СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ ИСТОЧНИКА СВЕТОВОГО СИГНАЛА С ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
SYSTEM AND METHOD FOR SOURCE OF LIGHT SIGNAL WITH LINEAR FREQUENCY MODULATION

Область техники
В целом, настоящее изобретение относится к технике связи. Более конкретно, в нем предложены способ и система для источника светового сигнала с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ).
Уровень техники
В оптических передающих сетях сигналы обычно генерируются источниками света. Во многих случаях сигналы оптических передающих сетей распространяются на сотни или даже тысячи миль. Важной характеристикой передающего оптического волокна является его нелинейность, которая может вызывать рассеивание, ограничивающее дальность передачи. Например, нелинейность может вызывать эффект Фазовой АвтоМодуляции (ФАМ). Чтобы повысить устойчивость источников света к нелинейным искажениям, можно использовать систему передачи сигналов с оптическими импульсами расширенного спектра. Например, для генерирования оптических импульсов расширенного спектра с одновременными амплитудной и частотной модуляциями можно использовать источник на основе Лазеров с Внутренней Модуляцией (ЛВМ). Оптические импульсы расширенного спектра обычно более устойчивы к нелинейности волокна. Например, лазер ЛВМ может генерировать положительный ЛЧМ-импульс для компенсации эффекта ФАМ. Поэтому положительный ЛЧМ-импульс более устойчив к нелинейности оптического волокна.
На фиг.1 показана упрощенная схема обычной системы генерации оптических импульсов расширенного спектра. Оптические импульсы расширенного спектра могут иметь вид светового ЛЧМ-сигнала. Примером светового ЛЧМ-сигнала является частотно-модулированный свет. Другой пример - световой ЛЧМ-сигнал, частота которого изменяется во времени в пределах некоторого диапазона. Система 100 содержит лазер ЛВМ 110, источник 120 управляющих сигналов, радиочастотный усилитель 130 и источник 140 напряжения. Система 100 генерирует выходной световой ЛЧМ-сигнал 150. Источник 120 управляющих сигналов подает управляющие сигналы на радиочастотный усилитель 130. Управляющими сигналами, генерируемыми источником 120 управляющих сигналов, могут быть двоичные сигналы без возврата к нулю (NRZ), связанные с заранее определенной минимальной длительностью импульсов. Как вариант, управляющими сигналами могут быть сигналы переменного тока или синхросигналы. Получив управляющие сигналы от источника 120 управляющих сигналов, радиочастотный усилитель 130 усиливает их с заранее определенным коэффициентом усиления. После усиления радиочастотный усилитель 130 передает управляющие сигналы в лазер ЛВМ 110. Лазер ЛВМ 110 сначала связывает усиленные управляющие сигналы с напряжением смещения, подаваемым источником 140 напряжения. Напряжением смещения может быть, например, напряжение постоянного тока. Усиленные управляющие сигналы модулируют сигнал лазера ЛВМ 110. Пример выходного сигнала 150 лазера ЛВМ - оптический сигнал, модулированный по амплитуде. Иногда оптический сигнал является также частотно-модулированным.
Как правило, длину волны источников на основе ЛВМ можно перестраивать. Один из способов такой перестройки - изменение температуры устройства. Однако спектральный диапазон перестройки часто ограничивается тремя нанометрами, что охватывает максимум три оптических канала при разносе каналов мультиплексирования по длине волны повышенной плотности (мультиплексирования DWDM) 100 ГГц. В современной оптической передающей системе с мультиплексированием DWDM часто требуется использовать несколько десятков каналов. Из-за узкого спектрального диапазона перестройки обычных источников на основе ЛВМ для охвата типичного рабочего спектрального диапазона, превышающего 30 нм, в оптической системе с мультиплексированием DWDM может потребоваться более 10 лазеров ЛВМ. В случае необходимости динамической настройки длин волн, использование большого числа лазеров ЛВМ (часто порядка нескольких десятков) приводит к высокой стоимости оборудования и ограничивает гибкость применения.
Следовательно, желательно создать такой источник светового ЛЧМ-сигнала, который имел бы широкий спектральный диапазон перестройки по длинам волн и при этом обеспечивал характеристики ЛЧМ, по существу идентичные характеристикам обычных лазеров ЛВМ.
Сущность изобретения
В целом, данное изобретение относится к технике связи. Более конкретно, в нем предложены способ и система для источника света с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ).
Согласно первому аспекту изобретения заявлена система создания светового ЛЧМ-сигнала для оптической сети. Система содержит источник света, обеспечивающий световое излучение. В систему входит источник управляющих сигналов, выполненный с возможностью формирования первого управляющего сигнала. Система также содержит усилитель. Усилитель предназначен для приема первого управляющего сигнала, усиления этого сигнала и создания второго управляющего сигнала на заранее определенном уровне усиления. Второй управляющий сигнал представляет собой усиленный первый сигнал. Кроме того, в систему входит сплиттер, предназначенный для приема второго управляющего сигнала и разделения этого сигнала на третий и четвертый управляющие сигналы. Система также содержит первый аттенюатор, предназначенный для приема третьего управляющего сигнала, ослабления этого сигнала на первом уровне ослабления и создания пятого управляющего сигнала, представляющего собой третий управляющий сигнал, ослабленный первым аттенюатором. Кроме того, система содержит второй аттенюатор, предназначенный для приема четвертого управляющего сигнала, ослабления этого сигнала на втором уровне ослабления и создания шестого управляющего сигнала, представляющего собой четвертый управляющий сигнал, ослабленный вторым аттенюатором. Пятый управляющий сигнал отличается от шестого управляющего сигнала. Второй уровень ослабления отличается от первого уровня ослабления. В систему также входит источник напряжения, предназначенный для создания первого и второго напряжений смещения. Кроме того, система содержит модулятор, служащий для приема светового излучения, модуляции светового излучения с помощью первого и второго прикладываемых напряжений и создания выходного светового ЛЧМ-сигнала. Первое прикладываемое напряжение включает в себя пятый управляющий сигнал и первое напряжение смещения. Второе прикладываемое напряжение содержит шестой управляющий сигнал и второе напряжение смещения.
Согласно другому варианту изобретения система создания светового ЛЧМ-сигнала для оптической сети содержит источник света, обеспечивающий световое излучение. Кроме того, в систему входит источник управляющих сигналов, служащий для создания первого управляющего сигнала. Система также содержит сплиттер, предназначенный для приема первого управляющего сигнала и разделения этого сигнала на второй и третий управляющие сигналы. Кроме того, в систему входит первый усилитель, служащий для приема второго управляющего сигнала, усиления этого сигнала и создания четвертого управляющего сигнала на первом уровне усиления. Четвертый управляющий сигнал представляет собой усиленный второй управляющий сигнал. Система также содержит второй усилитель, служащий для приема третьего управляющего сигнала, усиления этого сигнала и создания пятого управляющего сигнала на втором уровне усиления. Пятый управляющий сигнал представляет собой усиленный третий управляющий сигнал. Четвертый управляющий сигнал отличается от пятого управляющего сигнала. Первый уровень усиления отличается от второго уровня усиления. В систему также входит источник напряжения, обеспечивающий первое и второе напряжения смещения. Кроме того, система содержит модулятор, служащий для приема светового излучения, модуляции светового излучения с помощью первого и второго прикладываемых напряжений и создания выходного светового ЛЧМ-сигнала. Первое прикладываемое напряжение включает в себя четвертый управляющий сигнал и первое напряжение смещения. Второе прикладываемое напряжение содержит пятый управляющий сигнал и второе напряжение смещения.
