CN101997608A - 一种光发射机及光信号的产生方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光信号处理技术领域，为了解决现有技术中使用多个调制器级联造成的累计插入损耗大，成本高的问题，本发明实施例提供了一种光发射机及光信号的产生方法，其中光发射机包括光源，用于产生光载波；双平行马赫-曾德MZM调制器，用于接收第一路2进制电信号和第二路2进制电信号，根据所述第一路和第二路2进制电信号对所述光载波进行调制，得到4进制光信号；双驱动MZM调制器，用于接收第三路2进制电信号和第四路2进制电信号，根据所述第三路和第四路2进制电信号对所述4进制光信号进行调制，得到16进制光信号。本发明实施例的有益效果在于，所需调制器较少，光信号和电信号之间的同步容易，插入损耗较低，且容易集成。

Description

一种光发射机及光信号的产生方法
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其是一种光发射机及光信号的产生方法。
背景技术
随着高速以太网的普及和多媒体业务的蓬勃发展，人们对现有的基于波分复用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)技术的数字光纤通信系统所能支持的通信容量提出了更高的要求。从经济角度考虑，依靠现有通信系统的设备与器件，目前有两种方案可以用来提高WDM通信系统的通信容量：一是提高传输信号的符号速率，如达到100Gb/s。但是这种方案有很大的缺点，即需要高速的光电器件，以当今器件制作工艺水平，这些器件价格十分昂贵且易损坏。另一种方案就是在不改变信号传输符号速率的条件下，采用多进制调制码型，使得在相同的符号速率下获得数倍于二进制码型的比特速率，提高通信系统的通信容量。相比二进制码型，多进制调制码型有着很高的频谱利用率，在相同比特速率下所占的频带要窄，因此有着很好的抵抗色度色散(Chromatic Dispersion，CD)，偏振模色散(Polarization Mode Dispersion，PMD)和非线性噪声的能力。
研究人员在几年前就开始了多进制调制码型的研究，主要是正交相移键控(Quadrature Phase-shift Keying，QPSK)信号。目前，对QPSK调制码型各个方面的研究已经基本成熟，研究者开始试验更高阶码型的性能，如8进制的正交相移键控信号(8PSK)、16进制的正交幅度调制信号(16Quadrature Amplitude Modulation，16QAM)。8PSK调制码型的每个符号携带3个比特，16QAM调制码型的每个符号中携带有4个比特的信息，和QPSK码型相比，他们的频谱利用率得到了提高，并且有着更好的色度色散容忍度和偏振模色散容忍度。16QAM主要分为三类，即方形十六进制正交幅度调制信号(Square-16 Quadrature Amplitude Modulation，square-16QAM)，星形十六进制正交幅度调制信号(Star-16Quadrature Amplitude Modulation，star-16QAM)和十六进制幅度相位联合调制(16Amplitude Phase Modulation，16APSK)。
随着近些年来高速数字信号处理技术的发展，相干光通信技术最近又重新引起了人们的注意，与差分相干解调技术相比，相干解调接收机实现结构简单，系统灵敏度高，并且能够在电域上对接收到的信号实现均衡和补偿。随着调制阶数的提高，其优势越发明显。
基于相干接收技术，设计一种多格式多级(multi-level)发射机方案，对提高光纤通信系统的容量具有明显的实际意义。
在现有技术中，使用多个级联的相位调制器(PM)和强度调制器(Mach-Zender Modulator，MZM)来产生star-16QAM光信号，其实现过程如图1所示。使用3个级联的相位调制器，生成8PSK信号，然后再用一个MZM进行强度调制，控制强度调制信号，可以生成所需的star-16QAM信号。
本发明的发明人在实现本发明的过程中发现，上述现有技术需要使用四个调制器，系统结构复杂，成本高；四个调制器驱动信号之间需要精确的同步，调整比较复杂；四个调制器累计的插入损耗大；电信号上的噪声直接映射到光信号的相位上，影响信号。
发明内容
本发明实施例提供一种光发射机及光信号的产生方法，用于解决现有技术中使用多个调制器造成的累计插入损耗大，成本高的问题。
本发明实施例提供了一种光发射机，包括：
光源，用于产生光载波；
