光源、通信网络光学装置和提供光信号的方法

摘要

光源（10）包括：第一激光器（12），其设置成生成第一光信号（14），该第一光信号具有第一偏振态和第一光频；第二激光器（16），其设置成生成第二光信号（18，48，78），该第二光信号具有大致与第一偏振态正交的第二偏振态并且具有第二光频，其与第一光频相差预选频差Δυ；偏振束耦合器（20），其设置成使第一光信号和第二光信号组合成复合光信号，该复合光信号包括具有所述大致正交偏振态的第一光信号和第二光信号两者；以及输出（22），其设置成输出复合光信号（24）。

权利要求

1.一种光源，包括：

第一激光器，设置成生成第一光信号，所述第一光信号具有第一偏振态和第一光频；

第二激光器，设置成生成第二光信号，所述第二光信号具有与所述第一偏振态大致正交的第二偏振态并且具有第二光频，所述第二光频与所述第一光频相差预选频差 ；

偏振束耦合器，设置成使所述第一光信号和所述第二光信号组合成复合光信号，所述复合光信号包括具有所述大致正交偏振态的所述第一光信号和所述第二光信号两者；

输出，设置成输出所述复合光信号；以及

馈线光纤，在一端处耦合到所述输出并且具有偏振模色散系数和长度，并且其中所述预选频差 与差分群延迟τ成反比，所述差分群延迟τ与所述馈线光纤的所述偏振模色散系数和所述长度成比例。

2.如权利要求1所述的光源，其中所述预选频差 具有高达 的值。

3.如权利要求2所述的光源，其中所述预选频差 具有高达 的值，其中 是单模光纤中的所述差分群延迟的平均值并且a是Maxwell调整因子。

4.如权利要求3所述的光源，其中所述Maxwell调整因子具有至少4的值。

5.如权利要求1至4中任一项所述的光源，其中所述复合光信号具有光功率并且τ是在所述光功率中导致1.5dB变化的差分群延迟。

6.如权利要求1-4中任一项所述的光源，其中所述偏振束耦合器具有主偏振态并且所述第一偏振态和所述第二偏振态各自相对于所述主偏振态旋转45度，并且其中所述偏振束耦合器设置成使所述第一光信号和所述第二光信号组合成两个所述复合光信号，每个所述复合光信号包括所述第一光信号的相应分量和所述第二光信号的相应分量，并且其中所述光源包括另外的输出，每个所述输出设置成输出所述复合光信号中的相应一个。

7.通信网络光学装置，包括：

如权利要求1-6中任一项所述的光源；

偏振选择性光滤波器，设置成接收由所述光源生成的所述复合光信号并且设置成传送所述复合光信号的具有预选偏振态的部分；以及光学设备，设置成在所述预选偏振态操作并且设置成接收由所述偏振选择性光滤波器传送的所述复合光信号的具有所述预选偏振态的所述部分。

8.一种通信网络基站，包括：

如权利要求1至6中任一项所述的光源；以及

光接收器，具有电带宽并且设置成接收所述复合光信号的至少一部分；

其中所述预选频差大于所述光接收器的所述电带宽的两倍。

9.如权利要求8所述的通信网络基站，所述光源进一步包括：偏振选择性光滤波器，设置成接收由所述光源生成的所述复合光信号并且设置成传送所述复合光信号的具有预选偏振态的部分；以及光学设备，设置成在所述预选偏振态操作并且设置成接收由所述偏振选择性光滤波器传送的所述复合光信号的具有所述预选偏振态的所述部分并且设置成修改所述复合光信号的具有所述预选偏振态的所述部分并且传送所述复合光信号的所修改部分，并且其中所述光接收器设置成接收所述复合光信号的所修改部分。

10.一种向交付位置提供光信号的方法，所述方法包括：

提供第一光信号，所述第一光信号具有第一偏振态和第一光频；

提供第二光信号，所述第二光信号具有与所述第一偏振态大致正交的第二偏振态并且具有第二光频，所述第二光频与所述第一光频相差预选频差 ；

使所述第一光信号和所述第二光信号组合，同时维持所述第一光信号和所述第二光信号的所述偏振态，以由此形成复合光信号，所述复合光信号包括具有所述大致正交偏振态的所述第一光信号和所述第二光信号两者；

向所述交付位置传送所述复合光信号；以及

对所述复合光信号滤波来选择所述复合光信号的具有预选偏振态的部分，其中所述复合光信号通过具有偏振模色散系数和长度的馈线光纤进行传送，并且其中所述预选频差Δυ与差分群延迟τ成反比，所述差分群延迟τ与所述馈线光纤的所述偏振模色散系数和所述长度成比例。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述预选频差 具有高达 的值。

12.如权利要求11所述的方法，其中所述预选频差 具有高达 的值，其中 是单模光纤中的所述差分群延迟的平均值并且a是Maxwell调整因子。

13.如权利要求12所述的方法，其中所述调整因子具有至少4的值。

14.如权利要求10至13中任一项所述的方法，其中所述复合光信号具有光功率并且τ是在所述光功率中导致1.5dB变化的差分群延迟。

说明书

光源、通信网络光学装置和提供光信号的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及光源、包括光源的通信网络光学装置和包括光源的通信网络基站。本发明进一步涉及向交付位置提供光信号的方法。

