專利名稱：光纖鏈路、用于鏈路中的收發(fā)器及它們的設(shè)計和構(gòu)造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖鏈路。更具體地說，本發(fā)明涉及有基于激光的收發(fā)器 的光纖鏈路，以及設(shè)計這種能夠使用相對低的成本的基于激光的收發(fā)器實 現(xiàn)高數(shù)據(jù)率的鏈路的方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)地，非均衡的、多模光纖的、基于激光的光纖鏈路設(shè)計有高帶寬 的光學(xué)發(fā)射器和接收器。這確保了符號間干擾(ISI)的主要原因為用于連 接發(fā)射器和接收器的光纖而不是發(fā)射器或接收器。于是通常適合正常工作
的最長鏈路長度就基于目標(biāo)最大ISI損失來決定。在基于標(biāo)準的光纖鏈路 中，最大ISI損失通常在3到4光學(xué)分貝(dB)的范圍內(nèi)。
在例如IO吉比特每秒(Gb/s)這樣的高數(shù)據(jù)率時，使用傳統(tǒng)設(shè)計方法 制造高產(chǎn)量和低成本的基于激光器的收發(fā)器非常難。這有很多原因，其中
幾個為(1)確保收發(fā)器中高質(zhì)量信號通路的困難和需要的精度；(2) 獲得收發(fā)器的高數(shù)據(jù)率光學(xué)組件的困難；(3)與測試收發(fā)器的組件有關(guān) 的高成本。
最近，已經(jīng)設(shè)計出了以新規(guī)范的均衡為基礎(chǔ)(newly specified equalization-based)的多模光纖鏈路，它們工作于在奈奎斯特頻率間隔中 產(chǎn)生深頻率陷波(notch)或零陷(null)的低帶寬光纖上。這些鏈路需要 能夠工作于可能的最大距離。因此，光纖的長度是鏈路的帶寬的限制因 素。但是，因為將低帶寬光纖用于這些鏈路，所以為確保其正常的工作， 這些收發(fā)器集成了非常復(fù)雜的均衡器和高帶寬光學(xué)組件，而這增加了收發(fā) 器的成本。盡管由于其預(yù)期的應(yīng)用使得這些收發(fā)器被認為一般是有成本效 益的，但是相比于低帶寬收發(fā)器它們還是相對昂貴并且很難制造、生產(chǎn)和 測試。對于低成本收發(fā)器和可以工作于高數(shù)據(jù)率且光纖的長度不是鏈路帶寬 的限制因素的光纖鏈路的需求在增加。為適應(yīng)這種需求，必須發(fā)展設(shè)計基 于激光器的鏈路的新方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了光纖鏈路、使用在該鏈路中的收發(fā)器以及設(shè)計和構(gòu)造所 述鏈路和收發(fā)器的方法。所述光纖鏈路的設(shè)計方法包括至少部分地基于 特定類型的光纖是否有對于光纖鏈路預(yù)期的特定數(shù)據(jù)率而言足夠的光學(xué)帶 寬，來選擇要用在鏈路中的光纖的類型，以確保光纖自身不是鏈路的數(shù)據(jù) 率的限制因素；至少部分地基于所選擇的光纖類型的有效模帶寬和基于所 述鏈路預(yù)期具有的數(shù)據(jù)率，來確定所選用的光纖類型的長度；分別構(gòu)造用 于鏈路的第一和第二收發(fā)器的第一、第二發(fā)射器和第一、第二接收器。作 為至少構(gòu)造第一發(fā)射器的步驟的一部分，至少部分地基于激光器的類型是 否有足夠低的相對強度噪聲(RIN)來選擇至少使用在第一發(fā)射器中的激 光器的類型。所設(shè)計的光纖鏈路所預(yù)期的特定數(shù)據(jù)率高于至少包括在第一 發(fā)射器中的所選擇的激光器類型的激光器額定的數(shù)據(jù)率。
用于構(gòu)造鏈路的方法包括至少構(gòu)造第一收發(fā)器的第一發(fā)射器和第二 收發(fā)器的第二接收器，并光學(xué)地將第一光纖的相反端耦合于第一收發(fā)器的 第一發(fā)射器和第二收發(fā)器的第二接收器。作為至少構(gòu)造第一發(fā)射器的步驟 的一部分，至少部分地基于激光器的類型是否有足夠低的相對強度噪聲來 選擇要用在第一發(fā)射器中的激光器的類型。第一光纖的類型是至少部分地 基于特定類型的光纖是否有對于光纖鏈路的預(yù)期特定數(shù)據(jù)率而言足夠的光 學(xué)帶寬而選擇的，以確保所述第一光纖自身不會是鏈路的數(shù)據(jù)率的限制因 素。第一光纖的長度是至少部分地基于所選擇的光纖類型的有效模帶寬和 基于所述鏈路預(yù)期具有的數(shù)據(jù)率而選擇的。設(shè)計的光纖鏈路所預(yù)期的特定 數(shù)據(jù)率高于至少包括在所述第一發(fā)射器中的所選擇的激光器類型的激光器 額定的數(shù)據(jù)率。
本發(fā)明也提供了一種自適應(yīng)均衡器，所述自適應(yīng)均衡器包括輸入端 口，其用于接收要被均衡的信號；濾波器組件，其耦合于所述輸入端口并接收在輸入端口所接收到的信號；延遲線元件，其耦合于所述濾波器并接 收從濾波器輸出的經(jīng)濾波的信號；輸出端口，其耦合于所述延遲線元件以 從均衡器輸出經(jīng)延遲的信號；誤差信號發(fā)生組件，其耦合于所述延遲線元 件；均衡器控制組件，其耦合于所述誤差信號發(fā)生組件和所述延遲線元 件。所述濾波器對所接收到的信號進行濾波并輸出被延遲線元件接收的經(jīng) 濾波的信號。所述延遲線元件基于由延遲線元件接收的第一控制信號延遲 所述經(jīng)濾波的信號并輸出經(jīng)延遲的信號，該信號從均衡器的輸出端口輸 出。耦合到延遲線元件的誤差信號發(fā)生組件接收經(jīng)延遲的信號并在誤差信 號發(fā)生電路中處理經(jīng)延遲的信號以產(chǎn)生誤差信號。所述誤差信號發(fā)生組件 輸出所述誤差信號，該信號被均衡器控制組件接收。所述均衡器控制組件 接收從誤差信號發(fā)生組件輸出的所述誤差信號并處理所接收的誤差信號以 產(chǎn)生被延遲線元件接收的第一控制信號。所述均衡器控制組件還產(chǎn)生并輸 出被誤差信號發(fā)生組件接收的第二控制信號。所述誤差信號發(fā)生組件基于 所述第二控制信號的狀態(tài)來禁用或激活所述誤差信號發(fā)生電路。
通過以下描述和附圖，本發(fā)明的這些和其他的特性和優(yōu)點將會變得更 加清楚。


圖1示出的流程圖表示根據(jù)一種實施例用于設(shè)計和構(gòu)造光纖鏈路的方法。
圖2示出了將使用非歸零(NRZ)傳輸協(xié)議的鏈路的功率預(yù)算圖。
圖3示出的曲線圖表示當(dāng)發(fā)射器和接收器通過100m的高帶寬光纖連
接并且僅在接收器中實施均衡時，與發(fā)射器和接收器類型有關(guān)的功率損失。
圖4-10示出了有多種結(jié)構(gòu)的收發(fā)器的框圖，全部這些結(jié)構(gòu)都適合應(yīng)用 本發(fā)明的原理和概念。
圖11示出了適合用在收發(fā)器的接收器中執(zhí)行接收器均衡的公知的線 性均衡器(LE)的框圖。
圖12示出了適合用在收發(fā)器的接收器中執(zhí)行接收器均衡的公知的判決反饋均衡器(DFE)的框圖。