双平行马赫-曾德MZM调制器，用于接收第一路2进制电信号和第二路2进制电信号，根据所述第一路2进制电信号和所述第二路2进制电信号对所述光载波进行调制，得到4进制光信号；
双驱动MZM调制器，用于接收第三路2进制电信号和第四路2进制电信号，根据所述第三路2进制电信号和所述第四路2进制电信号对所述4进制光信号进行调制，得到16进制光信号。
本发明实施例还提供了一种光信号发射方法，包括：
产生光载波；
接收第一路2进制电信号和第二路2进制电信号，根据所述第一路2进制电信号和所述第二路2进制电信号利用双平行马赫-曾德MZM调制器对所述光载波进行调制，得到4进制光信号；
接收第三路2进制电信号和第四路2进制电信号，根据所述第三路2进制电信号和所述第四路2进制电信号利用双驱动MZM调制器对所述4进制光信号进行调制，得到16进制光信号。
本发明实施例的有益效果在于，通过双平行MZM调制器根据第一路和第二路2进制电信号，将光源发出的光载波调制成4进制光信号，然后通过双驱动MZM调制器根据所述第三路和第四路电信号将所述4进制光信号调制成16进制的光信号，所需调制器较少，光信号和电信号之间的同步容易，插入损耗较低，且容易集成。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1所示为现有技术中多个级联调制器的光发射机结构示意图；
图2所示为本发明实施例一种光发射机结构示意图；
图3所示为本发明实施例光信号的产生方法流程图；
图4所示为本发明实施例调制生成star-16QAM光信号的光发射机结构图；
图5所示为本发明实施例调制生成square-16QAM光信号的光发射机结构图；
图6所示为本发明实施例调制生成16APSK光信号的光发射机结构图；
图7所示为本发明实施例反馈控制模块的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2所示为本发明实施例一种光发射机结构示意图。
包括光源301，双平行MZM调制器302，双驱动MZM调制器303。
所述光源301，用于产生光载波。
所述双平行MZM调制器302，用于接收第一路2进制电信号和第二路2进制电信号，根据所述第一路2进制电信号和所述第二路2进制电信号对所述光载波进行调制，得到4进制光信号。
所述双驱动MZM调制器303，用于接收第三路2进制电信号和第四路2进制电信号，根据所述第三路2进制电信号和所述第四路2进制电信号对所述4进制光信号进行调制，得到16进制光信号。
作为本发明的一个实施例，所述光源301可以包括激光器。
作为本发明的一个实施例，所述双平行MZM调制器302包括三个偏置端，其中两个偏置端分别用于调节双平行MZM调制器302中的两个MZM调制器的偏置点，第三个偏置端用于调节所述两个MZM调制器之间的相位差，使得所述双平行MZM调制器生成不同的4进制光信号。
作为本发明的一个实施例，还包括第一放大器和第二放大器，所述第一放大器用于调节第一路2进制电信号的高电平和低电平，所述第二放大器用于调节第二路2进制电信号的高电平和低电平。作为可选的实施例，所述第一放大器和第二放大器可以独立于所述两个MZM调制器，也可以分别集成于所述两个MZM调制器。
作为本发明的一个实施例，所述双驱动MZM调制器303包括两个偏置端，其中两个偏置端分别用于调节双驱动MZM调制器303中的两个PM(PhaseModulator，相位调制器)调制器的偏置点，以调节所述两个PM调制器之间的相位差，使得所述双驱动MZM调制器根据所述第三路2进制电信号和第四路2进制电信号将所述4进制光信号调制成不同的16进制光信号。
作为本发明的一个实施例，还包括第三放大器和第四放大器，所述第三放大器用于调节第三路2进制电信号的高电平和低电平，所述第四放大器用于调节第四路2进制电信号的高电平和低电平。作为可选的实施例，所述第三放大器和第四放大器可以独立于所述两个PM调制器，也可以分别集成于所述两个PM调制器。
作为本发明的一个实施例，在所述双平行MZM调制器302和双驱动MZM调制器303之间还包括可调延迟线，用于对所述双平行MZM调制器302和双驱动MZM调制器303之间的光信号进行同步。该可调延迟线可以对所述双平行MZM调制器302输出的4进制光信号延迟预先定义的延迟时间，从而同步所述双平行MZM调制器302和双驱动MZM调制器303，也可以通过利用双驱动MZM调制器303输出的16进制光信号获取基频分量的功率，根据所述基频分量的功率产生的反馈控制信号，来同步双平行MZM调制器和双驱动MZM调制器之间的光信号。
