CN104429004A - 以具有非对称功率拆分的光学耦合器为特征的用于高级调制格式的灵活光学调制器 - Google Patents

以具有非对称功率拆分的光学耦合器为特征的用于高级调制格式的灵活光学调制器 Download PDF

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Abstract

本发明揭示一种设备，其包括第一光学输入耦合器，所述第一光学输入耦合器具有第一及第二输入端口及第一及第二输出端口。所述光学输入耦合器可经配置以接收到所述第一输入端口的光学输入信号。分别从所述第二及所述第一输出端口发射的第二光学输出与第一光学输出的光学功率电平比率约等于2:1。

Description

以具有非对称功率拆分的光学耦合器为特征的用于高级调制格式的灵活光学调制器
相关申请案的交叉参考
本申请案主张由皮特罗·贝鲁斯科特尼(Pietro Bernasconi)在2012年3月5日申请的标题为“用于高级调制格式的灵活光学调制器(FLEXIBLE OPTICAL MODULATOR FORADVANCED MODULATION FORMATS)”的序列号为61/606,590的美国临时申请案的权益且与2013年3月5日申请的标题为“用于高级调制格式的灵活光学调制器(FLEXIBLE OPTICAL MODULATOR FOR ADVANCED MODULATION FORMATS)”第13/785,145号(代理人案号810398，'398申请案)美国专利申请案相关，所述申请案两者共同本申请案一起转让且以全文引用方式并入本文中。
技术领域
本申请案一般针对于光学通信系统及方法。
背景技术
此部分介绍可能有助于促进对本发明的更好的理解的方面。因此，此部分的陈述将在此背景下阅读且不应理解为对在现有技术中的内容或不在现有技术中的内容的承认。
使用不同高级调制格式的常规光学调制器通常使用经配置以执行一种形式的光学调制的离散的不同组件来实施。然而，当组装在最终封装中(例如，当安装在相同电路板上时)时，这些离散组件可为占地方且昂贵的且在机械方面不稳定且难以控制。
发明内容
一个实施例为一种设备，其包括第一光学输入耦合器，所述第一光学输入耦合器具有第一及第二输入端口及第一及第二输出端口。所述光学输入耦合器可经配置以接收到第一输入端口的光学输入信号。分别从第二及第一输出端口发射的第二光学输出与第一光学输出的光学功率电平比率约等于2:1。
一些此类实施例包含第二光学输入耦合器，所述第二光学输入耦合器具有第三及第四输入端口及第三及第四输出端口。所述第二光学输入耦合器可经配置以接收到所述第三输入端口的光学输入信号。所述第二光学输入耦合器可经配置以将第三光学输出从所述第三输出端口发射到所述第一输入耦合器的所述第二输入端口。所述第二光学输入耦合器可经配置以从所述第四输出端口发射第四光学输出。所述第四光学输出与所述第三光学输出的光学功率电平比率分别约等于4:3。
一些此类实施例包含光学输入开关，其经配置以经由第一开关端口将所述光学输入信号引导到所述第一输入耦合器或经由第二开关端口将所述光学输入信号引导到所述第二输入耦合器。
一些此类实施例包含第三光学输入耦合器，所述第三光学输入耦合器具有第五及第六输入端口及第五及第六输出端口。所述第三光学输入耦合器可经配置以接收到所述第五及第六输入端口的光学输入信号。所述第三光学输入耦合器可经配置以将第五光学输出从所述第五输出端口发射到所述第二输入耦合器的所述第四输入端口。所述第三光学输入耦合器可经配置以从所述第六输出端口发射第六光学输出。所述第六光学输出与所述第五光学输出的光学功率电平比率约等于8:7。
一些此类实施例进一步包含光学输入开关，其经配置以经由第三开关端口将光学输入信号引导到所述第三输入耦合器。
在一些此类实施例中，所述光学输入信号为用于波长多路复用的单载波波长光学信号。
一些此类实施例进一步包含数据驱动模块，其经配置以从所述输入光学耦合器接收所述光学输出且发射至少第一及第二经数据调制光学输出信号。