背景技术

[0002] 在必须将连续波CW光信号交付给单偏振设备SPD（例如光调制器）时，通常在要连接的设备和激光源两者上提供保偏光纤PMF尾纤或激光源直接在光学设备自身中集成，使得光信号的偏振态被完全定义并且可以容易与光学设备需要的偏振方向对齐。在许多应用中广泛采用使用PMF的连接，其中因为激光源和光学设备位于相同硬件模块或相同设备中，激光源与光学设备之间的距离是短的，典型地多则就几米。在A. Narasimha等人在Proc. OFC 2010论文OMV4的“An Ultra Low Power CMOS Photonics Technology Platform for HIS Optoelectronic Transceivers at less than $1 per Gbps（对每Gbps小于$1的HIS光电子收发器的极低功率CMOS光子技术平台）”中报告的新的低成本硅光子并行光学收发器中采用激光器集成选项。

[0003] 在无线电设备控制器REC与无线电设备RE之间的通信网络基站光互连中，光学链路的长度可以多达10Km。在这样的应用中，将对于RE光调制器的激光源放置在REC柜（其中操作温度范围由冷却系统控制）中并且向光调制器远程供应光信号，这是方便的。如果激光源使用单模光纤SMF（几km长）耦合于RE光调制器，光信号的偏振态SOP将由于温度和沿光纤的外力诱发的双折射变化而随时间随机波动。可在RE光调制器前面提供偏振器来选择正确偏振分量，但SMF中的SOP波动可以导致在偏振器输出处出现大的强度变化，从而阻碍单偏振设备、这样的RE光调制器有良好性能。在该情况下，与SMF相比，使用长距离（多达10Km）PMF可由于牵涉的较高成本（比使用SMF多大约30倍）和PMF的较高衰减而是不可接受的。使用SMF因此是优选的。

发明内容

[0004] 目标是提供改进的光源。另外的目标是提供改进的通信网络光学装置。另外的目标是提供改进的通信网络基站，其包括光源。另外的目标是提供向交付位置提供光信号的改进方法。

[0005] 本发明的第一方面提供光源，其包括第一激光器、第二激光器、偏振束耦合器和输出。第一激光器设置成生成第一光信号，其具有第一偏振态和第一光频。第二激光器设置成生成第二光信号，其具有第二偏振态并且具有第二光频。第二偏振态大致与第一偏振态正交，并且第二光频与第一光频相差预选频差 。偏振束耦合器设置成使第一光信号和第二光信号组合成复合光信号，其包括具有所述大致正交偏振态的第一光信号和第二光信号两者。输出设置成输出复合光信号。

[0006] 光源可生成光信号，其具有与任何任意偏振态SOP关联、维持在预选范围内的光功率。在实施例中，光源另外包括在一端处耦合到输出的馈线光纤。该馈线光纤具有偏振模色散系数和长度。预选频差 与差分群延迟τ成反比，该差分群延迟与馈线光纤的偏振模色散系数和长度成比例。

[0007] 这可能够交付光信号，其具有与任何任意偏振态SOP关联、在具有预选长度的馈线光纤末端处维持在预选范围内的光功率。这可能够跨多达几十km的SMF传送光信号，同时使与预选的SOP关联的光功率维持在预选范围内，这可允许在馈线光纤末端处提供的单偏振光子集成设备有良好性能。

[0008] 在实施例中，预选频差 具有多达  的值。这可确保第一偏振态相对于第二偏振态的正交性在传输期间的任何偏振态演变后维持有良好的近似。通过使具有不同光频的两个独立正交光信号组合并且保持它们的正交偏振关系，可交付这样的光信号，它的与任何任意SOP关联的光功率维持在预选范围内。在馈线光纤末端处预选SOP的光功率因此可维持在预选的可接受光功率范围内，即使在传输期间存在SOP变化（例如由于馈线光纤中的热变化）时也如此。

[0009] 在实施例中，预选频差 具有多达 的值，其中 是单模光纤中的差分群延迟的平均值并且a是Maxwell调整因子。使用 并且应用Maxwell调整因子，如在ITU-T推荐系列G补充39中定义的，可确保与任何任意SOP关联的光功率的平均变化较小，而最坏情况的光信号功率变化保持在预选范围内。因此可交付这样的光信号，其具有与任何任意偏振态SOP关联、相对于传输期间的任何SOP变化十分稳定的光功率。

[0010] 在实施例中，Maxwell调整因子具有至少为4的值。这可确保光信号功率的瞬时值在预选范围外的概率不超过7.4×10-9。

[0011] 在实施例中，Maxwell调整因子具有在4与6之间的值。这可确保光信号功率的瞬时值在预选范围外的概率在近似1×10-11与7.4×10-9之间。

[0012] 在实施例中，复合光信号具有一定光功率并且τ是差分群延迟，其在光功率中导致1.5dB变化。最坏情况的光信号功率代价因此可以控制为1.5dB，具有可忽略的平均代价。

[0013] 在实施例中，偏振束耦合器具有主偏振态并且第一偏振态和第二偏振态各自相对于主偏振态旋转45度。偏振束耦合器设置成使第一光信号和第二光信号组合成两个所述复合光信号，每个包括第一光信号的相应分量和第二光信号的相应分量。光源包括另外的输出，每个所述输出设置成输出复合光信号中的相应一个。这可能够使用单个光源交付两个复合光信号，这可降低通信网络（其包括光源）的复杂性和成本。

[0014] 在实施例中，光源另外包括分光器，其设置成从偏振束组合器接收所述复合光信号。分光器设置成将复合光信号功率分流为预选数量的复制复合光信号。这可降低通信网络（其包括光源）的复杂性和成本。

[0015] 在实施例中，每个激光器是分布式反馈激光器。

[0016] 在实施例中，每个激光器的输出耦合于相应的保偏光纤PMF尾纤。偏振束组合器具有第一输入、第二输入和输出。每个输入耦合于相应的输入PMF尾纤并且输出耦合于输出PMF尾纤。PMF尾纤中的每个具有快轴和慢轴。第一激光器的PMF尾纤耦合于偏振束组合器的第一输入PMF尾纤的PMF尾纤的快轴。第二激光器的PMF尾纤的快轴与偏振束组合器的第二输入PMF尾纤的慢轴对齐。