作为本发明的一个实施例，所述双平行MZM调制器302还用于同步输入的所述第一路2进制电信号和第二路2进制电信号，所述双驱动MZM调制器303还用于同步输入的所述第三路2进制电信号和第四路2进制电信号。
通过上述实施例，通过双平行MZM调制器根据两路2进制电信号调制所述光载波生成4进制光信号，然后通过双驱动MZM调制器根据所述第三路2进制电信号和第四路2进制电信号调制所述4进制光信号，最后生成16进制的光信号，所需调制器较少，光信号和电信号之间的同步容易，插入损耗较低，且容易集成，有很强的实用性，同时本方案只需四路2进制电信号驱动信号，克服了4进制电信号带来的符号间干扰问题，保证了系统的性能。
如图3所示为本发明实施例光信号发射方法流程图。
包括步骤401，产生光载波。
步骤402，接收第一路2进制电信号和第二路2进制电信号，根据所述第一路2进制电信号和第二路2进制电信号利用双平行马赫-曾德MZM调制器对所述光载波进行调制，得到4进制光信号。
步骤403，接收第三路2进制电信号和第四路2进制电信号，根据所述第三路2进制电信号和第四路2进制电信号利用双驱动MZM调制器对所述4进制光信号进行调制，得到16进制光信号。
作为本发明的一个实施例，所述光源可以包括激光器，可以理解的是本发明实施例的光源可以选择激光器但不限制于此。
作为本发明的一个实施例，所述步骤402中，调节双平行MZM调制器中的两个MZM调制器的偏置点和所述两个MZM调制器之间的相位差，使得所述双平行MZM调制器生成不同的4进制光信号。
作为本发明的一个实施例，所述调节双平行MZM调制器中的两个MZM调制器的偏置点和所述两个MZM调制器之间的相位差，使得所述双平行MZM调制器生成不同的4进制光信号，具体包括：
将所述第一路2进制电信号的高电平和低电平的幅度差调节为2Vp，调节所述第二路2进制电信号的高电平和低电平的幅度差为2Vp，所述Vp为双平行MZM调制器的半波电压，例如将所述第一路2进制电信号和第二路2进制电信号的高电平调节至所述双平行MZM调制器的半波电压(Vp)，将所述第一路2进制电信号和第二路2进制电信号的低电平调节至-Vp；
将所述两个偏置点设置在相应MZM调制器传输曲线的最低点，使得所述两个MZM调制器分别生成第一二相相移键控信号(BPSK1)和第二二相相移键控信号(BPSK2)；
调节所述两个MZM调制器之间的相位差为π/2，使得所述BPSK1与所述BPSK2之间的相位差为π/2；
将相位差为π/2的BPSK1和BPSK2合路后得到星座点分别位于四个象限的QPSK光信号。
作为本发明的一个实施例，所述调节双平行MZM调制器中的两个MZM调制器的偏置点和所述两个MZM调制器之间的相位差，使得所述双平行MZM调制器生成不同的4进制光信号，具体包括：
调节所述第一路2进制电信号的高电平和低电平的幅度差为Vp/2，调节所述第二路2进制电信号的高电平和低电平的幅度差为Vp/2，例如将所述第一路和第二路2进制电信号的高电平放大至Vp/4，将所述第一路和第二路2进制电信号的低电平放大至-Vp/4；
将所述两个偏置点设置在相应MZM调制器传输曲线的π/2处，使得所述两个MZM调制器分别生成二相幅移键控信号1(2ASK1)和二相幅移键控信号2(2ASK2)；
调节所述两个MZM调制器之间的相位差中为π/2，使得所述2ASK1和所述2ASK2之间的相位差为π/2；
将相位差为π/2的2ASK1和2ASK2合路后得到星座点均位于同一象限的QPSK光信号，例如同位于第一象限的QPSK光信号。
作为本发明的一个实施例，所述调节双平行MZM调制器中的两个MZM调制器的偏置点和所述两个MZM调制器之间的相位差，使得所述双平行MZM调制器生成不同的4进制光信号，具体包括：
调节所述第一路2进制电信号的高电平和低电平的幅度差为Vp，所述Vp为双平行MZM调制器的半波电压值，调节所述第二路2进制电信号的高电平和低电平的幅度差为Vp/2，例如将所述第一路2进制电信号的高电平放大至Vp/2低电平放大至-Vp/2，将第二路2进制电信号的高电平放大至Vp/4低电平放大至-Vp/4；
将所述两个偏置点设置在相应MZM调制器传输曲线的π/2处，使得所述两个MZM调制器分别生成二相幅移键控信号1(2ASK1)和二相幅移键控信号2(2ASK2)；
调节所述两个MZM调制器之间的相位差为0，使得所述2ASK1和所述2ASK2之间的相位差为0；
将相位差为0的2ASK1和2ASK2合路后得到星座点均位于同一坐标轴的4进制幅移键控4ASK光信号。
作为本发明的一个实施例，在步骤403中，通过调节双驱动MZM调制器中两个PM调制器的偏置点，调节所述两个PM调制器之间的相位差，所述双驱动MZM调制器根据接收到的第三路2进制电信号和第四路2进制电信号对所述4进制光信号进行调制得到不同的16进制光信号。
