專利名稱：16-qam光信號生成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上關(guān)于高速光傳輸并且特別是關(guān)于一種使用簡單的和/或低成本的結(jié)構(gòu)來生成16正交幅度調(diào)制信號的方法和裝置。更特別地，本發(fā)明的某些實(shí)施方式關(guān)于使用通過數(shù)據(jù)信號和時(shí)鐘信號驅(qū)動的平行同相/正交調(diào)制器，并且通過強(qiáng)度調(diào)制器使脈沖彎曲。16正交幅度調(diào)制光信號可在傳輸之后基于光信號處理通過相干檢測器來檢測。背景光正交幅度調(diào)制(QAM)和其他多級調(diào)制格式對于具有大的頻譜效率(SE)的光纖傳輸而言是有發(fā)展前途的。16-QAM特別對于高比特率傳輸系統(tǒng)是一種好的解決方案，這是因?yàn)槊總€(gè)光載體的吞吐量能夠被極大地增強(qiáng)。對于高SE光傳輸而言，與偏振分割復(fù)用(PDM)組合的多級光調(diào)制格式以及數(shù)據(jù)相干檢測已引起了很大的興趣。PDM和多級調(diào)制可，例如，極大地增加波分多路復(fù)用(WDM)光傳輸系統(tǒng)的SE。PDM-歸零正交相移鍵控(RZ-QPSK)和PDM-RZ-8-PSK已在實(shí)驗(yàn)上被證明可用于100Gb/s 傳輸:(P.Winzer 和 A.Gnauck, “112-Gb/s Polarization-Multiplexedl6-QAMon a25-GHz WDM Grid”，Proc.ECOC 2008，論文 Th.3.E.5)，(T.Sakamoto、A.Chiba、T.Kawanishi, “50_km SMF transmission of50-Gb/sl6QAM generated by quad-parallelMZM”,論文 Tu.1.E.3), (R.FreuncUH.Louchet>M.Gruner> L.Molle、M.Seimetz、A.Richter,“80Gbit/s/λ Polarization Multiplexed Star_16QAM WDM Transmission over720kmSSMF with Electronic Distortion Equalization，，，0FC2009), (X.Zhou和 J.Yu,“200-Gb/s PDM-16QAM generation using a new synthesizing method，，，Proc.EC0C2009,10.3.5)，(A.SanoI,^69.1- Tb/s(432xl71-Gb/s)C-and Extended L-Band Transmission over240kmUsing PDM-16-QAM Modulation and Digital Coherent Detection”，0FC2010, PDPB7)。M陣列正交幅度調(diào)制(M-QAM)也已經(jīng)使用不同的技術(shù)被研究過。例如，為了獲得較高的SE而同時(shí)允許用于光分插的足夠的帶寬余量，14Gb/s PDM-128-QAM, 30Gb/s64-QAM,和 40_Gb/sl6QAM 已使用任意波形發(fā)生器(見 Sakamoto、A.Chiba、T.Kawanishi,“50_km SMFtransmission of50-Gb/sl6QAM generated by quad-parallel MZM，，，論文 Tu.E.3)和平行同相 / 正交(I/Q)調(diào)制器(見 A.Sanol, “69.1-Tb/s (432xl71_Gb/s) C_and ExtendedL-Band Transmission over240km Using PDM-16-QAM Modulation and Digital CoherentDetection，，，0FC2010, PDPB7)來生成。在(A.Sanol,“69.1-Tb/s(432xl71-Gb/s)C_and Extended L-Band Transmissionover240km Using PDM-16-QAM Modulation and Digital Coherent Detection”，0FC2010，TOPB7)中，160Gb/sl6-QAM已經(jīng)利用兩個(gè)平行集成I/Q調(diào)制器與二進(jìn)制驅(qū)動信號來生成。正交16QAM格式的生成和傳輸已經(jīng)通過使用多級驅(qū)動信號和單級IQ調(diào)制器(見P.Winzer和A.Gnauck, “112-Gb/s Polarization-Multiplexedl6-QAM on a25_GHz WDM Grid”，Proc.EC0C2008，論文Th.3.E.5)或者通過使用四平行馬赫-曾德爾(Mach-Zehnder)調(diào)制器(MZM)的集成解決方案(見 T.Sakamoto、A.Chiba、T.Kawanishi, “50_km SMF transmissionof50-Gb/sl6QAM generated by quad-parallel MZM”，論文Tu.LE.3), (A.Sanol,“69.1-Tb/s (432xl71-Gb/s) C-and Extended L-Band Transmission over240km Using PDM-16-QAMModulation and Digital Coherent Detection，，，0FC2010, PDPB7)得以驗(yàn)證。