一種可配置調製方式的光發射的製造方法

2023-04-26 21:26:48

一種可配置調製方式的光發射的製造方法
【專利摘要】本發明提出了一種可配置調製方式的光發射機，應用于波分復用器和高通道光分路器集成的無源光網絡，以及波分復用長距離光傳輸系統，該發射機包括：雷射光源、QPSK調製器1、QPSK調製器2、延時線幹涉儀、偏振復用器、光分束器、光開關1、光開關2、光開關3、光開關4和光開關5。本發明的可配置調製方式的光發射機，通過控制光開關1-5的開關狀態和延遲線幹涉儀的外加偏置電壓來實現QPSK，PM-QPSK、8QAM、8PSK等調製方式，並實現上述幾種調製方式的互相切換，提高了光網絡的傳輸效率，降低了信號發生裝置的成本，還可以更好地滿足光通信系統多種複雜傳輸鏈路環境的要求。該可配置調製方式的光發射機適用單模光纖、多模光纖以及波分復用、光時分復用、偏振復用等光網絡傳輸環境。
【專利說明】一種可配置調製方式的光發射機【技術領域】[0001]本發明涉及一種光發射機，尤其涉及一種可配置調製方式的光發射機。【背景技術】[0002]基於光網絡的全球通信基礎設施是現代社會的經濟和文化發展的關鍵。近年來 寬帶上網，網絡存儲，在線電視，視頻通話等服務正在逐漸消耗現有的光接入網絡帶寬，網 絡流量的正在以一個驚人的速度增長，這使得核心網絡與光接入網均面臨著前所未有的容 量壓力。所以尋找並設計一個能夠解決「傳輸容量危機」的方案，包括靈活可配置的光發射 機，相干檢測-數字均衡技術以及光纖鏈路多種復用模式等技術是現在業內人士致力於研 究的熱點。[0003]無源光網絡(PON)被視為解決光接入網帶寬瓶頸的關鍵技術，其中，WDM-PON由於 其容量大，管理方便，協議透明性好及便於更新換代等優勢而被廣大業內人士認為下一代 光接入網的主要可選方案。不同於基於時分復用的光無源接入技術，WDM-PON是基于波分 復用技術的新式接入網，這種技術充分利用了光鏈路終端(OLT)與光網絡單元(ONU)之間 的光纖。在向該技術演進當中，基于波分復用和高通道光分路器的混合PON網絡由於具備 極好的帶寬升級能力，以及較靈活的帶寬管理和利用效率，因此備受青睞並具備較好的實 際應用前景。如附圖8所示，為一個典型的混合光網絡結構示意圖。在一個無源光網絡當 中，光線路終端位於交換局端，光網絡單元位於用戶端，光分配網為兩者的物理連接提供共 享光傳輸介質，通過無源光分路器構成的拓撲光分配網實現數據的透明傳輸。所以在未來 的光網絡當中，一個靈活可切換的多碼型的光調製結構在動態傳輸光網絡當中具有很大的 優勢和實用價值。[0004]另一方面由於近期相干探測和高速信號處理技術的成熟運用，使得高階相移鍵控 (PSK)和正交幅度調製(QAM)格式在提高光纖通信系統的傳輸效率方面得到了更加廣泛的 應用。目前，四相相移鍵控(QPSK)是一種應用最多的調製格式，它具有很高的非線性容忍 度和良好的光信噪比。這些特點使得QPSK調製格式在100Gb/s長距離光纖傳輸系統中得 到了重要的應用。相比而言，光八進位相移鍵控(D8PSK)，光八進位正交調製格式(8QAM)和 十六進位正交調製格式(16QAM)具有更高的傳輸效率，每個信號攜帶三到四個bit的信息。 這些碼型不僅具有很高的傳輸效率，而且針對於不同的光纖傳輸環境，傳輸距離以及用戶 需求，它們各自具有不同的優勢，如:8PSK具有良好的非線性容忍度；8QAM對噪聲的容忍度 比8PSK高1.6db ;比16QAM高2db ;16QAM傳輸的每個信號比8PSK，8QAM多攜帶一個bit的 信息等；如果能有一種方案，將這些優秀的碼型在不同的光纖傳輸環境中靈活的切換，那將 極大的提高系統傳輸效率和容量。[0005]如果能有一種光發射機能夠實現QPSK、PM-QPSK, D8PSK、8QAM等幾種碼型，就可以 提高系統的傳輸性能，合理地利用傳輸帶寬還可以節約系統搭建成本。