Согласно еще одному варианту изобретения система создания светового ЛЧМ-сигнала для оптической сети содержит источник света, обеспечивающий световое излучение. Кроме того, в систему входит источник управляющих сигналов, служащий для создания первого управляющего сигнала. Система содержит также усилитель, предназначенный для приема первого управляющего сигнала, усиления этого сигнала и создания второго управляющего сигнала на заранее определенном уровне усиления. Второй управляющий сигнал представляет собой усиленный первый сигнал. Кроме того, в систему входит сплиттер, служащий для приема второго управляющего сигнала и разделения этого сигнала на третий и четвертый управляющие сигналы. Система также содержит аттенюатор, предназначенный для приема третьего управляющего сигнала, ослабления этого сигнала на первом уровне ослабления и создания пятого управляющего сигнала, представляющего собой третий управляющий сигнал, ослабленный первым аттенюатором. В систему также входит источник напряжения, обеспечивающий первое и второе напряжения смещения. Кроме того, система содержит модулятор, служащий для приема светового излучения, модуляции светового излучения с помощью первого и второго прикладываемых напряжений и создания выходного светового ЛЧМ-сигнала. Первое прикладываемое напряжение включает в себя пятый управляющий сигнал и первое напряжение смещения. Второе прикладываемое напряжение содержит четвертый управляющий сигнал и второе напряжение смещения.
Согласно другому аспекту изобретения предложен способ создания светового ЛЧМ-сигнала для оптической сети, включающий следующие этапы: создание светового излучения, создание первого управляющего сигнала, усиление первого управляющего сигнала на заранее определенном уровне усиления, разделение первого усиленного управляющего сигнала на второй и третий управляющие сигналы, ослабление второго управляющего сигнала на первом уровне ослабления и ослабление третьего управляющего сигнала на втором уровне ослабления. Первый уровень ослабления отличается от второго уровня ослабления. Ослабленный второй управляющий сигнал отличается от ослабленного третьего управляющего сигнала. Кроме того, данный способ предусматривает объединение ослабленного второго управляющего сигнала с первым напряжением смещения для создания первого прикладываемого напряжения и объединение ослабленного третьего управляющего сигнала со вторым напряжением смещения для создания второго прикладываемого напряжения. Способ предусматривает также модуляцию светового излучения с помощью первого и второго прикладываемых напряжений. Данный способ предусматривает также создание выходного светового ЛЧМ-сигнала, связанного с модулированным светом.
Согласно другому варианту изобретения способ создания светового ЛЧМ-сигнала для оптической сети предусматривает создание светового излучения и первого управляющего сигнала. Этот способ включает также этап усиления первого управляющего сигнала на заранее определенном уровне усиления и этап разделения первого усиленного управляющего сигнала на второй и третий управляющие сигналы. Кроме того, данный способ предусматривает ослабление второго управляющего сигнала на заранее определенном уровне ослабления. Этот способ предусматривает также объединение ослабленного второго управляющего сигнала с первым напряжением смещения для создания первого прикладываемого напряжения и объединение третьего управляющего сигнала со вторым напряжением смещения для создания второго прикладываемого напряжения. Кроме того, данный способ предусматривает модуляцию светового излучения с помощью первого и второго прикладываемых напряжений, а также создание выходного светового ЛЧМ-сигнала, связанного с модулированным световым излучением.
Согласно еще одному варианту изобретения способ создания ЛЧМ-сигнала для оптической сети предусматривает создание светового излучения и первого управляющего сигнала. Кроме того, данный способ включает этап разделения первого управляющего сигнала на второй и третий управляющие сигналы, этап усиления второго управляющего сигнала на первом уровне усиления и этап усиления третьего управляющего сигнала на втором уровне усиления. Первый уровень усиления отличается от второго уровня усиления. Этот способ предусматривает также объединение усиленного второго управляющего сигнала с первым напряжением смещения для создания первого прикладываемого напряжения и объединение усиленного третьего управляющего сигнала со вторым напряжением смещения для создания второго прикладываемого напряжения. Кроме того, данный способ предусматривает модуляцию светового излучения с помощью первого и второго прикладываемых напряжений, а также создание выходного светового ЛЧМ-сигнала, связанного с модулированным световым излучением.
Согласно еще одному аспекту изобретения предложена система создания светового ЛЧМ-сигнала для оптической сети. Эта система содержит источник света, обеспечивающий световое излучение. Кроме того, в систему входит источник управляющих сигналов, служащий для создания первого управляющего сигнала. Система содержит также усилитель, предназначенный для приема первого управляющего сигнала, усиления этого сигнала и создания второго управляющего сигнала на заранее определенном уровне усиления. Второй управляющий сигнал представляет собой усиленный первый сигнал. Кроме того, в систему входит сплиттер, служащий для приема второго управляющего сигнала и разделения этого сигнала на третий и четвертый управляющие сигналы. В систему также входит источник напряжения, предназначенный для создания первого и второго напряжений смещения. Кроме того, система содержит модулятор, служащий для приема светового излучения, модуляции светового излучения с помощью первого и второго прикладываемых напряжений и создания выходного светового ЛЧМ-сигнала. Третий и четвертый управляющие сигналы являются разными и имеют заранее определенное отношение амплитуд. Первое прикладываемое напряжение включает в себя третий управляющий сигнал и первое напряжение смещения. Второе прикладываемое напряжение содержит четвертый управляющий сигнал и второе напряжение смещения.
Согласно еще одному аспекту изобретения предложен способ создания светового ЛЧМ-сигнала для оптической сети. Способ содержит этап создания светового излучения и этап создания первого управляющего сигнала. Кроме того, в данном способе предусмотрен этап усиления первого управляющего сигнала на заранее определенном уровне усиления. В этом способе предусмотрено также разделение первого усиленного управляющего сигнала на второй и третий управляющие сигналы. Второй и третий управляющие сигналы являются разными и имеют заранее определенное отношение амплитуд. В данном способе предусмотрен также этап объединения второго управляющего сигнала с первым напряжением смещения для создания первого прикладываемого напряжения. Кроме того, в этом способе предусмотрен этап объединения третьего управляющего сигнала со вторым напряжением смещения для создания второго прикладываемого напряжения. В данном способе предусмотрен также этап модуляции света с помощью первого и второго прикладываемых напряжений. Обеспечивается также выходной световой ЛЧМ-сигнал, связанный с модулированным светом.
Настоящее изобретение обеспечивает много преимуществ по сравнению с обычными техническими решениями. Например, при использовании некоторых вариантов изобретения получается намного более широкий спектральный диапазон. В частности, при применении в качестве источника света лазера непрерывного действия (НД) с широким диапазоном перестройки заявленная система эмулируемых Лазеров с Внутренней Модуляцией (эЛВМ) может иметь спектральный диапазон более 30 нм. Одним из часто используемых типов лазеров непрерывного действия являются лазеры с Распределенной Обратной Связью (РОС). Кроме того, некоторые варианты изобретения позволяют создавать определенные приложения, например приложения DWDM, экономически выгоднее, чем с помощью обычной системы ЛВМ. В частности, заявленная система эЛВМ, в которой используется интегрированный модулятор МЗ InP с лазерами РОС, может заменить систему ЛВМ в некоторых транспондерах. Благодаря тому, что интегрированный модулятор МЗ InP с лазерами РОС оснащен внутренними покерами длин волн, система эЛВМ позволяет экономически эффективно реализовать транспондеры для приложений DWDM при разносе каналов 50 ГГц или менее.
В зависимости от выбора варианта изобретения можно обеспечить одно или несколько указанных преимуществ. Эти преимущества, а также различные дополнительные объекты, особенности и достоинства настоящего изобретения станут более понятными из нижеследующего подробного описания и сопровождающих чертежей.
Краткое описание чертежей
Объекты, особенности и достоинства настоящего изобретения станут более понятными из нижеследующего подробного описания и сопровождающих чертежей.
Фиг.1 изображает упрощенную схему обычной системы ЛВМ, формирующей световой ЛЧМ-сигнал.
Фиг.2 иллюстрирует форму обычного светового ЛЧМ-сигнала, формируемого обычной системой ЛВМ.
