CN102833029B - 用于多载波光调制解调器的复用器和调制装置 - Google Patents

Abstract

一种用于多载波光调制解调器的复用器和调制装置。依照本公开，数字形式的数据被光通信系统的发送节点接收，并被数模转换器(DAC)转换为模拟信号来驱动调制器。进而，调制器根据接收的数据在多个波长的一个上对光进行调制，形成多个相应的载波。这些载波根据多种调制格式中的一种调制，然后进行光学组合以形成，例如，恒定最大容量的超级信道。相应地，对于每种调制格式，载波数量和每个载波的比特率保持恒定，以实现恒定的最大容量。接着超级信道通过光通信路径发送到接收节点。

Description

用于多载波光调制解调器的复用器和调制装置

背景技术

众所周知，在波分复用(WDM)光通信系统中，各自具有不同波长的多个光信号或光信道被组合到光纤上。这种系统通常包括与每个波长关联的激光器，配置为对激光器输出的光信号进行调制的调制器，和用于组合已调制光信号的每一个的光组合器。这些组件通常设置在WDM光通信系统的发送端，以将光信号发送到光纤上。在WDM光通信系统的接收端，光信号经常被分离并被转换为相应的电信号，电信号随后被进一步处理。

已知的WDM光通信系统能够复用100GHz间隔的40个信道或者50GHz间隔的80个信道。这些WDM光通信系统占用总共4000GHz带宽。在50GHz的信道间隔和100GHz的信道间隔下，所占用的光纤带宽或光谱未被有效利用。随着互联网持续快速发展，以及新应用的出现，对底层网络提供更高数据率的需求不断增加，这可以通过光通信系统的改进来支持。由于需求增长，光纤的信息承载容量最好也应该增加。此处所用的，术语“载波”、“信道”和“光信号”可以互换使用。

增加已占用光纤带宽的数据容量的一个方法是使用更高数据率调制格式来调制光信号或信道来以更高的速率承载数据。然而，这种更高速率的调制格式通常对噪声更加敏感，所以不能在相对长距离的光信号传输中使用。因此，调制格式必须根据期望被传输信道跨越的所需范围或距离来选择。其他已知的系统，通常被称作密集波分复用系统(DWDM)，能够通过更紧凑地隔开信道以在光纤上将附加信道更密集地聚集在一起来增加总的数据容量，如信道间以25GHz隔开。尽管25GHz信道间隔是在50GHz和100GHz间隔上的改进，仍需要进一步的改进以满足数据率增长的需求。然而，以信道间减少的光谱间隔对单个信道进行密聚集已经导致在接收端可靠分离各个信道的挑战，并且增加了由于例如相邻信道间的串扰或交叉相位调制效应引起的信道的错误率。因此，在光通信系统性能、每根光纤要发送的信道数及其光谱间隔，以及每个信道上执行的调制之间存在权衡。相应地，对于具体实施例，可以通过优化以上参数达到最大容量，例如光信号所选调制格式、信号的跨度和相邻信号的信道间隔。

优选地，光通信系统的信息承载容量应该优化为在光纤最大长度上承载最大量的数据。例如，应该根据能够可靠发送和接收这种小间隔信道的可用技术，对各个载波或信道光谱间隔进行最小化。因此，能够在给定的光谱带宽中聚集更多数量的信道，使得网络资源和被占用的信道光谱被更有效地使用。此外，当为了优化光通信系统容量而选择参数及其各自的值时，也应当考虑底层网络结构和用户的数据需求。

因此，增长的网络数据需求需要提供多个小间隔载波以增加光通信系统网络容量。此外，独特的用户要求需要灵活地将多个小间隔载波分组在一起成为块或“超级信道”，此类块或超级信道能够在网络上被独立地路由并能够和类似小间隔载波的其他块进行复用。一些已知系统包括具有有限数据容量吞吐的路由器或复用器。于是，尽管通常期望最佳光通信系统容量，较佳地，任何网络组件处的系统容量都不被超过。于是，限制每个超级信道上可用的最大数据容量可能是有利的。在数据容量受限的这种情况下，较佳地，最小化超级信道的占用带宽以获得光通信系统占用带宽的最大光谱效率。

发明内容

依照本公开的一个方面，提供了一种装置，包括发射器被配置为选择性地提供第一多个光信号或者第二多个光信号的光发射器，第一多个光信号中的每一个按照第一调制格式被调制，第二多个光信号中的每一个按照第二调制格式被调制。共同地，第一多个光信号具有关联的数据率并且共同地，第二多个光信号具有相同的关联数据率。还提供光组合器，被配置为接收第一多个光信号和第二多个光信号，光组合器组合第一多个光信号或者第二多个光信号并且将第一多个光信号或者第二多个光信号提供给光通信路径。

依照本公开的另一个方面，一种方法选择性地生成第一多个光信号和第二多个光信号中的一个或多个，所述第一和第二多个光信号并不同时产生，所述第一和第二多个光信号分别按照第一和第二调制格式被调制，并且所述第一和第二多个光信号具有大致相同的数据率。已生成的一个或更多多个第一和第二光信号被接收和组合。然后组合的一个或更多多个第一和第二光信号被提供给光通信路径。

依照本公开的另一个方面，一种方法产生第一多个光信号，该第一多个光信号中的每一个按照第一调制格式调制，该第一多个光信号共同地具有关联的数据率，该第一多个光信号中的每一个以第一码元(symbol)率承载第一多个码元。该第一多个光信号组合为第一超级信道。产生第二多个光信号，该第二多个光信号中的每一个按照第二调制格式调制，该第二多个光信号共同地具有关联的数据率，该第二多个光信号中的每一个以第二码元率承载第二多个码元，其中该第一多个光信号的数量等于该第二多个光信号的数量。该第二多个光信号组合为第二超级信道。该第一和第二超级信道被复用并提供给光通信路径。

应当理解，前述的一般说明和下文的详细说明仅是示例性和解释性的，而不是对所要求保护的发明的限制。

合并在此并构成本说明一部分的附图示出了本发明的一个(多个)实施例并与本说明书一起用于解释本发明的原理。

附图说明

图1a示出了依照本公开的多个方面的光通信系统；

图1b示出了依照本公开的多个方面，在光通信系统中发送的光信号或超级信道；

图2a、2b和2c示出了依照本公开多个方面的光学链路；

图3a和3b示出了依照本公开附加方面的发射器块的一部分；

图4a和4b更详细地示出了依照本公开一方面的图3a和3b所示发射器块的一部分；

图5示出了依照本公开的发射器光子集成电路(PIC)的一部分；

图6示出了依照本公开的一方面的接收器块；

图7示出了依照本公开的接收器光子集成电路(PIC)的一部分；

图8示出了依照本公开的一方面的图6所示接收器块的一部分；

图9示出了依照本公开的附加方面的光学链路的示例；

图10a、10b和10c示出了依照本公开的多个方面的超级信道的载波规划；以及

图11示出了依照本公开的一个方面的内插滤波器的示例。

具体实施方式

依照本公开，数字形式的数据被光通信系统的发送节点接收，并由数模转换器(DAC)转换为模拟信号来驱动调制器。进而，调制器根据接收的数据和指定的调制格式在多个小间隔波长之一上调制光。采用复用器或组合器将多个小间隔波长或载波分组在一起，例如，形成一个超级信道。然后，多个超级信道被复用并通过光通信路径发送到接收节点。在接收节点处，被复用的超级信道被光学解复用器解复用，并被提供给多个相应的解调器。随后通过与来自调谐到小间隔波长的每一个上的多个本地振荡器的光组合来为每个载波提供基带光信号，被解复用的超级信道或载波可以通过已知方式进行内差探测(intradyne)。基带光信号被提供给相应的光检测器，进而光检测器提供模拟电信号(代表已知的“下转换”信号)，其可以被放大或进行其他处理，并被提供给模数转换器(ADC)。ADC将被处理的模拟电信号转换为数字形式。ADC的输出随后被进一步处理以生成提供给发送节点的数据副本。

