CN103634052B

CN103634052B - 光调制系统及其方法

Info

Publication number: CN103634052B
Application number: CN201210298971.XA
Authority: CN
Inventors: 陈雪; 石玥; 刘岩; 王立芊; 张治国
Original assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Current assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority date: 2012-08-21
Filing date: 2012-08-21
Publication date: 2016-11-16
Anticipated expiration: 2032-08-21
Also published as: CN103634052A

Abstract

本发明公开了一种光调制系统及其方法，所述系统包括：光源、编码模块：控制并连接调制模块；光分路模块：其输入端元连接光源，其输出端连接调制模块；调制模块：其输入端连接所述光分路模块，其输出端连接移相模块；移相模块：其输入端连接所述调制模块，其输出端连接光合路模块；光合路模块：其输入端连接所述移相模块，其输出端连接光传输线。本发明提供的光调制系统和方法，在电域变换为二电平NRZ信号后调制EA调制器，实现单级强度调制，并结合移相器，可形成带有不同相位信息的光双二进制调制信号。另外，较单级MZ调制器产生光双二进制调制的调制系统和方法，本发明提供的光调制系统和方法产品结构更易集成，体积更小，成本更低。

Description

光调制系统及其方法

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，特别涉及一种光调制系统及其方法，尤其涉及一种光二进制码型的调制系统及其方法。

背景技术

随着光通信系统数据速率的不断提高和EDFA的广泛使用，使得色散成为制约传输距离的重要因素。人们寻求一种窄带、色散容限高的格式来代替传统的二进制传输格式。

不归零编码（Not Return to Zero，NRZ），传统二进制传输格式一般为二进制NRZ格式，该调制格式的信号在光纤介质中传输时，由于信号的直流频率分量和发生在调制过程中的高频分量的扩展会激发非线性及色散，所以在大于10Gbps的高速数据传输中，传输距离受到限制。

近年来，已经提出多种窄带且色散容限高的格式，比如光学双二进制、四相相移键控信号（Quadrature Phase Shift Keying，QPSK）及其他相位调制信号。通过相位来承载信号信息，一方面可降低传输的符号速率，另一方面使得信号的频谱带宽变窄，增强信号的抗色散性能。

以光双二进制为例说明，与二进制调幅格式相比，光双二进制信号的频谱窄，可容纳更大的色散；另外，光双二进制调制信号可提高系统的传输容量，对于日益增长的业务传输需求有较好的满足。

如图1所示，现有技术的光调制系统包括：依次连接的预编码器11、编码单元12、驱动放大器13、低通滤波器14和MZ调制器15，激光光源16通过MZ调制器15进行调制，所述MZ调制器是基于马赫曾德干涉原理的电光调制器，光双二进制信号属于强度相位调制信号，目前产生方式均是采用相位调制器进行调制，比如铌酸锂MZ调制器。该调制器通常驱动电压比较高，对偏振敏感、而且难与光源等光器件集成。因此如何降低光双二进制码型的调制成本成为近期研究的重点。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种光调制系统及其方法，通过输出带有相位信息的光双二进制调制信号作为传送信号，能够容忍色散效应引起的恶化，并且不需要相位调制器。

（二）技术方案

本发明提供一种光调制系统，包括：光源，还包括：

编码模块：控制并连接调制模块，用于将不归零编码数据输入转变为所需两路强度调制驱动电信号；

光分路模块：其输入端元连接光源，其输出端连接调制模块，用于将所述光源分路为至少两路；

调制模块：其输入端连接所述光分路模块，其输出端连接移相模块，用于将不归零编码二进制电信号和光信号进行调制，生成输出光不归零编码二进制信号；

移相模块：其输入端连接所述调制模块，其输出端连接光合路模块，采用移相器件使得所述输出光不归零编码二进制信号产生一定量的相位偏移，并经输出端输出带有不同相位偏移信息的输出光不归零编码二进制信号；