[0017] 在实施例中，偏振束组合器是微光偏振束组合器并且具有高的消光比、低的光损耗和广泛的光带宽。

[0018] 在实施例中，偏振选择性滤波器是偏振器。

[0019] 本发明的第二方面提供通信网络光学装置，其包括光源、偏振选择性光纤和光学设备。光源包括第一激光器、第二激光器、偏振束耦合器和输出。第一激光器设置成生成第一光信号，其具有第一偏振态和第一光频。第二激光器设置成生成第二光信号，其具有第二偏振态并且具有第二光频。第二偏振态大致与第一偏振态正交，并且第二光频与第一光频相差预选频差 。偏振束耦合器设置成使第一光信号和第二光信号组合成复合光信号，其包括具有所述大致正交偏振态的第一光信号和第二光信号两者。偏振选择性光纤设置成接收由光源生成的所述复合光信号并且设置成传送具有预选偏振态的复合光信号的一部分。光学设备设置成在预选的偏振态操作并且设置成接收由偏振选择性光纤传送的复合光信号的所述部分。

[0020] 光源可生成光信号，其具有与任何任意偏振态SOP关联、维持在预选范围内的光功率。通信网络光学装置因此可向光学设备交付这样的光信号，其具有与预选SOP（其与光学设备的操作SOP匹配）关联、维持在预选范围内的光功率。

[0021] 在实施例中，光源另外包括在一端处耦合到输出以及在另一端处耦合到偏振选择性光纤的馈线光纤。馈线光纤具有偏振模色散系数和长度。预选频差 与差分群延迟τ成反比，该差分群延迟与馈线光纤的偏振模色散系数和长度成比例。

[0022] 这可能够在具有预选长度的馈线光纤末端处向偏振选择性光纤交付光信号，其具有与偏振选择性光纤的预选SOP关联、维持在预选范围内的光功率。这可能够跨多达几十km的SMF传送光信号同时使与预选SOP关联的光功率维持在预选范围内，这可允许光学设备有良好的性能。装置因此可在光纤中的预选传播距离（例如，在SMF中）后交付具有预选SOP、维持在预选范围内的光信号，以便向远离光源的光学设备提供光信号同时使与光学设备的SOP关联的光功率维持在预选范围内。

[0023] 在实施例中，预选频差 具有多达 的值。这可确保第一偏振态相对于第二偏振态的正交性在传输期间的任何偏振态演变后维持有良好的近似。通过使具有不同光频的两个独立正交光信号组合并且保持它们的正交偏振关系，可交付这样的光信号，对其的与任何任意SOP关联的光功率维持在预选范围内。在馈线光纤末端处预选SOP的光功率因此可维持在预选的可接受光功率范围内，即使在传输期间存在SOP变化（例如由于馈线光纤中的热变化）时也如此。

[0024] 在实施例中，预选频差 具有多达 的值，其中 是单模光纤中的差分群延迟的平均值并且a是Maxwell调整因子。使用 并且应用Maxwell调整因子，如在ITU-T推荐系列G补充39中定义的，可确保与任何任意SOP关联的光功率的平均变化较小，而最坏情况的光信号功率变化保持在预选范围内。因此可交付这样的光功率，其具有与任何任意偏振态SOP关联、相对于传输期间的任何SOP变化十分稳定的光功率。

[0025] 在实施例中，Maxwell调整因子具有至少为4的值。这可确保光信号功率的瞬时值-9在预选范围外的概率不超过7.4×10 。

[0026] 在实施例中，Maxwell调整因子具有在4与6之间的值。这可确保光信号功率的瞬时值在预选范围外的概率在近似1×10-11与7.4×10-9之间。

[0027] 在实施例中，复合光信号具有一定光功率并且τ是差分群延迟，其在光功率中导致1.5dB变化。最坏情况的光信号功率代价因此可以控制为1.5dB，具有可忽略的平均代价。

[0028] 在实施例中，偏振束耦合器具有主偏振态并且第一偏振态和第二偏振态各自相对于主偏振态旋转45度。偏振束耦合器设置成使第一光信号和第二光信号组合成两个所述复合光信号，每个包括第一光信号的相应分量和第二光信号的相应分量。光源包括另外的输出，每个所述输出设置成输出复合光信号中的相应一个。通信网络光学装置另外包括另外的偏振选择性光纤和另外的光学设备。这可能够使单个光源服务于两个光学设备，从而交付两个复合光信号，这可降低装置的复杂性和成本。

[0029] 在实施例中，光源另外包括分光器，其设置成从偏振束组合器接收所述复合光信号。分光器设置成将复合光信号功率分流为预选数量的复制复合光信号。通信网络光学装置另外包括另外的偏振选择性光纤和另外的光学设备。这可能够使单个光源服务于多个光学设备被，从而交付多个复合光信号，这可降低装置的复杂性和成本。

[0030] 在实施例中，每个激光器是分布式反馈激光器。

[0031] 在实施例中，每个激光器的输出耦合于相应的保偏光纤PMF尾纤。偏振束组合器具有第一输入、第二输入和输出。每个输入耦合于相应的输入PMF尾纤并且输出耦合于输出PMF尾纤。PMF尾纤中的每个具有快轴和慢轴。第一激光器的PMF尾纤耦合于偏振束组合器的第一输入PMF尾纤的PMF尾纤的快轴。第二激光器的PMF尾纤的快轴与偏振束组合器的第二输入PMF尾纤的慢轴对齐。