圖13示出了可以被用在圖11和圖12分別示出的線性均衡器或判決反 饋均衡器中的公知的抽頭延遲線濾波器的框圖。
圖14示出了適合用作本發(fā)明的收發(fā)器的接收器均衡器的自適應(yīng)均衡 器的公知的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖15示出的時序圖表示用于從圖14所示誤差信號發(fā)生功能塊輸出的 誤差信號到達其最小值的初始收斂時間以及其后的工作循環(huán)。
圖16示出了根據(jù)本發(fā)明的原理和概念建立并測試的鏈路的框圖。
圖17示出了圖16中示出的鏈路的功率預(yù)算圖。
圖18示出了根據(jù)一種實施例的收發(fā)器的框圖，在該實施例中，高速 監(jiān)測光電二極管被用來監(jiān)測激光器輸出功率水平并控制發(fā)射均衡。
具體實施例方式
根據(jù)這里將會描述的多個實施例，光纖鏈路被設(shè)置為使用相對低成本 的收發(fā)器以實現(xiàn)鏈路的高數(shù)據(jù)率工作，其中該收發(fā)器包含較便宜的低帶寬 光學(xué)和電學(xué)的組件。另外，鏈路中使用的光纖的長度不是鏈路帶寬的限制 因素，盡管如以下面詳細描述的，給定類型的光纖每單位長度的額定光學(xué) 帶寬值將會是鏈路的光纖可以有多長的限制因素。此外，光纖鏈路的數(shù)據(jù) 率可以比收發(fā)器的激光器(假設(shè)激光器滿足一定的噪聲要求)更大；更具 體地說，激光器的相對強度噪聲(RIN)必須足夠低以確保鏈路的低誤碼 率(BER)工作。在全部描述本發(fā)明各個實施例的各個方面之前，概括地 描述本發(fā)明的光纖鏈路設(shè)計方法。
圖1示出了表示根據(jù)實施例的用于設(shè)計光纖鏈路的方法的流程圖。流 程圖中的塊示出的順序不一定示出執(zhí)行對應(yīng)步驟的順序。如塊1中所示， 基于設(shè)計鏈路的預(yù)期帶寬選擇用于鏈路的光纖的類型。這確保了光纖不會 是光纖鏈路的預(yù)期帶寬的限制因素。例如，假定鏈路預(yù)期會有10Gb/s的帶 寬，那么將會選擇帶寬范圍足夠用于10Gb/s的數(shù)據(jù)率的光纖。如設(shè)計光纖 鏈路時典型的，假定有鏈路數(shù)據(jù)率0.75倍的帶寬的光纖對于鏈路預(yù)期的數(shù) 據(jù)率將有足夠的帶寬。因此，在這個例子中，光纖有7.5Gb/s的帶寬就足夠了。為了該目的的合適的光纖是從國際標(biāo)準化組織(ISO)制定的被稱
作OM3多模光纖的一類多模光纖中選擇的光纖。
如塊3所示，選擇光纖之后，決定可以被使用的光纖的長度。光纖的 長度基于光纖的有效模帶寬(EMB)和設(shè)計的鏈路的期望數(shù)據(jù)率來決定。 與EMB對應(yīng)，基于標(biāo)準的鏈路通常需要符號間干擾(ISI)損失不比3或 4dB大。假設(shè)鏈路的數(shù)據(jù)傳輸率由變量B表示，為了能夠經(jīng)由最大ISI損 失為3dB的光纖傳輸非歸零(NRZ)數(shù)據(jù)，行業(yè)中通常接受的鏈路的光學(xué) 帶寬應(yīng)該高于約0.7B，單位是赫茲。通常地，多模光纖的3dB光學(xué)EMB 被規(guī)定為帶寬和距離的乘積，單位為赫茲(Hz)乘千米(km)。
因此，給出適應(yīng)0.7B的需要的光纖的近似最大長度(L腿) Lmax=EMB/(0.7B)。對于中心波長在850nm附近的激光器來說，OM3多 模光纖對于激光發(fā)射的EMB為2GHz，km。為示例性目的假設(shè)B為 10Gb/s,那么給出可以被用來連接發(fā)射器和接收器的光纖的最大長度為 L腿=2GHz km/(0.7 * 10Gb/s) = 0.286km 。
為了確保激光器或接收器或它們兩個都可以是非常低數(shù)據(jù)率的組件， 確保在光纖的奈奎斯特帶寬(在這個例子中范圍從0Gb/s到大約1/2B即 5Gb/s)中的頻率響應(yīng)中沒有深度零陷也很重要。確保其最簡單的方法是將 光纖的長度顯著地減少至L,皿之下。例如，選擇的光纖的長度等于Lmax/2 將保證在光纖奈奎斯特帶寬中的頻率響應(yīng)中沒有深度零陷。這也幫助確保 收發(fā)器中的均衡器可以是低復(fù)雜度和低功率的均衡器，之后將會對其詳細 描述?？梢允褂闷渌募夹g(shù)來選擇光纖的長度以使其小于Lmax，但是上面 給出的方法是直接的并提供了合適的結(jié)果。
需要注意，盡管這里描述的實施例針對多模光纖，本發(fā)明同樣地可以 實施于單模光纖。同樣，單模光纖一般不被認為具有EMB，并且因此單 模光纖的規(guī)格表中一般不指明EMB。單模光纖通常被認為具有與色散有 關(guān)的有效帶寬，而規(guī)格表中確實會將其指明。這里使用的術(shù)語EMB當(dāng)用 于多模光纖時是用來表示有效模帶寬，而當(dāng)用于單模光纖時僅用來表示與 色散有關(guān)的有效帶寬。
相似地，盡管在這里描述的實施例針對雙工光纖鏈路，本發(fā)明同樣地可以實施于單工光纖鏈路又可以實施于平行光學(xué)信道鏈路，其中平行光學(xué) 信道鏈路可以為基于平行光纖的鏈路和/或基于波分復(fù)用器(WDM)的鏈 路。在單工光纖鏈路中，可以僅僅有一個發(fā)射器和一個接收器，因此從發(fā) 射器到接收器只設(shè)置有單向通信。相反地，在平行光纖鏈路中，收發(fā)器的
發(fā)射器通常有多個激光器(例如12個或24個)，這些激光器平行的通過 多個光纖與收發(fā)器進行通信，所述收發(fā)器的接收器中有用于檢測對應(yīng)激光 器發(fā)出的光的多個光電二極管(例如12個或24個)。 一些或全部的激光 器和光電二極管可以被啟動。因此，這里使用的術(shù)語"收發(fā)器"是用來表 示具有有一個或多個激光器的單一發(fā)射器的設(shè)備、具有有一個或多個光電 二極管的單一接收器的設(shè)備、以及具有發(fā)射器和接收器而不論發(fā)射器和接 收器中分別包括的激光器和光電二極管的數(shù)目的設(shè)備。
如塊5所示，在決定所使用的光纖的類型和光纖的長度之前或之后， 選擇要在收發(fā)器的發(fā)射器中使用的激光器的類型并構(gòu)造發(fā)射器和接收器。 將具有比通常用于所關(guān)心的數(shù)據(jù)率的光學(xué)和電學(xué)組件更低帶寬的低噪聲光 學(xué)和電學(xué)組件結(jié)合進本發(fā)明的發(fā)射器和接收器中。均衡器已經(jīng)公知可以被 結(jié)合進接收器中以校正由光纖鏈路組件引入的ISI。例如，已知通過將基 于橫向濾波器的均衡器結(jié)合在鏈路的接收器中以執(zhí)行光纖鏈路的均衡。雖 然本發(fā)明的接收器最好使用某種均衡，但是如以下詳細描述的，本發(fā)明的 設(shè)計方法使得在接收器中使用相對低成本和低功率的均衡器而發(fā)射器中使 用低帶寬激光器成為可能，并且還能實現(xiàn)高帶寬鏈路。