光合路模块：其输入端连接所述移相模块，其输出端连接光传输线，采用光合路器件将带有不同相位信息的输出光不归零编码二进制信号进行合路，最终产生双二进制光信号。

其中，所述光源为产生光载波的激光光源。

其中，所述编码模块包括差分预编码器，还包括接收处理所述差分编码数据输入的二电平编码单元。

其中，所述二电平编码单元包括：从预编码器输出到调制模块前电压输入的将一路信号分成两路输出的功分器、延时器、反相器；其中，所述功分器A和B两路输出，B路输出经所述反相器和延时器后连接调制模块，A路输出直接连接调制模块。

其中，所述光分路模块将一路光分路为两路光。

其中，所述调制模块包括EA调制器以及与所述EA调制器信号输入端连接的驱动放大器，所述驱动放大器作用在于放大EA调制器的驱动电信号的电压。

其中，所述光调制系统的光传输速率为10Gb/s－40Gb/s。

本发明还提供一种光调制方法，包括以下步骤：

S1：接收不归零编码数据；

S2：通过编码模块将S1中的不归零编码数据输入转化为对应不归零编码二进制电信号，并分成两路不归零编码二进制电信号；

S3：光分路模块将所述光源分为两路光信号；

S4：调制模块根据S2中的两路不归零编码二进制电信号和S3中两路光信号进行调制，产生相对应的两路输出光不归零编码二进制信号；

S5：移相模块作用于S4中的其中一路输出光不归零编码二进制信号，使其带有一固定π相位偏移；

S6：合路模块将两路带有不同相位偏移的输出光不归零编码二进制信号进行合路，输出一路光双二进制信号。

其中，在S2中，所述编码模块中的功分器将经过预编码的一路不归零编码二进制电信号分成两路不归零编码二进制电信号，并且其中一路不归零编码二进制电信号经所述编码模块中的反相器和延时器；另一路不归零编码二进制电信号不做处理。

其中，在S3中，所述光分路模块是对所述光源进行1：2的光源分配。

（三）有益效果

本发明提供的光调制系统和方法，在电域变换为二电平NRZ信号后调制EA调制器，实现单级强度调制，并结合移相器，可形成带有不同相位信息的光双二进制调制信号。另外，较单级MZ调制器产生光双二进制调制的调制系统和方法，本发明提供的光调制系统和方法产品结构更易集成，体积更小，成本更低。

附图说明

图1为现有技术中光调制系统结构示意图；

图2为本发明光调制系统结构示意图；

图3为本发明光调制方法步骤示意图；

图4为本发明光调制系统工作原理图；

图5A-图5E为图4中各个工作点的信号时序示意图；

图6为e工作点的相位信息图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图2所示，光调制系统，包括：光源，以及

编码模块22：控制并连接调制模块，用于将不归零编码数据输入转变为所需两路强度调制驱动电信号；

所述光源为产生光载波的激光光源21。

所述编码模块22包括差分预编码器221，还包括接收处理所述差分编码数据输入的二电平编码单元222。所述二电平编码单元222包括：从预编码器221输出到调制模块前电压输入的将一路信号分成两路输出的功分器2221、延时器2222、反相器2223；其中，所述功分器2221两路（A、B）输出，B路输出经所述反相器2223和延时器2222后连接调制模块，A路输出直接连接调制模块。

所述光分路模块为将一路光分路为两路光的光分路器23。

所述调制模块包括EA调制器24以及与所述EA调制器信号输入端连接的驱动放大器27，所述驱动放大器27作用在于放大EA调制器26的驱动电信号的电压。所述移相模块为温控移相器25；所述光合路模块为将两路光信号合并的光合路器26。所述光调制系统的光传输速率为10Gb/s－40Gb/s。

如图3所示，本发明还提供一种光调制方法，包括以下步骤：

S1：接收不归零编码数据；

S3：光分路模块将所述光源分为两路光信号；

其中在S2中，所述编码模块中的功分器将经过预编码的一路不归零编码二进制电信号分成两路不归零编码二进制电信号，并且其中一路不归零编码二进制电信号经所述编码模块中的反相器和延时器；另一路不归零编码二进制电信号不做处理。

