CN101582721B - 多载波产生装置、光发射机以及多载波产生方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多载波产生装置，包括：第一MZM，第二MZM、电分路器和移相器，其中，电分路器将一时钟驱动信号分为两路输出，第一路时钟驱动信号输出到第一MZM，第二路时钟驱动信号输出到移相器，该移相器对所述第二路时钟驱动信号进行移相处理，并输出到第二MZM；第一MZM在所述第一路时钟驱动信号的驱动下对一光载波信号进行调制，并将调制后的光载波信号输出到第二MZM，该第二MZM在经过所述移相器处理后的第二路时钟驱动信号的驱动下对第一MZM调制输出的光载波信号进行调制，输出多载波信号。本发明还提供了一种多载波产生装置、一种光发射机以及一种多载波产生方法，可以产生不同数量和不同频率间隔的载波。

Description

多载波产生装置、光发射机以及多载波产生方法

技术领域

本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种多载波产生装置、一种光发射机以及一种多载波产生方法。

背景技术

随着宽带数据应用业务的出现，如IPTV，IP Video等高宽带数据业务，对接入网的带宽以及城域网和骨干网的容量提出了较高的要求。波分复用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)技术作为一种提高通信网络带宽和容量的方案，已经得到了广泛的应用。在超级密集波分复用(Super-denseWavelength Division Multiplexing，SDWDM)系统中，相邻波长之间的间隔可以很小，比如25GHz，以进一步提高系统的频谱效率，从而提高系统的传输容量。

在传统的SDWDM系统中，由于每个波长需要一个单独的激光器，所需的激光器数量多，导致多光源监测和控制困难，大大提高了系统的成本。为此，提出了多载波产生技术，单个波长的光源可以产生多个波长的光载波，则可以明显的降低SDWDM系统的成本。

例如：对于100G以太网(100GbE)，如果采用传统的单个光载波来实现，需要50G甚至100G的超高速的光电器件，由于现有技术的限制，这些器件还不能商用，而且即使能够商用，其成本也将会很高。如果将多载波技术引入到100G系统中，基于低速的光电器件就能够实现100G的高速传输，有效降低系统的成本，并且能够提高系统对色散度(Chromatic Dispersion，CD)、偏振模色散(Polarization Mode Dispersion，PMD)等的抵抗能力。

目前，实现了基于两个级联的调制器来产生多载波的技术，其结构如图1所示。激光器输出的光信号首先被一个马赫-曾德调制器(Mach-ZenderModulator，MZM)调制，调制后的光信号作为后级的相位调制器(PhaseModulator，PM)的输入信号。经过PM调制后，输出多个光载波。射频信号源产生频率为12.5GHz的正弦时钟信号，经过电分路器后，分成两路，一路经过电放大器1加载到MZM上，另一路经过移相器和电放大器2加载到PM上。通过电放大器1和电放大器2可以调整加载到两个调制器的时钟信号的幅度，通过移相器可以调整两路时钟信号之间的相位差，通过直流偏置电压可以设置MZM的偏置点。合理的设置MZM的偏置点和时钟驱动信号的幅度，以及PM的时钟驱动信号的幅度和相位，可以产生频率间隔为12.5GHz的多个光载波。

然而，上述方案产生的多个子载波之间的频率间隔与射频信号的频率相同，不能实现倍频。

发明内容

本发明实施例在于提供一种多载波产生装置、一种光发射机以及一种多载波产生方法，可以产生不同数量和不同频率间隔的载波，且各个载波之间有良好的功率平坦度。

本发明实施例的一种多载波产生装置，包括：第一马赫-曾德调制器MZM，第二MZM、电分路器和移相器，其中，

所述电分路器将一时钟驱动信号分为两路输出，第一路时钟驱动信号输出到所述第一MZM，第二路时钟驱动信号输出到所述移相器，该移相器对所述第二路时钟驱动信号进行移相处理，并输出到所述第二MZM；

所述第一MZM在所述第一路时钟驱动信号的驱动下对一光载波信号进行调制，并将调制后的光载波信号输出到所述第二MZM，该第二MZM在经过所述移相器处理后的第二路时钟驱动信号的驱动下对所述第一MZM调制输出的光载波信号进行调制，输出多载波信号。

本发明实施例的一种光发射机，包括多载波产生装置，所述多载波产生装置包括：第一MZM，第二MZM、电分路器和移相器，其中，

所述电分路器将一时钟驱动信号分为两路输出，第一路时钟驱动信号输出到所述第一MZM，第二路时钟驱动信号输出到所述移相器，该移相器对所述第二路时钟驱动信号进行移相处理，并输出到所述第二MZM；

