一種可配置調(diào)制方式的光發(fā)射的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種可配置調(diào)制方式的光發(fā)射機(jī)，應(yīng)用于波分復(fù)用器和高通道光分路器集成的無源光網(wǎng)絡(luò)，以及波分復(fù)用長距離光傳輸系統(tǒng)，該發(fā)射機(jī)包括：激光光源、QPSK調(diào)制器1、QPSK調(diào)制器2、延時(shí)線干涉儀、偏振復(fù)用器、光分束器、光開關(guān)1、光開關(guān)2、光開關(guān)3、光開關(guān)4和光開關(guān)5。本發(fā)明的可配置調(diào)制方式的光發(fā)射機(jī)，通過控制光開關(guān)1-5的開關(guān)狀態(tài)和延遲線干涉儀的外加偏置電壓來實(shí)現(xiàn)QPSK，PM-QPSK、8QAM、8PSK等調(diào)制方式，并實(shí)現(xiàn)上述幾種調(diào)制方式的互相切換，提高了光網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率，降低了信號(hào)發(fā)生裝置的成本，還可以更好地滿足光通信系統(tǒng)多種復(fù)雜傳輸鏈路環(huán)境的要求。該可配置調(diào)制方式的光發(fā)射機(jī)適用單模光纖、多模光纖以及波分復(fù)用、光時(shí)分復(fù)用、偏振復(fù)用等光網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境。
【專利說明】一種可配置調(diào)制方式的光發(fā)射機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明涉及一種光發(fā)射機(jī)，尤其涉及一種可配置調(diào)制方式的光發(fā)射機(jī)?！颈尘凹夹g(shù)】[0002]基于光網(wǎng)絡(luò)的全球通信基礎(chǔ)設(shè)施是現(xiàn)代社會(huì)的經(jīng)濟(jì)和文化發(fā)展的關(guān)鍵。近年來 寬帶上網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)，在線電視，視頻通話等服務(wù)正在逐漸消耗現(xiàn)有的光接入網(wǎng)絡(luò)帶寬，網(wǎng) 絡(luò)流量的正在以一個(gè)驚人的速度增長，這使得核心網(wǎng)絡(luò)與光接入網(wǎng)均面臨著前所未有的容 量壓力。所以尋找并設(shè)計(jì)一個(gè)能夠解決“傳輸容量危機(jī)”的方案，包括靈活可配置的光發(fā)射 機(jī)，相干檢測(cè)-數(shù)字均衡技術(shù)以及光纖鏈路多種復(fù)用模式等技術(shù)是現(xiàn)在業(yè)內(nèi)人士致力于研 究的熱點(diǎn)。[0003]無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)被視為解決光接入網(wǎng)帶寬瓶頸的關(guān)鍵技術(shù)，其中，WDM-PON由于 其容量大，管理方便，協(xié)議透明性好及便于更新?lián)Q代等優(yōu)勢(shì)而被廣大業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為下一代 光接入網(wǎng)的主要可選方案。不同于基于時(shí)分復(fù)用的光無源接入技術(shù)，WDM-PON是基于波分 復(fù)用技術(shù)的新式接入網(wǎng)，這種技術(shù)充分利用了光鏈路終端(OLT)與光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)之間 的光纖。在向該技術(shù)演進(jìn)當(dāng)中，基于波分復(fù)用和高通道光分路器的混合PON網(wǎng)絡(luò)由于具備 極好的帶寬升級(jí)能力，以及較靈活的帶寬管理和利用效率，因此備受青睞并具備較好的實(shí) 際應(yīng)用前景。如附圖8所示，為一個(gè)典型的混合光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。在一個(gè)無源光網(wǎng)絡(luò)當(dāng) 中，光線路終端位于交換局端，光網(wǎng)絡(luò)單元位于用戶端，光分配網(wǎng)為兩者的物理連接提供共 享光傳輸介質(zhì)，通過無源光分路器構(gòu)成的拓?fù)涔夥峙渚W(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的透明傳輸。所以在未來 的光網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，一個(gè)靈活可切換的多碼型的光調(diào)制結(jié)構(gòu)在動(dòng)態(tài)傳輸光網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中具有很大的 優(yōu)勢(shì)和實(shí)用價(jià)值。