因為RIN決定所傳遞信號的最大信噪比(SNR)，所以RIN決定了可 以達到的最小BER。因此，為了在發(fā)射器中能夠使用低數(shù)據(jù)率激光器，需 要特別注意確保激光器的RIN足夠低以使均衡的鏈路能夠以所期望的BER 工作。其原因如下。有了上述公知的均衡技術(shù)，在接收器中執(zhí)行均衡的主 要需要是校正由光纖自身引入的ISI。在那種情況下，光纖造成RIN譜以 頻率的函數(shù)衰減與所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號相同的量。因此，當(dāng)均衡器校正ISI 時，RIN只是被恢復(fù)為與經(jīng)由光纖傳遞前從發(fā)射器輸出的水平大體上相同 的水平。換言之，均衡器對RIN沒有顯著影響。
相反地，當(dāng)?shù)蛿?shù)據(jù)率激光器被用于根據(jù)本發(fā)明的均衡的鏈路中時，ISI的主要來源是低數(shù)據(jù)率激光器。因此，鏈路中使用的高帶寬光纖沒有造成 RIN功率譜的顯著的頻率衰減。這意味著除了校正ISI，均衡器還可以顯著
的放大或增強RIN的水平。增強的RIN —般將導(dǎo)致更高的最小BER。因 此，根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)確定為了將最小BER減少到可接受的或目標(biāo)的水 平，被選擇用在發(fā)射器中的低數(shù)據(jù)率激光器應(yīng)該具有與通常經(jīng)由非均衡的 鏈路在高數(shù)據(jù)率下用于數(shù)據(jù)傳遞的更高數(shù)據(jù)率激光器大體上相同的額定 RIN。這是非常重要的，因為如果使用的低數(shù)據(jù)率激光器的額定RIN太高 的話，那么均衡的數(shù)據(jù)信號將不能滿足目標(biāo)的或需要的最小BER。
如上所述，如果收發(fā)器中使用的低數(shù)據(jù)率激光器有與在非均衡鏈路中 通常被用來實現(xiàn)預(yù)期數(shù)據(jù)率的高數(shù)據(jù)率激光器一樣低或幾乎一樣低的額定 RIN的話，那么在發(fā)射器和/或接收器中使用某種均衡的情況下，激光器可 以提供所期望的結(jié)果。但是，也有其他方法，在這些方法中可以判定低數(shù) 據(jù)率激光器的額定RIN是否足夠低以使得激光器適合該鏈路。另外，除了 在接收器中使用均衡之外，如果在發(fā)射器中使用前向錯誤糾正碼，就使得 使用具有更高RIN的低數(shù)據(jù)率激光器成為可能，以下將會對其進行更詳細 的描述。
在構(gòu)造好收發(fā)器中的發(fā)射器和接收器之后，將收發(fā)器連接到兩段不同 光纖的相反末端。光纖末端通常被固定于被成型和控制尺寸以與收發(fā)器的 插座(未示出)匹配的插頭或連接器，因此當(dāng)插頭或連接器與插座匹配 時，插頭或連接器中固定的光纖的末端與收發(fā)器的光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)對準。因 此，輸出光纖在其一個末端被耦合于收發(fā)器的發(fā)射器，而在相反的一端被 耦合于同樣的或相似的收發(fā)器的接收器。相似地，輸入光纖在其一個末端 被耦合于收發(fā)器的接收器，而相反的一端被耦合于同樣的或相似的收發(fā)器 的發(fā)射器。
作為構(gòu)造鏈路的發(fā)射器和接收器的過程的一部分(圖1中的塊5)， 需要執(zhí)行功率預(yù)算處理以確保鏈路能夠正常工作。如上所述，因為在發(fā)射 器中使用了低數(shù)據(jù)率激光器，所以接收器設(shè)置有某種均衡功能，且發(fā)射器 可以但并不是必須設(shè)置有某種均衡功能。以下參考圖4-10和圖18描述本 鏈路的發(fā)射器和接收器的多種實施例，因為接收器中的均衡功能或者接收器和發(fā)射器中的均衡功能，在功率預(yù)算處理中需要考慮由均衡功能引起的 功率損失。
圖2示出了對將使用非歸零(NRZ)傳輸協(xié)議的鏈路的功率預(yù)算圖， 但是如同接下來更詳細描述的，本發(fā)明也同樣適用于其他類型的傳輸協(xié) 議。對于鏈路的功率預(yù)算處理可以以對于前述已知非均衡鏈路的功率預(yù)算 處理所執(zhí)行的方式相似的方式執(zhí)行，該已知鏈路中ISI的決定因素為光纖 自身。因為本發(fā)明的鏈路使用高帶寬光纖并且光纖的長度被設(shè)置為在奈奎 斯特頻率間隔中不存在零陷和陷波，因此在功率預(yù)算的計算中，與光纖自
身有關(guān)的ISI損失可以被替換為由接收器均衡引起的功率損失，或由接收
器和發(fā)射器均衡的組合引起的功率損失。
圖2中左側(cè)對應(yīng)于在接收器中而不在發(fā)射器中使用線性均衡器(LE)
或判決反饋均衡器(DFE)的情況。在本申請中，這種功率損失稱為PLEw
DFE。圖2中右側(cè)對應(yīng)于在接收器和發(fā)射器中都使用LE或DFE的情況。在 這兩種情況下，該圖示出了相等的功率損失，其中功率損失與以下因素有 關(guān)(1)光纖和連接器；(2)噪聲。該圖也示出了對于兩種情況相同的
執(zhí)行余量。該余量對應(yīng)于額外數(shù)量的功率，其被分配以解決實際均衡器不 能實現(xiàn)理想均衡器可能的最小功率損失的情況。需要的執(zhí)行余量或均衡器 的實際損失可以通過模擬或表征估計出來。
與僅僅在接收器中使用LE或DFE的情況(圖的左側(cè))相關(guān)聯(lián)的功率 損失(Pi^。rDFE)大于在接收器中使用LE或DFE且在發(fā)射器中也使用預(yù) 失真(PD)形式的均衡的情況相關(guān)聯(lián)的功率損失(PLEmDFE)。這是因為 在后一種情況中，由在發(fā)射器中執(zhí)行PD均衡引起的發(fā)射功率損失降低了 由在接收器中執(zhí)行均衡引起的功率損失。因此，與在發(fā)射器中和接收器中 執(zhí)行均衡相關(guān)聯(lián)的總功率損失和與僅在接收器中執(zhí)行均衡相關(guān)聯(lián)的功率損 失近似相等。
為說明根據(jù)本發(fā)明的均衡的鏈路涉及的關(guān)鍵函數(shù)表達式和相關(guān)參數(shù)， 將對由理想均衡和預(yù)失真引起的功率損失進行描述并將其應(yīng)用到本發(fā)明的 原理上。這將說明在不超出功率預(yù)算的情況下低數(shù)據(jù)率激光器可以結(jié)合均 衡來使得高數(shù)據(jù)率鏈路得以實現(xiàn)的方式。公知由均衡的接收器引起的電功率損失由以下表達式給出
PLE。rDFE =<l/[|H(f)|2+(Sz(f)/SA(f))]〉A(chǔ)OTCJ (等式1)，
其中S"f)為NRZ數(shù)據(jù)的功率譜，Sz(f)為噪聲的功率譜，H(F)為信道、發(fā) 射器和接收器的混疊頻率響應(yīng)，oa應(yīng)用于LE并表示求算術(shù)平均值，而< >^應(yīng)用于DFE并表示求幾何平均值。假設(shè)數(shù)據(jù)和噪聲為正交的、零均值 的、廣義平穩(wěn)的隨機過程。因為Pu。rDre與噪聲輸入時均衡器對其放大的 增益因子近似相等，所以有時它被稱為噪聲增強因子。
均衡器最簡單的形式為忽略了噪聲并使信道反轉(zhuǎn)的LE。通過反轉(zhuǎn)信 道，LE在判決瞬時強迫ISI為零。因此，這種均衡器被稱作線性迫零均衡 器(LZFE)。這允許忽略公式1中的項Sz(f)/SA(0。因此，理想LZFE的 電功率損失(Plzfe)可以被表示為