[0032] 在实施例中，偏振束组合器是微光偏振束组合器并且具有高的消光比、低的光损耗和广泛的光学带宽。

[0033] 在实施例中，偏振选择性滤波器是偏振器。

[0034] 本发明的第三方面提供通信网络基站，其包括光源和光接收器。光源包括第一激光器、第二激光器、偏振束耦合器和输出。第一激光器设置成生成第一光信号，其具有第一偏振态和第一光频。第二激光器设置成生成第二光信号，其具有第二偏振态并且具有第二光频。第二偏振态大致与第一偏振态正交，并且第二光频与第一光频相差预选频差 。偏振束耦合器设置成使第一光信号和第二光信号组合成复合光信号，其包括具有所述大致正交偏振态的第一光信号和第二光信号两者。输出设置成输出复合光信号。光接收器具有电带宽并且设置成接收所述复合光信号的至少一部分。预选频差大于光接收器的电带宽的两倍。

[0035] 光源可生成光信号，其具有与任何任意偏振态SOP关联、维持在预选范围内的光功率。通信网络基站因此可向光接收器交付这样的光信号，其具有与预选SOP（其与光学设备的操作SOP匹配）关联、维持在预选范围内的光功率。具有大于光接收器的电带宽的两倍的预选频差在检测复合光信号的两个分量中可避免有差拍噪声。

[0036] 在实施例中，光源进一步包括偏振选择性光滤波器和光学设备。该偏振选择性光滤波器设置成接收由光源生成的复合光信号并且设置成传送具有预选偏振态的所述复合光信号的一部分。光学设备设置成在预选的偏振态操作并且设置成接收由偏振选择性光滤波器传送的复合光信号的所述部分。光学设备设置成修改复合光信号的所述部分并且传送复合光信号的修改部分。光接收器设置成接收复合光信号的修改部分。

[0037] 通信网络基站因此可向光学设备交付光信号，其具有与预选SOP（其与光学设备的操作SOP匹配）关联、维持在预选范围内的光功率。

[0038] 在实施例中，通信网络基站包括无线电设备控制器REC和无线电设备RE。光源位于REC中并且偏振光纤和光学设备位于RE中。

[0039] 在实施例中，光源另外包括在一端处耦合到输出以及在另一端处耦合到偏振选择性光纤的馈线光纤。馈线光纤具有偏振模色散系数和长度。预选频差 与差分群延迟τ成反比，该差分群延迟与馈线光纤的偏振模色散系数和长度成比例。

[0040] 这可能够在具有预选长度的馈线光纤的末端处向偏振选择性光纤交付光信号，其具有与偏振选择性光纤的预选SOP关联、维持在预选范围内的光功率。这可能够跨多达几十km的SMF传送光信号同时使与预选SOP关联的光功率维持在预选范围内，这可允许光学设备有良好的性能。装置因此可在光纤中的预选传播距离（例如，在SMF中）后交付具有预选SOP、维持在预选范围内的光信号，以便向远离光源的光学设备提供光信号同时使与光学设备的SOP关联的光功率维持在预选范围内。

[0041] 在实施例中，预选频差 具有多达 的值。这可确保第一偏振态相对于第二偏振态的正交性在传输期间的任何偏振态演变后维持有良好的近似。通过使具有不同光频的两个独立正交光信号组合并且保持它们的正交偏振关系，可交付这样的光信号，对其的与任何任意SOP关联的光功率维持在预选范围内。在馈线光纤末端处预选SOP的光功率因此可维持在预选的可接受光功率范围内，即使在传输期间存在SOP变化（例如由于馈线光纤中的热变化）时也如此。

[0042] 在实施例中，预选频差 具有多达 的值，其中 是单模光纤中的差分群延迟的平均值并且a是Maxwell调整因子。使用 并且应用Maxwell调整因子，如在ITU-T推荐系列G补充39中定义的，可确保与任何任意SOP关联的光功率的平均变化较小，而最坏情况的光信号功率变化保持在预选范围内。因此可交付这样的光功率，其具有与任何任意偏振态SOP关联、相对于传输期间的任何SOP变化十分稳定的光功率。

[0043] 在实施例中，Maxwell调整因子具有至少为4的值。这可确保光信号功率的瞬时值在预选范围外的概率不超过7.4×10-9。

[0044] 在实施例中，Maxwell调整因子具有在4与6之间的值。这可确保光信号功率的瞬时值在预选范围外的概率在近似1×10-11与7.4×10-9之间。

[0045] 在实施例中，复合光信号具有一定光功率并且τ是差分群延迟，其在光功率中导致1.5dB变化。最坏情况的光信号功率代价因此可以控制为1.5dB，具有可忽略的平均代价。

[0046] 在实施例中，偏振束耦合器具有主偏振态并且第一偏振态和第二偏振态各自相对于主偏振态旋转45度。偏振束耦合器设置成使第一光信号和第二光信号组合成两个所述复合光信号，每个包括第一光信号的相应分量和第二光信号的相应分量。光源包括另外的输出，每个所述输出设置成输出复合光信号中的相应一个。通信网络光学装置另外包括另外的偏振选择性光纤和另外的光学设备。这可能够使单个光源服务于两个光学设备，从而交付两个复合光信号，这可降低装置的复杂性和成本。

[0047] 在实施例中，光源另外包括分光器，其设置成从偏振束组合器接收所述复合光信号。分光器设置成将复合光信号功率分流为预选数量的复制复合光信号。通信网络光学装置另外包括另外的偏振选择性光纤和另外的光学设备。这可能够使单个光源服务于多个光学设备，从而交付多个复合光信号，这可降低装置的复杂性和成本。

