[發明專利]具有前饋噪聲消除的外部調制激光器光學傳輸系統

有效

• 申請號: 200810000074.X
• 申請日: 2008-01-04
• 公開（公告）號: CN101277154A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發明（設計）人: 約翰·揚內利
• 申請（專利權）人: 昂科公司
• 主分類號: H04B10/145
• 分類號: H04B10/145;H04B10/155
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 孟銳

技術領域

本發明涉及一種用于模擬或數字信號的光學傳輸系統，且明確地說，涉及一種使用外部調制固態激光器的系統。此外，本發明涉及消除所述系統中由半導體激光器內例如電荷載體的布朗運動等許多可能來源產生的噪聲分量(白噪聲)或由激光器的偏壓電流或熱環境中的波動產生的噪聲(其與頻率相反地變化，且因此通常稱為“1/f”噪聲)。

背景技術

用電信號直接調制發光二極管(LED)或半導體激光器的模擬強度被認為是此項技術中已知的用于在光纖上傳輸例如語音和視頻信號等模擬信號的最簡單方法。盡管此類模擬傳輸技術的優點在于與例如數字脈沖代碼調制或者模擬或脈沖頻率調制等數字傳輸相比具有顯著較小的帶寬要求，但使用振幅調制通常對發射器的噪聲和失真特征提出較為嚴格的要求。

由于這些原因，在應用于采用具有零散射的光纖鏈路的短傳輸鏈路的情況下，已經結合1310nm激光器使用直接調制技術。對于應用于城域和長距離光纖傳輸鏈路，鏈路低損耗要求使用外部調制的1550nm激光器，通常越過非常長的距離(100km)和高頻率(超過900MHz)。此類鏈路的限制因素可能是來自激光器的殘余相位噪聲的轉換，所述殘余相位噪聲經由光纖鏈路中存在的散射而轉換成振幅噪聲。本發明因此專注于提供用于與激光器的相位噪聲相關聯的噪聲消除的簡單且低成本系統的問題，使得模擬光學輸出可用于城域和長距離光學網絡，尤其是用于寬帶RF信號的模擬傳輸。

激光器的直接電流調制還已知用于數字光學傳輸系統，例如密集波分復用(DWDM)系統。參看(例如)Kartalopoulos的“DWDM?Networks，Devices，and?Technology”(IEEEPress，2003，第154頁)。

除了對1550nm模擬光學傳輸系統所要求的低噪聲特征以外，所述系統還必須為高度線性的。特定模擬發射器中所固有的失真阻止線性電調制信號被線性轉換為光學信號，而是致使所述信號失真。這些影響對于多信道視頻傳輸特別有害，所述多信道視頻傳輸要求極好的線性以防信道彼此干擾。高度線性化的模擬光學系統廣泛適用于商用模擬系統，例如廣播TV傳輸、CATV、交互式TV和視頻電話傳輸。

作為對直接電流調制的替代方式，已知在現有技術中在光學傳輸系統中使用連續波(CW)激光器的外部調制器。第5,699,179號美國專利描述一種外部調制的前饋線性化模擬光學發射器，其用于降低光纖誘發的復合二次(CSO)失真分量。

對光學和其它非線性發射器的線性化的研究已經有一段時間了，但所提議的解決方案在實踐中具有缺點。上文論述的大部分應用所具有的帶寬對于許多實際實施方案來說過大。用于線性化的前饋技術需要復雜的系統組件，例如光功率組合器和多個光源。準光學前饋技術遭受類似的復雜性問題，且另外需要匹配得極好的零件。然而，如下文論述，用于相位噪聲消除的前向技術是可使用許多開發良好的技術來實施的實用技術。

在本發明之前，尚未應用耦合到外部調制激光器的相位調制器以用于消除由激光器的半導體結構中的各種噪聲源產生的相位噪聲分量的目的。應注意，半導體激光器在其振幅(通常稱為相對強度噪聲)和其相位兩者中展現噪聲。這些噪聲特性基本上與激光波長無關，但噪聲可在單模式光纖傳輸中在不同波長處以不同方式出現。導致相位和振幅噪聲的主要內部機制是激光器的作用區內的自發發射。由于自發發射的光子與經由受激發射產生的那些光子沒有特定相位關系，因而所得光場的振幅和相位兩者均受到影響。自發發射過程是眾所周知的，且已經展示為由布朗運動過程描述，其中噪聲頻譜在操作頻率內基本上是恒定的(白噪聲)。在激光器外部，例如微音效應、溫度波動和偏壓電流噪聲等環境影響還可在光場中產生相位噪聲。這些事件通常導致光相位噪聲，其展現具有“1/f”相關性的噪聲頻譜。

本發明設法通過前饋消除最小化來自半導體激光器的固有相位噪聲而不管噪聲的驅動機制如何。

發明內容

1.發明目的

本發明的目的在于提供一種使用外部調制激光器的改進光學傳輸系統。

本發明的另一目的在于補償用于光學傳輸系統的激光器中的噪聲。

本發明的再一目的在于提供一種用于外部調制1550nm模擬光學傳輸系統以改進相位噪聲降低的外部相位調制器。

本發明的又一目的在于提供一種適用于遠距離色散光纖媒體且使用外部調制激光器連同耦合到光學信號的相位校正電路和相位調制器的高度線性光學傳輸系統。

本發明的又一目的在于提供一種用于在適用于遠距離色散光纖媒體的模擬光學傳輸系統中降低來自外部調制激光器的殘余相位噪聲的相移電路。