一些此类实施例进一步包含输出设备，所述输出设备具有第一光学输出耦合器。所述第一光学输出耦合器可经配置以分别将所述经数据调制光学第二及第一输出信号接收到第二及第一输入端口中。所述第一光学输出耦合器可经配置以分别通过第一及第二输出端口发射对应于所述经数据调制光学第二及第一输出信号的经组合第一及第二输出信号。
一些此类实施例包含光学输出开关，所述光学输出开关经配置以将所述经组合第二输出信号发射到所述光学输出开关，且所述光学输出开关经配置以将所述经组合第二光学输出信号发送到开关输出端口。
在一些此类实施例中，所述输出设备进一步包含第二输出耦合器。所述第二输出耦合器可经配置以将所述经组合第二输出信号接收到第三输入端口中且将对应于来自所述设备的第二光学输入耦合器的光学输出的第三经数据调制输出信号接收到第四输入端口中。所述第二输出耦合器可经配置以分别通过第三及第四输出端口发射对应于所述经组合第二输出信号及所述第三经数据调制输出信号的经组合第三及第四输出信号。
在一些此类实施例中，所述输出设备进一步包含第三光学输出耦合器。所述第三光学输出耦合器可经配置以将所述经组合第四输出信号接收到第五输入端口中且将对应于来自所述设备的第三光学输入耦合器的光学输出的第四经数据调制输出信号接收到第六输入端口中。所述第三光学输出耦合器可经配置以分别通过第五及第六输出端口发射对应于所述经组合第四输出信号加上所述第四经数据调制输出信号的经组合第五及第六输出信号。
在一些此类实施例中，所述设备可进一步包含两个移相器，所述两个移相器各自经配置以接收对应于来自第一光学输入耦合器的光学输出的经数据调制光学输出信号中的一者。一些此类实施例进一步包含两个可变光学衰减器，所述两个可变光学衰减器各自经配置以接收穿过所述移相器中的一者之后的所述经数据调制光学输出中的一者。所述移相器及可变光学衰减器经配置以调整所述经数据调制光学输出信号以使之具有约2:1的光学功率电平比率。
在一些此类实施例中，由所述第一输入端口接收的光学输入信号包含从光学分离滤光器发射的第一载波波长，所述光学分离滤光器经配置以使所述第一载波波长与在发射到所述分离滤光器的多载波输入信号中接收的至少第二载波波长分离长。
一些此类实施例进一步包含第二光学输入耦合器，所述第二光学输入耦合器具有第三及第四输入端口及第三及第四输出端口。所述第二光学输入耦合器可经配置以接收具有从所述光学分离滤光器发射到所述第三输入端口的第二载波波长的光学输入信号。分别从所述第四及第三输出端口发射的第四光学输出与第三光学输出的光学功率电平比率约等于2:1。
一些此类实施例进一步包含一种输出设备，所述输出设备具有第一光学输出耦合器。所述第一光学输出耦合器可经配置以分别将分别对应于来自所述第一光学输入耦合器的所述第二及第一光学输出的经数据调制光学第二及第一输出信号接收到第二及第一输入端口中。所述第二及第一光学输出包含所述第一载波波长。所述第一光学输出耦合器可经配置以分别通过第一及第二输出端口发射对应于所述经数据调制光学第一输出信号加上所述经数据调制光学第二输出信号的经组合第一及第二输出信号。所述输出设备还具有第二光学输出耦合器。所述第二光学输出耦合器可经配置以分别将分别对应于来自所述第二光学输入耦合器的经数据调制第四及第三光学信号接收到第四及第三输入端口中。所述第四及第三光学信号包含所述第二载波波长。所述第二光学输出耦合器可经配置以分别通过第三及第四输出端口发射对应于所述经数据调制光学第三输出信号加上所述经数据调制光学第四输出信号的经组合第四及第三输出信号。所述输出设备还具有第三光学输出耦合器。所述第三光学输入耦合器可经配置以分别将所述经组合第二输出信号及所述经组合第四输出信号接收到第五及第六输入端口中。所述第三光学输出耦合器可经配置以分别通过第五及第六输出端口发射对应于所述经组合第二输出信号加上所述经组合第四输出信号的所述第一及第二载波波长的经组合经数据调制光学信号。