【發明內容】
[0006]為了解決光纖傳輸網絡頻譜利用低等實際問題，本發明提供了一種可配置調製方式的光發射機，能夠實現各種調製方式並在各種調製方式之間切換。[0007]本發明通過如下技術方案實現:[0008]一種可配置調製方式的光發射機，應用于波分復用器和高通道光分路器集成的無源光網絡，以及波分復用長距離光傳輸系統，該發射機包括:雷射光源、QPSK調製器1、QPSK 調製器2、延時線幹涉儀、偏振復用器、光分束器、光開關1、光開關2、光開關3、光開關4和光開關5 ;所述雷射光源連接光分束器，光分束器直接連接光開關2，同時又通過光開關I連接光開關2，光開關2連接所述QPSK調製器I，所述QPSK調製器I通過光開關3級聯所述延時線幹涉儀，所述延時線幹涉儀通過光開關4級聯所述QPSK調製器2，所述QPSK調製器2 通過光開關5連接所述偏振復用器，光開關3連接所述偏振復用器，光開關I連接光開關4 ； 通過控制光開關1-5以及延時線幹涉儀的比特和相位延遲，實現所述光發射機輸出QPSK、 PM-QPSK, D8PSK、或8QAM調製方式的光信號並在上述調製方式之間互相切換。[0009]進一步地，所述延時線幹涉儀包括一碼元延時和一個相位調製器。[0010]進一步地，通過調整所述延時線幹涉儀的外加偏執電壓來調整相位偏移。[0011 ] 進一步地，所述光發射機包括至少四個馬赫-曾德爾幹涉儀，所述馬赫-曾德爾幹涉儀與所述QPSK調製器I和QPSK調製器2的數據輸入埠相連。[0012]進一步地，光載波只經過QPSK調製器I調製，生成QPSK調製格式；光載波經分束器生成的兩路光載波信號，分別經過QPSK調製器I和QPSK調製器2調製後，經過光偏振復用器復用能夠生成PM-QPSK調製信號；光載波經過QPSK調製器I和外加45°偏置角的延遲幹涉儀，後經過QPSK調製器2生成8PSK調製信號；光載波經過QPSK調製器I和外加30° 偏置角的延遲幹涉儀，後經過QPSK調製器2生成8QAM調製信號。[0013]本發明另一方面，提供了一種操作本發明的可配置調製方式的光發射機的方法:[0014]斷開光開關I與光開關4的連接，斷開光開關3與延遲幹擾儀的連接，斷開光開關 5與偏振復用器的連接，光載波經過光分束器，使雷射光束分為兩束相同的雷射，其中一路雷射通過光開關I後再經過光開關2，另一路雷射信號直接經過開關2，兩路雷射信號同時經過光調製器I加載調製信息，生成QPSK調製信號輸出到偏振復用器，生成QPSK調製方式的光信號；[0015]斷開光開關3與延遲幹擾儀的連接，使得光載波經過光分束器、光開關I後、光開關4後，輸入到QPSK調製器2生成QPSK調製信號，該QPSK調製信號再經過開關5和偏振復用器得到X方向偏振的QPSK調製信號；另一路光載波經過光分束器、光開關2後，輸入到 QPSK調製器I生成QPSK調製信號，該QPSK調製信號再經過開關3和偏振復用器得到Y方向偏振的QPSK調製信號；X方向和y方向偏振的兩路QPSK調製信號合成雙偏振態的QPSK 信號(PM-QPSK)信號；[0016]斷開光開關I與光開關4的連接,斷開光開關3與偏振復用器的連接,使得光載波經過QPSK調製器I輸出QPSK調製信號，再經過相位偏置為45°的延遲幹涉儀後，輸入QPSK 調製器2生成8PSK調製信號，再經過開關5和偏振復用器，生成8PSK調製方式的光信號；[0017]斷開光開關I與光開關4的連接,斷開光開關3與偏振復用器的連接,使得光載波經過QPSK調製器I輸出QPSK調製信號，再經過相位偏置為30°的延遲幹涉儀後，生成振幅之比為1+√3/√2且相鄰信號相位差為45°連續信號，該信號輸入QPSK調製器2生成8QAM調製信號，再經過開關5和偏振復用器，生成8QAM調製方式的光信號。