所述第一MZM在所述第一路时钟驱动信号的驱动下对一光载波信号进行调制，并将调制后的光载波信号输出到所述第二MZM，该第二MZM在经过所述移相器处理后的第二路时钟驱动信号的驱动下对所述第一MZM调制输出的光载波信号进行调制，输出多载波信号。

本发明实施例的一种多载波产生方法，包括：

第一MZM在第一时钟驱动信号的驱动下对一光载波信号进行调制处理；

第二MZM在第二时钟驱动信号的驱动下对经过第一MZM调制处理后的信号进行调制处理，输出多载波信号，其中，所述第二时钟驱动信号和所述第一时钟驱动信号的频率相同。

实施本发明的一种多载波产生装置、一种光发射机以及一种多载波产生方法，通过将两个MZM级联，在相同频率，不同相位差的时钟驱动信号的驱动下对光载波信号调制，得到不同数量和不同频率间隔的多载波信号，并且各个子载波间有很好的功率平坦度。同时，无需专门的高速射频时钟信号源产生高频率时钟信号，同时也无需高频电放大器和高频移相器，降低了设备及系统成本。

附图说明

图1是目前的一种基于级联的MZM和PM的多载波产生方案的结构示意图；

图2是本发明实施例提出的一种多载波产生装置的结构示意图；

图3是MZM在不同偏置电压条件下输出信号的频谱示意图；

图4是本发明的一种多载波产生装置的实施例一；

图5是本发明的一种多载波产生装置的实施例二；

图6是本发明的一种光发射机的实施例一；

图7是本发明的一种光发射机的实施例二；

图8是本发明实施例的一种电接口转换模块；

图9是本发明实施例的一种电接口转换模块；

图10是本发明实施例的一种多载波产生方法的流程图。

具体实施方式

本发明实施例提出了一种多载波产生技术方案，该方案基于两个级联的普通MZM，通过设置两个MZM的偏置电压以及时钟驱动信号的相位差，即可以产生不同频率间隔的多个光载波。

下面结合附图详细阐述本发明实施例提出的多载波产生技术方案。

参考图2，图示了本发明实施例提出的一种多载波产生装置的结构示意图。由本图可知，所述多载波产生装置包括：第一MZM 300，第二MZM 400、电分路器100和移相器200，其中，电分路器100用于将一时钟驱动信号分为两路输出，第一路时钟驱动信号输出到所述第一MZM 300，第二路时钟驱动信号输出到所述移相器200；该移相器200用于对所述第二路时钟驱动信号进行移相处理，并输出到所述第二MZM 400。

所述第一MZM 300用于在所述第一路时钟驱动信号的驱动下对一光载波信号进行调制，并将调制后的光载波信号输出到所述第二MZM 400；该第二MZM400用于对所述第一MZM 300调制输出的光载波信号进行调制，并输出多载波信号，其中，第二MZM的驱动信号为：经过所述移相器处理后的第二路时钟驱动信号。

在本例中，通过设置级联的第一MZM 300和第二MZM 400的偏置电压，以及通过移相器200对所述时钟驱动信号移相处理，调整所述第一路时钟驱动信号和第二路时钟驱动信号相位差，使得第二MZM 400调制输出不同频率间隔的多载波信号。

参考图3，图示了MZM在不同偏置电压条件下输出信号的频谱示意图。假设连续光波的频率为ω_c，如果MZM被频率为ω_s的正弦时钟信号驱动，偏置电压设置在该MZM的传输曲线的最高点时，MZM输出的光信号可以表示为：

$E_{\mathrm{out}\_1}\left(t\right)\≈J_0\left(a\frac{p}{2}\right)\cos \left({\mathrm{\ω}}_{c}t\right)-J_2\left(a\frac{p}{2}\right)\left\{\cos \right[({\mathrm{\ω}}_c+2{\mathrm{\ω}}_s)t]+\cos [({\mathrm{\ω}}_c-2{\mathrm{\ω}}_s)t\left]\right\}---\left(1\right)$

公式(1)中 $J_i\left(\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)=J_i\left(\frac{V_s}{V_{\mathrm{\π}}}\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)$ (i＝0，1，2)是常数，V_s驱动信号的幅度，V_π是MZM的半波电压(是一个确定的值)，因此，如果改变驱动信号的幅度，可以改变的值。从公式(1)可以看出，MZM输出的光信号中，奇次谐波成分被完全抑制，只保留偶次谐波成分，最终得到包含0阶(ω_c频率成分)和两个二阶谐波成分(ω_c±2ω_s)的光信号，它们的频率间隔为2倍时钟驱动信号频率(2ω_s)。如果MZM的偏置点位于其传输曲线的最低点时，MZM输出的光信号可以表示为：

$E_{\mathrm{out}}\left(t\right)\≈-J_1\left(\mathrm{\α}\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)\left\{\cos \right[({\mathrm{\ω}}_c+{\mathrm{\ω}}_s)t]+\cos [({\mathrm{\ω}}_c-{\text{\ω}}_s)t\left]\right\}---\left(2\right)$