PLZFE=<l/[|H(f)|2]>A (等式2) 對于現(xiàn)有的迫零均衡器來說，信道在其混疊頻率響應(yīng)中必須沒有零陷。同 樣，如果在信道中存在深陷波，LZFE可能遭受不可接受的大功率損失。 因此，為允許簡單均衡可以被使用，低帶寬發(fā)射器和接收器的聯(lián)合響應(yīng)在 奈奎斯特頻帶中必須沒有零陷或深陷波。因此，作為圖1中塊5示出的步 驟的一部分，信道的頻率響應(yīng)應(yīng)該通過設(shè)計或特性的測試來確保在奈奎斯 特頻帶中沒有零陷或深陷波，所述信道包括模擬傳輸路徑、 一小段(例如 2米)被選的光纖和模擬接收路徑。另外，使用高帶寬光纖和/或足夠短的 鏈路長度使得光纖不會在奈奎斯特帶寬中引入陷波或零陷以確保簡單均衡 電路也可以適合用在接收器中或發(fā)射器和接收器中
雖然LZFE在其反轉(zhuǎn)信道時忽略噪聲，但均衡后在判決點所接收到的 總噪聲必須足夠低以保證目標(biāo)誤碼率可以實現(xiàn)?？傇肼晫⒂袃蓚€主要貢 獻，即激光器的RIN和由LZFE引起的增強的接收器電路噪聲。如前面參 考圖1中塊5描述的，為確保激光器的RIN不導(dǎo)致BER低于目標(biāo)BER， 激光器的RIN規(guī)格應(yīng)該與通常用在非均衡的鏈路中的普通高帶寬激光器的 RIN規(guī)格相同。在行業(yè)中還沒有普遍地認識到如果要在均衡的鏈路中使用 低帶寬激光器，那么該激光器必須同樣具有足夠低的RIN。
已經(jīng)描述了與接收器均衡相關(guān)聯(lián)的功率損失，現(xiàn)在將會描述與在發(fā)射器中使用PD均衡相關(guān)聯(lián)的功率損失。通過以下等式給出由信道和PD均 衡引起的混疊頻率相應(yīng)
|HPD(f)|2 =(SB(f)/SA(f))|H(f)「 (等式3)
項SB(f)對應(yīng)于隨機預(yù)失真NRZ數(shù)據(jù)的功率譜。通過用等式3中的lHp。(f)12 取代等式2中的^(糾2可以計算出由預(yù)失真NRZ數(shù)據(jù)引起的接收器處的功 率損失。因此，如果傳輸?shù)念A(yù)失真與信道響應(yīng)近似匹配，那么這會減少所 需要的接收均衡的量。如圖2所示，與原始NRZ信號的功率相比，通過 與信道良好匹配的預(yù)失真，由接收均衡引起的損失減少了與因預(yù)失真而發(fā) 射的額外功率相近似的量。因此，通過發(fā)射預(yù)失真減少了噪聲增強。在發(fā) 射器中執(zhí)行的預(yù)失真通常為序列整形或發(fā)射脈沖整形，以下將會對其更詳 細的描述。
圖3示出了當(dāng)發(fā)射器和接收器通過100m的高帶寬光纖連接并且僅在 接收器中實施均衡時，隨發(fā)射器和接收器變化的功率損失。垂直坐標(biāo)軸表 示功率損失(PIE—L)，其與施加到接收器中的均衡有關(guān)。水平坐標(biāo)軸表 示發(fā)射器的數(shù)據(jù)率，每條曲線表示有特定帶寬的接收器。曲線11-15分別 表示有6Gb/s、 7Gb/s、 8Gb/s、 9Gb/s、 10Gb/s帶寬的接收器。對于這個實 驗，VCSEL作為激光器使用在發(fā)射器中。使用等式l計算功率損失。
基于VCSEL的光纖鏈路的功率預(yù)算可能僅允許從約為8dB的總功率 預(yù)算中為均衡器分配出約為4dB的最大PIE—L?？梢詮膱D1中看出，對于 使用對應(yīng)于曲線15的接收器進行10Gb/s的數(shù)據(jù)傳輸，可以使用的發(fā)射器 的最低數(shù)據(jù)率約為4Gb/s。如果使用了比4Gb/s更低數(shù)據(jù)率的發(fā)射器，那 么均衡器所需要的功率將導(dǎo)致功率預(yù)算被超出。因為與激光器的RIN有關(guān) 的功率損失造成誤碼率平臺(floor)，所以與RIN有關(guān)的最大功率損失不 應(yīng)該超過約l.OdB。同樣，因為與RIN有關(guān)的功率損失不包括與均衡有關(guān) 的功率損失，所以激光器的RIN應(yīng)該與高數(shù)據(jù)率激光器的RIN近似相等以 保證功率預(yù)算不被超出。當(dāng)然，這不意味著如果試圖實現(xiàn)數(shù)據(jù)率10Gb/s的 鏈路，發(fā)射器中使用的激光器就不能有比4Gb/s更低的數(shù)據(jù)率，而是意味 著需要注意確保功率預(yù)算不被超出并且激光器的RIN必須足夠低以使這些 目標(biāo)能夠?qū)崿F(xiàn)。圖4-10示出了各種結(jié)構(gòu)的收發(fā)器的框圖，全部這些收發(fā)器都適合實現(xiàn) 本發(fā)明的原理和概念。通常地，在光纖鏈路的每個末端使用相同的收發(fā)
器。每個收發(fā)器都有某些組件是圖4-10中示出的全部收發(fā)器所共有的。例 如，每個收發(fā)器的發(fā)射器都包括激光器驅(qū)動器30、激光器40和光學(xué)系統(tǒng) 50。每個收發(fā)器的接收器都包括光學(xué)系統(tǒng)60、光電二極管70和放大器80 (通常為跨阻放大器(TIA))。收發(fā)器的發(fā)射器和接收器共享控制收發(fā) 器工作的控制器20。收發(fā)器可以包括收發(fā)器模塊中常見的其他組件，例 如，對TIA 80的輸出實施時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)的CDR電路，以及監(jiān) 測光電二極管和反饋電路，所述監(jiān)測二極管和反饋電路監(jiān)測激光器輸出功 率水平并相應(yīng)調(diào)節(jié)激光器偏置電流。
參考圖4，根據(jù)此實施例，收發(fā)器10在其接收器中也包括均衡器 90，但在發(fā)射器中不包括執(zhí)行PD均衡的任何組件。均衡器90通常為DFE 或LE，例如LZFE。但是，本發(fā)明不限于在接收器中使用任何特定類型的 均衡器。激光器驅(qū)動器30的輸入端接收到的輸入數(shù)據(jù)Data In信號使得激 光器驅(qū)動器30產(chǎn)生調(diào)制信號，該調(diào)制信號控制激光器40以產(chǎn)生表示數(shù)據(jù) 位的經(jīng)調(diào)制光信號。光被光學(xué)系統(tǒng)50引導(dǎo)進輸出光纖55的末端以經(jīng)由光 纖55傳輸?shù)今詈嫌诠饫w55的相反末端的相似或相同的收發(fā)器。在收發(fā)器 10的接收器中，經(jīng)由輸入光纖57接收到的光信號被光學(xué)系統(tǒng)60引導(dǎo)到接 收光電二極管70上，光電二極管70將其接收到的光轉(zhuǎn)化為電信號。電信 號被TIA 80放大以產(chǎn)生放大的電信號。之后，放大的電信號被均衡器90 處理以產(chǎn)生收發(fā)器lO的輸出數(shù)據(jù)信號Data Out。
如上面參考圖1-3指出的，當(dāng)構(gòu)造收發(fā)器的發(fā)射器和接收器時，需要 考慮多個需要考慮的事項，例如包括鏈路的期望帶寬，使用在發(fā)射器中 的低帶寬激光器所需要的RIN和鏈路的功率預(yù)算。因此，包括在收發(fā)器中 的組件將隨著這些和其他的需要考慮的事項而變化。