在現(xiàn)階段，這些解決方案的主要挑戰(zhàn)在于為IQ-調(diào)制器生成高質(zhì)量驅(qū)動信號(見 T.Sakamoto、A.Chiba、T.Kawanishi, “50-km SMF transmission of50-Gb/sl6QAMgenerated by quad-parallel MZM”,論文 Tu.1.E.3)以及集成的四平行 MZM 的性能。在(X.Zhou 和 J.Yu, “ 200-Gb/s PDM-16QAM generation using a newsynthesizing method”, Proc.EC0C2009,10.3.5)中，級聯(lián)的 I/Q 調(diào)制器和兩相位調(diào)制器被用于生成 16QAM 光信號。(見 R.Freund、H.Louchet> M.Gruner> L.Molle、M.Seimetz、A.Richter,“80Gbit/s/λ Polarization Multiplexed Star_16QAM WDM Transmissionover720km SSMF with Electronic Distortion Equalization”，0FC2009),其已經(jīng)不出了如何僅基于現(xiàn)有技術(shù)的調(diào)制器通過使用二進(jìn)制驅(qū)動信號來生成星形16QAM信號。為了生成星形16QAM信號，已經(jīng)使用了基于現(xiàn)有技術(shù)的調(diào)制器的二進(jìn)制驅(qū)動信號。然而，在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，提出了一種生成16QAM信號的新方案，其已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)上經(jīng)過了驗(yàn)證。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，提供了一種光調(diào)制設(shè)備，其包括:平行同相/正交調(diào)制器，其具有第一信號支路和第二信號支路，其中第二信號支路與第一信號支路有相位差，并且其中平行同相/正交調(diào)制器被配置成由數(shù)據(jù)信號驅(qū)動；以及，強(qiáng)度調(diào)制器，其被配置成使信號在轉(zhuǎn)接點(diǎn)(transit point)處彎曲，其中強(qiáng)度調(diào)制器通過時(shí)鐘信號驅(qū)動。光調(diào)制設(shè)備可包括平行馬赫-曾德爾調(diào)制器，其在零點(diǎn)處有偏移，并且用作零啁啾ο/π相位調(diào)制器。這些平行馬赫-曾德爾調(diào)制器還可具有相同的驅(qū)動電壓，所述驅(qū)動電壓具有例如完全的2V 擺動。光調(diào)制設(shè)備的數(shù)據(jù)信號每個(gè)都具有相應(yīng)的比特率。在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，其中時(shí)鐘信號是X千兆赫，數(shù)據(jù)信號的相應(yīng)比特率中的至少一個(gè)是X吉比特/秒，其中X是正實(shí)數(shù)。光調(diào)制設(shè)備還可包括相干檢測器。相干檢測器可包括偏光器、分集混合調(diào)制器、本地振蕩器、光電二極管、高速模-數(shù)轉(zhuǎn)換器、和/或高速數(shù)-模轉(zhuǎn)換器。在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，其中提出了一種光調(diào)制系統(tǒng)，其包括:平行同相/正交調(diào)制器，其具有第一支路和第二支路，其中該第一支路和第二支路有π/2的相位差，并且其中平行同相/正交調(diào)制器被配置成通過兩個(gè)數(shù)據(jù)信號驅(qū)動；強(qiáng)度調(diào)制器，其中強(qiáng)度調(diào)制器通過時(shí)鐘信號驅(qū)動；以及，相干檢測器。本發(fā)明的某些實(shí)施方式的調(diào)制系統(tǒng)的相干檢測器可包括偏光器、分集混合調(diào)制器、本地振蕩器、光電二極管、高速模-數(shù)轉(zhuǎn)換器、和/或高速數(shù)-模轉(zhuǎn)換器。在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，平行同相/正交調(diào)制器包括平行馬赫-曾德爾調(diào)制器。平行馬赫-曾德爾調(diào)制器例如在零點(diǎn)處有偏移，并且用作零啁啾ο/π相位調(diào)制器。然而，平行馬赫-曾德爾調(diào)制器具有相等的驅(qū)動電壓，該驅(qū)動電壓具有例如完全的2V π擺動。