从公式(2)可以看出，偶次谐波成分被完全抑制，只保留了奇次谐波成分，最终得到包含两个一阶谐波成分(ω_c±ω_s)的光信号，它们的频率间隔也为2倍时钟驱动信号频率。由于其它高次谐波成分相比较一次和二次成分的幅度很小，因此可以忽略不计。

因此，如果两个MZM(图2所示的第一MZM 300和第二MZM 400)相互级联，第一MZM 300的偏置电压设在调制器传输曲线的最高点，被时钟驱动信号V₁(t)＝ε₁V_π+α₁V_πcos(ω_st+φ₁)驱动；第二MZM 400的偏置电压设在传输曲线的最低点，被时钟驱动信号V₂(t)＝ε₂V_π2+α₂cos(ω_st+φ₂)驱动，其中ε₁，ε₂是固定的值， ${\mathrm{\α}}_1=\frac{V_{s1}}{V_{\mathrm{\π}}},$ ${\mathrm{\α}}_2=\frac{V_{s2}}{V_{\mathrm{\π}}},$ V_s1和V_s2分别是驱动MZM1和MZM2的时钟信号的幅度。φ₁和φ₂分别为驱动MZM1和MZM2的时钟信号的相位。则最终得到的光信号可以表示为：

$E_{\mathrm{out}\_2}\left(t\right)\≈$

$-\left\{J_0\left({\mathrm{\α}}_1\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)J_1\left({\mathrm{\α}}_2\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)\cos \right[({\mathrm{\ω}}_c+{\mathrm{\ω}}_s)t+{\mathrm{\φ}}_2]-J_2\left({\mathrm{\α}}_1\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)J_1\left({\mathrm{\α}}_2\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)\cos [({\mathrm{\ω}}_c+{\mathrm{\ω}}_s)t+{\mathrm{\φ}}_1-{\mathrm{\φ}}_2\left]\right\}$

$-\left\{J_0\left({\mathrm{\α}}_1\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)J_1\left({\mathrm{\α}}_2\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)\cos \right[({\mathrm{\ω}}_c-{\mathrm{\ω}}_s)t-{\mathrm{\φ}}_2]-J_2\left({\mathrm{\α}}_1\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)J_1\left({\mathrm{\α}}_2\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)\cos [({\mathrm{\ω}}_c-{\mathrm{\ω}}_s)t-{\mathrm{\φ}}_1+{\mathrm{\φ}}_2\left]\right\}---\left(3\right)$

$+\left\{J_2\left({\mathrm{\α}}_1\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)J_1\left({\mathrm{\α}}_2\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)\cos \right[({\mathrm{\ω}}_c-3{\mathrm{\ω}}_s)t-{\mathrm{\φ}}_1-{\mathrm{\φ}}_2\left]\right\}+\left\{J_2\left({\mathrm{\α}}_1\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)J_1\left({\mathrm{\α}}_2\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)\cos \right[({\mathrm{\ω}}_c+{3\mathrm{\ω}}_s)t+{\mathrm{\φ}}_1+{\mathrm{\φ}}_2\left]\right\}$

从公式(3)可以看出，最终得到四个频率成分(ω_c±ω_s，ω_c±3ω_s)。

以上结合图2和图3从整体上对本发明的一种多载波产生装置作了描述，下面具体描述由上述技术方案产生四载波和两载波的实施例。

参考图4，图示了是本发明的一种多载波产生装置的实施例一。实施例一为四载波产生方案。由图可知，所述四载波产生装置包括：电分路器100、移相器200、以及相互级联的MZM1和MZM2。其中，时钟信号源(本实施例为12.5GHz正弦时钟)输出12.5GHz的正弦时钟驱动信号，所述时钟驱动信号经过一个电分路器100分成两路，其中一路驱动MZM1，另外一路经过一个移相器200后，驱动MZM2。光源(或激光器)输出的连续光信号先后经过MZM1和MZM2进行调制。其中，MZM1的偏置电压设置在其传输曲线的最高点，按照公式(1)的分析，MZM1产生频率间隔为25GHz的3个谐波；MZM2的偏置电压设在传输曲线的最低点，通过调节移相器使得驱动MZM1和MZM2的时钟驱动信号的相位差满足π-φ₂＝φ₂-φ₁。

通过调整驱动MZM1和MZM2的时钟驱动信号的幅度(因为

(i＝0，2；j＝1，2)只和驱动信号的幅度有关)，使得：

$J_0\left({\mathrm{\α}}_1\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)J_1\left({\mathrm{\α}}_2\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)+J_2\left({\mathrm{\α}}_1\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)J_1\left({\mathrm{\α}}_2\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)=J_2\left({\mathrm{\α}}_1\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)J_1\left({\mathrm{\α}}_2\frac{\mathrm{\π}}{2}\right),$