作为本发明的一个实施例，当所述4进制光信号为星座点分别位于四个象限的QPSK光信号时，所述通过调节双驱动MZM调制器中两个PM调制器的偏置点，调节所述两个PM调制器之间的相位差，所述双驱动MZM调制器根据接收到的所述第三路2进制电信号和所述第四路2进制电信号，对所述4进制光信号进行调制得到不同的16进制光信号具体包括：
将第三路2进制电信号的高电平与低电平的幅度差调节为Vq/2，将第四路2进制电信号的高电平与低电平幅度差调节为Vq，其中Vq为所述双驱动MZM调制器的半波电压；
将两个PM调制器之间的相位差调节为π/4；
将相位差为π/4的所述两个PM调制器输出的光信号合路后得到星形十六进制正交幅度调制star-16QAM光信号。
作为本发明的一个实施例，当所述4进制光信号为星座点均位于同一象限的QPSK光信号时，所述通过调节双驱动MZM调制器中两个PM调制器的偏置点，调节所述两个PM调制器之间的相位差，所述双驱动MZM调制器根据接收到的所述第三路2进制电信号和所述第四路2进制电信号，对所述4进制光信号进行调制得到不同的16进制光信号包括：
将第三路2进制电信号的高电平与低电平的幅度差调节为2Vq，所述第四路2进制电信号的高电平与低电平的幅度差调节为2Vq，其中Vq为所述双驱动MZM调制器的半波电压；
将两个PM调制器之间的相位差调节为π/2；
将相位差为π/2的两个PM调制器输出的光信号合路后得到方形十六进制正交幅度调制square-16QAM光信号。
作为本发明的一个实施例，当所述4进制光信号为星座点均位于同一坐标轴的4ASK光信号时，所述通过调节双驱动MZM调制器中两个PM调制器的偏置点，调节所述两个PM调制器之间的相位差，所述双驱动MZM调制器根据接收到的所述第三路2进制电信号和所述第四路2进制电信号，对所述4进制光信号进行调制得到不同的16进制光信号，具体包括：
将第三路2进制电信号的高电平与低电平的幅度差调节为2Vq，第四路2进制电信号的高电平与低电平的幅度调节为2Vq，其中Vq为所述双驱动MZM调制器的半波电压；
将两个PM调制器之间的相位差调节为π/2；
将相位差为π/2的所述两个PM调制器输出的光信号合路后得到十六进制幅度相位联合调制16APSK光信号。
作为本发明的一个实施例，在所述步骤403之前还包括，利用可调延迟线对所述双平行MZM调制器和双驱动MZM调制器之间的光信号进行同步。
在步骤403之后还包括：分析所述16进制光信号中的基频分量功率大小，并将分析结果反馈给所述可调延迟线进行同步控制。
或者控制所述可调延迟线，对所述双平行MZM调制器输出的4进制光信号延迟预先定义的时间，来同步双平行MZM调制器与双驱动调制器之间的光信号。
通过上述实施例，通过双平行MZM调制器根据第一路2进制电信号和第二路2进制电信号调制所述光源为4进制光信号，利用双驱动MZM调制器根据第三路2进制电信号和第四路2进制电信号，将所述4进制光信号调制最后生成16进制的光信号，所需调制器较少，光信号和电信号之间的同步容易，插入损耗较低，且容易集成，有很强的实用性，同时本方案只需四路2进制电信号，克服了4进制电信号带来的符号间干扰问题，保证了系统的性能。
如图4所示为本发明实施例调制star-16QAM光信号的光发射机结构图。
本实施例包括：激光器501，双平行MZM调制器502，可调延迟线503，双驱动MZM调制器504。
待发送的四路数据为第一路2进制电信号data1、第二路2进制电信号data2、第三路2进制电信号data3和第四路2进制电信号data4，将它们分为两组，data1和data2一组，data3和data4一组，其中data1、data2、data3和data4均为2进制电信号。
光载波从激光器501发出后，进入双平行MZM调制器502进行分光处理，分别输入到MZM1和MZM2。
双平行MZM调制器502内部集成了两个平行的性能相同的马赫-曾德调制器(MZM1和MZM2)，所述双平行MZM调制器502有三个偏置端，分别是bias1、bias2和bias3，其中bias1、bias2分别用来调节MZM1和MZM2的偏置点，bias3用来调节MZM1和MZM2之间的相位差。data1和data2各经过放大器，使它们的高电平为Vp，低电平为-Vp，Vp是双平行MZM的半波电压值，作为可选的，所述的放大器也可以集成于MZM1和MZM2内。