[0018]本發明的有益效果是:本發明的可配置調製方式的光發射機，通過控制光開關 1-5的開關狀態和延遲線幹涉儀的外加偏置電壓來實現QPSK，PM-QPSK、8QAM、8PSK等調製 方式，並實現上述幾種調製方式的互相切換，提高了光網絡的的傳輸效率，降低了信號發生 裝置的成本，還可以更好地滿足光通信系統多種複雜傳輸鏈路環境的要求。該可配置調製 方式的光發射機適用單模光纖、多模光纖以及波分復用(WDM)、光時分復用(0TDM)、偏振復 用(pol-mux)等光網絡傳輸環境。【專利附圖】

【附圖說明】[0019]圖1是本發明的可配置調製方式的光發射機的結構示意圖；[0020]圖2是本發明的可配置調製方式的光發射機的調製原理圖；[0021]圖3是本發明的可配置調製方式的光發射機的預編碼器的結構；[0022]圖4是本發明的光發射機生成QPSK調製格式的原理圖；[0023]圖5是本發明的光發射機生成PM-QPSK調製格式的原理圖；[0024]圖6是本發明的光發射機構生成8PSK調製格式的原理圖；[0025]圖7是本發明的光發射機生成8QAM調製格式的原理圖；[0026]圖8是包括本發明的光發射機的WDM-PON光接入網絡示意圖。【具體實施方式】[0027]下面結合【專利附圖】

【附圖說明】及【具體實施方式】對本發明進一步說明。[0028]本發明的可配置調製方式的的光發射機的結構如附圖1所示，它由雷射光源、 QPSK調製器1、QPSK調製器2、延時線幹涉儀、偏振復用器、光分束器、光開關1、光開關2、光 開關3、光開關4和光開關5構成；雷射光源連接光分束器,光分束器直接連接光開關2,同 時又通過光開關I連接光開關2，光開關2連接QPSK調製器I，QPSK調製器I通過光開關3 級聯延時線幹涉儀，延時線幹涉儀通過光開關4級聯QPSK調製器2，QPSK調製器2通過光 開關5連接偏振復用器，光開關3連接偏振復用器，光開關I連接光開關4 ;通過控制光開關 1-5以及延時線幹涉儀的比特和相位延遲，實現所述光發射機輸出QPSK、PM-QPSK, D8PSK、 或8QAM調製方式的光信號並在上述調製方式之間互相切換。[0029]其中，光發射機包括至少四個馬赫-曾德爾幹涉儀，所述馬赫-曾德爾幹涉儀與所 述QPSK調製器I和QPSK調製器2的數據輸入埠相連。延時線幹涉儀包括一碼元延時和 一個相位調製器。通過調整所述延時線幹涉儀的外加偏執電壓來調整相位偏移。[0030]附圖2所示是可配置產生8QAM和8PSK光信號的原理裝置圖。在實現調製的過程 中，還需要配合預編碼技術來實現結構的可配置性，如附圖3所示，調製信號與輸入信號的 關係式如式(I)所示。[0031]
【權利要求】