另一实施例为一种系统，所述系统包括光学输入设备、数据驱动模块及光学输出设备。所述光学输入设备包含光学输入耦合器，所述光学输入耦合器具有第一及第二输入端口及第一及第二输出端口。所述光学输入耦合器可经配置以接收到所述第一输入端口的光学输入信号。分别从所述第二及第一输出端口发射的第二光学输出与第一光学输出的光学功率电平比率约等于2:1。所述数据驱动模块可经配置以从所述光学输入耦合器接收光学输出信号且发射经数据调制光学输出信号。所述光学输出设备包含光学输出耦合器。所述光学输出耦合器可经配置以分别将所述经数据调制光学第二及第一输出信号接收到第二及第一输入端口中。所述光学输出耦合器可经配置以通过第一及第二输出端口分别发射经组合第一及第二输出信号。
一些此类实施例进一步包含光学输入开关，所述光学输入开关经配置以接收所述光学输入信号且将所述光学输入信号引导到光学耦合到所述第一输入耦合器的所述光学输入开关的输出开关端口。
一些此类实施例进一步包含光学输出开关，所述光学输出开关经配置以接收所述经组合第一及第二输出信号中的至少一者且将一个经组合第一及第二输出信号引导到所述光学输出开关的输出开关端口。
一些此类实施例进一步包含控制模块，所述控制模块经配置以致动所述光学输入开关以将所述光学输入信号引导到输出开关端口且致动所述光学输出开关以将所述一个经组合第一及第二输出信号引导到输出开关端口。
在任何此类实施例中，所述光学输入设备可进一步包含第二及第三光学输入耦合器，所述第二及第三光学输入耦合器经配置以接收光学输入信号且形成且根据经定义的光学拆分格式形成第三及第四光学输出信号。在一些此类实施例中，光学输出设备可进一步包含第二及第三光学输出耦合器，所述第二及第三光学输出耦合器经配置以接收所述经数据调制第三及第四光学输出信号且根据经定义的光学拆分格式的镜像分别组合经数据调制第三及第四光学输出信号。
另一实施例为一种方法。所述方法可包括将光学输入信号接收到光学输入耦合器的第一输入端口中。所述方法可包括通过第一及第二输出端口发射第一及第二光学输出，其中所述第二光学输出与所述第一光学输出的光学功率电平比率约等于2:1。所述方法可包括将所述第一及第二光学输出接收到数据驱动模块中。所述方法可包括以通过数据驱动模块施加的数据信号调制所述第一及第二光学输出，以形成经数据调制第一光学输出及经数据调制第二光学输出。所述方法可包括分别将所述经数据调制光学第二及第一输出信号接收到光学输出耦合器的第二及第一输入端口中。所述方法可包括分别通过所述光学输出耦合器的第一及第二输出端口发射经组合的第一及第二输出信号。
在一些此类实施例中，由所述第一输入端口接收的光学输入信号包含从光学分离滤光器发射的第一载波波长，所述光学分离滤波器经配置以使所述第一载波波长与在发射到所述光学分离滤光器的多载波输入信号中接收的至少第二载波波长分离。
附图说明
现参考结合附图进行的以下描述，其中：
图1呈现本发明的设备的一个实施例的输入组件的实施例的示意图；
图2呈现本发明的设备的一个实施例的输出组件的示意图；
图3呈现本发明的设备的另一实施例的输入组件的示意图；
图4呈现本发明的设备的另一实施例的输出组件的示意图；
图5呈现包含本发明的设备(例如，在图1到4中描绘的任何设备)的系统的框图；
图6呈现说明本发明的方法(例如使用在图1到5的背景中论述的设备或系统的任何实施例的方法)的流程图。
在图式及正文中，类似或相同参考符号指示具有类似或相同功能及/或结构的元件。
在图式中，可能夸大一些特征的相对尺寸以更清楚地说明其中的结构或特征中的一或多者。
在本文中，通过图式及详细描述更完全地描述各种实施例。然而，本发明可以各种形式体现且不限于说明性实施例的图式及详细描述中描述的实施例。
具体实施方式
