。已经显示，不仅自相位调制(SPM)能引起这样的劣化，交叉(X)相位调制(XPM)也能引起这样的劣化——尤其是对于10Gbit/s的低比特率和窄信道间隔(＜50GHz)。

该问题的一种可能的解决方案是使用利用归零ASK(RZ-ASK)调制的某些信道来替换劣化的DPSK中心信道，归零ASK(RZ-ASK)调制在存在与“零色散”区域中一样低的积累色散时执行得最好。

发明内容