Фиг.3а изображает спектр обычного выходного светового ЛЧМ-сигнала, формируемого обычной системой ЛВМ.
Фиг.3b изображает спектр другого обычного выходного светового ЛЧМ-сигнала, формируемого обычной системой ЛВМ.
Фиг.4а изображает упрощенную схему, иллюстрирующую типовой вариант настоящего изобретения в отношении системы эмулируемых Лазеров с Внутренней Модуляцией (эЛВМ), предназначенной для формирования светового ЛЧМ-сигнала.
Фиг.4b изображает упрощенную схему модулятора, используемого в системе эЛВМ для формирования выходного светового ЛЧМ-сигнала согласно настоящему изобретению.
Фиг.4с изображает упрощенную схему, иллюстрирующую типовой вариант настоящего изобретения для системы эЛВМ, предназначенной для формирования светового ЛЧМ-сигнала.
Фиг.5 иллюстрирует форму светового ЛЧМ-сигнала, формируемого заявленной системой эЛВМ.
Фиг.6а упрощенно изображает спектр выходного светового ЛЧМ-сигнала, формируемого заявленной системой эЛВМ.
Фиг.6b упрощенно изображает спектр другого выходного светового ЛЧМ-сигнала, формируемого заявленной системой эЛВМ.
Фиг.7 упрощенно изображает схему другого типового варианта заявленной системы эЛВМ, формирующей световой ЛЧМ-сигнал.
Фиг.8 упрощенно изображает схему другого варианта системы эмулируемых Лазеров с Внутренней Модуляцией (эЛВМ), предназначенной для формирования светового ЛЧМ-сигнала.
Фиг.9 упрощенно иллюстрирует заявленный способ формирования светового ЛЧМ-сигнала.
Подробное описание изобретения
В целом, настоящее изобретение относится к технике связи. Более конкретно, в изобретении предложены способ и система для источника светового ЛЧМ-сигнала.
Обратимся к фиг.1. Если ЛЧМ-импульс (например, мгновенная девиация частоты) светового ЛЧМ-сигнала 150 от лазера ЛВМ 110 подвергается модуляции управляющим сигналом, его можно представить следующей зависимостью частоты от амплитуды:
В формуле 1 коэффициент α ЛЧМ-импульса описывает частотную модуляцию, которая может быть выражена в виде производной фазовой модуляции следующим образом:
В качестве примера можно отметить, что при чистой фазовой модуляции, которая может быть реализована полосковым волноводным модулятором, коэффициент α ЛЧМ-импульса равен бесконечности. Другой пример: при чистой фазовой модуляции, которая может быть реализована идеальным двухтактным модулятором Маха- Зендера (МЗ), коэффициент α ЛЧМ-импульса равен нулю.
При модуляции ЛВМ коэффициент α ЛЧМ-импульса обычно представляет собой положительное вещественное число. Когда лазер ЛВМ 110 находится под воздействием модулирующих управляющих сигналов, изменения в вещественной и мнимой частях показателя преломления материалов с активным слоем вызывают и частотную, и амплитудную модуляцию. Примерами материалов с активным слоем являются материалы на основе AIGaAs или InGaAsP. При модуляции ЛВМ на основе AIGaAs и InGaAsP коэффициент α ЛЧМ-импульса обычно имеет положительное числовое значение от 2 до 5.
Под воздействием модулирующих управляющих сигналов и при надлежащем напряжении смещения лазер ЛВМ 110 создает выходной световой ЛЧМ-сигнал 150. Выходной световой ЛЧМ-сигнал может иметь форму, показанную на фиг.2, и спектры, приведенные на фиг.3а и 3b.
Фиг.2 иллюстрирует форму обычного светового ЛЧМ-сигнала, формируемого обычной системой ЛВМ. Световой ЛЧМ-сигнал такой формы может быть сформирован, например, показанной на фиг.1 системой 100. В этом примере источник 120 управляющих сигналов, показанный на фиг.1, подает синусоидальный сигнал с частотой 9,95 ГГц на радиочастотный усилитель 130. Радиочастотный усилитель 130 усиливает синусоидальный сигнал до напряжения двойной амплитуды 2,5 В. Под воздействием модулирующего синусоидального сигнала лазер ЛВМ 110 формирует выходной световой ЛЧМ-сигнал 150. Выходной световой ЛЧМ-сигнал 150 характеризуется профилем 220 ЛЧМ-импульса и профилем 210 интенсивности, показанными на фиг.2.
На фиг.3а представлен пример спектра обычного выходного светового ЛЧМ-сигнала, формируемого обычной системой ЛВМ. Световой ЛЧМ-сигнал может быть сформирован, например, системой ЛВМ 100, показанной на фиг.1. В этом примере источник 120 управляющих сигналов, показанный на фиг.1, подает синусоидальный сигнал с частотой 9,95 ГГц на радиочастотный усилитель 130. Радиочастотный усилитель 130 усиливает синусоидальные управляющие сигналы до мощности возбуждения 13,5 дБм. Под воздействием модулирующего синусоидального сигнала лазер ЛВМ 110 формирует выходной световой ЛЧМ-сигнал 150. Выходной световой ЛЧМ-сигнал 150 имеет спектр частот, показанный на фиг.3а.
На фиг.3b приведен пример спектра обычного выходного светового ЛЧМ-сигнала, формируемого обычной системой ЛВМ. Световой ЛЧМ-сигнал такой формы может быть сформирован, например, системой ЛВМ 100, показанной на фиг.1. В этом примере источник 120 управляющих сигналов, показанный на фиг.1, подает синусоидальный сигнал с частотой 9,95 ГГц на радиочастотный усилитель 130. Радиочастотный усилитель 130 усиливает синусоидальные управляющие сигналы до мощности возбуждения 10,5 дБм. Под воздействием модулирующего синусоидального сигнала лазер ЛВМ 110 формирует выходной световой ЛЧМ-сигнал 150. Выходной световой ЛЧМ-сигнал 150 имеет спектр частот, показанный на фиг.3b.
Как правило, транспондеры на основе обычной системы ЛВМ часто работают только с фиксированными длинами волн. Спектральный диапазон перестройки в таких обычных системах ЛВМ часто ограничен менее чем тремя нанометрами. Для сокращения расходов на резервирование оборудования в системах передачи на большие и сверхбольшие расстояния с мультиплексированием по длине волны повышенной плотности (DWDM) часто желательно иметь ретранслятор с широким диапазоном перестройки длин волн.
На фиг.4а показана упрощенная схема, иллюстрирующая типовой вариант изобретения для системы эмулируемых Лазеров с Внутренней Модуляцией (эЛВМ), предназначенной для формирования светового ЛЧМ-сигнала. Схема представлена в качестве иллюстративного примера, не ограничивающего объем правовой охраны изобретения. Специалистам данной области техники понятно, что этот пример может иметь множество альтернатив и претерпевать множество вариаций и модификаций. Система 400 эЛВМ содержит источник 410 света, модулятор 420, источник 430 управляющих сигналов, радиочастотный усилитель 440, первый аттенюатор 450, второй аттенюатор 460, сплиттер 470 и источник 480 напряжения. Несмотря на то, что согласно показанному примеру в системе 400 эЛВМ используются перечисленные выше элементы, возможны и другие разнообразные альтернативы, модификации и вариации. Например, некоторые элементы могут быть функционально расширены и/или объединены. В указанные выше элементы могут быть вставлены другие элементы. В зависимости от варианта изобретения некоторые элементы могут быть заменены другими элементами. Система 400 эЛВМ выполнена с возможностью формирования выходного светового ЛЧМ-сигнала 490, который, например, можно использовать для передачи сигналов по оптической сети. Дополнительные сведения об этих устройствах приводятся в данном описании, в частности, ниже.