则经过光载波抑制调制和频谱搬移后，MZM2输出的光信号可以表达为：

$E_{\mathrm{out}\_2}\left(t\right)\≈$

$-\{J_0\left({\mathrm{\α}}_1\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)J_1\left({\mathrm{\α}}_2\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)+J_2\left({\mathrm{\α}}_1\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)J_1\left({\mathrm{\α}}_2\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)\}\cos [({\mathrm{\ω}}_c+12.5\mathrm{GHz})t+{\mathrm{\φ}}_2]$

$-\{J_0\left({\mathrm{\α}}_1\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)J_1\left({\mathrm{\α}}_2\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)+J_2\left({\mathrm{\α}}_1\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)J_1\left({\mathrm{\α}}_2\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)\}\cos [({\mathrm{\ω}}_c-12.5\mathrm{GHz})t-{\mathrm{\φ}}_2]---\left(4\right)$

$-\left\{J_2\left({\mathrm{\α}}_1\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)J_1\left({\mathrm{\α}}_2\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)\cos \right[({\mathrm{\ω}}_c-37.5\mathrm{GHz})t-{3\mathrm{\φ}}_2]\}$

$-\left\{J_2\left({\mathrm{\α}}_1\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)J_1\left({\mathrm{\α}}_2\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)\cos \right[({\mathrm{\ω}}_c+37.5\mathrm{GHz})t+3{\mathrm{\φ}}_2]\}$

令 $J_0\left({\mathrm{\α}}_1\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)J_1\left({\mathrm{\α}}_2\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)+J_2\left({\mathrm{\α}}_1\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)J_1\left({\mathrm{\α}}_2\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)=J_2\left({\mathrm{\α}}_1\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)J_1\left({\mathrm{\α}}_2\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)=-A,$ MZM2输出的光信号可以简化为：

E_{out_2}(t)≈A{cos[(ω_c+12.5GHz)t+φ₂]+cos[(ω_c-12.5GHz)t-φ₂]+cos[(ω_c-37.5GHz)t-3φ₂]+cos[(ω_c+37.5GHz)t+3φ₂]}             (5)

从公式(5)可以看出，输出的光信号包括4个谐波，这4个谐波之间的频率间隔为25GHz。也即用两个级联的普通MZM和12.5GHz的低速时钟驱动信号实现了信道间隔为25GHz的四载波。

参考图5，图示了本发明的一种多载波产生装置的实施例二。实施例二为两个载波产生方案。两载波产生装置包括：电分路器100、移相器200、以及相互级联的MZM1和MZM2。其中，时钟信号源(本实施例为10GHz正弦时钟)输出10GHz的正弦时钟驱动信号，所述时钟驱动信号经过一个电分路器100分成两路，其中一路驱动MZM1，另外一路经过一个移相器200处理后，驱动MZM2。光源(或激光器)输出的连续光信号输出到MZM1和MZM2进行调制。其中，MZM1的偏置电压设置在其传输曲线的最高点，按照公式(1)的分析，MZM1产生频率间隔为20GHz的3个谐波；MZM2的偏置电压设在传输曲线的最低点，通过调节移相器使得驱动MZM1和MZM2的时钟驱动信号的相位差满足φ₂＝φ₁-φ₂。

通过调整驱动MZM1和MZM2的时钟信号的幅度，使得 $J_0\left({\mathrm{\α}}_1\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)J_1\left({\mathrm{\α}}_2\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)=J_2\left({\mathrm{\α}}_1\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)J_1\left({\mathrm{\α}}_2\frac{\mathrm{\π}}{2}\right),$ 经过光载波抑制调制和频谱搬移后，一些频率成分相互抵消，MZM2输出的光信号可以表达为：

$E_{\mathrm{out}\_2}\left(t\right)\≈\left\{J_2\left({\mathrm{\α}}_1\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)J_1\left({\mathrm{\α}}_2\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)\cos \right[({\mathrm{\ω}}_c-30\mathrm{GHz})t-3{\mathrm{\φ}}_2\left]\right\}---\left(6\right)$

$+\left\{J_2\left({\mathrm{\α}}_1\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)J_1\left({\mathrm{\α}}_2\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)\cos \right[({\mathrm{\ω}}_c+30\mathrm{GHz})t+3{\mathrm{\φ}}_2\left]\right\}$

令 $J_0\left({\mathrm{\α}}_1\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)J_1\left({\mathrm{\α}}_2\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)=J_2\left({\mathrm{\α}}_1\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)J_1\left({\mathrm{\α}}_2\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)=B,$ MZM2输出的光信号可以简化为：