兩個(gè)數(shù)據(jù)信號每個(gè)都具有相應(yīng)的比特率。在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，其中時(shí)鐘信號是X千兆赫，數(shù)據(jù)信號的相應(yīng)比特率中的至少一個(gè)是X吉比特/秒，其中X是正實(shí)數(shù)。本發(fā)明的某些實(shí)施方式包括用于生成多級幅度和相位編碼的光信號的方法。這些方法例如包括生成第一信號和第二信號，其中第二信號相對于第一信號具有η/2的相位差；組合第一信號和第二信號，得到組合信號；通過強(qiáng)度調(diào)制器使組合信號在轉(zhuǎn)接點(diǎn)處彎曲，得到彎曲的組合信號；以及，傳輸該彎曲的組合信號。在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，該彎曲的組合信號包括歸零脈沖。本發(fā)明的某些實(shí)施方式還包括通過相干檢測器檢測彎曲的組合信號。該檢測步驟可包括例如對彎曲的組合信號進(jìn)行數(shù)字處理。本發(fā)明的某些實(shí)施方式還包括用于檢測多級幅度和相位編碼的光信號的方法，該方法包括通過相干檢測器接收彎曲的組合光信號的步驟，所述彎曲的組合光信號包括第一信號和第二信號，其中第二信號相對于第一信號具有η/2的相位差。還包括對彎曲的組合光信號進(jìn)行數(shù)字處理的進(jìn)一步的步驟。本發(fā)明的某些實(shí)施方式包括通過編碼器設(shè)備為16QAM信號編碼數(shù)據(jù)的方法，該方法包括的步驟有:將上升沿編碼為01 ;將下降沿編碼為10 ;將高電平編碼為11 ;以及，將低電平編碼為00。附圖簡述因此，已對本發(fā)明概括性地進(jìn)行了描述后，對本發(fā)明的更加完整的理解可通過參考附圖來實(shí)現(xiàn)，這些附圖不必按比例繪制。

圖1顯示了本發(fā)明的某個(gè)實(shí)施方式。圖2顯示了被測量出的在根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的同相/正交調(diào)制和強(qiáng)度調(diào)制之后的光信號的波形。圖3顯示了在根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的同相/正交調(diào)制和強(qiáng)度調(diào)制的光譜。圖4顯示了通過根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的相干接收器檢測的星圖。圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的編碼方案。圖6顯示了描繪本發(fā)明的某些實(shí)施方式的圖形?，F(xiàn)在，本發(fā)明的某些實(shí)施方式將參考附圖在后文中更加完整地描述，其中顯示了本發(fā)明的實(shí)施方式的一些例子。事實(shí)上，這些發(fā)明可以按許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)被解釋為限制于此處所闡述的實(shí)施方式中；相反，這些實(shí)施方式是通過舉例說明的方式來提供的，以滿足相關(guān)法律的需要。相同的數(shù)字始終是指相同的元件。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述本發(fā)明的某些實(shí)施方式的工作原理，例如，所提出的生成16QAM信號的工作原理在圖1中示出。16QAM調(diào)制器包括平行的I/Q調(diào)制器102，其通過兩個(gè)數(shù)據(jù)信號103和104驅(qū)動。在I/Q調(diào)制器102的上下支路之間的相位差，例如對于該I/Q調(diào)制器102，設(shè)定為
π /2ο還示出了兩個(gè)平行馬赫-曾德爾調(diào)制器(ΜΖΜ1和ΜΖΜ2)。這兩個(gè)平行馬赫-曾德爾調(diào)制器例如在零點(diǎn)處有偏移，并且用作兩個(gè)零啁啾Ο/jr相位調(diào)制器。此外，MZMl和ΜΖΜ2具有相同的驅(qū)動電壓，該驅(qū)動電壓具有例如完全的2VJI擺動。圖1 (a)顯示了 I/Q調(diào)制器102之后的波形。如果數(shù)據(jù)信號103或數(shù)據(jù)信號104的比特率是例如X Gbit/s，則強(qiáng)度調(diào)制器(ΠΟ105通過X GHz的時(shí)鐘信號所驅(qū)動。頂調(diào)制器105用于使脈沖彎曲(信號的轉(zhuǎn)折部分)。時(shí)鐘信號還切割在IM調(diào)制器105之后的光波形，如圖1 (b)中所示。然而，頂調(diào)制器105和I/Q調(diào)制器102的位置是可互換的?？蛇x地，例如，頂調(diào)制器105在信號鏈中位于I/Q調(diào)制器102之前。在傳輸一定距離之后，16QAM光信號可隨后通過相干接收器106來檢測,例如基于數(shù)字信號處理(DSP)來檢測。圖2示出了被測量出的在I/Q調(diào)制器102和頂調(diào)制器105之后的光信號的波形。