CN102546078A - 一种超密集波分复用系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超密集波分复用系统和方法，其中，该系统包含：N个用于输出合波信号的光频梳波分复用子系统，N为大于或等于2的整数；将N个光频梳波分复用子系统输出的合波信号进行间插复用以合为一路信号的耦合器；其中，光频梳波分复用子系统包含：光频梳；用于从光频梳中分离出K个光载波信号的分波器，K为大于或等于1的整数；与分波器输出端连接的K个调制器；与K个调制器输出端均相连的合波器。本发明利用多个光频梳波分复用子系统实现超密集波分复用，实现简单。

Description

一种超密集波分复用系统及方法

技术领域

本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种超密集波分复用系统及方法。

背景技术

在无源光纤网络(PON)的波分复用(WDM)系统中，光线路终端OLT需要产生多用户的下行数据信号。

目前主流的方法主要有两种：其中一种是通过多路分布式反馈激光器和调制器在片上集成，然后将多路调制信号耦合进同一根光纤中传输；另一种是利用单个光频梳产生多路等间隔频率的光载波信号，对每路光载波信号进行调制，将多路多路调制信号耦合进同一根光纤中传输。

这两种方案都存在各自的弊端。对于第一种方法，由于各个激光器的频移属于相互独立的随机过程，经过光电调制后，各信号频谱可能在合波输出给光纤时就发生混叠；并且对于超密集波分复用系统，需要的载波数甚至上百，由此造成集成芯片上需设置大量的激光器和调制器，目前尚没有满足此需求的集成芯片。对于第二种方法，从光频梳中分离出的多路等间隔频率的光载波信号不易发生频谱偏移，且分路实现简单、但由于现有技术的限制，很难通过单个光频梳产生几百路光载波信号，现有的光频梳不能满足超密集波分复用的要求。

发明内容

本发明提供了一种超密集波分复用系统及方法，以解决如何利用光频梳实现超密集波分复用的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种超密集波分复用系统，该系统包含：

N个用于输出合波信号的光频梳波分复用子系统，N为大于或等于2的整数；

将N个光频梳波分复用子系统输出的合波信号进行间插复用以合为一路信号的耦合器；

其中，该光频梳波分复用子系统包含：

光频梳；

用于从光频梳中分离出K个光载波信号的分波器，K为大于或等于1的整数；

与分波器输出端连接的K个调制器；

与K个调制器输出端均相连的合波器。

进一步地，K个光载波信号的频率间隔相等。

进一步地，该系统还包括：

N个激光器，其中每个激光器的输出信号均是一个光频梳波分复用子系统的种子光源。

进一步地，N个激光器的频率间隔相等，其中，K个光载波信号的频率间隔等于N个激光器频率间隔的N倍。

进一步地，该系统还包括：

激光器；

与激光器输出端连接的种子光源光频梳；

用于从种子光源光频梳中分离出N个等频率间隔光载波信号的分波器；其中N个光载波信号中的每个光载波信号均是一个光频梳波分复用子系统的种子光源。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种实现超密集波分复用的方法，该方法包括以下步骤：

分别从N个光频梳中分离出K个光载波信号，N为大于或等于2的整数，K为大于或等于1的整数；

对K个光载波信号进行K路调制；

将经K路调制后的光载波信号进行合波；

将N路合波信号进行间插复用合成一路信号。

进一步地，该方法包括，

从N个光频梳中分离出K个等频率间隔的光载波信号。

进一步地，该方法还包括：

设置N个激光器；

将每个不同激光器的输出信号作为不同光频梳的种子光源。

进一步地，该方法包括：

设置N个激光器的频率间隔相等，其中，N个激光器的频率间隔等于K个光载波信号频率间隔的1/N。

进一步地，该方法还包括：

设置激光器和种子光源光频梳；

将激光器的输出信号作为种子光源光频梳的种子光源；

从种子光源光频梳中分离出N个等频率间隔的光载波信号；

分别将N个光载波信号中的每个不同的光载波信号作为上述N个光频梳中每个不同光频梳的种子光源。

上述技术方案中光频梳波分复用子系统包含光频梳、从光频梳分离出多个独立光载波信号的分波器以及合成多个独立光载波信号的合波器，从而保证每个光频梳波分复用子系统输出的合波信号可包含多个光载波信号；将多个上述光频梳波分复用子系统输出信号进行耦合，即可实现对光波信号的密集波分复用，实现简单；另外，对于每个光频梳波分复用子系统而言，由于不要求其输出的合波信号包含几百路光载波信号，因此现有技术中存在的光频梳产生、分波器均可用于本发明中的光频梳波分复用子系统，使得本发明更易推广使用。