[0004]另一方面由于近期相干探測(cè)和高速信號(hào)處理技術(shù)的成熟運(yùn)用，使得高階相移鍵控 (PSK)和正交幅度調(diào)制(QAM)格式在提高光纖通信系統(tǒng)的傳輸效率方面得到了更加廣泛的 應(yīng)用。目前，四相相移鍵控(QPSK)是一種應(yīng)用最多的調(diào)制格式，它具有很高的非線性容忍 度和良好的光信噪比。這些特點(diǎn)使得QPSK調(diào)制格式在100Gb/s長距離光纖傳輸系統(tǒng)中得 到了重要的應(yīng)用。相比而言，光八進(jìn)制相移鍵控(D8PSK)，光八進(jìn)制正交調(diào)制格式(8QAM)和 十六進(jìn)制正交調(diào)制格式(16QAM)具有更高的傳輸效率，每個(gè)信號(hào)攜帶三到四個(gè)bit的信息。 這些碼型不僅具有很高的傳輸效率，而且針對(duì)于不同的光纖傳輸環(huán)境，傳輸距離以及用戶 需求，它們各自具有不同的優(yōu)勢(shì)，如:8PSK具有良好的非線性容忍度；8QAM對(duì)噪聲的容忍度 比8PSK高1.6db ;比16QAM高2db ;16QAM傳輸?shù)拿總€(gè)信號(hào)比8PSK，8QAM多攜帶一個(gè)bit的 信息等；如果能有一種方案，將這些優(yōu)秀的碼型在不同的光纖傳輸環(huán)境中靈活的切換，那將 極大的提高系統(tǒng)傳輸效率和容量。[0005]如果能有一種光發(fā)射機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)QPSK、PM-QPSK, D8PSK、8QAM等幾種碼型，就可以 提高系統(tǒng)的傳輸性能，合理地利用傳輸帶寬還可以節(jié)約系統(tǒng)搭建成本。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]為了解決光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)頻譜利用低等實(shí)際問題，本發(fā)明提供了一種可配置調(diào)制方式的光發(fā)射機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)各種調(diào)制方式并在各種調(diào)制方式之間切換。[0007]本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):[0008]一種可配置調(diào)制方式的光發(fā)射機(jī)，應(yīng)用于波分復(fù)用器和高通道光分路器集成的無源光網(wǎng)絡(luò)，以及波分復(fù)用長距離光傳輸系統(tǒng)，該發(fā)射機(jī)包括:激光光源、QPSK調(diào)制器1、QPSK 調(diào)制器2、延時(shí)線干涉儀、偏振復(fù)用器、光分束器、光開關(guān)1、光開關(guān)2、光開關(guān)3、光開關(guān)4和光開關(guān)5 ;所述激光光源連接光分束器，光分束器直接連接光開關(guān)2，同時(shí)又通過光開關(guān)I連接光開關(guān)2，光開關(guān)2連接所述QPSK調(diào)制器I，所述QPSK調(diào)制器I通過光開關(guān)3級(jí)聯(lián)所述延時(shí)線干涉儀，所述延時(shí)線干涉儀通過光開關(guān)4級(jí)聯(lián)所述QPSK調(diào)制器2，所述QPSK調(diào)制器2 通過光開關(guān)5連接所述偏振復(fù)用器，光開關(guān)3連接所述偏振復(fù)用器，光開關(guān)I連接光開關(guān)4 ； 通過控制光開關(guān)1-5以及延時(shí)線干涉儀的比特和相位延遲，實(shí)現(xiàn)所述光發(fā)射機(jī)輸出QPSK、 PM-QPSK, D8PSK、或8QAM調(diào)制方式的光信號(hào)并在上述調(diào)制方式之間互相切換。[0009]進(jìn)一步地，所述延時(shí)線干涉儀包括一碼元延時(shí)和一個(gè)相位調(diào)制器。[0010]進(jìn)一步地，通過調(diào)整所述延時(shí)線干涉儀的外加偏執(zhí)電壓來調(diào)整相位偏移。[0011 ] 進(jìn)一步地，所述光發(fā)射機(jī)包括至少四個(gè)馬赫-曾德爾干涉儀，所述馬赫-曾德爾干涉儀與所述QPSK調(diào)制器I和QPSK調(diào)制器2的數(shù)據(jù)輸入端口相連。