用于控制dpsk和dqpsk接收器和发送器的方法和装置的制造方法
【专利说明】用于控制DPSK和DQPSK接收器和发送器的方法和装置
[0001]本申请是申请日为2006年8月24日，名称为“用于控制DPSK和DQPSK接收器和发送器的方法和装置”，申请号为200680039554.6的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求2005年8月24日申请的美国临时申请60/710749号的权利。
[0004]关于联邦政府资助的研宄或研发的声明
[0005](不适用)
【背景技术】
[0006]差分相移键控(DPSK，也称作差分二进制相移键控DBPSK)和差分四相相移键控(DQPSK)是用于光数据传输的非常有吸引力的调制格式。当与平衡直接探测接收器一起使用时，DPSK比传统的开关键控接收器的灵敏度好约3dB。使用DPSK调制格式，在40Gbit/s已经证实了高达10000km的密集波分复用(DWDM)传输。DQPSK的符号率是数据率的一半。例如，对于43Gb/s的数据率，使用21.5吉符号/每秒的速率。因此，DQPSK具有比传统格式或DPSK窄的谱线带宽、大的色散公差和大的关于极化模式色散(PMD)的公差。
[0007]DPSK和DQPSK能够是非归零NRZ类型调制的，或者，如果将归零(RZ)脉冲整形器(carver)增加到发送器，则是RZ类型调制的。基于光信-噪比(OSNR)灵敏度和关于非线性的鲁棒性，在性能上，RZ类型通常比NRZ类型格式好。
[0008]DPSK和DQPSK调制格式需要相当复杂的发送器和接收器。图1_3示出用于DPSK和DQPSK调制格式的发送器20、24和接收器22、26。为了正确操作，应当正确地调整发送器20、24和接收器22、26。对于商业使用，实施控制器环以有助于正确的调整并保持发送器20,24和接收器22、26的操作中的正确条件。
[0009]光接收器包括不对称Mach-Zehnder干涉仪和平衡光电探测器，Mach-Zehnder干涉仪也通常称作延时干涉仪(DI)，其用作光DPSK/DQPSK解调器。干涉仪的两臂之间的延时近似为光DPSK/DQPSK数据信号的时间符号时间段(slot)的整数倍。
[0010]Δ t = nT (I)
[0011]其中，η = 1，2，…，T= 1/Β是符号时间段，而B是符号比特率。光解调器将DPSK/DQPSK调相信号在一个输出端转换为调幅光信号，并在另一输出端转换为反相调幅光信号。这些信号用平衡探测器探测，平衡探测器包括诸如在接收器22、26中示例的PIN 二极管23、27的两个高速探测器。探测器的输出被从彼此电相减，并且合成的电信号发送到数据恢复电路。
[0012]为使DPSK接收器正确地操作，不对称Mach-Zehnder干涉仪或DI应当被精确地相位调整或偏置。DPSK接收器22使用一个DI 21，并且两臂之间的最佳相位偏置为π或O。DQPSK接收器26使用两个DI 25、28。一个DI调整到+ π/4偏置，而另一个DI调整到一π /4偏置。
[0013]DPSK和DQPSK发送器20、24中的调制器也应当正确地偏置。已知的影响调制器控制的典型参数包括调制器偏置、RZ调制器作出的RZ脉冲整形(carving)和数据调制之间的相对定时、以及两个数据流之间的时间对准(对DQPSK发送器24)。DQPSK发送器24包括两个平行Mach-Zehnder (MZ)调制器29。组合来自调制器29的光信号以产生RZ DQPSK输出。由移相器32设置这些信号之间的正确的相对光相位或偏置为31/2。在已知系统中，移相器32基于光功率反馈操作。
【发明内容】
[0014]简单地描述，本公开提供系统和方法，用于改善对光发送器和接收器的控制，以随比如可以由温度或老化弓I起的系统参数中的变化而提供稳定的操作。本公开的系统和方法标识并利用发送器或接收器中的输出信号的峰值强度测量来优化针对发送器或接收器元件的控制设置。