特别地，这种处理可以包括对响应于ADC的输出生成的电信号进行滤波，从而选择与多个已调制光信号或载波之一相关的数据。典型检测方法能够为每一个单独的载波进行基带光信号的可靠电滤波。由于滤波被电学地(即在电域)而不是光学地执行，所以不再需要固定的光学解复用器去解复用小间隔的载波。而且，对于每个超级信道，载波带宽可以不同。于是，光载波的电滤波可以通过发送和接收节点的电路容易地被调谐，使得承载这种数据的光信号可以彼此更靠近地在光谱上间隔开。

由于期望在大范围变化的距离上发送数据，每个超级信道的抵达距离(reach)要求可能会发生变化。于是，对每个超级信道，能够在发射器和接收器处使用通过单个硬件实现对变化距离优化的多种调制格式是有利的。进一步地，高效网络较佳地能够在整个网络中根据期望的性能实现多个超级信道的灵活路由、交换和互连。因为根据本公开的一方面的光通信系统可以在系统中的节点处具有有限的互连容量，因此期望每个超级信道承载固定的最大数据容量，例如，以保证在任何给定时刻，互连容量不会被多个互连超级信道的总容量超过。此外，为简化网络中发送节点的硬件实现，每个超级信道中载波的数量和每个载波的比特率较佳地相对于变化的调制格式保持不变。于是，依照一个实施例，根据所选调制格式对每个载波或者光信号进行调制，使得每个光信号或载波的波特率或码元率可以变化以便，例如，为每个超级信道提供恒定的最大容量数据率或整体数据率。于是，光信号或者载波的数量、每个光信号的调制格式和每个光信号的波特率或码元率被选择成使得整体上，超级信道的总数据率基本保持固定。例如，对于给定数量的以特定调制格式调制的光信号，可以为每个载波选择特定的码元率来为超级信道提供整体数据率，而对于相同给定数量的以不同调制格式调制的光信号，可以替换地提供不同的码元率来为超级信道提供相同的整体数据率。因此，可以提供相同的总超级信道数据率，使得可以对统一的数据单元进行处理或交换，而不必考虑系统参数，诸如色散、损耗、非线性效应或其他可能影响光信号数据率的参数。

于是，依照本公开，为了同时满足网络和用户的需求，每个超级信道可以支持用于预定数量的载波的一系列调制格式，这些载波优选用于所需性能。为了保持超级信道的恒定容量，超级信道中每个载波的波特率或码元率根据调制格式而变化。因此，每个超级信道的所占用光学带宽可以随着所选调制格式而有效变化，从而使每个超级信道的所占用的光谱带宽最小化。相应地，每个超级信道的有效载波规划可以在最大化光谱效率的同时，提供对系统经济性和用户需求而优化的恒定数据率或数据容量。

现在详细参考在附图中示出的本公开的示例性实施例。只要有可能，在整个附图中使用相同的附图标记指代相同或相似的部分。

图1a示出了光通信系统100。如图所示，光通信系统100包括多个互连的节点N1至N14，例如它们可以横跨美国。每个节点，如N1至N14，可以能够进行高容量WDM光学传送和数字分插(add/drop)灵活性，以复用穿越光通信系统100的多个光信号。光信号优选地根据多个超级信道，例如SC1、SC2和SC3，进行分组。每个节点N1至N14优选地使用以下讨论的示例性系统和方法在光通信系统100中发送和接收超级信道，SC1、SC2和SC3。以下讨论的示例性系统和方法使节点N1至N14能够将从互连的节点接收的光信号转换到电域以便处理，之后将电信号转换回光信号以便转发到其他互连节点。于是，由电子器件和过程，而不是复杂的光器件，使能每个节点N1至N14的关键网络功能。相应地，伴随节点的光学带宽能够因此被容易、有效地管理，以最大化服务灵活性，实现快速网络可重构性并简化网络工程和操作。示例性光通信系统100能够通过在网络中需要接入的任何地方部署节点N1至N14来实现。一些节点，诸如图1a中所示的节点N2，甚至可以被实现用于简化路由或者将一个或多个超级信道，SC1、SC2和SC3，传递到网络中的其他节点，而不对超级信道承载的数据进行处理。以下进一步讨论节点N1至N14中实现的一些示例性系统和方法。

图2a示出了发送节点11和接收节点18之间，例如节点N1和N3之间，提供的光学链路110，作为依照本公开的一方面的光通信系统100的一部分。发送节点11(此例中的N1)可以包括多个发射器块(Tx模块)12-1至12-n。任何其余节点N2至N14中也可以设置相同或相似的发射器块。发射器块12-1至12-n中的每一个接收多个数据或信息流，数据-1至数据-n，中相应的一个，并且响应于这些数据流中相应的一个，发射器块12-1至12-n的每一个将光信号或载波的组或波带输出到组合器或复用器14。相应地，在示例性实施例中，每个发射器块12-1至12-n输出包含多个子波长信道或光载波的波带的超级信道，如图1b所示。每个超级信道承载信息流或分别与数据流(数据-1至数据-n)中的每一个对应的数据。

每个组或波带中包含的光信号或载波以国际电信联盟(ITU)标准指定的波长为中心。可选地，光信号或载波的波带灵活地以优化在光通信系统100中发送的多个超级信道的占用光谱带宽的波长为中心。如图1b所示，多个光信号或载波λ1，1到λ1，10被分组或结合在一起，以形成超级信道SC1。SC1的每个载波λ1，1到λ1，10可以被视为围绕标识超级信道SC1的中心波长λ1而结合的子波长信道。如图所示，在示例性实施例中，多个子波长信道λ1，1到λ1，10非常靠近或被较小地间隔开，从而优化该超级信道SC1的占用带宽BW1。在一个实施例中，多个载波以恒定或固定的间隔隔开。换句话说，如图1b所示，中心波长λ1，1和λ1，2之间的相应频率间隔，示为Δf，与该超级信道中每个其他载波之间的相同。因此，各个载波被称为彼此之间具有Δf的周期性或固定间隔。根据一个实施例，每个其他超级信道的多个载波可具有基于具体实施例的不同固定间隔。

复用器14(例如依据本实施例包括一个或多个滤光器或宽带组合器)将光信号组或超级信道的每一个合成到光通信路径16上，而不管波长。该复用器14优选地将超级信道和相邻超级信道间的光谱间隔或保护带(图1b中所示的GB1和GB2)组合在一起，该光谱间隔或保护带使得在接收节点18处使用光学解复用器20能够对组合的超级信道进行可靠的解复用。优选地，在与包含发送节点11的相应节点(例如本实施例中的节点N3)互连的节点N1到N14中的任意一个中设置接收节点18。光通信路径16包括，例如，一段或多段光纤和光放大器来对发送的光信号的功率进行光放大或提高。

在一些实施例中，解复用器20可以被波长选择开关(WSS)21替代，如图2b中所示。按照一般的理解并根据系统需求，WSS21可以被配置为从第一端口21-1输出来自路径16的波长在第一范围或光学带宽内的第一超级信道，并从第二端口21-2输出波长在第二范围内的第二超级信道。依照本公开，从端口21-1和21-n中的一或两个提供具有关联带宽的附加光信号或超级信道，以最大化从每个端口提供的光信号或超级信道的数量。WSS21优选地用在网络节点中，例如N2中，用于在节点N1和N3之间路由一个或多个超级信道。WSS21还可以用于例如复用、插入或撤下来自其他节点的一个或多个超级信道。根据一些实施例，WSS15也可以代替图2a中所示的复用器14。WSS15被配置为在第一端口15-1接收波长在第一范围或光学带宽内的第一超级信道，并将它与在第二端口15-n接收的波长在第二范围内的第二超级信道相组合。然后可以将组合的超级信道输出到路径16。