附图说明

图1为本实施例的超密集波分复用系统组成图；

图2为本应用示例的一种超密集波分复用系统组成图；

图3为本应用示例的另一种超密集波分复用系统组成图；

图4为利用本应用示例的超密集波分复用系统进行波分复用后的频谱图；

图5为现有技术利用单个光频梳进行波分复用后的频谱图；

图6为本实施例的超密集波分复用方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

图1为本实施例的超密集波分复用系统组成图。

该系统包括：

N个用于输出合波信号的光频梳波分复用子系统，N为大于或等于2的整数；

将N个光频梳波分复用子系统输出的合波信号进行间插复用以合为一路信号的耦合器；

其中，光频梳波分复用子系统又包含：

光频梳；

用于从光频梳中分离出K个光载波信号的分波器，K为大于或等于1的整数；其中，K个光载波信号的频率间隔可相等；

与分波器输出端连接的K个调制器；

与K个调制器输出端均相连的合波器。

为给上述光频梳提供种子光源，本系统还可包括N个激光器，其中每个激光器均是一个光频梳波分复用子系统的种子光源；该N个激光器的频率间隔可相等，K个光载波信号的频率间隔等于N个激光器频率间隔的N倍；或者还可包括激光器、与该单个激光器输出端连接的种子光源光频梳、以及用于从该种子光源光频梳中分离出N个等频率间隔光载波信号的分波器；其中N个光载波信号中的每个光载波信号均是一个光频梳波分复用子系统的种子光源。当然本实施例不限于通过上述2种方式为光频梳波分复用子系统中的光频梳提供种子光源，现有技术中已有的为光频梳提供种子光源的方案均可用于本实施例。

本实施例中的光频梳可包含用于接收来自外部设备(如上述激光器或种子光源光频梳)的种子光源的强度调制器IM；与强度调制器IM级联的相位调制器PM；以及为强度调制器IM及相位调制器PM提供微波功率的微波源。

上述强度调制器IM可使光频梳产生的频率包络平坦，避免经过分波器分离出的光载波信号之间存在较大的功率差异。

由于相位调制器PM的输出信号满足贝塞尔函数形式，可以通过增加微波源的输入功率改变相位调制的深度，进而改变各阶贝塞尔函数的值以得到多个高阶频率分量，为实现超密集波分复用做准备。

但是在实际实施时，由于可获取的微波源功率受限，或者出于成本的考虑希望控制微波源的输出功率，此时可利用关于相位调制器级联个数的微波源功率是单调递减函数这一特性，在光频梳中设置多个依次级联的相位调制器PM。

下面针对上述该实施例给出两种应用示例以对本发明进行进一步详细说明。

应用示例1

如图2所示为本应用示例的一种超密集波分复用系统组成图。

该系统包括5个用于输出合波信号的光频梳波分复用子系统、将5个光频梳波分复用子系统输出的合波信号进行间插复用的耦合器、以及5个激光器，每个激光器的输出信号均是一个光频梳波分复用子系统的种子光源，每个激光器输出信号的频率间隔为5GHZ。

其中，每个光频梳波分复用子系统又包含：

一个光频梳、用于从该光频梳中分离出27个光载波信号的分波器、与该分波器输出端连接的27个调制器、与该27个调制器输出端均相连的合波器。

其中：

对于光频梳：

其内部包括1个强度调制器IM，与强度调制器IM输出端连接的两个依次级联的相位调制器PM，以及为该IM和2个PM提供微波功率的微波源；在本应用示例中，强度调制器IM和相位调制器PM的半波电压分别为5V和4V，微波源输向强度调制器IM，两个级联的相位调制器PM的微波输入功率分别为24dBm、31.58dBm和28.62dBm。可设置强度调制器IM和2个相位调制器PM的微波输入幅度分别为各自调制器半波电压的1倍，3倍和2倍。

当然，在本应用示例中，光频梳中相位调制器PM的个数也可为1个，此时需设置该相位调制器PM的微波输入幅度为其调制器半波电压的5倍。这两种结构的光频梳均可产生包含光载波信号数为27，光载波信号频率间隔为25GHZ，幅度抖动小于2dB的光谱。

对于用于从光频梳中分离出27个光载波信号的分波器：可为基于阵列的波导光栅。

对于与分波器连接的27个调制器：每一个调制器均可使用非归零码NRZ对光载波信号进行调制。

应用示例2

如图3所示为本应用示例的另一种超密集波分复用系统组成图。

该系统包括该系统包括5个用于输出合波信号的光频梳波分复用子系统、将5个光频梳波分复用子系统输出的合波信号进行间插复用的耦合器；该系统还包括激光器、与该激光器输出端连接的种子光源光频梳、以及用于从该种子光源光频梳中分离出5个光载波信号的分波器，5个光载波信号中的每个光载波信号均是一个光频梳波分复用子系统的种子光源，5个光载波信号的频率间隔为5GHz。其中，