[0048] 在实施例中，每个激光器是分布式反馈激光器。

[0049] 在实施例中，每个激光器的输出耦合于相应的保偏光纤PMF尾纤。偏振束组合器具有第一输入、第二输入和输出。每个输入耦合于相应的输入PMF尾纤并且输出耦合于输出PMF尾纤。PMF尾纤中的每个具有快轴和慢轴。第一激光器的PMF尾纤耦合于偏振束组合器的第一输入PMF尾纤的PMF尾纤的快轴。第二激光器的PMF尾纤的快轴与偏振束组合器的第二输入PMF尾纤的慢轴对齐。

[0050] 在实施例中，偏振束组合器是微光偏振束组合器并且具有高的消光比、低的光损耗和广泛的光学带宽。

[0051] 在实施例中，偏振选择性滤波器是偏振器。

[0052] 本发明的第四方面提供向交付位置提供光信号的方法。该方法包括：提供第一光信号，其具有第一偏振态和第一光频；和提供第二光信号，其具有第二偏振态和第二光频。第二偏振态大致与第一偏振态正交，并且第二光频与第一光频相差预选频差 。方法包括使第一光信号和第二光信号组合同时维持第一和第二光信号的偏振态。由此形成复合光信号，其包括具有所述大致正交偏振态的第一光信号和第二光信号两者。方法包括向交付位置传送复合光信号。方法包括在交付位置处对复合光信号滤波来选择具有预选的偏振态的复合光信号的一部分。

[0053] 方法可能够提供这样的光信号，其具有与任何任意偏振态SOP关联、维持在预选范围内的光功率。将理解预选的偏振态可选为复合光信号的任何偏振态。

[0054] 在实施例中，复合光信号通过具有偏振模色散系数和长度的馈线光纤传送。预选频差 与差分群延迟τ成反比，该差分群延迟与馈线光纤的偏振模色散系数和长度成比例。这可能够交付这样的光信号，其具有与任何任意偏振态SOP关联、在具有预选长度的馈线光纤末端处维持在预选范围内的光功率。这可能够跨多达几十km的SMF传送光信号同时使与预选的SOP关联的光功率维持在预选范围内，这可允许在馈线光纤末端处提供的单偏振光子集成设备有良好的性能。

[0055] 在实施例中，预选频差 具有多达 的值。

[0056] 这可确保第一偏振态相对于第二偏振态的正交性在传输期间的任何偏振态演变后维持有良好的近似。通过使具有不同光频的两个独立正交光信号组合并且保持它们的正交偏振关系，可交付这样的光信号，对其的与任何任意SOP关联的光功率维持在预选范围内。在馈线光纤末端处预选SOP的光功率因此可维持在预选的可接受光功率范围内，即使在传输期间存在SOP变化（例如由于馈线光纤中的热变化）时也如此。

[0057] 在实施例中，预选频差 具有多达 的值，其中 是单模光纤中的差分群延迟的平均值并且a是Maxwell调整因子。使用 并且应用Maxwell调整因子，如在ITU-T推荐系列G补充39中定义的，可确保与任何任意SOP关联的光功率的平均变化较小，而最坏情况的光信号功率变化保持在预选范围内。因此可交付这样的光功率，其具有与任何任意偏振态SOP关联、相对于传输期间的任何SOP变化十分稳定的光功率。

[0058] 在实施例中，Maxwell调整因子具有至少为4的值。这可确保光信号功率的瞬时值在预选范围外的概率不超过7.4×10-9。

[0059] 在实施例中，Maxwell调整因子具有在4与6之间的值。这可确保在预选范围外的光信号功率的瞬时值的概率在近似1×10-11与7.4×10-9之间。

[0060] 在实施例中，复合光信号具有一定光功率并且τ是差分群延迟，其在光功率中导致1.5dB变化。最坏情况的光信号功率代价因此可以控制为1.5dB，具有可忽略的平均代价。

[0061] 在实施例中，第一偏振态和第二偏振态各自相对于主偏振态旋转45度。方法包括使第一光信号和第二光信号组合使得具有主偏振态的第一光信号的分量与具有与主偏振态正交的偏振态的第二光信号的分量组合并且使得具有主偏振态的第二光信号的分量与具有正交偏振态的第一光信号的分量组合。由此形成两个所述复合光信号，其每个包括第一光信号的相应分量和第二光信号的相应分量。这可能够从单个光源交付两个复合光信号，这可降低操作通信网络的复杂性和成本。

[0062] 本发明的第五方面提供数据载体，其具有其中包含的计算机可读指令。所述计算机可读指令用于对处理器上可用的资源提供访问。计算机可读指令包括指令以促使处理器执行提供具有预选偏振态的光信号的上面的方法步骤中的任一个。

[0063] 在实施例中，数据载体是非暂时性数据载体。

[0064] 现在将仅通过示例参考附图来描述本发明的实施例。

附图说明

[0065] 图1是根据本发明的第一实施例的光源的图示；

[0066] 图2是根据本发明的第二实施例的光源的图示；

[0067] 图3是根据本发明的第五实施例的光源的图示；

[0068] 图4是根据本发明的第六实施例的光源的图示；

[0069] 图5是根据本发明的第七实施例的光源的图示；

[0070] 图6是根据本发明的第八实施例的光源的图示；

[0071] 图7是根据本发明的第九实施例的光源的图示；

[0072] 图8是用于测试图5中示出的光源的实验设置的图示；

[0073] 图9示出作为时间（分钟）的函数的复合输出信号的所选偏振态的光功率幅度变化和应用于馈线光纤的热循环（温度）；

[0074] 图10是用于测试从图5中示出的光源输出的复合光信号的传输的实验设置的图示；

[0075] 图11示出作为在背对背设置（没有drop光纤）中对于以下频差测量的接收光功率（Pin Rx(dB)）的函数的误码率（-Log(BER)）：10GHz（方形）、12.5GHz（圆盘形）、15GHz（三角形）、20GHz（菱形）和50GHz（交叉形）；