放大后的两路电信号分别加载到双平行MZM调制器502的两个射频端口，驱动该双平行MZM调制器502内部的两个马赫-曾德调制器。调节bias1，将MZM1的偏置点设置在MZM传输曲线的最低点，加载经过放大后的data1，可以得到BPSK1光信号(该BPSK1光信号的星座图如图4中所示)，同理调节bias2，将MZM2的偏置点设置在MZM传输曲线的最低点，加载经过放大后的data2后，得到BPSK2光信号，再调节bias3，使得MZM1和MZM2之间的相位差为π/2，所述与MZM1输出的BPSK1光信号相差π/2相位的BPSK2光信号的星座图如图4中所示)。这样，相位差为π/2的BPSK1和BPSK2合路后，就得到QPSK光信号。所述QPSK光信号的星座图如图4中所示，星座点分别位于四个象限的QPSK光信号，上述输出的合路后的光信号即为所述4进制光信号，在本例中为QPSK光信号，该光信号为4进制光信号。
从双平行MZM调制器502出来的QPSK信号，再经过可调延迟线503进行光信号的同步，输入到双驱动MZM调制器504。
双驱动MZM内部集成了两个平行的性能相同的相位调制器(PM1和PM2)。data3经过放大器，使它的高电平与低电平的幅度差为
Figure B2009101696917D0000111
同样data4经过放大器，使它的高电平与低电平的幅度差为Vq，Vq是双驱动MZM的半波电压值。作为可选的，PM1在接收data3电信号时，通过集成于PM1内的放大器将高电平与低电平的幅度差变为
Figure B2009101696917D0000112
PM2在接收data4电信号时，通过集成于PM1内的放大器将高电平与低电平的幅度差变为Vq。
将放大后的data3和data4加载到双驱动MZM调制器504的两个射频端口，通过调节双驱动MZM调制器504的偏置端bias1和bias2使PM1和PM2之间的相位差为π/4，PM1生成的光信号和PM2生成的光信号经过合路，调制器输出star-16QAM信号，其星座图如图4中所示。
如图5所示为本发明实施例调制生成square-16QAM光信号的光发射机结构图。
本实施例包括：激光器501，双平行MZM调制器502，可调延迟线503，双驱动MZM调制器504。
data1经过放大器后得到高电平为
Figure B2009101696917D0000121
低电平为
Figure B2009101696917D0000122
的电信号，用该信号驱动双平行MZM调制器502的MZM1，并调节bais1，将MZM1的偏置点设置在MZM传输曲线的π/2处，这样就可以得到具有一定消光比的2ASK1光信号；同理，data2经过放大器后得到高电平为
Figure B2009101696917D0000123
低电平为
Figure B2009101696917D0000124
的电信号，用该信号驱动双平行MZM调制器502的MZM2，并调节bais2，将MZM2的偏置点设置在π/2处，这样就可以得到具有一定消光比的2ASK2光信号，所述2ASK1光信号的星座图如图5中所示；然后通过调节bias3，使得2ASK1和2ASK2之间的产生90°的相位差，所述与2ASK1相位差90°相位的2ASK2的星座图如图5中所示，这样将2ASK1和2ASK2经过矢量叠加就可以得到中心点偏置在第一象限的QPSK信号。
中心点偏置在第一象限的QPSK信号然后经过双驱动MZM得到square-16QAM信号。对于双驱动MZM调制器504的改变在于，data3经过放大后低电平为-Vq，高电平为Vq的电信号，同理，data4经过放大后得到高电平为Vq，低电平为-Vq的电信号，然后联合调节双驱动MZM调制器504的两个PM调制器之间的相位差为，将PM1调制器和PM2调制器输出的光信号进行合路，经过这样的调节就可以得到square-16QAM信号，其星座图如图中所示。
如图6所示为本发明实施例调制生成16APSK光信号的光发射机结构图。
本实施例包括：激光器501，双平行MZM调制器502，可调延迟线503，双驱动MZM调制器504。
data1经过放大器后得到高电平为低电平为
Figure B2009101696917D0000126
的电信号，用该信号驱动双平行MZM调制器502的MZM1，并调节bais1，使得MZM1的偏置点设置在MZM传输曲线的π/2处，这样就可以得到具有消光比为无穷大的2ASK1光信号；data2经过放大器后得高电平为
Figure B2009101696917D0000127
低电平为
Figure B2009101696917D0000128