在該所示實(shí)驗(yàn)中，16QAM的波特率(baud rate)例如是12.5Gbaud。圖3示出了在I/Q調(diào)制器102和頂調(diào)制器105之后的光譜。因?yàn)?，在所示情況下，信號具有歸零(RZ)脈沖，則在IM調(diào)制器102之后的頻譜例如被擴(kuò)寬。圖4顯示了通過根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的相干接收器106所檢測的星圖。在所示實(shí)施方式中，生成了例如16QAM光信號。如已知的，這些星圖是數(shù)字調(diào)制方案在復(fù)平面中的表示。對于通過該方案和/或本發(fā)明的某些實(shí)施方式生成的16QAM光信號,數(shù)據(jù)信號103或數(shù)據(jù)信號104被獨(dú)特地編碼。圖5例如示出了一種根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式來編碼數(shù)據(jù)的方案。圖5的上部數(shù)據(jù)圖示是編碼I和O的、常規(guī)的二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)數(shù)據(jù)的代表。圖5的下部圖示是在根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式編碼之后的新數(shù)據(jù)的例子。在某些實(shí)施方式中，例如，假設(shè)上升沿為“01”且下降沿為“10”。在這樣一個(gè)實(shí)施方式中，例如，如果該信號在高電平，并且在一比特時(shí)隙中維持高電平，則其被編碼為“ 11”，而若該信號在低電平，并且在一比特時(shí)隙中維持低電平，則其被編碼為“00”。圖6主要提供了一種描述根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式生成16QAM光信號的圖形表
/Jn ο如所示，用于根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的高速光傳輸?shù)?6QAM信號的生成有利地是通過簡單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。另外，本發(fā)明的某些實(shí)施方式還有利地是通過低成本的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。上述說明書示出和描述了本發(fā)明的某些實(shí)施方式。要理解的是，本發(fā)明能夠使用各種其他的組合、修改和環(huán)境；并且能夠在如此處所描述的發(fā)明性概念的范圍內(nèi)進(jìn)行改變或修改，與以上教導(dǎo)和/或在相關(guān)領(lǐng)域中的技術(shù)或知識相稱。以上所描述的實(shí)施方式還旨在解釋實(shí)現(xiàn)本發(fā)明已知的最佳模式，并且使得本領(lǐng)域中的其他技術(shù)人員能夠以這些實(shí)施方式或其他實(shí)施方式利用本發(fā)明，以及具有根據(jù)發(fā)明的特定應(yīng)用或用途所要的各種改變。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)僅利用包括簡單的和復(fù)雜的計(jì)算機(jī)的機(jī)器和裝置來實(shí)施?；诒疚闹兴谋景l(fā)明的描述對本領(lǐng)域中的技術(shù)人員而言清楚的已知系統(tǒng)和方法的調(diào)整是在權(quán)利要求的范圍內(nèi)的。然而，執(zhí)行在權(quán)利要求中闡述的方法和/或組合元素的后來發(fā)明或開發(fā)的裝置是在本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此，本說明書不旨在將本發(fā)明限制在本文中所公開的形式或應(yīng)用中。本文所引用的所有出版物通過在本申請中整體引用來并入。
權(quán)利要求
1.一種光調(diào)制設(shè)備，包括: 平行同相/正交調(diào)制器，其具有第一信號支路和第二信號支路，其中所述第二信號支路與所述第一信號支路有H /2的相位差，并且其中所述平行同相/正交調(diào)制器被配置成由兩個(gè)數(shù)據(jù)信號驅(qū)動；以及 強(qiáng)度調(diào)制器，其被配置成使信號在轉(zhuǎn)接點(diǎn)彎曲，其中所述強(qiáng)度調(diào)制器由時(shí)鐘信號驅(qū)動。
2.如權(quán)利要求1所述的光調(diào)制設(shè)備，其中所述平行同相/正交調(diào)制器包括平行馬赫-曾德爾調(diào)制器。
3.如權(quán)利要求2所述的光調(diào)制設(shè)備，其中所述平行馬赫-曾德爾調(diào)制器在零點(diǎn)處有偏移，并且用作零啁啾O(jiān)/π相位調(diào)制器。
4.如權(quán)利要求2所述的光調(diào)制設(shè)備，其中所述平行馬赫-曾德爾調(diào)制器具有相同的驅(qū)動電壓，所述相同的驅(qū)動電壓具有完全的2VJI擺動。