[0076] 图12示出作为在跨drop光纤传输后对于以下频差测量的接收光功率（Pin Rx(dB)）的函数的误码率（-Log(BER)）：10GHz（方形）、12.5GHz（圆盘形）、15GHz（三角形）、20GHz（菱形）和50GHz（交叉形）；

[0077] 图13示出作为频差（GHz）函数、在10-9的BER的功率代价（dB）和接收器灵敏度（dBm）；

[0078] 图14是根据本发明的第十实施例的通信网络光学装置的图示；

[0079] 图15是根据本发明的第十一实施例的通信网络基站的图示；

[0080] 图16是根据本发明的第十二实施例的通信网络基站的图示；

[0081] 图17示出根据本发明的第十三实施例向交付位置提供光信号的方法的步骤；以及[0082] 图18示出根据本发明的第十四实施例向交付位置提供光信号的方法的步骤。

具体实施方式

[0083] 参考图1，本发明的第一实施例提供光源10，其包括第一激光器12、第二激光器16、偏振束耦合器20和输出22。

[0084] 第一激光器12设置成生成第一光信号14，其具有第一偏振态SOP和第一光功率。第二激光器16设置成生成第二光信号18，其具有第二SOP和第二光频。第二SOP大致与第一SOP正交并且第二光频与第一光频相差预选频差 。

[0085] 偏振束耦合器20设置成使第一光信号和第二光信号组合成复合光信号24，其包括第一光信号和第二光信号两者。所得的复合光信号因此是双载波光信号。输出22设置成输出复合光信号24。

[0086] 本发明的第二实施例提供如在图2中示出的光源30。该实施例的光源30与第一实施例的光源10相似，但具有下列修改。对于对应特征保留相同标号。

[0087] 在该实施例中，光源30另外包括馈线光纤32，其在一端处耦合到输出22，并且具有偏振模色散PMD系数和长度。预选频差 与差分群延迟DGD τ成反比，该差分群延迟是复合光信号预期在沿馈线光纤传输时所经历的。复合光信号将经历的DGD与馈线光纤32的PMD系数和长度成比例。

[0088] 在也参考图2描述的本发明的第三实施例中，预选频差 具有多达 的值。

[0089] 在也参考图2描述的本发明的第四实施例中，预选频差 具有多达 的值，其中 是复合光信号预期在单模光纤中经历的DGD的平均值，并且a是Maxwell调整因子，如在ITU-T推荐系列G补充39中定义的。

[0090] 在馈线光纤32的输出处，如果馈线光纤的PMD未超出指定参数（其可以从馈线光纤的PMD系数和长度估计），维持复合光信号内的两个光信号分量之间的正交关系。

[0091] 复合光信号的两个分量的正交性将受到馈线光纤的频率依变型特性的影响。在数学上这是由于光纤的Jones矩阵是频率依变型这一事实。为了使复合光信号的两个分量的正交性维持有良好的近似，我们必须确保：

[0092] （在Poincare球上）（1）

[0093] 其中τ是馈线光纤的差分群延迟DGD，其根据Maxwell概率密度函数来分布，如由Curti, F.等人在J. Lightwave Technol., 1990, 8, (s)页1162-1166中的“Statistical treatment of the evolution of the principal states of polarization in single-mode fibers（单模光纤的主偏振态的演变的统计处理）”描述的。

[0094] 由方程（1）定义的条件确保在馈线光纤末端处所选SOP中的光功率相对于诱发的SOP变化（例如由于馈线光纤的热循环引起）保持大致恒定。

[0095] 从方程（1）我们可以提取条件保持为真所针对的第一光信号与第二光信号之间的频差的最大值，

[0096]                （2）

[0097] 如果我们选择例如值 ≈0.63ps（对于10km长的馈线光纤具有0.2ps/√km PMD系数），可以看到如果我们用 代替τ，我们可以发现 应小于250GHz。然而因为τ是瞬时DGD值，而 是平均DGD，这样的代替是不正确的。如技术人员将众所周知的，光信号所经历的DGD根据通过光纤的PMD系数表征的Maxwell分配而随机变化。

[0098] 为了获得适当的光信号功率裕度，我们采用与中断概率相似的方法。然而，我们使用Maxwell调整因子来解释在馈线光纤末端处在复合光信号的所选SOP的光功率中将出现超过1.5dB的瞬时下降的概率，而不是使用在ITU-T推荐系列G补充39的表10.6中给出的与瞬时DGD超出预选最大值的概率有关的Maxwell调整因子。1.5dB选为光信号功率中的最大可接受下降。

[0099] 在该示例中，我们使用Maxwell调整因子6并且在方程（2）中用6 代替τ。这对所选的SOP导致可忽略的平均光信号功率代价，而最坏情况的代价保持在1.5dB。在该情况下频差的上限值是近似42GHz。

[0100] 如果可以忍受将超出1.5dB的最大光信号功率下降的较高概率，可使用第一与第二光信号之间的较大频差。应使用至少为4的Maxwell调整因子，其中在4与6之间的调整因子是优选的，4代表高于6的概率。

[0101] 根据本发明的第五实施例的光源40在图3中示出。该实施例的光源40与第一实施例的光源10相似，但具有下列修改。

[0102] 在该实施例中，偏振束耦合器PBC 50具有主偏振态。

[0103] 第一激光源42设置成生成第一光信号44，其具有第一光频和第一SOP，该第一SOP相对于PBC的主SOP旋转45度。第二激光源设置成生成第二光信号48，其具有第二光频和第二SOP，该第二SOP相对于PBC的主SOP也旋转45度。第二SOP大致与第一SOP正交。