的电信号，用该信号驱动双平行MZM调制器502的MZM2，并调节bais2，使得MZM2的偏置点在π/2处，这样就可以得到具有一定消光比的2ASK2光信号，所述2ASK1光信号的星座图如图6中所示；然后通过调节bias3，使得2ASK1和2ASK2之间的产生相位差为0，所述与2ASK1相差0相位的2ASK2的星座图如图6中所示，这样2ASK1和2ASK2经过矢量叠加就可以得到4ASK信号，该4ASK光信号的星座图如图6中所示，4个星座点均位于X轴正半轴。
星座点在X轴正半轴的4ASK信号然后经过双驱动MZM得到16APSK信号。对于双驱动MZM调制器504的改变在于，data3经过放大后得到低电平为-Vq，高电平为Vq的电信号，同理，data4经过放大后得到低电平为-Vq，高电平为Vq的电信号，然后联合调节双驱动MZM调制器504的bias1和bias2使PM1和PM2之间的相位差为90°，将PM1和PM2输出的光信号进行合路，双驱动MZM调制器504输出16APSK信号，其星座图如图6中所示。
图4、图5、图6所示结构的光发射机，还包括反馈控制模块，该反馈控制模块，用于根据双驱动MZM调制器输出的16进制光信号，获取基频分量的功率，并根据基频分量的功率产生反馈控制信号，以控制可调延迟线。该反馈控制模块的结构，如图7所示，包括：
光电转换单元801，滤波单元802，功率检测单元803，反相器804，放大器805。
从频谱上来看，如果双平行MZM调制器与双驱动MZM调制器输出的光信号精确同步的话，频谱分量上将出现很强的基频信号分量，反之，同步条件不满足时，基频信号分量将会很弱，因此可以用基频信号分量的强弱作为反馈信号，进而驱动可调延迟线。
所述光电转换单元801，连接于上述图5、图6或者图7的16进制光信号的输出端相连接，即与双驱动MZM调制器的输出端相连接，将输出的光信号转换为电信号，例如使用PIN管进行光电转换。
滤波单元802，与所述光电转换单元801相连接，滤出电信号中基频分量的信号，例如采用高品质滤波器。
功率检测单元803，与上述滤波单元802相连接，用于检测滤出的基频分量的功率大小。
反相器804，与上述功率检测单元803相连接，用于反相所述功率检测单元803检测到的基频分量。当同步非常不理想时，功率检测单元803检测到的基频分量的功率信号非常小，此时经过反相器得到大信号，用这个信号来大范围的调节可调延迟线，从而达到尽快同步的目的；反之，当同步已经比较理想时，功率检测单元803检测到的基频分量的功率信号比较大，此时经过反相器得到小信号，用这个信号微调可调延迟线就可以达到同步要求。
放大器805，与上述反相器804相连接，用于将反相器804的输出放大后作为反馈控制信号，以控制可调延迟线来同步双平行MZM调制器和双驱动MZM调制器之间的光信号。
本发明实施例的光发射机可以应用于光通信设备中，例如使用光通信技术的基站等。
本发明的实施例的有益效果在于，本发明实施例利用同一装置实现了Star-16QAM、16APSK和Square-16QAM三种不同信号的调制，使光发射机成本大为降低，在现有的传输网中，用户的业务种类繁多，因此可以根据不同的业务来决定调制格式。本发明实施例所调制的多格式码型调制都可以通过一个符号信息携带多个比特信息，因此提高的光纤链路和放大器的使用效率和频带利用率，和二进制调制码型相比，本发明实施例有着更好好的抵抗色度色散，偏振模色散和非线性噪声的能力。本发明光发射机实施例只需要一个双平行MZM调制器和一个双驱动MZM调制器，系统结构简单，成本低，插入损耗小；并且只需要四路2进制电平信号(data1、data2、data3和data4)，易于产生，不会带来严重的ISI问题。本发明实施例使用的调制器数目少，结构简单，所以易于集成，使用价值高。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种光发射机，其特征在于包括：
光源，用于产生光载波；
双平行马赫-曾德MZM调制器，用于接收第一路2进制电信号和第二路2进制电信号，根据所述第一路2进制电信号和所述第二路2进制电信号对所述光载波进行调制，得到4进制光信号；
双驱动MZM调制器，用于接收第三路2进制电信号和第四路2进制电信号，根据所述第三路2进制电信号和所述第四路2进制电信号对所述4进制光信号进行调制，得到16进制光信号。
2.根据权利要求1所述的光发射机，其特征在于，所述双平行MZM调制器包括三个偏置端，其中两个偏置端分别用于调节所述双平行MZM调制器中的两个MZM调制器的偏置点，第三个偏置端用于调节所述两个MZM调制器之间的相位差，使得所述双平行MZM调制器生成不同的4进制光信号。
3.根据权利要求2所述的光发射机，其特征在于，还包括第一放大器和第二放大器，所述第一放大器用于调节所述第一路2进制电信号的高电平和低电平，所述第二放大器用于调节所述第二路2进制电信号的高电平和低电平。