E_{out_2}(t)≈B{cos[(ω_c-30GHz)t-3φ₂]+cos[(ω_c+30GHz)t+3φ₂]}    (7)

从公式(7)可以看出，MZM2最终输出频率间隔为六倍时钟信号的两个光载波，即产生频率间隔为60GHz的两个光载波。

由上述可知，实施本发明的一种多载波产生装置通过将两个MZM级联，在相同频率，不同相位差的时钟驱动信号的驱动下对光载波信号调制，通过调整MZM的偏置电压得到不同数量和不同频率间隔的多载波信号，并且各个子载波间有很好的功率平坦度。同时，无需专门的高速射频时钟信号源产生高频率时钟信号，同时也无需高频电放大器和高频移相器，降低了设备及系统成本。

基于上述多载波产生装置，本发明实施例还提出了一种光发射机，所述光发射机包括多载波产生装置，如图2所示，所述多载波产生装置包括：第一MZM300，第二MZM 400、电分路器100和移相器200，其中，电分路器100用于将一时钟驱动信号分为两路输出，第一路时钟驱动信号输出到所述第一MZM 300，第二路时钟驱动信号输出到所述移相器200，该移相器200用于对所述第二路时钟驱动信号进行移相处理，并输出到所述第二MZM 400；

所述第一MZM 300用于在所述第一路时钟驱动信号的驱动下对一光载波信号进行调制，并将调制后的光载波信号输出到所述第二MZM 400，该第二MZM400用于对所述第一MZM 300调制输出的光载波信号进行调制，并输出多载波信号，其中，所述第二MZM 400的驱动信号为：经过所述移相器处理后的第二路时钟驱动信号。

参考图6，图示了本发明的一种光发射机的实施例一。实施例一基于图4所述的四载波产生装置，实现了100G的4×25Gb/s方案。所述光发射机包括光源、12.5GHz的时钟信号源、四载波产生装置、波长解复用器、波长复用器，以及第一差分四相移相键控(Differential Quadrature Phase-shif Keying，DQPSK)模块(对应图中的DQPSK1)、第二QPSK模块(对应图中的DQPSK2)、第三QPSK模块(对应图中的DQPSK3)和第四QPSK模块(对应图中的DQPSK4)。

由图6可知，在12.5GHz的时钟驱动信号的驱动下，通过前面所述的四载波产生装置将光源输出的单波长光信号调制产生4个间隔为25GHz的多载波，具体技术方案与图4所述的一种多载波产生装置的实施例一相同，这里不再赘述。

波长解复用器，与所述四载波产生装置连接，用于将所述四载波产生装置输出间隔为25GHz的多载波信号分离，输出第一载波信号、第二载波信号、第三载波信号和第四载波信号；

DQPSK1，用于在第一数据信号(Data1)和第二数据信号(Data2)的驱动下，对第一载波信号进行DQPSK调制；

DQPSK2，用于在第三数据信号(Data3)和第四数据信号(Data4)的驱动下，对第二载波信号进行DQPSK调制；

DQPSK3，用于在第五数据信号(Data5)和第六数据信号(Data6)的驱动下，对第三载波信号进行DQPSK调制；

DQPSK4，用于在第七数据信号(Data7)和第八数据信号(Data8)的驱动下，对第四载波信号进行DQPSK调制；

波长复用器，用于对经所述DQPSK1、DQPSK2、DQPSK3和DQPSK4调制输出的信号进行波长复用，合为一路信号输出。

需要说明的是，上述每一个DQPSK调制器的驱动信号为两路12.5Gb/s的电信号，通过DQPSK调制后，每个载波上携带25Gb/s的DQPSK信号，四路多载波一共携带4×25Gb/s的信息，通过波长复用器，将这四路调制后的多载波进行合路，输出100Gb/s的信号。

参考图7，图示了本发明的一种光发射机的实施例二。实施例二基于图5所述的两载波产生装置，实现了100G的2×50Gb/s方案。

由图7可知，所述光发射机包括两载波产生装置，在10GHz的时钟驱动信号的驱动下，所述两载波产生装置将光源输出的单波长光信号调制产生2个间隔为60GHz的多载波，具体技术方案与图5所述的一种多载波产生装置的实施例二相同，这里不再赘述。所述光发射机还包括：

波长解复用器，与所述两载波产生装置连接，用于将所述多载波产生装置输出的两载波信号分离，输出第一载波信号、第二载波信号；在具体实施时，所述波长解复用器可以由波长交叉分离器替换，用于将两个载波信号分离。

对第一载波信号的处理：

第三MZM(图中的MZM3)，用于在12.5GHz时钟驱动信号的驱动下，对所述第一载波信号进行调制，且所述MZM3的偏置电压设置在其传输曲线的半功率点，调制得到一个占空比为50％的归零(RZ)光脉冲。