预编码是差分编码，得到差分编码信号b，采用规则其中k是数据比特的编号，a(k)是原始数据，b(k)是编码后的序列。

在S3中，所述光分路模块是对所述光源进行1：2的光源分配。

在S4中，所述调制是对所述编码后信号进行强度调制。

在S5中，所述移相模块是对所述调制后的光信号进行相位偏移。

在S6中，所述合路是对所述移相后的带有不同相移信息的光信号进行合并。

该系统方案关键，即利用EA调制器产生光双二进制调制码型的方法，具体是：

数据信号NRZ先经过差分预编码，再经过编码单元后成为两路电NRZ二电平信号；分别控制EA调制器调制经分路器后的光源产生两路强度调制光信号，其中一路通过移相器产生相位偏移后，在合路器处，两路信号进行合路，最后生成光调制信号。其中，对于编码单元可采用反相器和延时器结合使用，可产生光双二进制调制码型，该处即以光双二进制为例进行详细介绍。

如图4所示，具体信号处理过程如下：

首先，NRZ数据经过差分预编码器221，得到差分编码信号b，差分预编码的规则为其中k是数据比特的编号，a(k)是原始数据，b(k)是编码后的序列。

其次，差分预编码信号b经过一分二的功分器2221，得到两路相同的信号，其中一路经反相器2223产生信号c，并经延时器2222延时1比特，得到信号d。

然后，编码模块22产生的两路信号分别送入单独的两个EA调制器24，对经分路器23后的光载波分别进行光调制，产生两路光信号。

然后，将有延时的光调制信号通过移相器25进行180°相位偏移操作，使得两路信号携带不同的相位信息。

最后，两路带有不同相位信息的光信号通过合路器26进行合路处理，产生光双二进制调制信号e。

a、b、c、d、e点的信号序列如图5A-图5E所示并参考图6所示，其中，e点数据序列中的1分别代表0和π相位信息。

综上所述，本发明调制系统和方法将信号在电域变化为两路二电平NRZ信号后，再分别调制EA调制器，在光域上通过移相器使得两路光调制信号带有不同的相位信息后耦合成一路带有特定相位信息的光信号。如此一来，利用电吸收调制器实现光双二进制调制信号的生成，可以应用于10Gb/s、40Gb/s及其他速率的光传输系统的发射机中。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims

1.一种光调制系统，包括：光源，其特征在于，还包括：

光合路模块：其输入端连接所述移相模块，其输出端连接光传输线，采用光合路器件将带有不同相位信息的输出光不归零编码二进制信号进行合路，最终产生双二进制光信号；

其中，所述编码模块包括差分预编码器，还包括接收处理差分编码数据输入的二电平编码单元；

所述二电平编码单元包括：从差分预编码器输出到调制模块前电压输入的将一路信号分成两路输出的功分器、延时器、反相器；其中，所述功分器包括A和B两路输出，B路输出经所述反相器和延时器后连接调制模块，A路输出直接连接调制模块。

2.如权利要求1所述的光调制系统，其特征在于，所述光源为产生光载波的激光光源。

3.如权利要求1所述的光调制系统，其特征在于，所述光分路模块将一路光分路为两路光。

4.如权利要求1所述的光调制系统，其特征在于，所述调制模块包括EA调制器以及与所述EA调制器信号输入端连接的驱动放大器，所述驱动放大器作用在于放大EA调制器的驱动电信号的电压。

5.如权利要求1所述的光调制系统，其特征在于，所述光调制系统的光传输速率为10Gb/s－40Gb/s。

6.一种光调制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：接收不归零编码数据；

S3：光分路模块将光源分为两路光信号；

S6：合路模块将两路带有不同相位偏移的输出光不归零编码二进制信号进行合路，输出一路光双二进制信号；

在S2中，所述编码模块中的功分器将经过预编码的一路不归零编码二进制电信号分成两路不归零编码二进制电信号，并且其中一路不归零编码二进制电信号经所述编码模块中的反相器和延时器；另一路不归零编码二进制电信号不做处理。

7.如权利要求6所述的光调制方法，其特征在于，在S3中，所述光分路模块是对所述光源进行1：2的光源分配。