4.根据权利要求1至3任一项所述的光发射机，其特征在于所述双驱动MZM调制器包括两个偏置端，其中两个偏置端分别用于调节双驱动MZM调制器中的两个相位调制器PM的偏置点，以调节所述两个PM之间的相位差，使得所述双驱动MZM调制器根据所述第三路2进制电信号和第四路2进制电信号将所述4进制光信号调制成不同的16进制光信号。
5.根据权利要求4所述的光发射机，其特征在于，还包括第三放大器和第四放大器，所述第三放大器用于调节所述第三路2进制电信号的高电平和低电平，所述第四放大器用于调节所述第四路2进制电信号的高电平和低电平。
6.根据权利要求4或5所述的光发射机，其特征在于，在所述双平行MZM调制器和双驱动MZM调制器之间还包括可调延迟线，用于对所述双平行MZM调制器和双驱动MZM调制器之间的光信号进行同步。
7.根据权利要求6所述的光发射机，其特征在于，还包括：
反馈控制单元，用于根据所述16进制光信号，获取基频分量的功率，并根据所述基频分量的功率产生反馈控制信号，以控制所述可调延迟线。
8.根据权利要求7所述的光发射机，其特征在于，所述反馈控制单元包括：
光电转换单元，将所述双驱动MZM调制器输出的光信号转换为电信号；
滤波单元，滤出所述光电转换单元输出的电信号中基频分量；
功率检测单元，用于检测滤出的基频分量的功率大小；
反相器，用于对所述功率检测单元检测到的基频分量的功率进行反相；
放大器，用于将所述反相器的输出放大后作为反馈控制信号，以控制所述可调延迟线。
9.一种光信号的产生方法，其特征在于包括：
产生光载波；
接收第一路2进制电信号和第二路2进制电信号，根据所述第一路2进制电信号和所述第二路2进制电信号利用双平行马赫-曾德MZM调制器对所述光载波进行调制，得到4进制光信号；
接收第三路2进制电信号和第四路2进制电信号，根据所述第三路2进制电信号和所述第四路2进制电信号利用双驱动MZM调制器对所述4进制光信号进行调制，得到16进制光信号。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述接收第一路2进制电信号和第二路2进制电信号，根据所述第一路2进制电信号和所述第二路2进制电信号利用双平行马赫-曾德MZM调制器对所述光载波进行调制，得到4进制光信号包括：
调节双平行MZM调制器中的两个MZM调制器的偏置点和所述两个MZM调制器之间的相位差，使得所述双平行MZM调制器生成不同的4进制光信号。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述调节双平行MZM调制器中的两个MZM调制器的偏置点和所述两个MZM调制器之间的相位差，使得所述双平行MZM调制器生成不同的4进制光信号，具体包括：
调节所述第一路2进制电信号的高电平和低电平的幅度差为2Vp，调节所述第二路2进制电信号的高电平和低电平的幅度差为2Vp，所述Vp为双平行MZM调制器的半波电压值；
将所述两个偏置点设置在相应MZM调制器传输曲线的最低点，使得所述两个MZM调制器分别生成第一二相相移键控信号BPSK1和第二二相相移键控信号BPSK2；
调节所述两个MZM调制器之间的相位差为π/2，使得所述BPSK1与所述BPSK2之间的相位差为π/2；
将相位差为π/2的所述BPSK1和所述BPSK2合路后得到星座点分别位于四个象限的QPSK光信号。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述调节双平行MZM调制器中的两个MZM调制器的偏置点和所述两个MZM调制器之间的相位差，使得所述双平行MZM调制器生成不同的4进制光信号，具体包括：
调节所述第一路2进制电信号的高电平和低电平的幅度差为Vp/2，调节所述第二路2进制电信号的高电平和低电平的幅度差为Vp/2，所述Vp为双平行MZM调制器的半波电压值；
将所述两个偏置点设置在相应MZM调制器传输曲线的π/2处，使得所述两个MZM调制器分别生成第一二进制幅移键控信号2ASK1和第二二进制幅移键控信号2ASK2；
调节所述两个MZM调制器之间的相位差为π/2，使得所述2ASK1和所述2ASK2之间的相位差为π/2；
将相位差为π/2的所述2ASK1和所述2ASK2合路后得到星座点均位于同一象限的QPSK光信号。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述调节双平行MZM调制器中的两个MZM调制器的偏置点和所述两个MZM调制器之间的相位差，使得所述双平行MZM调制器生成不同的4进制光信号，具体包括：