Примером источника 410 света является лазер непрерывного действия (НД). Необходимо отметить, что лазер НД, используемый в данном варианте изобретения, имеет широкий диапазон перестройки длин волн, который может превышать 30 нм. Модулятор 420 принимает световое излучение от источника 410 света, усиленные и ослабленные управляющие сигналы от источника 430 управляющих сигналов и два напряжения смещения от источника 480 напряжения. Как правило, два напряжения смещения различны. Например, они могут иметь одинаковую величину, но быть противоположными по знаку (одно положительное, а другое отрицательное), или же одно напряжение смещения может обеспечивать смещение на ненулевом уровне напряжения постоянного тока, а другое - смещение на нулевом уровне напряжения (или уровне земли). После модуляции света с помощью управляющих сигналов и напряжения смещения модулятор 420 выдает выходной световой ЛЧМ-сигнал 490.
Световое излучение подается на модулятор 420 источником 410 света. Например, на модулятор 420 подается лазерное излучение лазером НД. С модулятором 420 электрически связан источник 480 напряжения, обеспечивающий напряжение смещения. В качестве источника 480 напряжения можно использовать источник постоянного тока, обеспечивающий постоянное напряжение. Согласно одному из вариантов изобретения источником 480 напряжения является источник постоянного тока, обеспечивающий два разных постоянных напряжения. В альтернативном случае в качестве источника 480 напряжения применяют источник постоянного тока, обеспечивающий два постоянных напряжения одинаковой амплитуды, но разных знаков. Управляющие сигналы формирует источник 430 управляющих сигналов. Управляющими сигналами, формируемыми источником 430 управляющих сигналов, являются, например, синусоидальные сигналы по существу одинаковой частоты. От источника 430 управляющих сигналов управляющие сигналы подаются на радиочастотный усилитель 440, который усиливает эти сигналы до заданной амплитуды. После усиления радиочастотный усилитель 440 подает управляющие сигналы на сплиттер 470, который разделяет их на первый и второй управляющие сигналы. Для примера, первый и второй управляющие сигналы имеют по существу одинаковые характеристики, т.е. одни и те же интенсивность, частоту и фазу. Первый аттенюатор 450 принимает и ослабляет первый управляющий сигнал, а второй аттенюатор 460 принимает и ослабляет второй управляющий сигнал. Например, первый аттенюатор 450 имеет коэффициент ослабления, отличный от коэффициента ослабления второго аттенюатора 460. В результате первый аттенюатор 450 превращает первый управляющий сигнал в третий управляющий сигнал, а второй аттенюатор 460 превращает второй управляющий сигнал в четвертый управляющий сигнал. Третий и четвертый управляющие сигналы различны. Третий и четвертый управляющие сигналы подаются на модулятор 420, который использует их для модуляции светового излучения, поступающего от источника 410 света. Схема, на которой приведен пример модулятора 420, представлена на фиг.4b.
На фиг.4b показана упрощенная схема модулятора, используемого в системе эЛВМ для формирования выходного светового ЛЧМ-сигнала в соответствии с одним из вариантов изобретения. Схема представлена в качестве примера, не ограничивающего объем правовой охраны изобретения. Специалистам данной области техники понятно, что этот пример может иметь множество альтернатив и претерпевать множество вариаций и модификаций. Модулятор 420 работает подобно модулятору Маха-Зендера (МЗ). Он содержит разделитель 425 света, объединитель 427 света, первый проводник 421, второй проводник 423, первый электрод 422 и второй электрод 424.
Процесс модуляции начинается с того, что модулятор 420 принимает световое излучение от источника света 410. Принимаемое световое излучение делится на две части - первую и вторую. Первая и вторая части светового излучения могут иметь по существу одинаковую интенсивность или разные интенсивности. После разделения светового излучения первая часть излучения проходит по первому проводнику 421, а вторая - по второму проводнику 423. Когда первая и вторая части светового излучения проходят соответственно по первому проводнику 421 и второму проводнику 423, обе части испытывают электронно-оптическое воздействие, приводящее к изменениям в их свойствах. После того как первая и вторая части светового излучения объединяются объединителем 427 света, возникает интерференция этих двух частей.
Первый электрод 422 связан с первым проводником 421, а второй электрод 424 - со вторым проводником 423. Электрод может быть связан с тем или иным проводником посредством нанесения покрытия вдоль соответствующего проводника. Связь электродов с проводниками позволяет подавать на проводники электрические напряжения. Когда через электроды на проводник подается электрическое напряжение, световое излучение, проходящее по этому проводнику, подвергается электронно-оптическому (ЭО) воздействию.
Например, на каждый электрод подаются напряжения с двумя компонентами - компонентом смещения и сигнальным компонентом. В одном варианте изобретения компонентом смещения является компонент постоянного тока, а сигнальным компонентом - компонент переменного тока. Как показано на фиг.4(а) и (b), компонент напряжения смещения в настоящем варианте изобретения обеспечивается источником 480 напряжения. Сигнальный компонент создается источником 430 управляющих сигналов. Первый электрод 422 электрически связан с первым аттенюатором 450 и источником 480 напряжения. От первого аттенюатора 450 первый электрод 422 принимает третий управляющий сигнал. Как указано выше, третий управляющий сигнал формируется посредством усиления сигнала источника 430 управляющих сигналов радиочастотным усилителем 440 и последующего ослабления первым аттенюатором 450. В результате приложения к первому электроду 422 напряжения, содержащего компонент напряжения смещения и компонент управляющего сигнала, первая часть светового излучения, проходящая по первому проводнику 421, модулируется и становится третьей частью светового излучения с модулированной оптической интенсивностью. Аналогично, второй электрод 424 электрически связан со вторым аттенюатором 460 и источником 480 напряжения. От второго аттенюатора 460 второй электрод 424 принимает четвертый управляющий сигнал. Четвертый управляющий сигнал формируется посредством усиления сигнала источника 430 управляющих сигналов радиочастотным усилителем 440 и последующего ослабления вторым аттенюатором 460. В результате приложения ко второму электроду 424 напряжения, содержащего компонент напряжения смещения и компонент управляющего сигнала, вторая часть светового излучения, проходящая по второму проводнику 423, модулируется и становится четвертой частью светового излучения с модулированной оптической интенсивностью. Третья и четвертая части светового излучения объединяются объединителем 427 света с получением выходного светового ЛЧМ-сигнала 490.
Согласно одному из вариантов изобретения электрическое поле выходного светового ЛЧМ-сигнала 490 математически описывается следующим образом:
ВХ
ВХ
Следует отметить, что использование компонента "Е/2" в формуле 3 связано с тем, что световое излучение от источника 410 света, представляемое компонентом Е, разделяется разделителем 425 света на две части, имеющие по существу одинаковую интенсивность. В альтернативном варианте изобретения для описания сценария, в котором световое излучение источника 410 света разделяется на части, имеющие разную интенсивность, используется другая формула.
Согласно формуле 3 компоненты D1(t) и D2(t) выражают подаваемые на электроды сигналы в виде функции времени. В соответствии с данным вариантом изобретения компонент D1(t) представляет третий управляющий сигнал, а компонент D2(t) - четвертый управляющий сигнал. Управляющий сигнал от источника 430 управляющих сигналов может быть выражен компонентом u(t). Компонент u(t) - это единичная функция, описывающая поведение электрического поля управляющего сигнала в зависимости от времени. Например, компонент u(t) может быть представлен простой синусоидальной функцией. После того как управляющий сигнал u(t) ослабляется первым аттенюатором 450 с коэффициентом ослабления А1, он становится третьим управляющим сигналом D1(t). Взаимосвязь между управляющим сигналом u(t) и третьим управляющим сигналом можно представить выражением D1(t)=A1·u(t). Аналогично, после того как управляющий сигнал u(t) ослабляется вторым аттенюатором 460 с коэффициентом ослабления А2, он становится четвертым управляющим сигналом D2(t). Взаимосвязь между управляющим сигналом u(t) и третьим управляющим сигналом можно представить выражением D2(t)=A2·u(t).