5.如權(quán)利要求1所述的光調(diào)制設(shè)備，其中所述兩個(gè)數(shù)據(jù)信號每個(gè)都具有相應(yīng)的比特率；并且其中，所述時(shí)鐘信號是X千兆赫，并且所述兩個(gè)數(shù)據(jù)信號的兩個(gè)相應(yīng)比特率中的至少一個(gè)是X吉比特/秒，其中X是正實(shí)數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的光調(diào)制設(shè)備，還包括相干檢測器。
7.如權(quán)利要求6所述的光調(diào)制設(shè)備，其中所述相干檢測器還包括偏光器、分集混合調(diào)制器、本地振蕩器、光電二極管、高速模-數(shù)轉(zhuǎn)換器、以及高速數(shù)-模轉(zhuǎn)換器中的一個(gè)或多個(gè)。
8.一種光調(diào)制系統(tǒng)，包括: 平行同相/正交調(diào)制器，其具有第一支路和第二支路，其中所述第一支路和所述第二支路有η/2的相位差，并且其中所述平行同相/正交調(diào)制器被配置成由兩個(gè)數(shù)據(jù)信號驅(qū)動； 強(qiáng)度調(diào)制器，其中所述強(qiáng)度調(diào)制器由時(shí)鐘信號驅(qū)動；以及 相干檢測器。
9.如權(quán)利要求8所述的調(diào)制系統(tǒng)，其中所述相干檢測器還包括偏光器、分集混合調(diào)制器、本地振蕩器、光電二極管、高速模-數(shù)轉(zhuǎn)換器、以及高速數(shù)-模轉(zhuǎn)換器中的一個(gè)或多個(gè)。
10.如權(quán)利要求8所述的光調(diào)制設(shè)備，其中所述平行同相/正交調(diào)制器還包括平行馬赫-曾德爾調(diào)制器。
11.如權(quán)利要求10所述的光調(diào)制設(shè)備，其中所述平行馬赫-曾德爾調(diào)制器在零點(diǎn)處有偏移，并且用作零啁啾ο/π相位調(diào)制器。
12.如權(quán)利要求10所述的光調(diào)制設(shè)備，其中所述平行馬赫-曾德爾調(diào)制器具有相同的驅(qū)動電壓，所述相同的驅(qū)動電壓具有完全的2VJI擺動。
13.如權(quán)利要求8所述的光調(diào)制設(shè)備， 其中所述兩個(gè)數(shù)據(jù)信號每個(gè)都具有相應(yīng)的比特率；并且其中，所述時(shí)鐘信號是X千兆赫，并且所述兩個(gè)數(shù)據(jù)信號的兩個(gè)相應(yīng)比特率中的至少一個(gè)是X吉比特/秒，其中X是正實(shí)數(shù)。
14.一種生成多級幅度和相位編碼的光信號的方法，所述方法包括以下步驟: 生成第一信號和第二信號，其中所述第二信號相對于所述第一信號具有η/2的相位差;組合所述第一信號和所述第二信號，得到組合信號； 通過強(qiáng)度調(diào)制器使得所述組合信號在轉(zhuǎn)接點(diǎn)處彎曲，得到彎曲的組合信號；以及 傳輸所述彎曲的組合信號。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述彎曲的組合信號包括歸零脈沖。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括通過相干檢測器檢測所述彎曲的組合信號的步驟。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中檢測步驟包括數(shù)字處理所述彎曲的組合信號。
18.一種用于檢測多級幅度和相位編碼的光信號的方法，所述方法包括以下步驟: 通過相干檢測器接收彎曲的組合光信號，所述彎曲的組合光信號包括第一信號和第二信號，其中所述第二信號相對于所述第一信號具有η/2的相位差。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括數(shù)字處理所述彎曲的組合光信號的步驟。
20.一種通過編碼器設(shè)備為16QAM信號編碼數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括以下步驟: 將上升沿編碼為01 ； 將下降沿編碼為10 ； 將高電平編碼為11;以及 將低電平編碼為00。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施方式關(guān)于高速光傳輸，以及關(guān)于使用簡單的和/或低成本的結(jié)構(gòu)來生成16正交幅度調(diào)制信號的方法和裝置。更特別地，本發(fā)明的某些實(shí)施方式關(guān)于使用通過數(shù)據(jù)信號和時(shí)鐘信號驅(qū)動的平行同相/正交調(diào)制器，并且通過強(qiáng)度調(diào)制器使脈沖彎曲。16正交幅度調(diào)制光信號可在傳輸之后基于光信號處理通過相干檢測器來檢測。
文檔編號H04B10/50GK103155505SQ201180042804
公開日2013年6月12日 申請日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月9日
發(fā)明者余建軍 申請人:中興通訊(美國)公司