调节所述第一路2进制电信号的高电平和低电平的幅度差为Vp，调节所述第二路2进制电信号的高电平和低电平的幅度差为Vp/2，所述Vp为双平行MZM调制器的半波电压值；
将所述两个偏置点设置在相应MZM调制器传输曲线的π/2处，使得所述两个MZM调制器分别生成第一二相幅移键控信号2ASK1和第二二相幅移键控信号2ASK2；
调节所述两个MZM调制器之间的相位差为0，使得所述2ASK1和所述2ASK2之间的相位差为0；
将相位差为0的所述2ASK1和所述2ASK2合路后得到星座点均位于同一坐标轴的4进制幅移键控4ASK光信号。
14.根据权利要求9至13任意一项所述的方法，其特征在于，所述接收第三路2进制电信号和第四路2进制电信号，根据所述第三路2进制电信号和所述第四路2进制电信号利用双驱动MZM调制器对所述4进制光信号进行调制，得到16进制光信号包括：
通过调节双驱动MZM调制器中两个相位调制器PM的偏置点，调节所述两个PM之间的相位差，所述双驱动MZM调制器根据接收到的所述第三路2进制电信号和所述第四路2进制电信号，对所述4进制光信号进行调制得到不同的16进制光信号。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，当所述4进制光信号为星座点分别位于四个象限的QPSK光信号时，所述通过调节双驱动MZM调制器中两个PM的偏置点，调节所述两个PM之间的相位差，所述双驱动MZM调制器根据接收到的所述第三路2进制电信号和所述第四路2进制电信号，对所述4进制光信号进行调制得到不同的16进制光信号具体包括：
将所述第三路2进制电信号的高电平与低电平的幅度差调节为Vq/2，将第四路2进制电信号的高电平与低电平幅度差调节为Vq，其中Vq为所述双驱动MZM调制器的半波电压值；
将所述两个PM之间的相位差调节为π/4；
将相位差为π/4的所述两个PM输出的光信号合路后得到星形十六进制正交幅度调制star-16QAM光信号。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，当所述4进制光信号为星座点均位于同一象限的QPSK光信号时，所述通过调节双驱动MZM调制器中两个PM的偏置点，调节所述两个PM之间的相位差，所述双驱动MZM调制器根据接收到的所述第三路2进制电信号和所述第四路2进制电信号，对所述4进制光信号进行调制得到不同的16进制光信号，具体包括：
将所述第三路2进制电信号的高电平与低电平的幅度差调节为2Vq，所述第四路2进制电信号的高电平与低电平的幅度差调节为2Vq，其中Vq为所述双驱动MZM调制器的半波电压值；
将所述两个PM之间的相位差调节为π/2；
将相位差为π/2的所述两个PM输出的光信号合路后得到方形十六进制正交幅度调制square-16QAM光信号。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，当所述4进制光信号为星座点均位于同一坐标轴的4ASK光信号时，所述通过调节双驱动MZM调制器中两个PM的偏置点，调节所述两个PM之间的相位差，所述双驱动MZM调制器根据接收到的所述第三路2进制电信号和所述第四路2进制电信号，对所述4进制光信号进行调制得到不同的16进制光信号，具体包括：
将所述第三路2进制电信号的高电平与低电平的幅度差调节为2Vq，所述第四路2进制电信号的高电平与低电平的幅度差调节为2Vp，其中Vq为所述双驱动MZM调制器的半波电压值；
将所述两个PM之间的相位差调节为π/2；
将相位差为π/2的所述两个PM输出的光信号合路后得到十六进制幅度相位联合调制16APSK光信号。
18.根据权利要求14至17任一项所述的方法，其特征在于，所述接收第三路2进制电信号和第四路2进制电信号，根据所述第三路2进制电信号和所述第四路2进制电信号利用双驱动MZM调制器对所述4进制光信号进行调制，得到16进制光信号之前还包括：
利用可调延迟线对所述双平行MZM调制器和双驱动MZM调制器之间的光信号进行同步。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述接收第三路2进制电信号和第四路2进制电信号，根据所述第三路2进制电信号和所述第四路2进制电信号利用双驱动MZM调制器对所述4进制光信号进行调制，得到16进制光信号之后还包括：
分析所述16进制光信号中的基频分量功率大小，并将分析结果反馈给所述可调延迟线进行同步控制。
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