1
2
сдв
Компоненты η и η - это электронно-оптические коэффициенты, характеризующие влияние электродов, связанное и с электронно-оптическими коэффициентами, и с длинами электродов 422 и 424 соответственно. Компонент "φ" представляет коэффициент фазового сдвига. Как правило, коэффициент фазового сдвига связан с присущими значениями разности хода и прикладываемыми напряжениями смещения на электродах.
Первый электрод 422 и второй электрод 424 могут иметь по существу одинаковые характеристики. Следует отметить, что также можно использовать электроды с существенно отличающимися характеристиками. Если первый электрод 422 и второй электрод 424 имеют по существу одинаковые характеристики, формулу 3 можно представить следующим образом:
Сигналы D1(t) и D2(t) можно изменять для получения разных выходных световых ЛЧМ-сигналов. Например, поддерживая сигналы D1(t) и D2(t) в фазе, но с разными амплитудами, на выходе можно получить и амплитудную, и фазовую модуляции. Как указано выше, сигналы D1(t) и D2(t) могут быть выражены через компонент управляющего сигнала u(t) и коэффициенты ослабления А1 и А2. Третий управляющий сигнал можно представить выражением D1(t)=A1·u(t). Четвертый управляющий сигнал можно представить выражением D2(t)=A2·u(t). В случае, когда А1 больше А2, формулу 4 согласно одному из вариантов изобретения можно записать следующим образом:
ВЫХ
Как видно из формулы 5а, выходной световой ЛЧМ-сигнал Е имеет и амплитудную, и фазовую модуляции вследствие различий между третьим и четвертым управляющими сигналами. В соответствии с данным вариантом изобретения световое излучение на входе модулируется с использованием двух коэффициентов. Первым коэффициентом является коэффициент амплитудной модуляции, пропорциональный разности между третьим и четвертым управляющими сигналами. Эту разность можно представить выражением (А1-А2). Вторым коэффициентом является коэффициент фазовой модуляции, пропорциональный сумме третьего и четвертого управляющих сигналов. Эту сумму можно представить выражением (А1+А2).
Тогда интенсивность выходного светового ЛЧМ-сигнала 490 можно описать следующим выражением:
Фазу выходного светового ЛЧМ-сигнала 490 можно выразить следующим образом:
Мгновенную девиацию частоты выходного светового ЛЧМ-сигнала 490 можно представить следующим образом:
Относительную модуляцию интенсивности можно представить следующим выражением:
Коэффициент ЛЧМ-импульса выходного светового ЛЧМ-сигнала 490 можно выразить следующим образом:
В схеме модуляции малых сигналов η/2·(A1-A2)·u(t)<<1. В этом случае формулу 5f можно упростить следующим образом:
ЛЧМ
Как видно из формулы 5g, в схеме модуляции малых сигналов коэффициент α ЛЧМ-импульса зависит только от отношения значений А1 и А2. Например, фактические значения А1 и А2 не влияют на коэффициент α ЛЧМ-импульса, а влияют на величину Δν выходного светового ЛЧМ-сигнала 490.
сдв
сдв
В данном варианте изобретения часто желательно, чтобы модулятор 420 смещался на 90°. Когда модулятор 420 смещается на 90°, коэффициент фазового сдвига "φ" равен либо π/4, либо -π/4. Например, когда значение "φ" равно π/4, формулу 5g можно упростить до следующего вида:
сдв
Если значение "φ" равно -π/4, формулу 5g можно упростить до следующего вида:
сдв
Согласно формулам 6а и 6b, соответствующим сдвигу на 90°, коэффициент α ЛЧМ-импульса выходного светового ЛЧМ-сигнала 490 зависит только от отношения амплитуд третьего и четвертого управляющих сигналов. Например, отношение амплитуд определяется коэффициентами ослабления первого аттенюатора 450 и второго аттенюатора 460. В частности, если коэффициент А1 ослабления первого аттенюатора 450 равен 5, а коэффициент А2 ослабления второго аттенюатора 460 равен 3, то отношение А2/А1 равно 0,6. Если модулятор смещается на 90° с φ=π/4, коэффициент α ЛЧМ-импульса согласно формуле 6b имеет значение 4. При одинаковых других компонентах выходной световой ЛЧМ-сигнал 490, формируемый лазерами эЛВМ с коэффициентом ЛЧМ-импульса α=4, по существу совпадает с выходным световым ЛЧМ-сигналом, формируемым лазером ЛВМ 110 с коэффициентом ЛЧМ-импульса α=4. Согласно одному из вариантов изобретения коэффициент ЛЧМ-импульса системы эЛВМ имеет диапазон значений от 2 до 5, который аналогичен диапазону значений коэффициента ЛЧМ-импульса системы ЛВМ. Например, одной из причин того, что коэффициент ЛЧМ-импульса находится в диапазоне от 2 до 5, является то, что типовые лазеры на основе полупроводниковых диодов имеют коэффициенты ЛЧМ-импульса в этом диапазоне. В качестве другого примера можно использовать следующую формулу:
Согласно этой формуле 6с требуемое значение отношения А2/А1 вычисляют на основе значения α. Например, чтобы значение α находилось в диапазоне от 2 до 5, диапазон значений отношения А2/А1 должен быть от 1/3 до 2/3. Другой пример: чтобы значение α находилось в диапазоне от 1,5 до 6, диапазон значений отношения А2/А1 должен быть от 0,2 до 0,71.
Как было указано выше и дополнительно подчеркнуто здесь, на фиг.4а и 4b показан типовой вариант изобретения, не ограничивающий объем правовой охраны изобретения. Специалистам данной области техники понятно, что этот пример может иметь множество альтернатив и претерпевать множество вариаций и модификаций. Например, источником 430 управляющих сигналов может быть источник переменного тока с фиксированной частотой или источник синхросигналов. Также из системы 400 эЛВМ может быть исключен первый аттенюатор 450, в этом случае первый управляющий сигнал будет подаваться на модулятор 420 без предварительного ослабления. Как вариант, из системы 400 эЛВМ может быть удален второй аттенюатор 460, в этом случае второй управляющий сигнал будет подаваться на модулятор 420 без предварительного ослабления. Пример системы 400 эЛВМ с одним аттенюатором приведен на фиг.4с.
На фиг.4с показана упрощенная схема, иллюстрирующая вариант изобретения для системы эЛВМ, предназначенной для формирования светового ЛЧМ-сигнала. Схема представлена в качестве примера, не ограничивающего объем правовой охраны изобретения. Специалистам данной области техники понятно, что этот пример может иметь множество альтернатив и претерпевать множество вариаций и модификаций. Система 1400 эЛВМ содержит источник 1410 света, модулятор 1420, источник 1430 управляющих сигналов, радиочастотный усилитель 1440, аттенюатор 1450, сплиттер 1470 и источник 1480 напряжения. Несмотря на то, что согласно показанному примеру в системе 1400 эЛВМ используются перечисленные выше элементы, возможны и другие разнообразные альтернативы, модификации и вариации этой системы. Например, некоторые элементы могут быть функционально расширены и/или объединены. В указанные выше элементы могут быть вставлены другие элементы. В зависимости от варианта изобретения некоторые элементы могут быть заменены другими элементами. Система 1400 эЛВМ выполнена с возможностью формирования выходного светового ЛЧМ-сигнала 1490, который, например, может использоваться для передачи сигналов по оптической сети. Дополнительные сведения об этих устройствах приводятся в данном описании, в частности, ниже.