如图2a进一步所示，提供了包括光学解组合器或解复用器20的接收节点18(此例中的节点N3)，例如其可以包括一个或多个滤光器。光学解复用器20将所接收光信号的每个超级信道或每个组提供给接收器块(Rx块)22-1到22-n的相应之一。进而，接收器块22-1到22-n中的每一个响应于该光信号提供数据或信息流(数据-1到数据-n)的相应副本。应当理解，发射器块12-1到12-n中的每一个具有相同或相似的结构，并且接收器块22-1到22-n中的每一个具有相同或相似的结构。

如图1a所示，每个节点N1到N14可以与光通信系统100中的多个其他节点互连。因此，节点N1到N14中的一些可以被配置为发送并从光通信系统100中的其他节点接收光信号或超级信道SC1、SC2和SC3。图2c示出了依照本公开的另一个光学链路110’的示例性实施例，其中节点包括发射器块和接收器块。

如图2c所示，通信系统110’包括第一机架、机柜、机箱或壳体11’，其包括多个发射器块(Tx块)12-1到12-n和多个接收器块(Rx块)42-1到42-n。与上述类似，发射器块12-1到12-n中的每一个接收多个数据或信息流(数据-1到数据-n)中相应的一个，响应于这些数据流中的相应的一个，发射器块12-1到12-n中的每一个可以将光信号或超级信道的组输出到组合器或复用器14，其将多个超级信道一起复用到光通信路径16上。如图所示，光通信路径16可以包括一段或多段光纤和光放大器101、169和103，例如，对发送的光信号的功率进行光放大或提高。

如图2c中进一步所示，通信系统110’包括第二机架、机柜、机箱或壳体18’，其包括多个接收器块22-1到22-n和多个发射器块32-1到32-n。光学组合器或解复用器20可以包括例如一个或多个滤光器，并将每组所接收光信号提供给接收器块(Rx块)22-1到22-n中相应之一。进而，接收器块22-1到22-n中的每一个响应于该光信号提供数据或信息流(数据-1到数据-n)的相应副本。发射器块32-1到32-n和复用器30与壳体11’中设置的发射器块12-1到12-n和复用器14的功能类似，从而经由图1a中所示的互连节点N1到N14之间的通信路径19提供双向通信。相应地，接收器块42-1到42-n和解复用器44也分别与接收器块22-1到22-n和解复用器20的功能类似。如图所示，光通信路径19还可以包括例如一断或多段光纤和光放大器163、109和107，以对所发送光信号的功率进行光放大或提升。如图2b所示，复用器14、30和解复用器20、44可以分别由可编程的WSS15和21代替。

图3a更详细地示出了发射器块中的一个12-1。发射器块12-1可以包括数字信号处理器(DSP)，其包括电路或电路块CB1-1到CB1-10，其中的每一个被配置用于接收，例如，数据-1中的相应部分，并将输出或电信号202-1至202-10中相应之一提供给电路，例如专用集成电路(ASIC)204。ASIC204包括电路块CB2-1到CB2-10，其将相应输出或电信号204-1到204-10供给设置在发射光子集成电路(PIC)206上的光源OS-1到OS-10。光源OS-1到OS-10和复用器208可以设置在例如基板205上。基板205可以包括磷化铟或其他半导体材料。此外，可以理解，光源OS-1到OS-10和复用器208可以设置为离散组件，而不是集成到基板205上作为PIC206。可选地，在组件既不集成在一个基板上也不作为离散设备提供的混合方案中，在第一基板上提供所选的组件，而在一个或多个附加基板上提供其他组件。

如图3a进一步所示，光源OS-1到OS-10中的每一个分别提供具有波长λ1，1到λ1，10的已调制子波长光信号或载波中相应的一个。如下文进一步参考图5所讨论的，在一个实施例中，输出自OS-1到OS-10的已调制子波长光信号可以被偏振复用。然后偏振复用的光信号可以由复用器或组合器208(诸如宽带组合器)组合到包括由输出206-1提供的由λ1表示的超级信道的光信号波带或组中，也参见附图1b。优选地在示例性实施例中使用光宽带组合器208，因为，如下进一步描述的，多个载波λ1，1到λ1，10的波特率和光谱带宽根据用于该载波的调制格式而变化。因为示例性实施例中的PIC206优选地支持多种调制格式，宽带组合器208被用来对于每种调制格式组合多个载波。如果对于每种调制格式，多个载波λ1，1到λ1，10的波特率或光谱带宽恒定，那么基于滤波器的复用器(例如已知的阵列波导光栅AWG)可以代替该宽带组合器208。

尽管图3a示出了10个电路块CB1-1到CB1-10、10个电路块CB2-1到CB2-10和10个光源OS-1到OS-10，但是可以理解，可以提供任何适当数量的这种电路块和光源。例如，根据依照为超级信道的每个载波选定的调制格式使用的子波长载波的数量，确定电路块的适当数量，如下文将进一步讨论的。

图3b示出了依照本公开一个方面的PIC206’的可选实施例。如图3b进一步所示，光源OS-1到OS-10中的每一个可以向波长复用电路208’提供相应的已调制光信号对(例如，λ1，1TE，λ1，1TE’…λ1，10TE，λ1，10TE’对中相应一对)。通常，给定对中的每个光信号具有相同或基本相同的波长，例如，光信号λ1，1TE和λ1，1TE’中的每一个具有波长λ1，1。在一个实施例中，光信号λ1，1TE到λ1，10TE的每一个被波长复用电路208’复用为第一WDM输出290，光信号λ1，1TE’到λ1，10TE’的每一个被复用为第二WDM输出291。波长复用电路208’可以包括一个或多个宽带功率组合器。

第一(290)和第二(291)WDM输出可以被提供给偏振复用电路295，包括例如偏振光束组合器。在一个实施例中，第一WDM输出290可以具有横向电场(TE)偏振并通过偏振保持光纤提供给偏振复用电路295，使得第一WDM输出290上每个光信号的偏振都在到偏振复用电路295的输入上具有TE偏振。当从波长复用器208’输出时，第二WDM输出291也可以具有TE偏振，但是第二WDM输出291可以被提供给第二偏振保持光纤，该光纤以以下方式被扭绞：第二WDM输出291中每个光信号的偏振被旋转例如，90度。相应地，当被提供给偏振复用电路295时，每个这样的光信号可以具有横向磁场(TM)偏振。进而，偏振复用电路295将两个WDM光输出相组合以提供包括载波λ1，1到λ1，10的波长为λ1的偏振复用WDM光信号或超级信道。

图3b所示的PIC206’的上述功能在申请号为12/981,835，题为“用于光发射器本地优化的方法和装置(MethodandApparatusForLocalOptimizationofanOpticalTransmitter)”，2010年12月30日提交的美国专利申请中有更详细的描述，其全部内容通过引用结合于此。

图4a更加详细地示出了DSP202的电路块CB1-1和ASIC204的电路块CB2-1。数据-1的第一部分可以在DSP电路202(此处也称为“DSP”)内处理并提供到另外的电路，例如数字滤波器302，而数据-1的第二部分可以在DSP202内处理并提供到数字滤波器304。运行数字滤波器302和304以使得，例如由光源OS-1提供的经调制光信号具有期望的光谱形状或带宽。如上所述，为了减少与相邻信道的干扰，这样的光谱整形是期望。在一个实施例中，DSP202及滤波器302和304以给定的第一样本或采样速率或数据率对第一和第二数据部分的样本(“第一样本”)进行操作。数字滤波器302和304包括已知的由快速傅立叶变换(FFT)实现的升余弦滤波器。而且，根据通常的理解，数字滤波器302和304具有关联的“滚降”系数(α)(roll-offfactor)。然而，依照本公开，这种“滚降”是可以响应于滤波器302和304的不同控制输入可调整或改变。这种可调整的滚降得到具有可变或可调谐带宽的数字滤波器302和304，该带宽依据在超级信道上采用的调制格式支持载波的可变带宽。应当理解控制输入可以是提供给滤波器302和304的任何适当的信号、信息或数据，使得“滚降”响应于这些信号、信息和数据而改变。