第一光分路器，用于将经过MZM3调制输出的RZ光脉冲分为第一路信号和第二路信号，其中，将第一路信号发送到DQPSK1，在第一数据信号(Data1)和第二数据信号(Data2)的驱动下对所述第一路信号进行DQPSK调制；将第二路信号发送到DQPSK2，在第三数据信号(Data3)和第四数据信号(Data4)的驱动下对所述第二路信号进行DQPSK调制；其中，每一个所述DQPSK调制器的驱动信号为两路不同的12.5Gb/s的电信号，通过DQPSK调制后，得到携带25Gb/s的RZ-DQPSK信号。

第一偏振分束器(PBS1)，用于将所述DQPSK1和DQPSK2输出的信号进行偏振复用，合为一路信号输出；由上述可知，每一个所述DQPSK调制后得到携带25Gb/s的RZ-DQPSK信号，则通过PBS1合路后，所述第一光载波信号携带了50Gb/s的信息。

对第二载波信号的处理：

第四MZM(图中的MZM4)，用于在12.5GHz时钟驱动信号的驱动下，对所述第二载波信号进行调制，且所述MZM4的偏置电压设置在其传输曲线的半功率点，调制得到一个占空比为50％的RZ光脉冲。

第二光分路器，用于将经过MZM4调制输出的RZ光脉冲分为第三路信号和第四路信号，其中，将第三路信号发送到DQPSK3，在第五数据信号(Data5)和第六数据信号(Data6)的驱动下对所述第三路信号进行DQPSK调制；将第四路信号发送到DQPSK4，在第七数据信号(Data7)和第八数据信号(Data8)的驱动下对所述第四路信号进行DQPSK调制；其中，每一个所述DQPSK调制器的驱动信号为两路不同的12.5Gb/s的电信号，通过DQPSK调制后，得到携带25Gb/s的RZ-DQPSK信号。

第二偏振分束器(PBS2)，用于将所述DQPSK3和DQPSK4输出的信号进行偏振复用，合为一路信号输出；由于每一个所述DQPSK调制后得到携带25Gb/s的RZ-DQPSK信号，则通过PBS1合路后，所述第二光载波信号携带了50Gb/s的信息。

波长复用器，用于对所述PBS1和PBS2进行偏振复用输出的信号进行波长复用，合为一路信号输出，由于PBS1输出的第一光载波携带50Gb/s的信息和PBS2输出的第二光载波信号携带50Gb/s的信息，则波长复用器合路输出的信号将携带100Gb/s的信息。

需要说明的是，如图8和图9所示，在本发明提出的光发射机的实施例一和实施例二中还可以进一步包括一电接口转换模块，用于将多路数据信号转换为八路数据信号输出，分别为Data1、Data2、Data3、Data4、Data5、Data6、Data7和Data8，将转换后的八路信号分别输出到所述光发射机的DQPSK模块。

其中，如图8所示，对于采用10×10Gb/s实现100Gb/s的方案，可以通过所述电接口转换模块，将原始数据转换为8×12.5Gb/s的电信号；如图9所司，对于4×25Gb/s实现100Gb/s的方案，可以通过所述电接口转换模块，将原始数据转换为8×12.5Gb/s的电信号，然后将所述8×12.5Gb/s的电信号输出到本发明实施例的光发射机，生成100Gb/s光信号，实现不同速率之间的兼容。

由上述实施例可知，本发明的一种光发射机通过将两个MZM级联，在相同频率，不同相位差的时钟驱动信号的驱动下对光载波信号调制，通过调整MZM的偏置电压，得到不同数量和不同频率间隔的多载波信号，利用所述多载波信号携带信息，有效地实现了100Gb/s方案。

基于上述多载波产生装置，本发明实施例还提出了一种多载波产生方法，如图10所示，包括：

S101，第一MZM在第一时钟驱动信号的驱动下对一光载波信号进行调制处理；

S102，第二MZM在第二时钟驱动信号的驱动下对经过第一MZM调制处理后的信号进行调制处理，输出多载波信号，其中，所述第二时钟驱动信号和所述第一时钟驱动信号的频率相同。

具体实施时，所述第一MZM的偏置点设置在该第一MZM的传输曲线的最高点，所述第二MZM的偏置点设置在该第二MZM的传输曲线的最低点。

当通过调节使所述第一时钟驱动信号和第二时钟驱动信号的相位差满足：π-φ₂＝φ₂-φ₁时，经所述第二MZM调制处理后输出的多载波信号为：频率间隔为两倍所述时钟驱动信号频率的四载波信号，其中，φ₂表示第二路时钟驱动信号的相位，φ₁表示第一路时钟驱动信号的相位。