Примером источника 1410 света является лазер НД. Необходимо отметить, что лазер НД, используемый в данном варианте изобретения, может иметь широкий диапазон перестройки длин волн, превышающий 30 нм. В качестве примера покажем следующую последовательность действий. Модулятор 1420 принимает световое излучение от источника 1410 света, усиленные и ослабленные управляющие сигналы от источника 1430 управляющих сигналов и два напряжения смещения от источника 1480 напряжения. Как правило, два эти напряжения различны. Например, напряжения смещения могут иметь одинаковую величину, но быть противоположными по знаку (одно положительное, а другое отрицательное). После модуляции света с помощью управляющих сигналов и напряжения смещения модулятор 1420 выдает выходной световой ЛЧМ-сигнал 1490.
Световое излучение на модулятор 1420 подается источником 1410 света. Например, на модулятор 1420 подается лазерное излучение лазером НД. С модулятором 1420 электрически связан источник 1480 напряжения, обеспечивающий напряжение смещения. В качестве источника напряжения можно использовать источник постоянного тока, обеспечивающий постоянное напряжение. Согласно одному из вариантов изобретения источником напряжения является источник постоянного тока, обеспечивающий два разных постоянных напряжения. Управляющие сигналы формирует источник 1430 управляющих сигналов. Управляющими сигналами, формируемыми источником 1430 управляющих сигналов, являются, например, синусоидальные сигналы по существу одинаковой частоты. От источника 1430 управляющих сигналов управляющие сигналы подаются на радиочастотный усилитель 1440, усиливающий эти сигналы до заданной амплитуды. После усиления радиочастотный усилитель 1440 подает управляющие сигналы на сплиттер 1470, разделяющий их на первый и второй управляющие сигналы. Первый и второй управляющие сигналы могут иметь по существу одинаковые характеристики. Например, они имеют одинаковые интенсивность, частоту и фазу. Аттенюатор 1450 принимает и ослабляет первый управляющий сигнал. В результате аттенюатор 1450 превращает первый управляющий сигнал в третий управляющий сигнал, при этом второй управляющий сигнал остается неизменным. Второй и третий управляющие сигналы различны. Второй и третий управляющие сигналы подаются на модулятор 1420, который использует их для модуляции светового излучения, поступающего от источника 1410 света. Модулятор 1420 по существу не отличается от модулятора 420, показанного на фиг.4b.
На фиг.5 приведена форма светового ЛЧМ-сигнала, формируемого заявленной системой эЛВМ. График представлен в качестве примера, не ограничивающего объем правовой охраны изобретения. Специалистам данной области техники понятно, что этот пример может иметь множество альтернатив и претерпевать множество вариаций и модификаций. Система 400 эЛВМ относится к варианту изобретения, позволяющему формировать световой ЛЧМ-сигнал, показанный на фиг.5. Третий управляющий сигнал, ослабленный первым аттенюатором 450, представляет собой синусоидальный сигнал с двойной амплитудой 4,48 В. Четвертым управляющим сигналом, ослабленным вторым аттенюатором 460, является синусоидальный сигнал с двойной амплитудой 6,32 В. Третий и четвертый управляющие сигналы имеют по существу одинаковую частоту. Отношение А2/А1 в этом случае следующее: 4,48/6,32=0,71. Соответственно коэффициент α ЛЧМ-импульса согласно формуле 6b равен 5,9, т.е. является положительным числом. Вообще, коэффициент ЛЧМ-импульса с положительным значением желателен в данном варианте изобретения, поскольку такой положительный коэффициент помогает компенсировать появляющееся из-за эффектов ФАМ отрицательное рассеивание, уменьшающее длительность импульсов в протяженной оптической сети. Следует отметить, что система 400 может также создавать коэффициент ЛЧМ-импульса с другими значениями, включая отрицательные.
На фиг.5 показаны профиль 520 ЛЧМ-импульса и профиль 510 интенсивности. Необходимо отметить, что профиль 520 ЛЧМ-импульса, создаваемый системой 400 эЛВМ, очень похож на профиль 220 ЛЧМ-импульса, создаваемый системой 100 ЛВМ. Кроме того, профиль 510 интенсивности, создаваемый системой 400 эЛВМ, очень похож на профиль 210 интенсивности, создаваемый системой 100 ЛВМ. Следует отметить, что некоторые варианты изобретения обеспечивают новый способ формирования светового ЛЧМ-сигнала.
На фиг.6а показан упрощенный вид спектра выходного светового ЛЧМ-сигнала, формируемого системой эЛВМ в соответствии с одним из вариантов изобретения. Система 400 эЛВМ представляет собой пример системы, которая может формировать спектр выходного светового ЛЧМ-сигнала, показанный на фиг.6а. Согласно этому примеру показанный на фиг.4а источник 430 управляющих сигналов подает синусоидальный сигнал с частотой 9,95 ГГц на радиочастотный усилитель 440. Радиочастотный усилитель 440 усиливает синусоидальные управляющие сигналы до мощности возбуждения 21,8 дБм, после чего они ослабляются первым аттенюатором 450 и вторым аттенюатором 460 для модулятора 420. Под воздействием модулирующих сигналов модулятор 420 формирует выходной световой ЛЧМ-сигнал 490, имеющий спектр частот, показанный на фиг.6а.
На фиг.6b приведен другой упрощенный пример спектра выходного светового ЛЧМ-сигнала, формируемого системой эЛВМ в соответствии с другим вариантом изобретения. Система 400 эЛВМ представляет собой пример системы, которая может формировать спектр выходного светового ЛЧМ-сигнала, показанный на фиг.6b. Согласно этому примеру показанный на фиг.4а источник 430 управляющих сигналов подает синусоидальный сигнал с частотой 9,95 ГГц на радиочастотный усилитель 440. Радиочастотный усилитель 440 усиливает синусоидальные управляющие сигналы до мощности возбуждения 18,8 дБм, после чего они ослабляются первым аттенюатором 450 и вторым аттенюатором 460 для модулятора 420. Под воздействием модулирующих сигналов модулятор 420 формирует выходной световой ЛЧМ-сигнал 490. Выходной световой ЛЧМ-сигнал 490 имеет спектр частот, показанный на фиг.6b.
Теперь вернемся к фиг.4b. Разделитель 425 света выполнен с возможностью разделения светового излучения от источника 410 света на две части разной интенсивности. В типовом случае, когда разделитель 425 света разделяет световое излучение от источника света (например, лазера НД) на две части разной интенсивности, выходной световой ЛЧМ-сигнал 490, формируемый системой 400 эЛВМ, имеет характеристики ЛЧМ, отличающиеся от характеристик выходного светового ЛЧМ-сигнала, формируемого двумя частями светового излучения одинаковой интенсивности. Необходимо отметить, что лазер НД, используемый в данном варианте изобретения, может иметь широкий диапазон перестройки длин волн, превышающий 30 нм. В соответствии с предпочтительным вариантом изобретения в качестве модулятора 420 применяется модулятор МЗ на основе InP или LN с двумя управляющими сигналами и конечным коэффициентом ослабления постоянного тока. В данном примере по первому проводнику 421 и второму проводнику 423 проходят части светового излучения разной интенсивности. Когда на первый электрод 422 и второй электрод 424 подаются напряжения, модулятор формирует выходной световой ЛЧМ-сигнал 490.