圖5示出了圖4中的收發(fā)器IO的方框圖，但收發(fā)器IO的外部為用于 執(zhí)行CDR和糾錯的組件120。此收發(fā)器結(jié)構(gòu)在如果低數(shù)據(jù)率激光器不能保 證有足夠低的RIN以實現(xiàn)所期望的或需要的BER時尤其有利。在這種情 況下，實施CDR和糾錯以使所期望的或需要的BER能夠?qū)崿F(xiàn)。圖6示出了收發(fā)器130的方框圖，收發(fā)器130在發(fā)射器側(cè)包括均衡器 140以使由激光器驅(qū)動器30用來驅(qū)動激光器40的輸入數(shù)據(jù)Data In信號預(yù) 失真。在接收器中不包括均衡器。收發(fā)器130包括放大器150,放大器 150接收TIA 140的輸出并將其放大以產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)信號Data Out。此收 發(fā)器結(jié)構(gòu)的有利之處在于，在發(fā)射器中使用PD不增強激光器40的RIN。 因此，如果激光器40不能保證有足夠低的RIN以實現(xiàn)所期望的或需要的 BER，則在發(fā)射器中使用均衡器140并在接收器中使用放大器150將幫助 確保BER處于可接受的水平。在此實施例中，激光器驅(qū)動器30為線性激 光器驅(qū)動器，并且施加的PD的值被限制以免過度驅(qū)動激光器40。
圖7示出了收發(fā)器170的方框圖，收發(fā)器170在發(fā)射器中包括均衡器 180以使輸入數(shù)據(jù)Data In信號預(yù)失真，并且在接收器中包括均衡器190以 對TIA 80的輸出執(zhí)行均衡。如上面參考圖6指出的，在發(fā)射器中使用PD 不會增強激光器40的RIN。因此，如果激光器40不能保證有足夠低的 RIN以實現(xiàn)所期望的或需要的BER，在發(fā)射器和接收器中分別使用均衡器 180和190將幫助確保所得的BER是可接受的。與上面參考圖6描述的實 施例相似，在此實施例中，激光器驅(qū)動器30為線性激光器驅(qū)動器，并且 施加的PD的值被限制以免過度驅(qū)動激光器40。
圖8示出了收發(fā)器210的方框圖，收發(fā)器210在其發(fā)射器中包括CDR 電路220， CDR電路220與控制器20通訊以執(zhí)行CDR來改善BER。接收 器中的均衡器和CDR組合電路230也能幫助改善BER。因此，雖然在發(fā) 射器和接收器中都進行CDR，但是僅在接收器中執(zhí)行均衡。
圖9示出了收發(fā)器240的方框圖，收發(fā)器240在其發(fā)射器中包括均衡 器和CDR組合電路250以對輸入數(shù)據(jù)信號Data In執(zhí)行CDR和PD，收發(fā) 器240在其接收器中也包括均衡器和CDR組合電路260以對TIA 80的輸 出執(zhí)行CDR和均衡。因此，在接收器和發(fā)射器中都執(zhí)行均衡和CDR以改 善BER。與上面描述的一些結(jié)構(gòu)相類似，此收發(fā)器結(jié)構(gòu)在不能保證低帶寬 激光器40的RIN足夠低以使所期望的或需要的BER能夠?qū)崿F(xiàn)的情況下非 常有用。
圖10示出了收發(fā)器270的方框圖，收發(fā)器270在其外部有分別對數(shù)據(jù)輸入信號Data In和TIA 80的輸出執(zhí)行PD和均衡的均衡器電路280和 290。根據(jù)此實施例，所選擇的激光器40有足夠低的RIN以保證可以實現(xiàn) 所期望的或需要的BER。如果不能保證激光器40的RIN足夠低，那么應(yīng) 該在接收均衡器290之后放置CDR和糾錯電路(未示出)。
圖ll示出了一種已知LE 310的方框圖，LE 310適合使用在收發(fā)器的 接收器中以執(zhí)行接收器均衡。LE 310有對輸入信號執(zhí)行前饋濾波的前饋濾 波器(FFF) 320，和輸出判決位的判決裝置330，判決位基于從FFF 320 接收到的輸入。
圖12示出了一種已知DFE340的方框圖，DFE340適合使用在收發(fā)器 的接收器中以執(zhí)行接收器均衡。DFE 340包括FFF 350，其用以執(zhí)行輸入 信號的前饋濾波；判決裝置360,其輸出判決位，所述判決位基于從FFF 350接收的輸入；反饋濾波器(FBF) 370，其接收并過濾判決位，并將過 濾結(jié)果饋送回加法器380，加法器380從FFF 350的輸出中減去過濾結(jié) 果。
圖13示出了公知的抽頭延遲線(tap delay line)過濾器410的方框 圖，它可以分別用在圖11和圖12中的LE310或DFE 340中作為圖11和 圖12中的FFF或FBF。塊420表示延遲元件，該延遲元件可以將每位延 遲一個延遲周期D，該周期通常小于或等于一個傳輸符號周期。塊430表 示用每個延遲的位乘以濾波器系數(shù)(CO-CN)的乘法器?？梢酝ㄟ^改變?yōu)V 波器系數(shù)改變?yōu)V波器響應(yīng)。通過加法器440將乘法處理的結(jié)果相加以產(chǎn)生 濾波器的輸出。
圖14示出了自適應(yīng)均衡器460的方框圖，該自適應(yīng)均衡器460適合作 為本發(fā)明的收發(fā)器的接收器均衡器使用。自適應(yīng)均衡器460在其輸入端包 括濾波器470，其通常為用于模擬操作的匹配濾波器和用于數(shù)字實現(xiàn)方式 的抗混疊(anti-aliasing)濾波器。濾波器470的輸出被輸入到延遲線元件 480，該元件其基于延遲線元件480內(nèi)的抽頭設(shè)定而延遲信號。延遲線元 件480的輸出被輸入到誤差信號發(fā)生電路490，誤差信號發(fā)生電路490處 理經(jīng)延遲的輸入以產(chǎn)生誤差信號。誤差信號被輸入到處理誤差信號以產(chǎn)生 控制信號的均衡器控制功能電路510，該控制信號通過給延遲線元件480中的抽頭設(shè)定造成變動以對延遲線元件480的頻率響應(yīng)進行控制?？刂菩?br> 號調(diào)節(jié)延遲線元件480的響應(yīng)，直到由誤差信號發(fā)生功能塊490產(chǎn)生的誤 差信號到達其最小值。
根據(jù)一種實施例，自適應(yīng)均衡器460包括用于執(zhí)行均衡算法的功能， 該功能以突發(fā)(burst)模式工作以節(jié)省功率。圖15示出了表示自適應(yīng)均 衡器460在被設(shè)置為具有突發(fā)模式功能時的工作時序圖。當(dāng)收發(fā)器開機工 作時，無論在校準模式期間還是普通工作模式期間，都有初始收斂時間段 511，在這段時間內(nèi)從均衡器控制功能塊510向誤差信號發(fā)生功能塊490 發(fā)出的功率開關(guān)(PWS)控制信號被建立(assert)。初始收斂時間段為從 圖14中示出的誤差信號發(fā)生功能塊490輸出的誤差信號到達其最小值所 需要的時間量。在初始收斂時間段511結(jié)束時，PWS信號在第一預(yù)定時間 段512被撤銷(deassert)，之后在第二預(yù)定時間段513被重新建立。PWS 控制信號被周期性地建立和撤銷以提供工作循環(huán)。雖然可以增加功能以適 應(yīng)性地改變這些時間段以改善或優(yōu)化節(jié)省功率，但是優(yōu)選地，時間段512 和513為固定持續(xù)時間。為節(jié)省功率，時間段513通常比時間段512短得 多。時間段512和513可以由從發(fā)送器控制器20輸入到均衡器460的新設(shè) 定而改變。
