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一種創(chuàng)新的光信號(hào)發(fā)射方法產(chǎn)生高質(zhì)量的信號(hào)格式，適用于多種無(wú)源器件測(cè)試和傳輸系統(tǒng)。 不歸零信號(hào)格式的傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)鍵控方法在光系統(tǒng)中是一種低成本高效率的解決方案。然而，我們?nèi)匀黄诖龝?huì)有其它信號(hào)格式能進(jìn)一步降低整個(gè)系統(tǒng)的成本，實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)距離的傳輸，以及更有效的應(yīng)用現(xiàn)有的光帶寬。例如，歸零碼這種調(diào)制方法就適合用在凍檀?瀋希??保珻S-RZ（壓縮光譜的歸零信號(hào)）的壓縮光譜特性還有可能在DWDM系統(tǒng)內(nèi)使光譜效率大于0.4bit/Hz/s。而且歸零碼對(duì)交叉相位調(diào)制的可靠性極高，直接監(jiān)測(cè)差分相移鍵控功能在目前也很有吸引力，這也是DWDM系統(tǒng)運(yùn)行中的一項(xiàng)重要指針。另外，用這種方法構(gòu)成的基礎(chǔ)模塊可以成倍的增加傳輸容量，而且使用光差分相移鍵控方法不會(huì)因?yàn)樯⒑推衲Ｉ?dǎo)致額外的性能惡化。 針對(duì)這些情況，目前我們已經(jīng)研發(fā)出了一種多用途40Gbit/s光發(fā)射平臺(tái)，它能針對(duì)多種無(wú)源器件和傳輸系統(tǒng)而發(fā)射高質(zhì)量的NRZ、RZ、CS-RZ、RZ-DPSK和CS-RZDPSK格式的信號(hào)。 發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu) 圖1所示的是這種多格式光發(fā)射平臺(tái)的基本結(jié)構(gòu)，它由兩個(gè)鈮酸鋰調(diào)制器級(jí)聯(lián)而成，一個(gè)用來(lái)產(chǎn)生脈沖，另一個(gè)用作數(shù)據(jù)調(diào)制。兩個(gè)調(diào)制器內(nèi)都有保偏光纖，而且只需要單端RF驅(qū)動(dòng)。這種級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的最小插入損耗一般是7dB。電光帶寬大于30GHz，速率為40Gbit/s時(shí)驅(qū)動(dòng)電壓小于6Vpp。這種調(diào)制器的殘余啁啾低于±0.1。脈沖調(diào)制器由一個(gè)高增益（34dB）、高功率（28dBm）窄帶砷化鎵RF放大器驅(qū)動(dòng)，該放大器的通帶范圍是18-27GHz。當(dāng)用一個(gè)20GHz信號(hào)源驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生RZ脈沖時(shí)，時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器的輸出奇次諧波抑制度比該時(shí)鐘信號(hào)低30dB。此外，產(chǎn)生RZ脈沖時(shí)，脈沖調(diào)制器偏置在馬赫曾德（MZ）響應(yīng)曲線上的最大傳輸點(diǎn)；產(chǎn)生CS-RZ脈沖時(shí)，調(diào)制器的偏置值設(shè)定為零。 現(xiàn)在業(yè)內(nèi)有幾種產(chǎn)生DPSK信號(hào)的方法。這些方法包括相位調(diào)制器、由兩個(gè)驅(qū)動(dòng)放大器組成推拉結(jié)構(gòu)的雙驅(qū)動(dòng)MZ調(diào)制器和單驅(qū)動(dòng)無(wú)啁啾MZ調(diào)制器。出于簡(jiǎn)單的考慮，我們選擇最后面的這種方法，因?yàn)樗趶?qiáng)度調(diào)制RZ和CS-RZ信號(hào)應(yīng)用方面的作用是一樣的，只是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器有所不同而已。圖2所示的是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)放大器對(duì)強(qiáng)度和相位進(jìn)行調(diào)制的輸出波形。 發(fā)射機(jī)的性能 圖3所示的是典型的NRZ、RZ和CS-RZ信號(hào)的光強(qiáng)度波形。從這些測(cè)量中可以看到NRZ和RZ/CS-RZ數(shù)據(jù)的信噪比（SNR）分別超過(guò)18和23，而且一般來(lái)說(shuō)，動(dòng)態(tài)的消光比大于13dB。我們可以把這些被測(cè)的NRZ數(shù)據(jù)的附加峰-峰抖動(dòng)保持在小于5ps的范圍。至于RZ/CS-RZ數(shù)據(jù)，我們可以通過(guò)時(shí)鐘信號(hào)把最低的峰-峰抖動(dòng)限制在2ps以下。而NRZ數(shù)據(jù)的抖動(dòng)轉(zhuǎn)移是最小的。 用同一個(gè)光系統(tǒng)分別測(cè)量，我們通過(guò)13Vpp驅(qū)動(dòng)的脈沖發(fā)生調(diào)制器得到RZ、CS-RZ的光脈沖寬度分別為10和16ps。測(cè)得的RZ脈沖形狀與極限轉(zhuǎn)換的脈沖形狀非常接近，因此該RZ信號(hào)很適合用于研究光孤子傳輸。然后在不影響整體性能的前提下，我們改變驅(qū)動(dòng)電壓的大小，發(fā)現(xiàn)RZ和CS-RZ脈沖的寬度最多可以減小2ps。 產(chǎn)生DPSK信號(hào)，同樣的數(shù)據(jù)調(diào)制器要由針對(duì)40Gbit/s優(yōu)化的寬帶放大器來(lái)驅(qū)動(dòng)。最大輸出電平一般為12Vpp。在這種結(jié)構(gòu)中，可以產(chǎn)生很多種DPSK信號(hào)格式，包括NRZDPSK、RZ和CS-RZDPSK。圖4所示為發(fā)射機(jī)輸出端RZDPSK信號(hào)的光譜，以及用MZ干涉儀（MZI）在內(nèi)部時(shí)延約25ps時(shí)輸出端的強(qiáng)度探測(cè)信號(hào)。 要評(píng)價(jià)發(fā)射信號(hào)的質(zhì)量，還需要利用基于平衡檢測(cè)原理制造的DPSK接收機(jī)。另外還需要一根可變光延時(shí)線來(lái)消除MZI譯碼器和平衡檢測(cè)儀之間的時(shí)延差異。一般接收端的前置放大器的輸出信號(hào)的信噪比大于15，總的RMS抖動(dòng)小于1ps。我們希望與單個(gè)檢測(cè)儀相比，這種檢測(cè)方案能使接收機(jī)的靈敏度再提高3dB。 |