由滤波器302和304提供的经滤波的输出(电信号)或经滤波的数据被提供给FIFO和内插滤波器(电路)块306和308。如下文更详细的描述，这些电路块对第一样本进行内插，并以通常比第一采样速率或数据率更高的第二采样速率或数据率输出经滤波数据的第二样本。FIFO和内插滤波器306分别将数据样本202-1a和数据样本202-1b输出到DAC310和312，FIFO和内插滤波器308分别将样本202-1c和202-1d输出到DAC314和316。

下文将参考图4b描述提供样本202-1a的FIFO和内插电路或“内插电路”306的一部分。

内插电路306包括滤波器，如多相滤波器(不过可以被另一种已知滤波器替代，诸如有限脉冲响应(FIR)滤波器)和存储器，如先入先出存储器(FIFO)404。尽管图4b中的存储器以FIFO作为示例示出，但是该存储器可以包括其他合适的存储器。内插电路306还可以包括压控振荡器(VCO)408，以及时钟分频器电路406。VCO408向DAC310和时钟分频器电路406提供时钟信号clk1，并被用于控制FIFO404的输出。进而，时钟分频器电路406输出时钟信号clk2，其比时钟信号clk1更慢或者具有比时钟信号clk1更低的时钟速率。

在运行中，将更慢的时钟信号clk2提供给滤波器302，以使滤波器302在本实施例中，在时钟信号clk2的每个周期输出64个样本。多相滤波器402接收从滤波器302输出的样本，并在时钟信号clk2的每个周期向FIFO404输出96个经内插的样本。FIFO404的输入以与时钟信号clk2关联的速率接收这96个样本。然而，在FIFO404的输出处，这些样本(202-1a)以与时钟信号clk1相关联的更高时钟速率输出到DAC310。此处，时钟信号clk1的时钟速率是时钟信号clk2的时钟速率的3/2。因此，尽管有1.5倍数量的样本被输入到FIFO404，这些样本以1.5倍于其输入到FIFO404的速率从FIFO404输出。结果，出入FIFO404的数据样本的净流量可能相同。相应地，如上所述，DAC310可以以比滤波器302更高的采样速率或数据率运行。即，依照本公开的一方面，数据被“上采样”。

然而，注意到本公开不限于上述讨论的样本数量、采样速率、时钟和时钟速率。此外，与图4a所示类似的FIFO和内插滤波器306中的其他电路可以向DAC312提供更高速率的样本。进一步，应当理解FIFO和内插滤波器308可以具有与FIFO和内插滤波器306相同或相似的结构。

FIFO和内插滤波器(电路)块306和308的附加和详细的功能和配置及发送节点11和接收节点18的其他功能在2010年6月1日提交的题为“用于对模拟到数字转换器的输出进行内插的方法、系统和装置(Method，System，AndApparatusForInterpolatingAnOutputOfAnAnalog-To-DigitalConverter)”的美国专利申请No.12/791,694，2010年10月5日提交的题为“具有可变信道间隔的波分复用光通信系统(WavelengthDivisionMultiplexedOpticalCommunicationSystemHavingVariableChannelSpacings)”的美国专利申请No.12/897,784，以及上述提到的美国专利申请No.12/981,835中更详细地进行了描述，每个申请的全部内容通过引用结合于此。

返回到图4a，响应于来自电路306的输出数据样本202-1a和202-1b，DAC310和312输出相应的模拟信号，并且响应于从电路308接收的样本202-1c和202-1d，DAC314和316输出相应的模拟信号。从DAC310和312输出的模拟信号由低通或修平滤波器318和320滤波，从而消除、阻塞或基本上衰减这些模拟信号中的较高频率成分。这些高频成分或谐波与由DAC310和312执行的采样相关联，被归结为已知的“混叠”。从DAC314和316输出的模拟信号由修平滤波器322和324进行类似的滤波。从修平滤波器318、320、322和324输出的经滤波的模拟信号随后可以被馈送到相应的驱动器电路326、328、330和332，其提供具有用于驱动存在于PIC206中的调制器的期望电流和/或电压的调制器驱动信号，如下文参考图5更详细地讨论的。

图5更详细地示出了光源OS-1。应当理解其余光源OS-2到OS-10具有与光源OS-1相同或相似的结构。

优选地在基板205上提供光源OS-1，包括向至少四(4)个调制器506、512、526和530提供光的激光器508，诸如分布式反馈激光器(DFB)。DFB508将波长为λ1，1的连续波(CW)光输出到具有输入端口以及第一和第二输出端口510a和510b的双输出分束器或耦合器510(例如3db耦合器)。通常，光源OS-1的不同组件使用波导连接，波导可能是偏振相关的。耦合器510的第一输出510a将CW光提供给调制器506和调制器512。类似地，第二输出510b耦合到调制器526和调制器530。调制器506、512、526和530是例如马赫曾德(MachZender，MZ)调制器。每个MZ调制器从DFB508接收CW光并将光在两(2)个臂或路径之间分束。MZ调制器的一个或两个路径中的施加电场产生折射率的变化，使得从该MZ调制器输出的光的相位相对于输入到该MZ调制器的光发生移动或者改变。因此，基于从驱动器电路326、328、330和332提供的驱动信号的适当电场改变可以导致从各自MZ调制器输出的光的期望相位变化。根据期望的实施例，驱动器电路326、328、330和332能够控制调制器506、512、526和530以根据多个调制格式，诸如偏振复用相移键控(PM-QPSK)，和其他的正交调幅(QAM)格式，诸如PM-8QAM、PM-16QAM或PM-32QAM，对来自DFB508的输入光进行调制。

来自MZ调制器512的已调制光信号被提供给将信号的相位移动90°(π/2)以产生同相(I)或正交(Q)分量之一的移相器514。从移相器514输出的信号与来自MZ调制器506的包括I和Q组分中的另一个的已调制数据信号相组合。类似地，MZ调制器526输出已调制光信号作为I和Q分量中的一个，而MZ调制器530通过将输入信号的相位移动90°(π/2)的移相器528输出I和Q分量的另一个。偏振旋转器524可选地设置在耦合器510和调制器526、530之间。偏振旋转器524可以是双端口设备，将传播通过该设备的光的偏振旋转特定角度，通常是90°的奇数倍。可选地，偏振旋转器536可以如图设置在调制器526、530的组合输出处。在这种情况下，偏振旋转器536对来自MZ调制器526和530的已调制信号都进行旋转而不是旋转调制前来自DFB508的CW信号。

在一个实施例中，例如在图3a中所示，将来自MZ调制器526和530的经组合的已调制数据信号提供给偏振光束组合器(PBC)538的输入端，其将来自MZ调制器526和530的两个已调制信号与来自MZ调制器506和512的另两个已调制信号进行组合或偏振复用，并输出具有波长λ1，1的偏振复用光信号。以这种方式，一个DFB激光器508可以向4个单独的MZ调制器506、512、526和530提供CW信号，用于通过使用传送信号的相移或偏振旋转来调制子波长信道。可选地，可以对调制器使用多个CW光源，这可能会增加设备复杂度、芯片基板面、功率要求和相关的制造成本。依照本公开的OS-1的附加功能和可替换实施例在上述结合的美国专利申请No.12/897,784和12/981,835中有进一步说明。

来自PBC538的偏振复用输出，连同来自其余光源OS-2到OS-n的具有波长λ1，2到λ1，n的偏振复用输出，可以提供给图3a中的复用器208。如上所述的复用器208可以包括宽带组合器，将光信号组提供给复用器14(见图2a)。可选地，如参考图3b所讨论的，可以用PIC206’上设置的波长复用器208’先对OS-1到OS-n的输出进行复用，然后用偏振复用电路295对PIC206’的输出进行偏振复用。可以理解，存在于发射器块12-2到12-n中每一个的PIC206或206’以相似的方式运行，并包括与上述讨论并参考附图3a、3b和5所示的PIC206和PIC206’相似的结构。