均衡器控制功能塊510通常會包括控制時間段512和513的狀態(tài)機 (未示出)，盡管這也可以通過運行某些類型的可執(zhí)行軟件的處理器實 現(xiàn)。誤差信號發(fā)生功能塊490通常會包括接收PSW信號并根據(jù)PSW信號 的狀態(tài)執(zhí)行一個或多個操作的電路(諸如狀態(tài)機或執(zhí)行軟件的處理器)。 具體來說，當(dāng)PSW信號被建立時，塊490中的誤差發(fā)生電路被激活，以 處理來自延遲線元件480的下一個輸入并產(chǎn)生相應(yīng)的誤差信號，該誤差信 號之后被輸出到均衡器控制功能塊510。當(dāng)PSW信號被撤銷時，誤差發(fā)生 功能塊490內(nèi)部的這個電路被失效，因此沒有新的誤差信號被產(chǎn)生。在這 種狀態(tài)下，已輸出到均衡器控制功能塊510的誤差發(fā)生信號的最近的值繼 續(xù)被輸出到均衡器控制功能塊。因此，在撤銷PSW信號并且誤差信號發(fā) 生功能塊490內(nèi)的電路失效的時間段512，均衡器460的操作不被影響。
作為完全在均衡器內(nèi)部執(zhí)行突發(fā)模式算法的另一選擇，均衡器460可以構(gòu)造有可選的工作模式，以使收發(fā)器控制器20能夠執(zhí)行突發(fā)模式算法
的一部分并將PSW控制信號傳遞給誤差信號發(fā)生塊490。在例如確定探測 到均衡器控制功能塊510中的狀態(tài)機中有錯誤的情況下，這將會是非常有用的。
在本發(fā)明被實施在有幾個平行信道的光鏈路中的情況下，例如在發(fā)射 器包括多個激光二極管而鏈路相反端的收發(fā)器的接收器包括多個用以分別 接收由激光二極管產(chǎn)生的光信號的光電二極管的情況下，從誤差信號發(fā)生
功能塊490輸出的誤差信號可以被用來均衡全部的接收器信道。這可以減 少對鏈路執(zhí)行接收器均衡所需要的硬件的數(shù)量。
已經(jīng)描述了本發(fā)明可以被實現(xiàn)的多種方式，現(xiàn)在將描述己經(jīng)構(gòu)造和測 試了的實際光纖鏈路的實例，以示范實際執(zhí)行本發(fā)明的原理和概念的例 子。對于這個例子，兩根最大長度都為100m的OM3光纖被用于連接收發(fā) 器的接收器與發(fā)射器。這些光纖為高帶寬光纖，因此發(fā)生的任何陷波都充 分的超過了 1/2T的奈奎斯特頻率，其中T為傳輸符號周期。如上面參考 圖1中塊3所描述的，基于光纖的EMB和設(shè)計鏈路所期望的數(shù)據(jù)率來決 定使用的光纖的長度。此光纖的EMB為2GHz，km。鏈路預(yù)期的帶寬為 10Gb/s。使用上述公式計算光纖長度，其結(jié)果為最大光纖長度為0.286km 或286m。但是，通過將光纖可以有的最大長度減少到100m，更加確保在 奈奎斯特帶寬中光纖的頻率響應(yīng)中不存在深陷波或零陷。
所選擇的發(fā)射器激光器最大的RIN一OMA近似是-128dB/Hz。最大的 發(fā)射(20-80) %的上升下降時間為近似是70皮秒(ps)。所選擇的光學(xué) 接收器(PIN光電二極管和TIA)帶寬在3dB時近似是7.5GHz。用在接收 器中的均衡器為上面參考圖13描述的類型的持續(xù)時間抽頭延遲線均衡 器，并依照上面參考圖15描述的突發(fā)模式自適應(yīng)算法工作。收發(fā)器封裝 類型為SPF+。
圖16示出了所建立和測試的鏈路500的框圖，其中包括收發(fā)器510、 收發(fā)器520和光纖525和527，其中光纖525和527有用于將其連接到收 發(fā)器520和520的插座的連接器(未示出)。收發(fā)器510和520的每個都 被構(gòu)造為具有圖8所示的結(jié)構(gòu)。收發(fā)器510的發(fā)射器540通過光纖525耦合于收發(fā)器520的接收器570。收發(fā)器510的接收器550通過光纖527耦 合于收發(fā)器520的發(fā)射器580。收發(fā)器510的發(fā)射器540和接收器550都 由控制器530控制。相似地，發(fā)射器580和接收器570都由控制器560控 制。
圖17示出了圖16中示出的鏈路500的功率預(yù)算圖?？偣β暑A(yù)算為 8dBo。為使用在接收器550禾n 570中的均衡器的不理想性分配了 0.85dB 的余量。對于此實驗，在發(fā)射器540和580中沒有使用均衡。CDR電路 220 (圖8)被用在發(fā)射器540和580中，但是CDR電路是可選的并因此 而設(shè)置為可以使其失效。為均衡分配了 4dB的功率損失。所使用的激光器 有70ps的上升下降時間和-128dB/Hz的最大RIN—OMA參數(shù)，這使得由 RIN引起的功率損失為0.5dB。為連接器損耗分配了 2db的功率損失而為 光纖衰減分配了 0.35dB功率損失。為模噪聲分配了 0.2dB的功率損失并分 配了 O.ldB的交互作用功率損失。
此鏈路如預(yù)期地工作并在發(fā)射器中使用低數(shù)據(jù)率激光器實現(xiàn)了 10Gb/s 的數(shù)據(jù)率。上述方法的一個優(yōu)點為顯著減少了鏈路的成本，主要是由于相 對于通常被用于在鏈路中實現(xiàn)所期望的10Gb/s數(shù)據(jù)率的高數(shù)據(jù)率激光器， 低數(shù)據(jù)率激光器顯著下降的成本。因為使用了低數(shù)據(jù)率激光器，使在發(fā)射 器和接收器中使用其他低帶寬的光學(xué)和電學(xué)組件成為可能，這同樣降低了 成本。另一個優(yōu)點為可以避免與生產(chǎn)和測試高數(shù)據(jù)率激光器和其他高帶寬 組件有關(guān)的相對低產(chǎn)量和高成本。因此，本發(fā)明滿足了對現(xiàn)有技術(shù)不能得 到的更低成本更高數(shù)據(jù)率的鏈路的越來越多的需要。
如果在收發(fā)器的發(fā)射器中使用均衡，那么監(jiān)測光電二極管的輸出可以 被用來控制發(fā)射均衡或者預(yù)失真。監(jiān)測光電二極管一般為低速監(jiān)測光電二 極管，因為它僅被用來測量激光器的平均輸出功率水平。圖18示出根據(jù) 實施例的收發(fā)器600的框圖，其中高速監(jiān)測光電二極管被用于該目的并用 于控制發(fā)射器均衡器。收發(fā)器600與圖7中的收發(fā)器130是相同的，除了 收發(fā)器600包括高速監(jiān)測光電二極管610和高速放大器620。圖7和圖18 中相同的組件被標(biāo)注為相同的附圖標(biāo)記。