光频梳波分复用子系统的配置与应用示例1中的配置相同；

上述种子光源光频梳内部包括1个强度调制器IM，与该IM的输出端连接的1个强度调制器PM，以及为该IM和PM提供微波功率的微波源；在本应用示例中，强度调制器IM和相位调制器PM的半波电压同样分别为5V和4V，微波源输向强度调制器IM，相位调制器PM的微波输入功率分别为30dBm和25.6dBm。可设置强度调制器IM和相位调制器PM的微波输入幅度分别为各自调制器半波电压的2倍和1.5倍。

从上述应用示例1和应用示例2可明显看出经具备上述结构的超密集波分复用系统的耦合器输出的信号在3dB带宽范围内可包含5*27＝135路光载波信号，如图4所示；远多于利用现有技术的单个光频梳在3dB带宽范围内获得的27路光载波信号，如图5所示；且该系统中从光频梳波分复用子系统中的光频梳中分离出27个光载波信号的分波器仅要求信道间隔为25GHZ，现有的分波器即可满足该要求，实现简单。

图6为本实施例的超密集波分复用方法流程图。

S601分别从N个光频梳中分离出的K个光载波信号，N为大于或等于2的整数，K为大于或等于1的整数；

K个光载波信号之间的频率间隔可相等；

为给光频梳提供种子光源，还可设置N个激光器，将每个不同激光器的输出信号作为不同光频梳的种子光源；设置的N个激光器的频率间隔也可相等，N个激光器的频率间隔等于K个光载波信号频率间隔的1/N；

或者设置激光器和种子光源光频梳；将激光器的输出信号作为种子光源光频梳的种子光源；从种子光源光频梳中分离出N个等频率间隔的光载波信号，分别将从N个光载波信号中分离出的每个不同光载波信号作为上述N个光频梳中每个不同光频梳的种子光源。

S602对K个光载波信号进行K路调制；

S603将经上述K路调制后的光载波信号进行合波；

S604将N路合波信号进行间插复用合成一路信号。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现，相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

需要说明的是，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种超密集波分复用系统，其特征在于，所述系统包含：

N个用于输出合波信号的光频梳波分复用子系统，N为大于或等于2的整数；

将N个光频梳波分复用子系统输出的合波信号进行间插复用以合为一路信号的耦合器；

其中，所述光频梳波分复用子系统包含：

光频梳；

用于从光频梳中分离出K个光载波信号的分波器，K为大于或等于1的整数；

与所述分波器输出端连接的K个调制器；

与所述K个调制器输出端均相连的合波器。

2.如权利要求1所述的超密集波分复用系统，其特征在于，

所述K个光载波信号的频率间隔相等。

3.如权利要求2所述的超密集波分复用系统，其特征在于，所述系统还包括：

N个激光器，其中每个激光器的输出信号均是一个光频梳波分复用子系统的种子光源。

4.如权利要求3所述的超密集波分复用系统，其特征在于，

所述N个激光器的频率间隔相等，其中，K个光载波信号的频率间隔等于N个激光器频率间隔的N倍。

5.如权利要求4所述的超密集波分复用系统，其特征在于，所述系统还包括：

激光器；

与所述激光器输出端连接的种子光源光频梳；

用于从所述种子光源光频梳中分离出N个等频率间隔光载波信号的分波器；其中N个光载波信号中的每个光载波信号均是一个光频梳波分复用子系统的种子光源。

6.一种实现超密集波分复用的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

分别从N个光频梳中分离出K个光载波信号，N为大于或等于2的整数，K为大于或等于1的整数；

对所述K个光载波信号进行K路调制；

将经所述K路调制后的光载波信号进行合波；

将N路合波信号进行间插复用合成一路信号。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括，

从N个光频梳中分离出K个等频率间隔的光载波信号。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

设置N个激光器；

将每个不同激光器的输出信号作为不同光频梳的种子光源。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

设置所述N个激光器的频率间隔相等，其中，N个激光器的频率间隔等于K个光载波信号频率间隔的1/N。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

设置激光器和种子光源光频梳；

将激光器的输出信号作为所述种子光源光频梳的种子光源；

从所述种子光源光频梳中分离出N个等频率间隔的光载波信号；

分别将N个光载波信号中的每个不同的光载波信号作为上述N个光频梳中每个不同光频梳的种子光源。

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