PIC206包括设置在基板205上的多个光源OS-1到OS-n的上述实施例使得示例性实施例能够为每个超级信道将子波长载波λ1，1到λ1，10在光谱上靠近地间隔开。保持每个载波间的最佳或最小光谱间隔部分地取决于为每个光源OS-n提供的DFB激光器508的稳定性以及发送节点11及接收节点18中的光谱整形滤波器302、304和830、832的可保持性。应当理解，环境条件，特别是温度变化，可以严重影响DFB激光器的稳定性。因为在PIC206上设置多个DFB激光器508作为每个光源OS-n的一部分，可以严格控制每个光源OS-n的环境条件。因此，可以稳定DFB激光器508，使得它们可以精确地在期望的密集间隔子波长处输出光信号，以便优化超级信道的带宽，同时能够在接收节点18处实现可靠检测。

如上所述，示例性实施例中的每个超级信道优选地使用提供恒定比特率的恒定数量载波而不考虑调制格式，以便实现恒定的最大数据容量。因此，包括在PIC206、206’中的光源OS-n的数量由用于超级信道的载波数量确定。如上所述，在超级信道中设置相同数量的载波，而不管为超级信道选择的调制格式。因此，为了保持恒定的固定容量，多个载波中每一个的码元率或波特率将根据使用的调制格式而变化。每个载波的光谱带宽与该载波的波特率或码元率有关，从而波特率根据调制格式改变，光谱宽度也是如此。相应地，为了PIC206、206’支持使用恒定数量载波的多种调制格式，每个载波的每个DFB激光器508应当在宽频率范围上可调谐以支持每个载波的变化光谱宽度。例如，根据如下文参考图10a、10b和10c讨论的一个实施例，DFB激光器508优选地在90GHz上可调谐。换句话说，DFB激光器可以支持的频率范围在期望的90GHz光谱内。

根据一个实施例，波长锁定电路550，如图5所示，根据已知的波长锁定方法运行。在一个实施例中，例如，一个或多个已知的标准具551可以与波长锁定电路550结合使用以调谐DFB激光器508来提供波长与期望的载波波长相一致的光信号。已经获知，标准具表现出周期性的光传输特性，并且标准具由自由光谱范围(FSR)或该标准具传输谱的一对相邻峰值之间的光频率距离来表征。标准具的FSR是周期性的，因此可以提供单个的标准具551以基本上将多个DFB激光器508中的每一个(每个载波一个)锁定在各自周期性的波长上。因为在示例性实施例中的各个载波优选地均匀或周期性地隔开，从而可以实现单个标准具以控制光源OS-n中的每个DFB激光器508。在另一个实施例中，可以使用多个标准具来根据多个变化的载波间隔锁定多个激光器508。每个标准具可被选择为具有对于为超级信道选择的多个调制格式中的每一个，与相邻载波间的光谱间隔相匹配的FSR。波长锁定电路550被配置为将电流或电压信号输出到配置为修改或调整DFB激光器508的操作特性(例如温度)的调谐组件552，以输出期望的频率或波长。可以在示例性实施例中使用的另一种波长锁定方法的附加说明在JohnMcNicol于2011年4月1日提交的题为“在多载波光发射器中控制载波间隔的装置(ApparatustoControlCarrierSpacinginaMulti-CarrierOpticalTransmitter)”的美国专利申请中有更详细的描述，该申请的委托律师案卷号为P350(57915)，该申请的全部内容通过引用结合于此。

如上所述，将从发射器块12-1输出的光信号或超级信道λ1与从其余发射器块12-2到12-n输出的光信号或超级信道λ2到λn组合到光传输路径16上并发送到接收节点18(见图2a)。在接收节点18，解复用器20将输入信号分离成光信号分组或超级信道λ1到λn，使得每个超级信道被馈送给接收器块22-1到22-n中相应的一个。如上所述，优选地以指定的光谱带宽或保护带(图1b所示的GB1和GB2)将超级信道λ1到λn间隔开，该光谱带宽或保护带利用图2b中所示的光学解复用器20或可编程波长选择开关WSS21能够对超级信道进行精确的解复用。

在图6中更详细地示出了接收器块之一22-1。可以理解，其余接收器电路或块22-2到22-n具有与接收器块22-1相同或类似的结构。

接收器块22-1包括设置在基板604上的接收PIC602。PIC602包括光功率分配器603，其接收具有波长λ1，1到λ1，10、以诸如λ1为中心的光信号波带，并将每个光信号(其中每一个本身被视为光信号)的经功率分配的部分提供给每个光接收器OR-1到OR-10。进而，每个光接收器OR-1到OR-10将相应的输出提供给ASIC606的电路块CB3-1到CB3-10中相应的一个，电路块CB3-1到CB3-10的每一个将相应的输出提供给DSP608的电路块CB4-1到CB4-10中相应的一个。进而，DSP608响应于电路块CB4-1到CB4-10的输入，输出数据(数据-1)的副本。

在图7中更详细地示出了光接收器OR-1。应当理解，其余的光接收器OR-2到OR-10具有与光接收器OR-1相同或相似的结构。光接收器OR-1可以包括偏振分束器(PBS)702，该分束器可操作用于接收经偏振复用的光信号λ1，1到λ1，10并将该信号分离为X和Y正交偏振，即，分别在光纤介质108a和108b上传输的输入光信号的光E场矢量分量。然后正交偏振在90度光混合电路(“混合器”)720和724中与来自本地振荡器(LO)激光器701的波长为λ1，1的光混合。混合电路720输出四个光信号O1a、O1b、O2a、O2b，混合电路724输出四个光信号O3a、O3b、O4a和O4b，每一个代表X(TE)和Y(TM)偏振上光E场的同相和正交分量，并且每一个包括来自本地振荡器701的光和来自偏振分束器702的光。光信号O1a、O1b、O2a、O2b、O3a、O3b、O4a和O4b被提供给光检测器电路709、711、713和715中相应的一个。每个光检测器电路包括例如被配置为平衡检测器的一对光电二极管(例如光电二极管709-1和709-2)，每个光检测器电路提供电信号E1、E2、E3和E4中相应的一个。可选地，每个光检测器可以包括一个光电二极管(如光电二极管709-1)或单端光电二极管。电信号E1到E4表示根据调谐到λ1，1的LO701由光混合器720和724提取的λ1，1的光信号所承载的数据。例如，这些电信号可以包括四个基带模拟电信号，该信号与X和Y偏振的光E场的同相和正交分量成线性比例。与关于发送PIC206的讨论类似，每个光接收器的LO701可以例如根据期望的子波长λ1，1精确调谐，以可靠地从接收的超级信道的其他密集聚集的子波长载波λ1，2到λ1，10中提取子波长载波λ1，1。如上所述，每个LO701优选地可以在宽频率范围上调谐，以便根据多种调制格式之一支持载波的频率或波长范围。如图所示，OR-1优选地包括与波长锁定电路750相结合的一个或多个标准具751，以及调谐器件752，它们与上述讨论的标准具551、波长锁定电路550和调谐器件552的功能类似。

图8更详细地示出了电路或电路块CB3-1和CB4-1。应当理解，ASIC606的其余电路块CB3-2到CB3-10具有与电路块CB3-1类似的结构并以与电路块CB3-1类似的方式运行。而且，应当理解，DSP608的其余电路块CB4-2到CB4-10具有与电路块CB4-1类似的结构并以与电路块CB4-1类似的方式运行。