所述描述及图式仅说明本发明的原理。因此将了解，所属领域的技术人员将能够设想出虽然未在本文中明确描述或展示但体现本发明的原理且包含在本发明的范围中的各种布置。此外，本文中描述的所有实例主要明确希望用于教学目的以协助读者理解本发明的原理及由发明者贡献以促进本技术的概念且应理解为不限于此类具体叙述的实例及条件。此外，本文中叙述本发明的原理、方面及实施例的所有陈述以及其具体实例希望涵盖其等效物。此外，除非另有指示，否则如本文中所使用的术语“或”是指非排他性的或。同样，本文中描述的各种实施例未必是相互排斥的，这是因为一些实施例可与一或多个其它实施例组合以形成新实施例。
一个目的是提供可使用相同光学组件执行不同光学调制格式的各种实施例。使用共同的光学组件来执行不同形式的光学调制促进了更小、更稳定且更廉价的集成设备的使用。因此，所揭示的设备消除了上文提及的与离散组件的当前使用相关联的问题中的大多数问题。
图1呈现本发明的设备100的实施例的示意图。在一些情形中，设备100可为或包含输入设备，例如体现为平面光波电路(PLC)(例如，输入PLC)。在一些情形中，设备100的组件(例如，光学耦合器及耦合到所述光学耦合器的其它组件)可集成形成在同一衬底(例如，铌酸锂衬底、硅衬底或其它光学级半导体衬底)上且在一些情形中来自所述同一衬底的组件。作为非限制性实例，在一些实施例中，设备100可作为占据约12×4mm2、约17×4mm2或约15×4mm2的面积的输入PLC而提供在单个衬底上。
如图1中所说明，设备100包括第一输入耦合器105，第一输入耦合器105具有第一及第二输入端口107、108及第一及第二输出端口109、110。耦合器105可经配置以接收到第一输入端口107的光学输入信号112。分别从第二及第一输出端口110、109发射的第二光学输出114与第一光学输出115的光学功率电平比率约等于2:1。举例来说，到输入端口107的光学功率的2/3发射到输出端口109(例如，条状态)且到输入端口107的光学功率的1/3发射到输出端口110(例如，交叉状态)。同样地，到输入端口108的光学功率的2/3发射到输出端口110且到输入端口108的光学功率的1/3发射到输出端口109。
对于此实施例，光学输入信号112包含用于如本文中进一步描述的后续数据调制(例如，波长多路复用(例如，16星座点正交调幅格式，本文中缩写为16QAM))的单载波波长(λ1)。
为高效地调制载波波长，优选的是使光学耦合器105经配置以产生所要的非对称光学输出功率拆分比率(本文中约为2:1)且使对应的光学输出耦合器205(图2)具有相同的功率拆分比率镜像。在授予刘翔(Xiang Liu)等人在第7,558,487号美国专利中论述使用此类功率拆分比率的方面，所述专利以全文引用的方式并入本文中。为清楚起见，在图式中呈现所要的相对光学功率电平输出(PO，任意尺度)。由光学耦合器105提供的约2:1的功率拆分比率(及由本文中针对所述设备的其它实施例描述的其它光学耦合器提供的其它功率拆分比率，例如，约4:3、约8:7)促进光学输入信号112的高效使用。举例来说，光学耦合器的非对称光学输出功率拆分比率可减少或可消除衰减信号112(例如，以可变光学衰减器)来提供所要的功率拆分比率的需要。
举例来说，在一些情形中，光学耦合器105、205(或本文中描述的额外光学耦合器)经构造以具有在公差±10％或更优选地在±1％以内的指定光学功率电平比率，例如，对于第一耦合器105，光学功率电平比率优选地为2±0.2且更优选地为2±0.02。
在一些实施例中，光学耦合器105、205(或本文中描述的额外光学耦合器)可为经配置以产生上文描述的非对称光学功率电平输出比率的2×2多模干涉(MMI)类型的光学耦合器。在茨奥(Tseng)等人的《光学快报(Optics Express)》第15卷第149015-212007号中或贝斯(Besse)等人的《光波技术杂志(J.Lighwave Tech)》第14卷第19,2286-931996号中描述此类2×2MMI耦合器类型的非限制性实例，所述两个文献均以全文引用的方式并入本文中。