[0012]進(jìn)一步地，光載波只經(jīng)過QPSK調(diào)制器I調(diào)制，生成QPSK調(diào)制格式；光載波經(jīng)分束器生成的兩路光載波信號(hào)，分別經(jīng)過QPSK調(diào)制器I和QPSK調(diào)制器2調(diào)制后，經(jīng)過光偏振復(fù)用器復(fù)用能夠生成PM-QPSK調(diào)制信號(hào)；光載波經(jīng)過QPSK調(diào)制器I和外加45°偏置角的延遲干涉儀，后經(jīng)過QPSK調(diào)制器2生成8PSK調(diào)制信號(hào)；光載波經(jīng)過QPSK調(diào)制器I和外加30° 偏置角的延遲干涉儀，后經(jīng)過QPSK調(diào)制器2生成8QAM調(diào)制信號(hào)。[0013]本發(fā)明另一方面，提供了一種操作本發(fā)明的可配置調(diào)制方式的光發(fā)射機(jī)的方法:[0014]斷開光開關(guān)I與光開關(guān)4的連接，斷開光開關(guān)3與延遲干擾儀的連接，斷開光開關(guān) 5與偏振復(fù)用器的連接，光載波經(jīng)過光分束器，使激光光束分為兩束相同的激光，其中一路激光通過光開關(guān)I后再經(jīng)過光開關(guān)2，另一路激光信號(hào)直接經(jīng)過開關(guān)2，兩路激光信號(hào)同時(shí)經(jīng)過光調(diào)制器I加載調(diào)制信息，生成QPSK調(diào)制信號(hào)輸出到偏振復(fù)用器，生成QPSK調(diào)制方式的光信號(hào)；[0015]斷開光開關(guān)3與延遲干擾儀的連接，使得光載波經(jīng)過光分束器、光開關(guān)I后、光開關(guān)4后，輸入到QPSK調(diào)制器2生成QPSK調(diào)制信號(hào)，該QPSK調(diào)制信號(hào)再經(jīng)過開關(guān)5和偏振復(fù)用器得到X方向偏振的QPSK調(diào)制信號(hào)；另一路光載波經(jīng)過光分束器、光開關(guān)2后，輸入到 QPSK調(diào)制器I生成QPSK調(diào)制信號(hào)，該QPSK調(diào)制信號(hào)再經(jīng)過開關(guān)3和偏振復(fù)用器得到Y(jié)方向偏振的QPSK調(diào)制信號(hào)；X方向和y方向偏振的兩路QPSK調(diào)制信號(hào)合成雙偏振態(tài)的QPSK 信號(hào)(PM-QPSK)信號(hào)；[0016]斷開光開關(guān)I與光開關(guān)4的連接,斷開光開關(guān)3與偏振復(fù)用器的連接,使得光載波經(jīng)過QPSK調(diào)制器I輸出QPSK調(diào)制信號(hào)，再經(jīng)過相位偏置為45°的延遲干涉儀后，輸入QPSK 調(diào)制器2生成8PSK調(diào)制信號(hào)，再經(jīng)過開關(guān)5和偏振復(fù)用器，生成8PSK調(diào)制方式的光信號(hào)；[0017]斷開光開關(guān)I與光開關(guān)4的連接,斷開光開關(guān)3與偏振復(fù)用器的連接,使得光載波經(jīng)過QPSK調(diào)制器I輸出QPSK調(diào)制信號(hào)，再經(jīng)過相位偏置為30°的延遲干涉儀后，生成振幅之比為1+√3/√2且相鄰信號(hào)相位差為45°連續(xù)信號(hào)，該信號(hào)輸入QPSK調(diào)制器2生成8QAM調(diào)制信號(hào)，再經(jīng)過開關(guān)5和偏振復(fù)用器，生成8QAM調(diào)制方式的光信號(hào)。[0018]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的可配置調(diào)制方式的光發(fā)射機(jī)，通過控制光開關(guān) 1-5的開關(guān)狀態(tài)和延遲線干涉儀的外加偏置電壓來實(shí)現(xiàn)QPSK，PM-QPSK、8QAM、8PSK等調(diào)制 方式，并實(shí)現(xiàn)上述幾種調(diào)制方式的互相切換，提高了光網(wǎng)絡(luò)的的傳輸效率，降低了信號(hào)發(fā)生 裝置的成本，還可以更好地滿足光通信系統(tǒng)多種復(fù)雜傳輸鏈路環(huán)境的要求。該可配置調(diào)制 方式的光發(fā)射機(jī)適用單模光纖、多模光纖以及波分復(fù)用(WDM)、光時(shí)分復(fù)用(0TDM)、偏振復(fù) 用(pol-mux)等光網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境?！緦＠綀D】