1. 一種可配置調製方式的光發射機，應用于波分復用器和高通道光分路器集成的無源光網絡以及波分復用長距離光傳輸系統，其特徵在於:包括:雷射光源、QPSK調製器1、QPSK 調製器2、延時線幹涉儀、偏振復用器、光分束器、光開關1、光開關2、光開關3、光開關4和光開關5 ;所述雷射光源連接光分束器，光分束器直接連接光開關2，同時又通過光開關I連接光開關2，光開關2連接所述QPSK調製器I，所述QPSK調製器I通過光開關3級聯所述延時線幹涉儀，所述延時線幹涉儀通過光開關4級聯所述QPSK調製器2，所述QPSK調製器2 通過光開關5連接所述偏振復用器，光開關3連接所述偏振復用器，光開關I連接光開關4 ； 通過控制光開關1-5以及延時線幹涉儀的比特和相位延遲，實現所述光發射機輸出QPSK、 PM-QPSK, D8PSK、或8QAM調製方式的光信號並在上述調製方式之間互相切換。
2.根據權利要求1所述的可配置調製方式的光發射機，其特徵在於:所述延時線幹涉儀包括一碼元延時和一個相位調製器。
3.根據權利要求2所述的可配置調製方式的光發射機，其特徵在於:通過調整所述延時線幹涉儀的外加偏執電壓來調整相位偏移。
4.根據權利要求1所述的可配置調製方式的光發射機，其特徵在於:所述QPSK調製器由兩個馬赫-曾德爾幹涉儀組成。
5.根據權利要求1所述的可配置調製方式的光發射機，其特徵在於:光載波只經過 QPSK調製器I調製，生成QPSK調製格式；光載波經分束器生成的兩路光載波信號，分別經過QPSK調製器I和QPSK調製器2調製後，經過光偏振復用器復用能夠生成PM-QPSK調製信號；光載波經過QPSK調製器I和外加45°偏置角的延遲幹涉儀，後經過QPSK調製器2 生成8PSK調製信號；光載波經過QPSK調製器I和外加30°偏置角的延遲幹涉儀，後經過 QPSK調製器2生成8QAM調製信號。
6.—種操作如權利要求1-5所述的可配置調製方式的光發射機的方法,其特徵在於:當斷開光開關I與光開關4的連接、斷開光開關3與延遲幹擾儀的連接、斷開光開關5與偏振復用器的連接時，光載波經過光分束器，使雷射光束分為兩束相同的雷射，其中一路雷射通過光開關I後再經過光開關2，另一路雷射信號直接經過開關2，兩路雷射信號同時經過光調製器I加載調製信息，生成QPSK調製信號輸出到偏振復用器，生成QPSK調製方式的光信號；當斷開光開關3與延遲幹擾儀的連接時，光載波經過光分束器、光開關I後、光開關4後，輸入到QPSK調製器2生成QPSK調製信號，該QPSK調製信號再經過開關5和偏振復用器得到X方向偏振的QPSK調製信號；另一路光載波經過光分束器、光開關2後，輸入到 QPSK調製器I生成QPSK調製信號，該QPSK調製信號再經過開關3和偏振復用器得到Y方向偏振的QPSK調製信號；X方向和Y方向偏振的兩路QPSK調製信號合成雙偏振態的QPSK 信號(PM-QPSK)信號；當斷開光開關I與光開關4的連接、斷開光開關3與偏振復用器的連接時，光載波經過QPSK調製器I輸出QPSK調製信號，再經過相位偏置為45°的延遲幹涉儀後，輸入QPSK調製器2生成8PSK調製信號，再經過開關5和偏振復用器，生成8PSK調製方式的光信號；當斷開光開關I與光開關4的連接、斷開光開關3與偏振復用器的連接時，光載波經過 QPSK調製器I輸出QPSK調製信號，再經過相位偏置為30°的延遲幹涉儀後，生成振幅之比為(1+32)且相鄰信號相位差為45°連續信號，該信號輸入QPSK調製器2生成8QAM調製信號，再經過開關5和偏振復用器，生成8QAM調製方式的光信號。
7 .一種包括權利要求1-5所述的可配置調製方式的光發射機的光通信系統。
【文檔編號】H04B10/556GK103607246SQ201310598250
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月22日 優先權日:2013年11月22日
【發明者】楊彥甫, 顏丙陽, 朱宇鵬, 吳炳雄, 姚勇 申請人:哈爾濱工業大學深圳研究生院