在一些实施例中，光学耦合器105、205(或本文中描述的额外光学耦合器)可为经配置以产生上文描述的非对称光学功率电平输出比率的2×2马赫-曾德(Mach-Zehnder)干涉仪(MZI)类型的光学耦合器。在亨利(Henry)等人的第5,596,661号美国专利中描述此类2×2MZI耦合器类型的非限制性实例，所述专利以全文引用的方式并入本文中。在一些情形中，使用MZI类型的光学耦合器可为有利的，这是因为可容易地补偿导致不适当的功率输出比率的制造缺陷。举例来说，在一些情形中，耦合器105、205可为二级或三级或更高级的MZI类型的耦合器。举例来说，在一些情形中，通过级联两个或两个以上MZI类型的耦合器，可平衡或抵消制造缺陷。此外，使用此类级联MZI类型的耦合器可提供其中发射通带相对平坦的发射带宽，从而促进所要的功率拆分比率。
为促进执行更复杂的数据调制格式(例如，64QAM格式)，提供额外的光学偶尔器，如图1及2中所展示。举例来说，在一些实施例中，设备100进一步包含第二输入耦合器120，第二输入耦合器120具有第三及第四输入端口122、123及第三及第四输出端口125、126。耦合器120可经配置以接收到第三输入端口122的光学输入信号112。耦合器120可经配置以将第三光学输出130从第三输出端口125发射到第一输入耦合器105的第二输入端口108。耦合器120可经配置以从第四输出端口126发射第四光学输出132。第四光学输出132与第三光学输出130的光学功率电平比率分别约等于4:3。举例来说，到输入端口122的光学功率的4/7发射到输出端口125(例如，条状态)且到输入端口122的光学功率的3/7发射到输出端口126(例如，交叉状态)。同样地，到输入端口123的光学功率的4/7发射到输出端口126且到输入端口123的光学功率的3/7发射到输出端口125。
同样，为高效地调制载波波长，优选的是使光学耦合器105、120产生所要的非对称光学输出功率拆分比率且使对应的输出光学耦合器205、220(图2)具有相同的功率拆分比率镜像。
如图1中进一步说明，设备100的一些实施例可进一步包含光学输入开关140(例如，光学空间开关)，其经配置以经由第一开关端口141将光学输入信号112引导到第一输入耦合器105或经由第二开关端口142将光学输入信号112引导到第二输入耦合器120。在一些情形中，输入端口143开关可处于控制模块145(例如，集成电路)的控制之下，从而接收发送到所述控制模块的关于将如何调制(例如，16QAM或64QAM格式)输入信号112的指令。
为促进执行甚至更复杂的数据调制格式(例如，256QAM)，提供额外的光学耦合器，例如图1及2中所展示。举例来说，在一些实施例中，设备100可进一步包含第三输入耦合器150，第三输入耦合器150具有第五及第六输入端口152、153，及第五及第六输出端口155、156。耦合器150可经配置以接收到第五及第六输入端口152、153的光学输入信号112。耦合器150可经配置以将第五光学输出157从第五输出端口155发射到第二2×2输入耦合器120的第四输入端口123。耦合器150可经配置以从第六输出端口156发射第六光学输出159。第六光学输出159与第五光学输出157的光学功率电平比率约等于8:7。举例来说，到输入端口152的光学功率的8/15发射到输出端口155(例如，条状态)且到输入端口152的光学功率的7/15发射到输出端口156(例如，交叉状态)。同样地，到输入端口153的光学功率的8/15发射到输出端口156且到输入端口153的光学功率的7/15发射到输出端口155。
同样，为高效地调制载波波长，优选地使光学耦合器105、120、150产生所要的非对称光学输出功率拆分比率(本文中为约8:7)且使对应的输出光学耦合器205、220、250(图2)具有相同的功率拆分比率镜像。
光学输入开关140可经配置以经由第三开关端口147将光学输入信号112引导(例如，在控制模块145的控制之下)到第三输入耦合器150，或等效地经由第四开关端口148将光学输入信号112引导到第三输入耦合器150。在一些情形中，当第三输入耦合器150经配置以提供约8:7的优选拆分比率时，开关端口148是优选的，从而可能地避免需要进一步的功率调整。