【附圖說明】[0019]圖1是本發(fā)明的可配置調(diào)制方式的光發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；[0020]圖2是本發(fā)明的可配置調(diào)制方式的光發(fā)射機(jī)的調(diào)制原理圖；[0021]圖3是本發(fā)明的可配置調(diào)制方式的光發(fā)射機(jī)的預(yù)編碼器的結(jié)構(gòu)；[0022]圖4是本發(fā)明的光發(fā)射機(jī)生成QPSK調(diào)制格式的原理圖；[0023]圖5是本發(fā)明的光發(fā)射機(jī)生成PM-QPSK調(diào)制格式的原理圖；[0024]圖6是本發(fā)明的光發(fā)射機(jī)構(gòu)生成8PSK調(diào)制格式的原理圖；[0025]圖7是本發(fā)明的光發(fā)射機(jī)生成8QAM調(diào)制格式的原理圖；[0026]圖8是包括本發(fā)明的光發(fā)射機(jī)的WDM-PON光接入網(wǎng)絡(luò)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】[0027]下面結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。[0028]本發(fā)明的可配置調(diào)制方式的的光發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)如附圖1所示，它由激光光源、 QPSK調(diào)制器1、QPSK調(diào)制器2、延時(shí)線干涉儀、偏振復(fù)用器、光分束器、光開關(guān)1、光開關(guān)2、光 開關(guān)3、光開關(guān)4和光開關(guān)5構(gòu)成；激光光源連接光分束器,光分束器直接連接光開關(guān)2,同 時(shí)又通過光開關(guān)I連接光開關(guān)2，光開關(guān)2連接QPSK調(diào)制器I，QPSK調(diào)制器I通過光開關(guān)3 級(jí)聯(lián)延時(shí)線干涉儀，延時(shí)線干涉儀通過光開關(guān)4級(jí)聯(lián)QPSK調(diào)制器2，QPSK調(diào)制器2通過光 開關(guān)5連接偏振復(fù)用器，光開關(guān)3連接偏振復(fù)用器，光開關(guān)I連接光開關(guān)4 ;通過控制光開關(guān) 1-5以及延時(shí)線干涉儀的比特和相位延遲，實(shí)現(xiàn)所述光發(fā)射機(jī)輸出QPSK、PM-QPSK, D8PSK、 或8QAM調(diào)制方式的光信號(hào)并在上述調(diào)制方式之間互相切換。[0029]其中，光發(fā)射機(jī)包括至少四個(gè)馬赫-曾德爾干涉儀，所述馬赫-曾德爾干涉儀與所 述QPSK調(diào)制器I和QPSK調(diào)制器2的數(shù)據(jù)輸入端口相連。延時(shí)線干涉儀包括一碼元延時(shí)和 一個(gè)相位調(diào)制器。通過調(diào)整所述延時(shí)線干涉儀的外加偏執(zhí)電壓來調(diào)整相位偏移。[0030]附圖2所示是可配置產(chǎn)生8QAM和8PSK光信號(hào)的原理裝置圖。在實(shí)現(xiàn)調(diào)制的過程 中，還需要配合預(yù)編碼技術(shù)來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的可配置性，如附圖3所示，調(diào)制信號(hào)與輸入信號(hào)的 關(guān)系式如式(I)所示。[0031]
【權(quán)利要求】
1. 一種可配置調(diào)制方式的光發(fā)射機(jī)，應(yīng)用于波分復(fù)用器和高通道光分路器集成的無源光網(wǎng)絡(luò)以及波分復(fù)用長距離光傳輸系統(tǒng)，其特征在于:包括:激光光源、QPSK調(diào)制器1、QPSK 調(diào)制器2、延時(shí)線干涉儀、偏振復(fù)用器、光分束器、光開關(guān)1、光開關(guān)2、光開關(guān)3、光開關(guān)4和光開關(guān)5 ;所述激光光源連接光分束器，光分束器直接連接光開關(guān)2，同時(shí)又通過光開關(guān)I連接光開關(guān)2，光開關(guān)2連接所述QPSK調(diào)制器I，所述QPSK調(diào)制器I通過光開關(guān)3級(jí)聯(lián)所述延時(shí)線干涉儀，所述延時(shí)線干涉儀通過光開關(guān)4級(jí)聯(lián)所述QPSK調(diào)制器2，所述QPSK調(diào)制器2 通過光開關(guān)5連接所述偏振復(fù)用器，光開關(guān)3連接所述偏振復(fù)用器，光開關(guān)I連接光開關(guān)4 ； 通過控制光開關(guān)1-5以及延時(shí)線干涉儀的比特和相位延遲，實(shí)現(xiàn)所述光發(fā)射機(jī)輸出QPSK、 PM-QPSK, D8PSK、或8QAM調(diào)制方式的光信號(hào)并在上述調(diào)制方式之間互相切換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可配置調(diào)制方式的光發(fā)射機(jī)，其特征在于:所述延時(shí)線干涉儀包括一碼元延時(shí)和一個(gè)相位調(diào)制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可配置調(diào)制方式的光發(fā)射機(jī)，其特征在于:通過調(diào)整所述延時(shí)線干涉儀的外加偏執(zhí)電壓來調(diào)整相位偏移。