경제성이 우수한 Kramers-Kronig 직접 검출 광전송 시스템

Abstract

직접 검출 광수신 방식(direct detection: DD)은 가장 단순하며 하나의 포토 다이오드를 사용하여 구현할 수 있다. 그러므로 이 방식은 비용에 민감한 어플리케이션에 적합한 광 수신기로 오랫동안 사용되어 왔다. 그러나 빛의 직접 검출은 세기 정보만을 복구하고, 위상정보는 손실된다. 최근 Kramer-Kronig (KK) 수신기는 직접 검출 된 신호로부터 위상 정보를 추출 할 수있는 능력 때문에 많은 주목을 받고 있다. 광학 단측 파대 (SSB) 신호의 전계가 최소 위상 조건을 만족하는 한, 신호의 강도와 위상은 KK 관계로 연결된다. 따라서,이 DD 수신기는 코 히어 런트 수신기와 마찬가지로 신호의 복소수 전계를 검출 할 수있다. 이는 수신기에서 다양한 디지털 신호 처리를 사용하여 선형 전송 손상을 보상 할 수 있음을 의미한다. 이는 또한 광 SSB 신호의 직접 검출에 고유 한 신호 신호 비트 간섭이 DD 수신기에서 완전히 제거 될 수 있음을 의미한다. 광 SSB 신호를 생성하는 일반적인 방법은 IQ 변조기를 이용하는 것이다. 변조기는 신호와 힐버트 변환에 의해 구동된다. 그러나,이 변조기는 부피가 커서 송신기에서 큰 풋 프린트를 차지한다. 이 변조기의 큰 삽입 손실은 송신단의 출력에서 광 증폭기를 필요하게 만든다. 또한, IQ 변조기 기반의 광 SSB 송신기에는 2 개의 고속 디지털 - 아날로그 변환기 (DAC)가 필요하다. 이 논문에서는 Kramers-Kronig Direct Detection에 대한 광학 SSB 신호를 생성하기 위해 전자 흡수 변조 레이저 (EML)를 사용한다. 비용 효율적이고 컴팩트 한이 장치는 송신기에서 하나의 DAC 만 필요로하고 출력에서 ​​고전력 신호를 생성한다.그러나, EML의 세기 변조는 광학 양측 대역 신호를 생성한다. 수신기에서 광학 밴드 패스 필터 (OBPF)를 사용하여 측 파대 중 하나를 제거한다. OBPF의 롤오프 특성으로 인해 캐리어와 신호 사이에 보호 대역을 삽입해야한다. 이는 수신기 감도와 스펙트럼 효율간에 트레이드 오프가 있음을 의미한다. 보호 대역이 좁은 경우, 측 대역 중 하나는 OBPF에 의해 충분히 억제되지 않으므로 결과 신호는 잔류 측 대역 신호와 유사하다. 잔류 측 파대는 KK 수신기의 위상 복원에 필요한 조건 중 하나를 위반하는 역할을하기 때문에 수신기 감도가 저하 될 수있다. 한편, 큰 가드 밴드는 스펙트럼 효율을 희생하면서 SSB 신호의 생성을 용이하게한다. 제안된 기법을 시연을 위해 1550nm EML을 사용하여 생성된 40-Gb/s OFDM(orthogonal frequency-division multiplexed) 신호의 전송과 KK 수신기를 이용한 검출을 실험적으로 증명한다. 광 캐리어와 신호 사이의 캐리어 대 신호 전력 비율 및 가드 밴드의 최적화를 통해, 나는 80km 길이의 표준 단일 모드 광섬유를 통한 전송 후에 -16.7dBm의 수신기 감도를 달성했다. 나는 제안 된 계획이 KK 시스템을위한 비용 효율적인 광 송신기를 구현하는 데 사용될 수 있다고 믿는다.