Согласно одному из вариантов изобретения выходной световой ЛЧМ-сигнал 490 выражается следующим образом:
Символ "S" в формуле 7 представляет коэффициент разделения, принимающий значение от 0 до 1 и связанный с разделением светового излучения на две неравные части. Компонент V1(t) представляет управляющий сигнал, подаваемый на первый электрод 422. Этот компонент можно альтернативно представить выражением V1(t)=η·A1·u(t). Аналогично, компонент V2(t) представляет управляющий сигнал, подаваемый на второй электрод 424. Этот компонент можно альтернативно представить выражением V2(t)=η·A2·u(t). Символ "η" представляет электронно-оптический коэффициент первого электрода 422 и второго электрода 424. "А1" и "А2" - это коэффициенты ослабления первого аттенюатора 450 и второго аттенюатора 460 соответственно. Символ "u(t)" представляет единичную функцию управляющего сигнала в зависимости от времени. В результате формулу 7 можно представить следующим образом:
Оптическую интенсивность выходного светового ЛЧМ-сигнала 490 можно представить следующим выражением:
Фазу выходного светового ЛЧМ-сигнала 490 можно выразить следующим образом:
сдв
В формуле 7с компонент "ε" определяется выражением ε=1-2S, которое представляет коэффициент разделения частей светового излучения, проходящих по первому проводнику 421 и второму проводнику 423. Когда две части светового излучения имеют одинаковую интенсивность, компонент "ε" равен 0 (ε=1-2·S=1-2·0,5=1-1=0), и, следовательно, второе слагаемое "arctan{ε·tan[η/2·(А1-А2)·u(t)+φ]}" формулы 7с равно 0. Формула 7с без второго слагаемого совпадает с формулой 5b.
Из формулы 7с можно получить следующее выражение:
ВХ
ВЫХ
В формулах 7d компонент "I/I" представляет относительную интенсивность. Относительную интенсивность можно альтернативно представить следующим выражением:
Коэффициент формы ЛЧМ-импульса можно представить следующим образом:
Если две части светового излучения имеют одинаковую интенсивность, компонент "ε" равен 0. Например, в схеме модуляции малых сигналов η/2·(А1-A2)·u(t)<<1. В этом случае коэффициент формы ЛЧМ-импульса можно представить следующим выражением:
сдв
сдв
Для данного варианта изобретения часто желательно, чтобы модулятор 420 был смещен на 90°. Когда модулятор 420 смещен на 90°, коэффициент фазового сдвига "φ" равен либо π/4, либо -π/4. Когда значение "φ" равно π/4, формулу 8 можно упростить до следующего вида:
сдв
Когда значение "φ" равно -π/4, формулу 8 можно упростить до следующего выражения:
2
2
В формулах 8а и 8b составляющая "1-ε" получена из выражения (1-ε)/(1+ε)=1-ε в формулах 6а и 6b соответственно.
Модуляция, при которой используются части светового излучения с одинаковой интенсивностью, соответствует случаю, когда компонент "ε" равен 0. В тех случаях, когда различие между двумя частями светового излучения очень мало (ε<<1), формулы 8а и 8b по существу совпадают с формулами 6а и 6b. Следовательно, согласно одному из вариантов изобретения формулы 6а и 6b можно использовать для аппроксимации. Компонент "ε" можно применять в формулах 5а-5f в качестве коэффициента модуляции для значений А1, А2 и (А1-А2).
В отношении некоторых вариантов изобретения следует отметить, что система 400 эЛВМ со световым излучением, разделяемым на две части разной интенсивности, может на модуляторе 420 формировать выходной световой ЛЧМ-сигнал, по существу совпадающий с выходным световым ЛЧМ-сигналом, формируемым системой ЛВМ. Необходимо также отметить, что в системе 400 эЛВМ формирования светового ЛЧМ-сигнала поддерживаются дополнительные переменные (например, коэффициент разделения) для корректировки характеристик выходного светового ЛЧМ-сигнала.
На фиг.7 приведена упрощенная схема альтернативного варианта системы эЛВМ для формирования светового ЛЧМ-сигнала. Схема представлена в качестве примера, не ограничивающего объем правовой охраны изобретения. Специалистам данной области техники понятно, что этот пример может иметь множество альтернатив и претерпевать множество вариаций и модификаций. Система 700 эЛВМ содержит источник 710 света, модулятор 720, источник 730 управляющих сигналов, сплиттер 740, первый радиочастотный усилитель 750, второй радиочастотный усилитель 760 и источник 770 напряжения. Система 700 эЛВМ выполнена с возможностью формирования выходного светового ЛЧМ-сигнала 780, который может использоваться для передачи сигналов по оптической сети. Модулятор 720 принимает световое излучение от источника 710 света, усиленные управляющие сигналы от источника 730 управляющих сигналов и напряжение смещения от источника 770 напряжения. После модуляции модулятор 720 выдает выходной световой ЛЧМ-сигнал 780.
Световое излучение подается на модулятор 720 источником 710 света. Например, на модулятор 720 можно подавать лазерное излучение лазером НД. Необходимо отметить, что лазер НД, используемый в данном варианте изобретения, имеет широкий диапазон перестройки длин волн, превышающий 30 нм. С модулятором 720 связан источник 770 напряжения, обеспечивающий напряжение смещения. В качестве источника напряжения можно использовать источник постоянного тока, обеспечивающий постоянное напряжение. Управляющие сигналы формирует источник 730 управляющих сигналов. Управляющими сигналами, формируемыми источником 730 управляющих сигналов, могут быть синусоидальные сигналы по существу одинаковой частоты. От источника 730 управляющих сигналов управляющий сигнал поступает на сплиттер 740, который разделяет управляющий сигнал на первый и второй управляющие сигналы. Первый усилитель 750 усиливает первый управляющий сигнал. Второй усилитель 760 усиливает второй управляющий сигнал. Как правило, первый усилитель 750 и второй усилитель 760 имеют разные коэффициенты усиления. Соотношение этих коэффициентов может поддерживаться фиксированным. В результате первый и второй управляющие сигналы обычно имеют разную интенсивность. Первый и второй управляющие сигналы могут иметь по существу одинаковые длину волны, частоту и фазу, но разные амплитуды. Модулятор 720 использует первый и второй управляющие сигналы для формирования выходного светового ЛЧМ-сигнала 780. Модулятор 720 работает по существу так же, как модулятор 420.
На фиг.8 показана упрощенная схема, иллюстрирующая альтернативный вариант изобретения для системы эмулируемых Лазеров с Внутренней Модуляцией (эЛВМ), предназначенной для формирования светового ЛЧМ-сигнала. Схема представлена в качестве примера, не ограничивающего объем правовой охраны изобретения. Специалистам данной области техники понятно, что этот пример может иметь множество альтернатив и претерпевать множество вариаций и модификаций. Система 900 эЛВМ содержит источник 910 света, модулятор 920, источник 930 управляющих сигналов, радиочастотный усилитель 940, сплиттер 970 и источник 980 напряжения. Несмотря на то, что согласно показанному примеру в системе 900 эЛВМ используются перечисленные выше элементы, возможны и другие разнообразные альтернативы, модификации и вариации. Например, некоторые элементы могут быть функционально расширены и/или объединены. В указанные выше элементы могут быть вставлены другие элементы. В зависимости от варианта изобретения некоторые элементы могут быть заменены другими элементами. Система 900 эЛВМ выполнена с возможностью формирования выходного светового ЛЧМ-сигнала 990, который, например, может использоваться для передачи сигналов по оптической сети. Дополнительные сведения об этих устройствах приведены в данном описании, в частности, ниже.
Примером источника 910 света является лазер непрерывного действия (НД). Необходимо отметить, что лазер НД, используемый в данном варианте изобретения, имеет широкий диапазон перестройки длин волн, который может превышать 30 нм. Модулятор 920 принимает световое излучение от источника 910 света, усиленные управляющие сигналы от источника 930 управляющих сигналов и два напряжения смещения от источника 980 напряжения. Как правило, два напряжения смещения различны. Например, они могут иметь одинаковую величину, но быть противоположными по знаку (одно положительное, а другое отрицательное), или же одно напряжение смещения может обеспечивать смещение на ненулевом уровне напряжения постоянного тока, а другое - на нулевом уровне напряжения (или уровне земли). После модуляции света с помощью управляющих сигналов и напряжения смещения модулятор 920 выдает выходной световой ЛЧМ-сигнал 990. Согласно одному из вариантов изобретения модулятор 920 по существу идентичен модулятору 420, показанному на фиг.4b.