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可配置調(diào)制方式的光發(fā)射機(jī)，其特征在于:所述QPSK調(diào)制器由兩個(gè)馬赫-曾德爾干涉儀組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可配置調(diào)制方式的光發(fā)射機(jī)，其特征在于:光載波只經(jīng)過 QPSK調(diào)制器I調(diào)制，生成QPSK調(diào)制格式；光載波經(jīng)分束器生成的兩路光載波信號(hào)，分別經(jīng)過QPSK調(diào)制器I和QPSK調(diào)制器2調(diào)制后，經(jīng)過光偏振復(fù)用器復(fù)用能夠生成PM-QPSK調(diào)制信號(hào)；光載波經(jīng)過QPSK調(diào)制器I和外加45°偏置角的延遲干涉儀，后經(jīng)過QPSK調(diào)制器2 生成8PSK調(diào)制信號(hào)；光載波經(jīng)過QPSK調(diào)制器I和外加30°偏置角的延遲干涉儀，后經(jīng)過 QPSK調(diào)制器2生成8QAM調(diào)制信號(hào)。
6.—種操作如權(quán)利要求1-5所述的可配置調(diào)制方式的光發(fā)射機(jī)的方法,其特征在于:當(dāng)斷開光開關(guān)I與光開關(guān)4的連接、斷開光開關(guān)3與延遲干擾儀的連接、斷開光開關(guān)5與偏振復(fù)用器的連接時(shí)，光載波經(jīng)過光分束器，使激光光束分為兩束相同的激光，其中一路激光通過光開關(guān)I后再經(jīng)過光開關(guān)2，另一路激光信號(hào)直接經(jīng)過開關(guān)2，兩路激光信號(hào)同時(shí)經(jīng)過光調(diào)制器I加載調(diào)制信息，生成QPSK調(diào)制信號(hào)輸出到偏振復(fù)用器，生成QPSK調(diào)制方式的光信號(hào)；當(dāng)斷開光開關(guān)3與延遲干擾儀的連接時(shí)，光載波經(jīng)過光分束器、光開關(guān)I后、光開關(guān)4后，輸入到QPSK調(diào)制器2生成QPSK調(diào)制信號(hào)，該QPSK調(diào)制信號(hào)再經(jīng)過開關(guān)5和偏振復(fù)用器得到X方向偏振的QPSK調(diào)制信號(hào)；另一路光載波經(jīng)過光分束器、光開關(guān)2后，輸入到 QPSK調(diào)制器I生成QPSK調(diào)制信號(hào)，該QPSK調(diào)制信號(hào)再經(jīng)過開關(guān)3和偏振復(fù)用器得到Y(jié)方向偏振的QPSK調(diào)制信號(hào)；X方向和Y方向偏振的兩路QPSK調(diào)制信號(hào)合成雙偏振態(tài)的QPSK 信號(hào)(PM-QPSK)信號(hào)；當(dāng)斷開光開關(guān)I與光開關(guān)4的連接、斷開光開關(guān)3與偏振復(fù)用器的連接時(shí)，光載波經(jīng)過QPSK調(diào)制器I輸出QPSK調(diào)制信號(hào)，再經(jīng)過相位偏置為45°的延遲干涉儀后，輸入QPSK調(diào)制器2生成8PSK調(diào)制信號(hào)，再經(jīng)過開關(guān)5和偏振復(fù)用器，生成8PSK調(diào)制方式的光信號(hào)；當(dāng)斷開光開關(guān)I與光開關(guān)4的連接、斷開光開關(guān)3與偏振復(fù)用器的連接時(shí)，光載波經(jīng)過 QPSK調(diào)制器I輸出QPSK調(diào)制信號(hào)，再經(jīng)過相位偏置為30°的延遲干涉儀后，生成振幅之比為(1+32)且相鄰信號(hào)相位差為45°連續(xù)信號(hào)，該信號(hào)輸入QPSK調(diào)制器2生成8QAM調(diào)制信號(hào)，再經(jīng)過開關(guān)5和偏振復(fù)用器，生成8QAM調(diào)制方式的光信號(hào)。
7 .一種包括權(quán)利要求1-5所述的可配置調(diào)制方式的光發(fā)射機(jī)的光通信系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】H04B10/556GK103607246SQ201310598250
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】楊彥甫, 顏丙陽, 朱宇鵬, 吳炳雄, 姚勇 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院