当通过调节使所述第一时钟驱动信号和第二时钟驱动信号的相位差满足：φ₂＝φ₁-φ₂时，经所述第二MZM调制处理后输出的多载波信号为：频率间隔为六倍所述时钟驱动信号频率的两载波信号，其中，φ₂表示第二时钟驱动信号的相位，φ₁表示第一时钟驱动信号的相位。

综上所述，实施本发明的一种多载波产生装置、一种光发射机以及一种多载波产生方法，通过将两个MZM级联，在相同频率，不同相位差的时钟驱动信号的驱动下对光载波信号调制，得到不同数量和不同频率间隔的多载波信号，并且各个子载波间有很好的功率平坦度。同时，无需专门的高速射频时钟信号源产生高频率时钟信号，同时也无需高频电放大器和高频移相器，降低了设备及系统成本。采用本发明实施例提出的基于四载波产生装置的光发射机和基于两载波产生装置的光发射机实现的100G方案，如2×50G和4×25G方案，降低了系统的波特率，避免了高速器件的使用，有效的减小了系统的实现成本。

以上所述是本发明的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种多载波产生装置，其特征在于，包括：

电分路器，用于将一时钟驱动信号分为两路输出，第一路时钟驱动信号输出到第一马赫-曾德调制器，第二路时钟驱动信号输出到移相器；

所述移相器，用于对所述第二路时钟驱动信号进行移相处理，并输出到第二马赫-曾德调制器；

所述第一马赫-曾德调制器，其偏置电压设置为该第一马赫-曾德调制器传输曲线的最高点，用于在所述第一路时钟驱动信号的驱动下对一光载波信号进行调制，并将调制后的光载波信号输出到所述第二马赫-曾德调制器；

所述第二马赫-曾德调制器，其偏置电压设置为该第二马赫-曾德调制器传输曲线的最低点，用于在经过所述移相器处理后的第二路时钟驱动信号的驱动下对所述第一马赫-曾德调制器调制输出的光载波信号进行调制，输出多载波信号。

2.如权利要求1所述的多载波产生装置，其特征在于，所述移相器具体用于：

对所述第二路时钟驱动信号进行移相处理，使得所述第二路时钟驱动信号与所述第一路时钟驱动信号的相位差满足：π-φ₂＝φ₂-φ₁，其中，φ₂表示第二路时钟驱动信号的相位，φ₁表示第一路时钟驱动信号的相位；

其中，所述第二马赫-曾德调制器输出的多个载波信号是四载波信号，其频率间隔是所述时钟驱动信号频率的两倍。

3.如权利要求1所述的多载波装置，其特征在于，所述移相器具体用于：

对所述第二路时钟驱动信号进行移相处理，使得所述第二路时钟驱动信号与所述第一路时钟驱动信号的相位差满足：φ₂＝φ₁-φ₂，其中，φ₂表示第二路时钟驱动信号的相位，φ₁表示第一路时钟驱动信号的相位；

其中，所述第二马赫-曾德调制器输出的多个载波信号是两载波信号，其频率间隔是所述时钟驱动信号频率的六倍。

4.一种光发射机，其特征在于，包括多载波产生装置，所述多载波产生装置包括：

电分路器，用于将一时钟驱动信号分为两路输出，第一路时钟驱动信号输出到第一马赫-曾德调制器，第二路时钟驱动信号输出到移相器；

所述移相器，用于对所述第二路时钟驱动信号进行移相处理，并输出到第二马赫-曾德调制器；

所述第一马赫-曾德调制器，其偏置电压设置为该第一马赫-曾德调制器传输曲线的最高点，用于在所述第一路时钟驱动信号的驱动下对一光载波信号进行调制，并将调制后的光载波信号输出到所述第二马赫-曾德调制器；

所述第二马赫-曾德调制器，其偏置电压设置为该第二马赫-曾德调制器传输曲线的最低点，用于在经过所述移相器处理后的第二路时钟驱动信号的驱动下对所述第一马赫-曾德调制器调制输出的光载波信号进行调制，输出多载波信号。

5.如权利要求4所述的光发射机，其特征在于，所述移相器具体用于：

对所述第二路时钟驱动信号进行移相处理，使得所述第二路时钟驱动信号与所述第一路时钟驱动信号的相位差满足：π-φ₂＝φ₂-φ₁，其中，φ₂表示第二路时钟驱动信号的相位，φ₁表示第一路时钟驱动信号的相位；