[0104] PBC 50设置成使第一光信号44和第二光信号48组合成两个复合光信号56、58。每个复合光信号由第一光信号的相应分量和第二光信号的相应分量形成。第一复合光信号包括具有主SOP的第一光信号的分量和具有正交SOP的第二光信号的分量并且第二复合光信号包括具有主SOP的第二光信号的分量和具有正交SOP的第一光信号的分量。

[0105] 光源包括两个输出52、54，每个输出设置成输出复合光信号中的相应一个。

[0106] 根据本发明的第六实施例的光源60在图4中示出。该实施例的光源60与第一实施例的光源10相似，但具有下列修改。对于对应特征保留相同标号。

[0107] 在该实施例中，每个激光器12、14具有输出PMF尾纤62a、64a。PBC 20具有：两个输入，每个耦合于相应的输入PMF尾纤62b、64b；和输出，其耦合于输出PMF尾纤66。PMF尾纤中的每个具有快轴和慢轴。第一激光器12的PMF尾纤62a耦合于PBC的输入PMF尾纤62b中的一个，并且设置PMF尾纤使得第一激光器输出尾纤62a的慢轴与所述PBC输入PMF尾纤62b的快轴对齐。第二激光器14的PMF尾纤64a耦合于PBC的输入PMF尾纤64b中的另一个，并且设置PMF尾纤使得第二激光器输出尾纤64a的快轴与所述另一PBC输入PMF尾纤64b的慢轴对齐。

[0108] 根据本发明的第七实施例的光源70在图5中示出。该实施例的光源70与之前的实施例的光源60相似，但具有下列修改。对于对应特征保留相同标号。

[0109] 在该实施例中，每个激光器是DFB激光器72、76并且PBC的输出尾纤66耦合于馈线光纤80，其在这里是单模光纤SMF。

[0110] 根据本发明的第八实施例的光源90在图6中示出。该实施例的光源90与之前的实施例的光源70相似，但具有下列修改。对于对应特征保留相同标号。

[0111] 在该实施例中，光源90另外包括分光器PS 92，其耦合于PBC 20的输出尾纤66。分光器具有多个输出，其中的每个耦合于相应的馈线光纤80。

[0112] 分光器设置成从PBC接收复合光信号并且将复合光信号功率分流为预选数量的复制复合光信号，其中的每个路由到馈线光纤中的相应一个内。

[0113] 根据本发明的第九实施例的光源100在图7中示出。该实施例的光源100与第五实施例的光源40（在图3中示出），但具有下列修改。对于对应特征保留相同标号。

[0114] 在该实施例中，激光器中的每个是DFB激光器102、104，其具有相应的输出PMF尾纤106a、108a。PBC 50具有：两个输入，其中的每个具有相应的输入PMF尾纤106b、108b；和两个输出，其中的每个具有相应的输出PMF尾纤96、98。PBC输出尾纤中的每个耦合于相应的SMF馈线光纤110。

[0115] 图8是用于测试第七实施例的光源70（在图5中示出）的实验设置的图示。

[0116] 馈线光纤80（其包括8.8km的G652 SMF用于测试）位于热处理室200内，其设置成对馈线光纤80应用热循环。这是为了在复合光信号内产生第一光信号和第二光信号中的至少一个的偏振变化。提供偏振器202来向偏振计204传送复合光信号的预选SOP。偏振计设置成测量偏振器传送的光信号的幅度变化以由此测量复合光信号的所选SOP的光功率变化。

[0117] 图9示出作为时间（分钟）的函数的偏振计测量的所选SOP的幅度变化和施加到馈线光纤的热循环（温度）。可以看到所选SOP的功率波动由于馈线光纤中的热诱发的偏振演变而小于1dB。

[0118] 图10是用于测试从图5中示出的光源70输出的复合光信号的传输的实验设置的图示。

[0119] 第一DFB 72是可集成可调谐激光组件，其具有50GHz光频调谐步进。第二DFB 76是具有100MHz光频调谐步进的可调谐激光器。第二DFB选为可细调谐以便在实验测试中准确理解系统性能对两个DFB的频差调谐的依赖性。反馈光纤80是8.8km的G652 SMF。

[0120] 在反馈光纤80的末端处提供Mach-Zehnder调制器MzM 210并且其设置成用231-1伪随机二进制序列PRBS以脉冲模式发生器PPG 214生成的9.953Gb/s调制复合光信号的幅度。具有12.5GHz带宽的商用调制器驱动器212放置在PPG与MzM之间来调整驱动射频电平。

[0121] MzM 210的输出耦合于drop光纤216，其在这里是另外的8.8km的G652 SMF。从MzM输出的调制光信号使用光接收器220来检测，在该情况下是具有7.86GHz电带宽的基于PIN的光接收器。可变光衰减器VOA 218被放置在接收器前面以允许调整光信号功率。光接收器220的电输出连接到误码率测试器BERT 222和数字通信分析器DCA 224来分析传输性能。

[0122] 图11示出作为在背对背设置（没有drop光纤216）中对于以下频差测量的接收光功率（Pin Rx(dB)）的函数的误码率（-Log(BER)）：10GHz（方形）、12.5GHz（圆盘形）、15GHz（三角形）、20GHz（菱形）和50GHz（交叉形）。

[0123] 在背对背设置中，在频差减少到小于15GHz时，BER性能示出由于在光接收器220检测期间第一光信号和第二光信号之间的差拍噪声引起的可感知下降。性能下降也通过相关眼图来确认。

[0124] 图12示出作为在跨drop光纤216传输后对于以下的频差测量的接收光功率（Pin Rx(dB)）的函数的误码率（-Log(BER)）：10GHz（方形）、12.5GHz（圆盘形）、15GHz（三角形）、20GHz（菱形）和50GHz（交叉形）。还对在10GHz、12.5GHz、15GHz和50GHz的频差的传输示出眼图。