Световое излучение на модулятор 920 подается источником 910 света. Например, на модулятор 920 подается лазерное излучение лазером НД. С модулятором 920 электрически связан источник 980 напряжения, обеспечивающий напряжение смещения. В качестве источника 980 напряжения может использоваться источник постоянного тока, обеспечивающий постоянное напряжение. В соответствии с одним из вариантов изобретения источником напряжения является источник постоянного тока, который обеспечивает два разных постоянных напряжения. В альтернативном варианте в качестве источника 980 напряжения применяется источник постоянного тока, обеспечивающий два постоянных напряжения одинаковой амплитуды, но разных знаков. Управляющие сигналы формируются источником 930 управляющих сигналов. Управляющими сигналами, формируемыми источником 930 управляющих сигналов, являются, например, синусоидальные сигналы по существу одинаковой частоты. От источника 930 управляющих сигналов управляющие сигналы подаются на радиочастотный усилитель 940, усиливающий эти сигналы до заданной амплитуды. После усиления радиочастотный усилитель 940 подает управляющие сигналы на сплиттер 970, разделяющий их на первый и второй управляющие сигналы. Сплиттер 970 выполнен с возможностью разделения управляющих сигналов при заранее определенном коэффициенте разделения. Отношение амплитуд первого и второго управляющих сигналов находится в диапазоне от 0,2 до 0,71. Согласно другому примеру отношение амплитуд между первым и вторым управляющими сигналами находится в диапазоне от 1/3 до 2/3. Первый и второй управляющие сигналы подаются на модулятор 920, который использует эти управляющие сигналы для модуляции света, поступающего от источника 910 света. Согласно одному из вариантов изобретения коэффициент ЛЧМ-импульса выходного светового ЛЧМ-сигнала 990 имеет диапазон значений от 1,5 до 6, который аналогичен диапазону значений коэффициента ЛЧМ-импульса системы ЛВМ. Согласно другому варианту изобретения коэффициент ЛЧМ-импульса выходного светового ЛЧМ-сигнала 990 имеет диапазон значений от 2 до 5, который аналогичен диапазону значений коэффициента ЛЧМ-импульса системы ЛВМ.
На фиг.9 упрощенно проиллюстрирован способ создания светового ЛЧМ-сигнала, соответствующий одному из вариантов изобретения. Представленная диаграмма приведена в качестве примера, не ограничивающего объем правовой охраны изобретения. Специалистам данной области техники понятно, что этот пример может иметь множество альтернатив и претерпевать множество вариаций и модификаций. Способ 800 создания светового ЛЧМ-сигнала содержит следующие этапы: этап 810 создания светового излучения, этап 820 создания управляющего сигнала, этап 830 усиления управляющего сигнала, этап 840 разделения управляющего сигнала, этап 850 ослабления разделенных управляющих сигналов по отдельности, этап 860 модуляции светового излучения с помощью разделенных управляющих сигналов и этап 870 создания выходного светового ЛЧМ-сигнала. Для осуществления способа 800 можно использовать систему 400 эЛВМ, показанную на фиг.4а и 4b. Несмотря на то, что согласно показанному примеру в способе используются перечисленные выше этапы, возможны и другие разнообразные альтернативы, модификации и вариации этого способа. Например, некоторые этапы могут быть функционально расширены и/или объединены. В указанные выше этапы может быть вставлен другой этап. В зависимости от варианта изобретения некоторые последовательности действий могут быть заменены другими последовательностями действий. Дополнительные сведения об этих этапах приводятся в данном описании, в частности, ниже.
На этапе 820 создают управляющий сигнал. Таким сигналом может быть синусоидальный сигнал с заданной частотой от источника 410 управляющих сигналов. На этапе 830 управляющий сигнал усиливают. Например, его усиливают радиочастотным усилителем 440. На этапе 840 управляющий сигнал разделяют на первый и второй управляющие сигналы. Например, сплиттер 470 разделяет управляющий сигнал на первый и второй управляющие сигналы, которые являются по существу одинаковыми. На этапе 850 первый и второй управляющие сигналы по отдельности ослабляют на разных уровнях ослабления. Например, первый управляющий сигнал ослабляют первым аттенюатором 460, а второй управляющий сигнал - вторым аттенюатором 470. Первый и второй аттенюаторы имеют разные коэффициенты ослабления. После ослабления первый управляющий сигнал становится третьим управляющим сигналом, а второй управляющий сигнал - четвертым управляющим сигналом. Третий и четвертый управляющие сигналы являются различными. На этапе 810 создают световое излучение. Например, световое излучение создают источником 410 света. В качестве источника 410 света можно использовать лазер НД с широким диапазоном перестройки длин волн. На этапе 860 световое излучение сначала делят на две части и затем модулируют модулятором с помощью по меньшей мере третьего и четвертого управляющих сигналов. Например, модулятор 420 подает третий управляющий сигнал на первый электрод 422 и четвертый управляющий сигнал на второй электрод 424 для обеспечения и частотной, и амплитудной модуляции света. На этапе 870 с помощью модулятора формируют выходной световой ЛЧМ-сигнал. Например, волновод 427 модулятора 420 объединяет две части модулированного света с получением выходного ЛЧМ-сигнала 490. Согласно одному из вариантов изобретения отношение ослабления (между первым аттенюатором 460 и вторым аттенюатором 470) находится в пределах от 1/3 до 2/3, а коэффициент ЛЧМ-импульса выходного светового ЛЧМ-сигнала 490 имеет диапазон значений от 2 до 5, аналогичный диапазону значений коэффициента ЛЧМ-импульса системы ЛВМ. Согласно другому варианту изобретения отношение ослабления (между первым аттенюатором 460 и вторым аттенюатором 470) составляет от 0,2 до 0,71, а коэффициент ЛЧМ-импульса выходного светового ЛЧМ-сигнала 490 имеет диапазон значений от 1,5 до 6.
Как указано выше и дополнительно подчеркнуто здесь, на фиг.9 приведен пример, не ограничивающий объем правовой охраны изобретения. Специалистам данной области техники понятно, что этот пример может иметь множество альтернатив и претерпевать множество вариаций и модификаций. Например, на этапе 850 в качестве источника 430 управляющих сигналов можно использовать источник переменного тока с фиксированной частотой или источник синхросигналов. В другом примере на этапе 850 ослабляют только один из управляющих сигналов. Еще в одном примере этап 850 отсутствует.
Настоящее изобретение имеет различные преимущества. В системах оптической передачи на большие расстояния (например, в системах передачи на большие и сверхбольшие расстояния с мультиплексированием DWDM) при передаче желательно использовать световой ЛЧМ-сигнал. Хотя обычная система ЛВМ и позволяет формировать световой ЛЧМ-сигнал с желательными характеристиками ЛЧМ, обычные системы имеют, как правило, узкий диапазон перестройки длин волн. Диапазон перестройки часто ограничен тремя нанометрами. Данное изобретение обеспечивает намного более широкий диапазон перестройки. В частности, при применении в качестве источника света лазера НД заявленная система эЛВМ может иметь диапазон перестройки более 30 нм.
Кроме того, некоторые варианты настоящего изобретения экономически выгоднее обычной системы ЛВМ. Например, типовая система эЛВМ, в которой используется интегрированный модулятор МЗ InP с лазерами МДВ (WDM), может заменить систему ЛВМ в некоторых транспондерах. Поскольку интегрированный модулятор МЗ InP с лазерами МДВ (WDM) оснащен внутренними покерами длин волн, система эЛВМ может быть очень экономически эффективной для реализации транспондеров с разносом каналов 50 ГГц.
Настоящее изобретение описано на примере конкретных вариантов выполнения. Однако специалистам данной области техники понятно, что существуют и другие варианты, эквивалентные описанным. Соответственно следует иметь в виду, что объем правовой охраны изобретения не ограничивается конкретными представленными вариантами, а характеризуется приложенной формулой изобретения.