其中，所述第二马赫-曾德调制器输出的多个载波信号是四载波信号，其频率间隔是所述时钟驱动信号频率的两倍。

6.如权利要求5所述的光发射机，其特征在于，所述光发射机进一步包括：

波长解复用器，与所述多载波产生装置连接，用于将所述多载波产生装置输出的四载波信号分离，输出第一载波信号、第二载波信号、第三载波信号和第四载波信号；

第一差分四相移相键控模块，用于在第一数据信号和第二数据信号的驱动下，对第一载波信号进行差分四相移相键控调制；

第二差分四相移相键控模块，用于在第三数据信号和第四数据信号的驱动下，对第二载波信号进行差分四相移相键控调制；

第三差分四相移相键控模块，用于在第五数据信号和第六数据信号的驱动下，对第三载波信号进行差分四相移相键控调制；

第四差分四相移相键控模块，用于在第七数据信号和第八数据信号的驱动下，对第四载波信号进行差分四相移相键控调制；

波长复用器，用于对经所述第一差分四相移相键控模块、第二差分四相移相键控模块、第三差分四相移相键控模块和第四差分四相移相键控模块调制输出的信号进行波长复用，合为一路信号输出。

7.如权利要求4所述的光发射机，其特征在于，所述移相器具体用于：

对所述第二路时钟驱动信号进行移相处理，使得所述第二路时钟驱动信号与所述第一路时钟驱动信号的相位差满足：φ₂＝φ₁-φ₂，其中，φ₂表示第二路时钟驱动信号的相位，φ₁表示第一路时钟驱动信号的相位；

其中，所述第二马赫-曾德调制器输出的多个载波信号为频率间隔为六倍所述时钟驱动信号频率的两载波信号。

8.如权利要求7所述的光发射机，其特征在于，所述光发射机进一步包括：

波长解复用器，与所述多载波产生装置连接，用于将所述多载波产生装置输出的两载波信号分离，输出第一载波信号、第二载波信号；

第三马赫-曾德调制器，用于对所述第一载波信号进行调制；

第一光分路器，用于将经过第三马赫-曾德调制器调制输出的光信号分为第一路信号和第二路信号，其中，将第一路信号发送到第一差分四相移相键控模块，在第一数据信号和第二数据信号的驱动下对所述第一路信号进行差分四相移相键控调制；将第二路信号发送到第二差分四相移相键控模块，在第三数据信号和第四数据信号的驱动下对所述第二路信号进行差分四相移相键控调制；

第一偏振分束器，用于将所述第一差分四相移相键控模块和第二差分四相移相键控模块输出的信号进行偏振复用，合为一路信号输出；

第四马赫-曾德调制器，用于对所述第二载波信号进行调制；

第二光分路器，用于将经过第四马赫-曾德调制器调制输出的光信号分为第三路信号和第四路信号，其中，将第三路信号发送到第三差分四相移相键控模块，在第五数据信号和第六数据信号的驱动下对所述第三路信号进行差分四相移相键控调制；将第四路信号发送到第四差分四相移相键控模块，在第七数据信号和第八数据信号的驱动下对第四路信号进行差分四相移相键控调制；

第二偏振分束器，用于将经所述第三差分四相移相键控模块和第四差分四相移相键控模块调制输出的信号进行偏振复用，合为一路信号输出；

波长复用器，用于对所述第一偏振分束器和第二偏振分束器进行偏振复用输出的信号进行波长复用，合为一路信号输出。

9.如权利要求6或8所述的光发射机，其特征在于，还包括：

电接口转换模块，用于将多路数据信号转换为八路数据信号输出，分别为第一数据信号、第二数据信号、第三数据信号、第四数据信号、第五数据信号、第六数据信号、第七数据信号和第八数据信号。

10.一种多载波产生方法，其特征在于，包括：

第一马赫-曾德调制器在第一时钟驱动信号的驱动下对一光载波信号进行调制处理，其中，所述第一马赫-曾德调制器的偏置点设置在该第一马赫-曾德调制器的传输曲线的最高点；

第二马赫-曾德调制器在第二时钟驱动信号的驱动下对经过第一马赫-曾德调制器调制处理后的信号进行调制处理，输出多载波信号，其中，所述第二时钟驱动信号和所述第一时钟驱动信号的频率相同，其中，所述第二马赫-曾德调制器的偏置点设置在该第二马赫-曾德调制器的传输曲线的最低点。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一时钟驱动信号和第二时钟驱动信号的相位差满足：π-φ₂＝φ₂-φ₁，其中，φ₂表示第二路时钟驱动信号的相位，φ₁表示第一路时钟驱动信号的相位；

其中，经所述第二马赫-曾德调制器调制处理后输出的多载波信号是四载波信号，其频率间隔为所述时钟驱动信号频率的两倍。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一时钟驱动信号和第二时钟驱动信号的相位差满足：φ₂＝φ₁-φ₂，其中，φ₂表示第二时钟驱动信号的相位，φ₁表示第一时钟驱动信号的相位；

其中，经所述第二马赫-曾德调制器调制处理后输出的多载波信号是两载波信号，其频率间隔为所述时钟驱动信号频率的六倍。

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