电路块CB3-1包括已知的跨阻抗放大器和接收电信号E1、E2、E3和E4中相应的一个的自动增益控制(TIA/AGC)电路802、804、806和808。进而，电路802、804、806和808将相应的电信号或输出提供给抗混叠滤波器810、812、814和816中相应的一个，这些滤波器构成进一步阻挡、抑制或衰减由于已知“混叠”引起的高频成分的低通滤波器。然后来自滤波器810、812、814和816的电信号或输出被提供给模数转换器(ADC)818、820、822和824中相应的一个。

ADC818、820、822和824可以以与上述讨论的DAC310、312、314和316相同或基本相同的采样速率进行采样。然而优选地，电路块CB4-1和DSP608具有小于DAC采样速率的关联采样速率。以这样的高采样速率，DSP608及其相关联电路或多个电路将消耗额外的功率，需要相对复杂的设计。相应地，为了减小采样被提供给DSP608并由其处理的速率，FIFO内插和滤波器电路826和828被实现为以比与ADC818、820、822和824相关联采样速率更低的采样速率提供样本。FIFO内插和滤波器电路826和828的运行和结构与针对图4b中的上述发送节点中FIFO内插和滤波器电路306和308而描述的类似，下面参考图11进行讨论。接收节点中FIFO内插和滤波器电路826的附加功能和配置在2010年6月1日提交的题为“用于对模数转换器的输出进行内插的方法、系统和装置(Method，System，AndApparatusForInterpolatingAnOutputOfAnAnalog-To-DigitalConverter)”的美国专利申请No.12/791,694中有更详细的讨论，该申请的全部内容通过引用结合于此。

电路826和828的电信号或输出被提供给滤波器，如数字滤波器830和832，滤波器可以通过与以上结合滤波器302和304(见图3)的讨论相类似的已知方式执行光谱整形，以选择在与滤波器830和832相关的带宽内的数据流、信息流、或数据。这种数据或信息流也可以对应于光信号之一，例如波长为λ1，1的光信号。另外，滤波器电路830和832的输出随后被馈送到执行均衡、载波恢复和其他已知解调任务的处理器电路834。如上所述，CB4-1然后从接收节点18输出数据(数据-1)的一部分的副本。

如上所述，因为可以在每个相应的OR-n上使用示例性接收器技术将各个载波λ1，1到λ1，10彼此分离，接收节点18中的电子或数字滤波器(如滤波器830和832)可以对由超级信道波长λ1的每个子波长信道(例如λ1，1到λ1，10)承载的所需数据进行电滤波。为了最小化这些数据中造成发送节点11中混叠的错误，对从滤波器302和304输出的数据执行上采样，以使发送节点11中的DAC以高于与滤波器302和304关联的采样速率的采样速率操作。结果，高频谐波和与将要发送的数据相关的带宽在光谱上分开，然后这些谐波可以通过例如修平滤波器318和320容易地过滤。因此，在发送节点11的上采样可以便于对光信号承载的数据进行检测和电滤波，而无需对各个子波长信道λ1，1到λ1，10进行光学解复用。

图9示出了依照本公开的另一方面的光通信链路1000的实例。链路1000包括前向纠错(FEC)编码器电路1004-1到1004-n，对提供到发射器块12-1到12-n的数据(如数据-1到数据-n)进行FEC编码。附加的FEC数据可以作为开销部分与发送数据组合。相应地，每个载波承载的数据(净荷和开销)的量增加，因此与每个载波相关联的数据、码元或波特率也增加。在传播通过链路1000后，从发射器块12-1到12-n输出的光信号所承载的数据被根据接收节点18的光信道分组而解复用，并且被处理(如上所述)，然后输出到FEC解码器电路1008-1到1008-n。进而，FEC解码器电路1008-1到1008-n解码接收器块22-1到22-n的输出，以提供数据-1到数据-n的副本。

在一个实施例中，可以向FEC编码器电路1004-1提供控制输入CI-1，以调节从其输出并包含在从发射器块12-1输出的每个载波中的FEC编码的量或者纠错位或字节的数量。此外，可以向FEC编码器电路1004-n提供不同的控制输入CI-n，以控制或调节从其输出并包含在从发射器块12-n输出的每个帧中的纠错位或字节的数量。在另一实施例中，从发射器块12-1输出的(以及从FEC编码器电路1004-1输出的)每个载波的纠错位的数量可以小于从发射器块12-n输出的(以及从FEC编码器电路1004-n输出的)每个载波中的纠错位的数量。可以理解，控制输入可以是提供给编码器电路的任何合适的信号、信息或数据，使得每个帧中的纠错位的数量响应于这种信号、信息或数据而改变。

依照上述系统和方法，图1a所示的光通信系统100可以配置为，例如根据需要在多个节点N1到N14之间发送多个超级信道SC1、SC2和SC3。下文进一步讨论用于配置超级信道SC1、SC2和SC3的载波规划的示例性方法。

依照一个实施例，图1a中所示的三个光信号或超级信道SC1、SC2和SC3，每一个可以使用不同的调制格式进行调制。如上所述，光信号的调制格式可以基于信号需要横跨或传播的期望抵达距离或范围而确定。例如，低阶偏振复用正交相移键控(PM-QPSK)调试格式(每码元发送4位，受光通信系统100中的噪声和过滤效应影响较小)可以用于横跨从节点N1到N5的长距离的光信号或超级信道SC1。更复杂的调制格式可以根据更短传输距离使用复杂度不同的已知高阶正交幅度调制(QAM)技术。例如，横跨节点N1和节点N4的中等距离的第二超级信道SC2可以根据偏振复用8-QAM(PM-8QAM)以每码元6比特进行调制。进一步地，横跨节点N1和节点N3的较短距离的第三超级信道SC3可以根据偏振复用16-QAM(PM-16QAM)以每码元8比特进行调制。任何给定超级信道需要传播的距离可以变化，因此有利的是使得硬件(例如图3a中所示的PIC206)能够按需根据多种调制格式产生超级信道。

如上参考图1a所讨论的，示例性光通信系统100包括彼此互连的多个节点N1到N4。在任何一节点处，从多个其他节点接收的多个超级信道可以被互连或复用。每个节点能够分插复用多个超级信道SC1、SC2或SC3，以及每个超级信道的载波。为了简化光通信系统并使得在任意给定节点能够对超级信道和/或每个超级信道的各个载波进行插入、分离和复用，较佳地根据通用参数对每个超级信道进行配置。

例如，在一个实施例中，可以将每个超级信道SC1、SC2或SC3配置为占用基本上恒定的光谱带宽。可以通过将每个超级信道配置成包括相同数据量的以基本上恒定的波特率或码元率提供数据的光载波，来对每个超级信道实现恒定光谱带宽。虽然这种实现可能是方便的，但是超级信道的数据容量或吞吐量将根据用于载波的调制格式而变化。例如，以12.5G波特的固定波特率，假设没有成帧或前向纠错开销，使用偏振复用二进制相移键控PM-BPSK、PM-QPSK、PM-8QAM和PM-16QAM的每个载波的标称比特率分别为25Gb/s、50Gb/s、75Gb/s和100Gb/s。因此，使用恒定数量的载波，诸如例如10个，如图1b所示及通篇所讨论的，每个超级信道的总容量范围为250Gb/s、500Gb/s、750Gb/s、1000Gb/s。

然而，在图1a所示的示例性光通信系统100中，这种实施例可能导致光系统的搁浅容量和低效使用。换句话说，因为每个超级信道的数据率或容量随各个载波的调制格式而变化，系统总容量被以低阶调制格式(BPSK、PM-QPSK等)调制的超级信道低效地限制。此外，不同容量的多个超级信道(例如在节点N1到N14处)的复用或互连可能由于总容量超过网络中互连节点(N1到N14)的互连容量而导致容量不被使用或搁浅。于是，在示例性光通信系统100中，其中所发送数据可以被灵活地与其他超级信道进行交换和互连以最大化该网络100的功能，非恒定数据吞吐量造成问题。