[0125] 在drop光纤216中传输后，在频差小于15GHz时未看到对调制的光信号的传播影响；在该情况下，性能受第一与第二光信号之间的差拍噪声影响支配。对于50GHz的频差，眼图确认光纤中的色度色散在支配系统性能。

[0126] 图13示出作为频差（GHz）函数、在10-9的BER的功率代价（dB）和接收器灵敏度（dBm）。图示出在跨光纤传播后，15GHz的频差在由于第一与第二光信号之间的差拍噪声引起的性能限制与由于色度色散引起的性能限制之间提供最佳权衡。应注意光源70在12.5GHz至40GHz范围的频差经历小于3dB的功率代价。

[0127] 本发明第十实施例提供通信网络光学装置300，如在图14中示出的。

[0128] 通信网络光学装置300包括根据第一实施例的光源10、偏振选择性光滤波器302和光学设备SPD 306。将意识到可备选地使用其他之前的实施例中的一个中的光源30、40、60、70、90、100。

[0129] 在远离光源10的位置的位置处提供偏振选择性光滤波器302和光学设备306。在包括馈线光纤32、80、110的实施例中，这在两个位置之间延伸来使光源连接到偏振选择性光滤波器。

[0130] 偏振选择性光滤波器302设置成接收由光源10生成的复合光信号24。偏振选择性光滤波器302设置成传送具有预选SOP的复合光信号的一部分304。

[0131] 光学设备306设置成在所述预选SOP操作并且设置成接收由偏振选择性光滤波器传送的复合光信号的部分。

[0132] 本发明的第十一实施例提供通信网络基站400，如在图15中示出的。

[0133] 通信网络基站400包括根据第一实施例的光源10（如在图1中示出的）和光接收器402。将意识到可备选地使用其他之前的实施例中的一个的光源30、40、60、70、90、100。

[0134] 光接收器402具有电带宽并且设置成接收由光源10生成的复合光信号的至少一部分418。

[0135] 第一光信号与第二光信号的光频之间的预选频差大于光接收器的电带宽的两倍。

[0136] 根据本发明的第十二实施例的通信网络基站410在图16中示出。该实施例的通信网络基站410与之前的实施例的通信网络基站400相似，但具有下列修改。对于对应特征保留相同标号。将再次意识到可备选地使用其他之前的实施例中的一个的光源30、40、60、70、90、100。

[0137] 在该实施例中，光源进一步包括偏振选择性光滤波器412和光学设备416。

[0138] 在远离光源10的位置的位置处提供偏振选择性光滤波器412和光学设备416。在包括馈线光纤32、80、110的实施例中，这在两个位置之间延伸来使光源连接到偏振选择性光滤波器。在远离偏振选择性光滤波器和光学设备的位置的位置处提供光接收器402。在包括馈线光纤32、80、110的实施例中，提供drop光纤以使光学设备416耦合于光接收器402。

[0139] 偏振选择性光滤波器412设置成从光源10接收复合光信号24。偏振选择性光滤波器412设置成在预选SOP传送并且因此传送具有该SOP的复合光信号的一部分414。

[0140] 光学设备416设置成在偏振选择性光滤波器的SOP操作。光学设备设置成接收由偏振选择性光滤波器传送的复合光信号的部分、修改复合光信号的该部分并且传送复合光信号的修改部分418。

[0141] 光接收器402设置成接收复合光信号的修改部分。

[0142] 参考图17，本发明的第十三实施例提供向交付位置提供光信号的方法500。

[0143] 方法包括提供502第一光信号，其具有第一SOP和第一光频率。方法另外包括提供504第二光信号，其具有第二SOP和第二光频率。第二SOP大致与第一SOP正交并且第二光频率与第一光频率相差预选频差 。

[0144] 方法包括使第一光信号和第二光信号组合506同时维持它们的偏振态，以由此形成复合光信号，其包括第一光信号和第二光信号。

[0145] 方法包括将复合光信号传送508到交付位置，并且在交付位置处，对复合光信号滤波510来选择具有预选SOP的复合光信号的一部分。

[0146] 参考图18，本发明的第十四实施例提供向交付位置提供光信号的方法520，其与之前的实施例的方法500相似。对于对应步骤保留相同标号。

[0147] 在该实施例中，复合光信号通过具有PMD系数和长度的馈线光纤传送524。预选频差 与差分群延迟τ成反比，该差分群延迟与馈线光纤522的PMD系数和长度成比例。

[0148] 在也参考图18描述的本发明的第十五实施例中，预选频差 具有多达 的值。

[0149] 在也参考 18描述的本发明的第十六实施例中，预选频差 具有多达 的值，其中 是复合光信号预期经历的DGD的平均值并且a是Maxwell调整因子，如在ITU-T推荐系列G补充39的章节10.4中定义的。

[0150] 在也参考图18描述的本发明的第十七实施例中，使用至少为4的Maxwell调整因子，其中在4与6之间的调整因子是优选的，4代表高于比6的概率。

[0151] 在也参考图18描述的本发明的第十八实施例中，复合光信号具有一定光功率并且τ是在光功率中导致1.5dB变化的差分群延迟。

[0152] 本发明的第十九实施例提供数据载波，其具有其中包含的计算机可读指令。计算机可读指令用于对处理器上可用的资源提供访问。计算机可读指令包括指令以促使处理器执行提供具有预选偏振态的光信号的方法的步骤中的任一个，如在本发明的第十三至第十八实施例中的任一个中描述的。

[0153] 数据载体可以是非暂时数据载体。