[0015]根据本发明的一方面，在光通信系统中，提供了一种用于控制在其中具有至少两个光路的光通信器件的方法，每个光路配置为传送光数据信号，该方法包括:
[0016]在所述光通信器件中组合来自所述至少两个光路的光数据信号，以产生至少一个合成的信号；
[0017]监控所述至少一个合成的信号的峰值强度；以及
[0018]基于所监控的峰值强度，调整所述光数据信号之间的相位差来影响所述至少一个合成的信号的所述峰值强度，以获得预定的特性；
[0019]所述方法还包括在DPSK接收器或在DQPSK接收器中使用所述方法来控制所述光通信器件，所述方法还包括:组合所述光数据信号，以产生两个合成的光信号；以及将所述两个合成的光信号施加于平衡探测器以产生电信号作为所述至少一个合成的信号。
[0020]根据本发明的另一方面，提供了一种具有至少两个光路的光通信器件，每个光路配置为传送光数据信号，所述光通信器件包括:
[0021]干涉仪，具有至少两个光路，该两个光路配置为组合至少两个光数据信号，以产生至少一个合成的信号；
[0022]峰值强度探测器，配置为探测所述至少一个合成的信号的峰值强度；以及
[0023]至少一个移相器，耦合到所述峰值强度探测器和所述至少两个光路中的一个，并配置为基于所探测的峰值强度，调整所述至少两个光数据信号之间的相位差来影响所述至少一个合成的信号的所述峰值强度，以获得预定的特性，
[0024]其中，所述光通信器件用于DPSK接收器或DQPSK接收器中，并且所述DPSK接收器或所述DQPSK接收器还包括:由所述干涉仪产生的两个合成的光信号；以及耦合到所述干涉仪的平衡探测器，用于接收所述两个合成的光信号并产生至少一个电信号作为所述至少一个合成的信号。
[0025]根据示例实施例，基于受输出信号峰值强度影响的反馈来控制针对光通信器件的偏置设置。输出信号峰值强度提供取决于两个光学数据信号之间的相位差的测量。从而，使用输出信号峰值强度反馈来控制两个光信号之间的相位偏置以最优化相位差。在一个实施例中，最小输出信号峰值强度确定针对两个光信号之间的相位差的最佳偏置设置。
[0026]根据本公开的系统和方法的一方面，施加给移相器元件的高频抖动音(dithertone)控制相位移动以获得改善的相位差稳定性。高频抖动音能够基于来自施加于电压峰值探测器的光通信器件的输出的反馈产生。反馈可以包括耦合到输出光信号的快速光电二极管。可选地，或另外，反馈信号能够是来自光通信器件的可利用的电输出。
[0027]本发明可应用于DPSK和DQPSK发送器和接收器，使用RZ或NRZ调制操作。发送器典型地包括光调制器，而接收器典型地包括光解调器。
[0028]在DQPSK发送器的情况下，电压峰值探测器信号生成偏置控制器设置来调整两个数据信号的一个分支中的移相器以最小化输出信号峰值强度。施加于移相器的合适的偏置是31 /2或3 31 /2。31/2偏置设置最优化两个数据分支的相位差，而3 31 /2偏置设置对应于最优化反相数据。
[0029]根据另一示例实施例，用于最优化两个光分支之间的相位差的反馈环包括RF功率探测器，用于测量零和符号速率频率之间的谱线带中的RF功率。RF功率探测器能够探测中间范围(midrange)谱线部分以确定调制偏置是否正确。利用不正确的调制偏置，在中间范围谱线部分中存在显著部分的信号能量。正确的调制在中间范围谱线部分中产生具有较少集中的能量的RF功率信号。控制环能够调整相位偏置设置来减小中间范围谱线部分中能量的量，以最优化系统输出。
[0030]根据另一示例实施例，本公开的系统和方法通过检查电压峰值探测器的反馈来最优化DPSK接收器的操作。控制移相器的偏置以最大化在DPSK接收器的输出端的峰值电压。针对偏置的最佳设置是0、+π和一 π。根据本发明的一方面，基于校准或系统初始化时两个最大值中的一个来选择稳定相位偏置。
[0031]根据另一示例实施例，基于对峰值电压反馈的探测来最优化DQPSK接收器的输出。输出