相应地，在可替换实施例中，光通信系统100的每个超级信道SC1、SC2、SC3被配置为提供基本上恒定的容量、比特率或数据率，而不管为每个超级信道SC1、SC2、SC3的载波选择的调制格式。在一个实施例中，为了有效利用网络容量，每个超级信道占用的带宽也可以根据所选择的调制格式而变化，同时保持基本上恒定的容量或比特率。

实现了本公开的示例性实施例，该实施例以诸如能够超过1000Gb/s(1Tb/s)的数据率从一个PIC206、206’产生超级信道，如图3a和3b所示。如上所述，用于互联网的许多数据密集型应用的出现及其普遍的使用将驱动1Tb/s业务的必要性。虽然以下针对达到1Tb/s数据率对实施例进行描述，但是应当理解，可以使用示例性方法来采用任何最大容量或恒定数据率。

在一个示例性实施例中，图3a所示的PIC206优选地被配置为支持使用提供恒定比特率的预定数量载波的多种调制格式。因为对于每个调制格式，载波数量和每个载波的比特率基本上恒定，发送节点11的结构和操作被简化。例如，如图2a所示，根据示例性实施例，包含1000G比特数据的输入数据(数据-1)需要在发射器块12-1使用的全部载波上进行分布。因为每个载波提供相同的比特率，输入数据(数据-1)可以均匀地分散在每个载波之间，从而消除了发送节点11中需要复杂路由或交换架构以将输入数据在变化数量的载波之间划分的任何需要。

此外，为了使输入数据能够在全部载波之间平均分散，应当根据所需的恒定或最大的超级信道容量选择载波数量。光传输网标准(OTN)定义了用于在光通信网络中传送的多个数据块或光数据单元(ODU)(与帧大小相似)。将“ODU0”定义为用于数据传送的基本构建块，大小调整为承载1.25Gb的数据。于是，提供1Tb/s数据容量的超级信道优选地发送800个ODU0(1000/1.25)。优选地，在每个载波上提供整数数量的ODU0。于是，例如载波总数应当能够均匀地分成800份。根据示例性实施例，如下文进一步讨论的，PIC206被配置为提供8、10或16个载波，每一个分别提供100、80和50个ODU0。相应地，参考图3a，节点11的每个发射器块12-n优选地配置为8、10或16个CB1块、CB2块和光源块，每个载波一个。

根据特定实施例，载波总数被较佳地选择成最优化光通信系统的性能。例如，随着载波数量的增加，每个载波的波特率按比例减小以保持恒定的容量或比特率。数量增加的载波增大了发送节点11和接收节点18的硬件复杂度，同时减小了由更高波特率导致的信号处理上的错误和其他效应。于是，在优化载波总数和考虑每个载波的相应波特率之间存在折衷。

为了保持由每个超级信道承载的恒定数据容量，其中每个超级信道具有固定数量的载波且每个载波提供固定数据率，优选地根据所选择的调制格式可变地控制每个载波的波特率。相应地，可以因为为每个码元提供了更多比特数，所以在高阶的调制格式下，每个载波的波特率或码元率可能会降低。为了保持恒定的数据容量并优化超级信道的占用带宽，波特率与根据所选择的调制格式所承载的每码元比特数成反比地变化。例如，应用8QAM调制的载波优选地需要波特率相对于QPSK调制载波减小1/3，因为QPSK的调制速率是8QAM的每码元比特数的2/3。相应地，采用16-QAM调制的载波可以使用QPSK载波一半的波特率，因为16-QAM使用的调制速率是QPSK的每码元比特数的两倍。

如图10a所示，依据示例性实施例，PIC206输出包含10个载波λn，1到λn，10的超级信道。在本实施例中，载波λn，1到λn，10的每一个采用16-QAM调制格式进行调制，从而每个码元承载8比特数据。因为存在10个载波，每个载波在标称波特率12.5G波特(100/8)下应该承载相当于80ODU或100Gb/s的数据。每个载波的波特率可以例如由于FEC编码和其他开销所需的额外信息而增加25％，形成约15.7G波特的波特率。图10b示出根据相同实施例的载波安排或规划，除了每个载波采用8-QAM调制格式进行调制。因为8-QAM每码元承载6比特数据，每个载波以约16.7G波特的标称波特率或码元率提供，由于上述提到的25％的开销，这可能会增加到约20.9G波特。图10c示出了依照本实施例的载波安排，其中每个载波λn，1到λn，10采用QPSK调制格式进行调制，从而在25G波特的标称波特率下每个码元承载4比特数据，例如由于开销，这可能会增加到31.4G波特。

如图10a、10b和10c所示，各个载波的波特率以及光谱带宽与调制格式的改变成比例地减少。而且，光谱带宽被有效地减小，使得图10a中的16-QAM载波的光谱带宽是图10c所示QPSK的载波带宽的一半，图10b中所示的8-QAM载波的带宽是图10c中QPSK的载波带宽的三分之二。相应地，每个超级信道的总占用带宽根据所选择的调制格式而得到优化，从而有效地利用了光通信系统中的可用光学带宽。如上所述，图10a、10b和10c中所示的超级信道的每一个的总占用带宽根据优选地被最小化的每个载波间的相对信道间隔以及在载波波带两端提供的保护带的任何占用光谱而确定。于是，如图10a、10b和10c所示，根据该实施例，假设载波间隔为1.07倍的各个载波带宽或波特率加上每个7GHz的两个保护带GB1和GB2，16-QAM超级信道的总带宽约为182GHz，而8-QAM超级信道占用约238GHz，QPSK超级信道占用约350GHz。

根据上述实例，图10a中所示的16-QAM超级信道的最右侧载波或边载波λn，10从图10c所示的QPSK超级信道的最右侧载波或边载波λn，10向左移动约90GHz。相应地，图10a中所示的16-QAM超级信道的最左侧载波或边载波λn，1从图10c所示的最左侧载波或边载波λn，1向右移动约90GHz。于是，为了例如PIC206根据上述实施例提供图10a、10b和10c中所示的超级信道中的每一个，为边载波提供信号的DFB激光器508优选地可以在90GHz上调谐，如上参考图5所述。

相应地，发射器块12-n的DSP块202和ASIC块204优选地被配置为根据上述实施例修改每个载波的波特率或码元率。根据一个实施例，在上述实例中的每个载波的码元率或波特率可以根据上述参考图4a和4b所讨论的FIFO和内插滤波器电路306的操作而进行调整。在示例性实施例中，DAC电路310优选地针对每个调制格式模式中的频率在相同采样速率下操作。于是，因为DAC电路的采样速率保持恒定，为了调整波特率，在每个波特间距下处理的码元数量根据调制格式的改变进行调整。

返回参考图4b，例如，假设如图所示的实现用于处理载波的输入数据(数据-1)，该载波根据QPSK调制格式进行调制。如图4b所示，光谱整形滤波器302在clk2速率下每时钟周期输出64个样本。如果调制模式变为8-QAM，例如，clk2由时钟分频器电路控制，以减慢在QPSK调制模式中clk2关于clk1运行的速度的1/3。clk2的时钟速率被减小1/3，因为8-QAM调制的每码元比特数是QPSK的3/2倍，因此以2/3的时钟速率，每个clk1处理3/2的更多样本。相应地，在8-QAM调制模式中，输入数据的64个样本被提供给多相滤波器402，例如以相对于QPSK时钟速率的2/3时钟速率。现在滤波器402被配置为clk2的每时钟周期输出144个样本(96×3/2)，以便维持FIFO电路404的相同操作。因为在8-QAM和QPSK之间，DAC310的采样速率没有变化，因此在8-QAM模式仍然像QPSK模式一样，向DAC310提供每时钟周期clk164个样本。换句话说，因为clk2被减小1/3，为了维持FIFO电路404的相同64个样本的输出，滤波器402以减小的时钟速率clk2向FIFO电路404提供3/2倍的更多码元。然后从DAC310输出的样本被提供给图4a所示的修平滤波器318。