高速監(jiān)測光電二極管610可以為一般用于高速接收器中的類型，例如PIN二極管。同樣，放大器620可以是告訴接收器中常用的類型，例如 TIA。高速監(jiān)測光電二極管610快得足以將由激光器40產(chǎn)生的經(jīng)調(diào)制的光 的一部分轉(zhuǎn)換為具有相同調(diào)制率的電信號。高速放大器620快得足以探測 并放大從光電二極管610輸出的高速電信號并產(chǎn)生從高速放大器620輸出 的高速的經(jīng)放大的電信號。從放大器620輸出的信號被控制器20和發(fā)射 器均衡器640接收。控制器20處理該信號以獲得激光器的平均輸出功率 水平，并將以普通方式用其調(diào)節(jié)由激光器驅(qū)動器30傳遞給激光器40的偏 置電流。
舉例來說，發(fā)射器均衡器640可以有圖14所示的結(jié)構(gòu)。在均衡器640 的內(nèi)部或者外部，延遲元件被用來將小時間延遲引入從TIA 620輸出的信 號中以補償路徑長度的任何差異，所述路徑長度的差異為從光電二極管 610到均衡器460的誤差信號發(fā)生功能塊490 (圖14)的路徑與從均衡器 輸出端到誤差信號發(fā)生器功能塊4卯的路徑間的不同。誤差信號發(fā)生器功 能塊490之后將會產(chǎn)生誤差信號，均衡器控制功能塊510將會對該信號處 理以獲得控制信號，所述控制信號將調(diào)節(jié)均衡器480的抽頭，直到誤差信 號達到其最小值。
上面參考圖18描述的實施例使得發(fā)射器均衡器640能夠盡可能快的 產(chǎn)生眼圖(eye)以提供激光器驅(qū)動器30允許的最大偏壓和調(diào)制電流水 平。設(shè)置最大偏壓和調(diào)制電流水平以確保激光器40不會被過驅(qū)動。
可以認識到己經(jīng)通過參考多個示例性實施例對本發(fā)明進行了描述而本 發(fā)明并不限于這些實施例。例如，盡管本發(fā)明的收發(fā)器被描述為具有特定 組件和結(jié)構(gòu)，但是收發(fā)器可以包括其他組件和其他這里描述的結(jié)構(gòu)。本領(lǐng) 域的技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對本發(fā)明進行這些和其他 的修改。
權(quán)利要求
1. 一種用來設(shè)計預(yù)期具有特定數(shù)據(jù)率的光纖鏈路的方法，其中所述光纖鏈路被設(shè)計為至少包括第一收發(fā)器和第二收發(fā)器，所述第一收發(fā)器和所述第二收發(fā)器分別耦合于第一光纖和第二光纖的相反末端，所述方法包括至少部分地基于特定類型的光纖是否有對于所述光纖鏈路預(yù)期的特定數(shù)據(jù)率而言足夠的光學(xué)帶寬，來選擇用在所述鏈路中的光纖的類型，以確保所述光纖自身不是所述鏈路的數(shù)據(jù)率的限制因素；至少部分地基于所選擇的光纖類型的有效模帶寬和基于所述特定數(shù)據(jù)率，來確定所選擇的光纖類型的長度，所述光纖類型被用作與所述收發(fā)器耦合的光纖；和分別構(gòu)造用于所述第一收發(fā)器的第一發(fā)射器和第一接收器以及用于所述第二收發(fā)器的第二發(fā)射器和第二接收器，其中，作為至少構(gòu)造所述第一發(fā)射器的步驟的一部分，至少部分地基于激光器的類型是否有足夠低的相對強度噪聲來選擇至少使用在所述第一發(fā)射器中的激光器的類型，至少所述第一發(fā)射器被構(gòu)造為包括所選擇的激光器類型的激光器和用于向所選擇的激光器類型的激光器傳遞驅(qū)動信號的激光器驅(qū)動器，其中，光纖鏈路所預(yù)期的特定數(shù)據(jù)率高于至少包括在所述第一發(fā)射器中的所選擇的激光器類型的激光器額定的數(shù)據(jù)率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，如果相對強度噪聲與額定具有 與所述特定數(shù)據(jù)率相等的數(shù)據(jù)率的激光器的相對強度噪聲近似相等，那么 所述激光器的類型被判定為有足夠低的相對強度噪聲。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，如果該相對強度噪聲與額定具 有與所述特定數(shù)據(jù)率相等的數(shù)據(jù)率的激光器的相對強度噪聲相等或更低， 那么所述激光器的類型被判定為有足夠低的相對強度噪聲。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，作為至少構(gòu)造所述第一接收器的步驟的一部分，從多個接收均衡器類型中選擇使用在所述第一接收器中 的接收均衡器的類型，并且至少所述第一接收器被構(gòu)造為包括所選擇的接收均衡器類型的接收均衡器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述接收均衡器是從包括線性 均衡器類型和判決反饋均衡器類型的接收均衡器類型中選擇的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，作為至少構(gòu)造所述第一發(fā)射器的步驟的一部分，用在所述第一發(fā)射器中的發(fā)射均衡器的類型被選擇，并 且至少所述第一發(fā)射器被構(gòu)造為包括所選擇的發(fā)射均衡器類型的發(fā)射均衡器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述發(fā)射均衡器類型為預(yù)失真 均衡器類型。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述接收均衡器類型為自適應(yīng) 均衡器類型。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，至少使用在所述第一接收器中 的自適應(yīng)均衡器類型的接收均衡器執(zhí)行自適應(yīng)均衡算法，所述自適應(yīng)均衡 算法控制由所述接收均衡器執(zhí)行的均衡過程。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述自適應(yīng)均衡算法以突發(fā) 模式執(zhí)行，使得由所述接收均衡器執(zhí)行的所述均衡算法基于預(yù)定的工作循 環(huán)工作，所述預(yù)定的工作循環(huán)包括第一時間段和第二時間段，所述接收均 衡器的誤差信號發(fā)生功能電路在所述第一時間段期間產(chǎn)生新的誤差信號， 所述接收均衡器的誤差信號發(fā)生功能電路在所述第二時間段期間不產(chǎn)生新 的誤差信號，所述第一接收器使用所述誤差信號以控制經(jīng)由與所述第一接 收器相關(guān)聯(lián)的光學(xué)信道接收到的信號的均衡。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其中，所述誤差信號由平行接收器 使用以控制經(jīng)由平行光學(xué)信道的信號的均衡。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所設(shè)計的光纖鏈路所預(yù)期的 特定數(shù)據(jù)率大約為至少包括在所述第一發(fā)射器中的所選擇的激光器類型的 激光器額定的數(shù)據(jù)率的至少兩倍。