从上述实例可以很明显地看出，当使用16-QAM调试模式时，时钟分频器电路406控制时钟周期clk2以提供由QPSK调制使用的时钟周期clk2的速率的一半的时钟信号，因为在每个波特间距处理2倍数量的样本，从而如在上述实施例中所述，波特率被减小一半。相应地，在16-QAM调制模式下，滤波器402优选地被配置为在每个时钟周期clk2向FIFO电路404输出192个样本。

依据一个实施例，如上所述，多相滤波器402可以被配置为根据使用的变化调制格式提供变化的内插速率。图11示出了根据一个实施例的FIR滤波器402的实例。在该实例中，FIR滤波器或滤波器电路402具有7个输入或接头901、903、905、907、909、911和913，它们从光谱整形滤波器302接收数据。FIR滤波器402还包括乘法器902、904、906、908、910、912和914，滤波器系数FIRCoeff0、FIRCoeff1、FIRCoeff2、FIRCoeff3、FIRCoeff4、FIRCoeff5和FIRCoeff6、以及模块900。根据本实施例，根据对应于变化的调制格式的所需内插速率调整或改变输入系数FIRCoeff0、FIRCoeff1、FIRCoeff2、FIRCoeff3、FIRCoeff4、FIRCoeff5和FIRCoeff6。根据一个实施例，FIR滤波器402的系数是预先计算并固定的。可选地，该系数是可调的，以便实时优化。

来自光谱整形滤波器302的输出样本的每一个被提供给FIR滤波器402的相应输入或接头901、903、905、907、909、911和913，和相应的乘法器902、904、906、908、910、912和914，乘法器将相应的输出样本数据与相应的系数FIRCoeff0、FIRCoeff1、FIRCoeff2、FIRCoeff3、FIRCoeff4、FIRCoeff5和FIRCoeff6相乘。然后所得结果在模块900相加以产生FIR滤波器402的输出。

FIFO内插和滤波器电路402、404的附加功能和配置在上述提到题为“用于对模数转换器的输出进行内插的方法、系统和装置(Method，System，AndApparatusForInterpolatingAnOutputOfAnAnalog-To-DigitalConverter)”的美国专利申请No.12/791,694中进行了更详细的描述，该申请的全部内容通过引用结合于此。

相应地，如上进一步讨论的，示例性实施例能够提供1Tb/s的超级信道，根据为该超级信道选择的调制格式，该超级信道包含一组占用有效光学带宽的以小间隔隔开的载波。根据上述实施例，该超级信道优选地使用恒定数量的载波，每一个载波提供基本上恒定的比特率，而不管所使用的调制格式。于是，因为能够在以恒定比特率提供数据的恒定数量的载波间均匀地分布输入数据，所以简化了硬件实现。而且，通过减少与所使用的高阶调制格式成比例的波特率，有效地利用了光学带宽。

在示例性实施例中，在载波间以小间隔下的这种高数据率超级信道能够采用图4和8所示的电滤波组件和多个紧密控制的激光器，图5中的508和图7中的701实现(分别设置在PIC206和602中)来实现。结果，具有不同调制格式、不同FEC编码等级和小载波间隔的光信号可以在不同距离上传输并被可靠地检测，使得在最小化占用频率带宽的同时优化了系统容量。

参考本说明书，其他实施例对本领域技术人员来说是显而易见的。旨在仅将该说明书和实例作为示例，在所附权利要求书中指明本发明真正的范围和精神。

Claims (20)

1.一种用于光通信的装置，包括：

光发射器，被配置为提供第一多个光信号和第二多个光信号，所述第一多个光信号中的每个按照第一调制格式被调制，所述第二多个光信号中的每个按照第二调制格式被调制，所述第一多个光信号共同地具有关联数据率，所述第二多个光信号共同地具有关联数据率，其中所述第一多个光信号形成第一超级信道，并且所述第二多个光信号形成第二超级信道；以及

光组合器，被配置为接收所述第一多个光信号和所述第二多个光信号，所述光组合器组合所述第一多个光信号和所述第二多个光信号并且将所述第一多个光信号和所述第二多个光信号提供给光通信路径。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一多个光信号中的每个承载一系列第一码元，所述第二多个光信号中的每个承载一系列第二码元，所述第一码元的每个包括第一数量的比特，所述第二码元的每个包括第二数量的比特，所述第一数量的比特多于所述第二数量的比特。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一多个光信号中的每个以第一码元率承载一系列第一码元，所述第二多个光信号中的每个以第二码元率承载一系列第二码元，所述第一码元率大于第二码元率。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述光发射器包括多个光源，所述多个光源中的每个被配置为根据第一控制信号提供具有第一多个波长中相应之一的所述第一多个光信号中的相应一个，并根据第二控制信号，所述多个光源中的每个提供所述第二多个信号中相应的一个，每个具有第二多个波长中的相应之一。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，进一步包括基板，所述多个光源设置在基板上。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述多个光源中的每个包括多个激光器中相应的一个。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述多个激光器中的每个在表示所述第一码元率和所述第二码元率之间差异的频率范围上是可调谐的。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述多个激光器中的每个在至少90GHz的频率范围上是可调谐的。

9.如权利要求3所述的装置，其特征在于，进一步包括信号处理电路，被配置为以所述第一码元率提供所述第一多个光信号，以所述第二码元率提供所述第二多个光信号。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述信号处理电路包括以基本上恒定的时钟采样速率操作的数模转换器。

11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据率为1000Gb/s。

12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一多个光信号的数量与所述第二多个光信号的数量相同，并且其中所述第一多个光信号的每个和所述第二多个光信号的每个以与数据率除以所述第一多个光信号或所述第二多个光信号的数量相等的数据率承载数据。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述数据被安排在符合光传输网(OTN)标准的光数据单元(ODU)中。

14.一种用于光通信的方法，包括：

选择性地生成第一多个光信号和第二多个光信号中的一个或多个，所述第一和第二多个光信号不同时生成，所述第一和第二多个光信号分别按照第一和第二调制格式调制，所述第一和第二多个光信号具有基本上相等的数据率，其中所述第一多个光信号形成第一超级信道，并且所述第二多个光信号形成第二超级信道；

接收所生成的一个或更多多个第一和第二光信号；

组合所接收的一个或更多多个第一和第二光信号；以及

将所组合的一个或更多多个第一和第二光信号提供给光通信路径。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第一多个光信号中的每个承载一系列第一码元，所述第二多个光信号中的每个承载一系列第二码元，所述第一码元中的每个包括第一数量的比特，所述第二码元中的每个包括第二数量的比特，所述第一数量的比特多于所述第二数量的比特。

16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第一多个光信号中的每个以第一码元率承载一系列第一码元，所述第二多个光信号中的每个以第二码元率承载一系列第二码元，所述第一码元率大于所述第二码元率。

17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第一多个光信号和所述第二多个光信号是从设置在基板上的多个光源生成的。

18.一种用于光通信的方法，包括：

生成第一多个光信号，所述第一多个光信号中的每个按照第一调制格式调制，所述第一多个光信号共同地具有关联数据率，所述第一多个光信号中的每个以第一码元率承载第一多个码元；

将所述第一多个光信号组合为第一超级信道；

生成第二多个光信号，所述第二多个光信号中的每个按照第二调制格式调制，所述第二多个光信号共同地具有关联数据率，所述第二多个光信号中的每个以第二码元率承载第二多个码元，其中所述第一多个光信号的数量等于所述第二多个光信号的数量；

将所述第二多个光信号组合为第二超级信道；

复用所述第一超级信道和所述第二超级信道；并且

将复用的第一和第二超级信道提供给光通信路径。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述关联数据率为1000Gb/s。

20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述第一多个光信号从设置在第一基板上的第一多个光源生成，所述第二多个光信号从设置在第二基板上的第二多个光源生成。