13. —種用于構(gòu)造具有特定數(shù)據(jù)率的光纖鏈路的方法，所述方法包括為第一收發(fā)器至少構(gòu)造第一發(fā)射器和為第二收發(fā)器至少構(gòu)造第二接收器，其中，作為至少構(gòu)造所述第一發(fā)射器的步驟的一部分，至少部分地基 于激光器的類型是否有足夠低的相對強度噪聲來選擇至少使用在所述第一 發(fā)射器中的激光器的類型，至少所述第一發(fā)射器被構(gòu)造為包括所選擇的激 光器類型的激光器和用于向所選擇的激光器類型的激光器傳遞驅(qū)動信號的 激光器驅(qū)動器，其中，所述光纖鏈路預(yù)期的特定數(shù)據(jù)率高于至少包括在所 述第一發(fā)射器中的所選擇的激光器類型的激光器額定的數(shù)據(jù)率；和光學(xué)地將第一光纖的相反末端耦合于所述第一收發(fā)器的第一發(fā)射器和 所述第二收發(fā)器的第二接收器，所述第一光纖是第一光纖類型的，所述第 一光纖類型已被至少部分地基于特定類型的光纖是否有對于所述光纖鏈路 的預(yù)期特定數(shù)據(jù)率而言足夠的光學(xué)帶寬而選擇用在所述鏈路中，以確保所 述第一光纖自身不會是所述鏈路的所述數(shù)據(jù)率的限制因素，所述第一光纖 的長度己被至少部分地基于所選擇的光纖類型的有效模帶寬和基于所述特 定數(shù)據(jù)率而選擇。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，如果該相對強度噪聲與額定 具有與所述特定數(shù)據(jù)率相等的數(shù)據(jù)率的激光器的相對強度噪聲近似相等， 那么所述激光器的類型被判定為有足夠低的相對強度噪聲。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，如果該相對強度噪聲與額定 具有與所述特定數(shù)據(jù)率相等的數(shù)據(jù)率的激光器的相對強度噪聲相等或更 低，那么所述激光器的類型被判定為有足夠低的相對強度噪聲。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，作為至少構(gòu)造所述第一接收 器的步驟的一部分，從多個接收均衡器類型中選擇使用在所述第一接收器 中的接收均衡器的類型，并且至少所述第一接收器被構(gòu)造為包括所選擇的 接收均衡器類型的接收均衡器。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述接收均衡器是從包括線 性均衡器類型和判決反饋均衡器類型的接收均衡器類型中選擇的。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，作為至少構(gòu)造所述第一發(fā)射 器的步驟的一部分，用在所述第一發(fā)射器中的發(fā)射均衡器的類型被選擇， 并且至少所述第一發(fā)射器被構(gòu)造為包括所選擇的發(fā)射均衡器類型的發(fā)射均 衡器。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述發(fā)射均衡器類型為預(yù)失 真均衡器類型。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述接收均衡器類型為自適 應(yīng)均衡器類型。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，至少使用在所述第一接收器 中的自適應(yīng)均衡器類型的接收均衡器執(zhí)行自適應(yīng)均衡算法，所述算法控制 由所述接收均衡器執(zhí)行的均衡過程。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述自適應(yīng)均衡算法以突發(fā) 模式執(zhí)行，使得由所述接收均衡器執(zhí)行的所述均衡算法基于預(yù)定的工作循 環(huán)工作，所述預(yù)定的工作循環(huán)包括第一時間段和第二時間段，所述接收均 衡器的誤差信號發(fā)生功能電路在所述第一時間段期間產(chǎn)生新的誤差信號， 所述接收均衡器的誤差信號發(fā)生功能電路在所述第二時間段期間不產(chǎn)生新 的誤差信號，所述第一接收器使用所述誤差信號以控制經(jīng)由與所述第一接 收器相關(guān)聯(lián)的光學(xué)信道接收到的信號的均衡。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述誤差信號由平行接收器 使用以控制經(jīng)由平行光學(xué)信道的信號的均衡。
24. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述光纖鏈路的特定數(shù)據(jù)率 大約為至少包括在所述第一發(fā)射器中的所選擇的激光器類型的激光器額定 的數(shù)據(jù)率的至少兩倍。
25. —種自適應(yīng)均衡器，包括 輸入端口，其用于接收要被均衡的信號；濾波器組件，其耦合于所述輸入端口并接收在所述輸入端口所接收到 的信號，所述濾波器對所接收到的信號進行濾波并輸出經(jīng)濾波的信號；延遲線元件，其耦合于所述濾波器并接收從所述濾波器輸出的經(jīng)濾波 的信號，所述延遲線元件基于由所述延遲線元件接收的第一控制信號延遲 所述經(jīng)濾波的信號并輸出經(jīng)延遲的信號；輸出端口，其耦合于所述延遲線元件以從所述均衡器輸出所述經(jīng)延遲 的信號；誤差信號發(fā)生組件，其耦合于所述延遲線元件，所述誤差信號發(fā)生組件接收所述經(jīng)延遲的信號并在誤差信號發(fā)生電路中處理所述經(jīng)延遲的信號 以產(chǎn)生誤差信號，所述誤差信號發(fā)生組件輸出所述誤差信號；和均衡器控制組件，其耦合于所述誤差信號發(fā)生組件和所述延遲線元 件，所述均衡器控制組件接收從所述誤差信號發(fā)生組件輸出的所述誤差信 號并處理所接收的誤差信號以產(chǎn)生所述第一控制信號，所述均衡器控制組 件向所述延遲線元件輸出所述第一控制信號，所述均衡器控制組件將第二 控制信號輸出到所述誤差信號發(fā)生組件，所述誤差信號發(fā)生組件基于所述 第二控制信號的狀態(tài)來禁用或激活所述誤差信號發(fā)生電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及光纖鏈路、用于鏈路中的收發(fā)器及它們的設(shè)計和構(gòu)造方法。本發(fā)明提供了一種光纖鏈路，所述光纖鏈路使用相對低成本的收發(fā)器來實現(xiàn)高數(shù)據(jù)率工作，所述收發(fā)器包含較便宜的低帶寬光學(xué)和電學(xué)組件。該光纖鏈路的數(shù)據(jù)率可以比收發(fā)器的激光器的數(shù)據(jù)率更大，只要該激光器符合一定噪聲要求；具體地說，激光器的相對強度噪聲必須足夠低以確保鏈路的低誤碼率工作。
文檔編號H04B10/14GK101414880SQ20081016794
公開日2009年4月22日 申請日期2008年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月17日
發(fā)明者大衛(wèi)·喬治·卡寧哈曼, 羅納德·坎納施羅, 薩米爾·安布羅達 申請人:安華高科技光纖Ip(新加坡)私人有限公司