如上文提及，光学输入信号112可为用于由设备100的数据驱动模块160进行的16、64或256正交调幅中的一者的单载波波长光学信号。在没有限制的情况下，单载波波长可对应于典型中使用的任何光学波长，例如C、L或S光学波长带或其组合。
在一些实施例中，光学开关140可通过将输入信号112引导到光学耦合器105、120、150中的特定者来控制光学输入信号112经历哪一种调制格式。
举例来说，在一些情形中，输入光学开关140经由第一开关端口141将光学输入信号112发送到第一输入耦合器105的第一输入端口107。将具有约2:1的光学功率电平比率的后续第二光学输出114及第一光学输出115发送到数据驱动模块160以进行后续数据调制(例如，以16QAM格式)。举例来说，在其它情形中，输入光学开关140经由第二开关端口142将光学输入信号112发送到第二输入耦合器120的第一输入端口122。将后续第四光学输出132、第二光学输出114及第一光学输出115发送到数据驱动模块160以进行后续数据调制(例如，以64QAM格式)。举例来说，在又其它情形中，输入光学开关140经由第三或第四开关端口147、148将光学输入信号112发送到第三输入耦合器150的第五或第六输入端口152、153。将具有8:4:2:1的功率比率的后续第六光学输出159、第四光学输出132、第二光学输出114及第一光学输出115发送到数据驱动模块160以进行后续数据调制(例如，以256QAM格式)。
一些实施例进一步包含数据驱动模块160。所属领域的技术人员将熟悉用于将数据(例如，二进制数据)编码到从设备100的一或多个光学耦合器105、120、150接收的光学输出114、115、132、159(本文中称为经数据调制输出信号114'、115'、132'、159')中的载波波长中。此类程序的非限制性实例包含二进制相移键控或开关键控、正交相移键控或所属领域的技术人员所熟悉的其它键控协议。
数据驱动模块160可经配置以从输入光学耦合器105接收光学输出114、115或从第二及第三输入光学耦合器120、150接收额外输出132、159。数据驱动模块160可进一步经配置以发射经数据调制输出信号(例如信号114'及115')且额外地，在一些情形中，发射经数据调制输出信号132'、159'。
如图2中所说明，设备100的一些实施例包含输出设备200。在一些情形中，输出设备200可体现为PLC，例如输出PLC。
输出设备200可包含输出光学耦合器205、220、250中的一或多者。数据驱动模块160可经配置以将经数据调制输出信号114'、115'、132'、159'发射到分别对应于输入光学耦合器105、120、150的输出光学耦合器205、220、250。
举例来说，在一些实施例中，输出设备200包含第一光学输出耦合器205。光学输出耦合器205可经配置以将经数据调制光学第二及第一输出信号114'、115'(例如，对应于16QAM格式)接收到第二及第一输入端口208、207中。输出耦合器205可经配置以分别通过第一及第二输出端口209、210发射对应于经数据调制光学第二及第一输出信号的114'、115'的经组合第一及第二输出信号211、212。举例来说，当从第一输出耦合器205的输入端口移动到输出端口时，输入功率的1/3将横贯到相对的输出且所述功率的2/3将笔直移动(例如，条状态)。
所属领域的技术人员将理解，经组合的输出信号211、212携带相同但呈互补格式的数据内容。作为非限制性实施例，当信号211可携带编码为：1、1、0、1的一串二进制数据时，信号212可携带编码为：0、0、1、0的一串二进制数据。然而，所属领域的技术人员将理解，对于具有额外星座点的调制格式，必须通过适当考虑信号的振幅及相位来计算互补格式。
如图2中进一步说明，在一些实施例中，设备100(例如，输出设备200)进一步包含光学输出开关213(例如，光学空间开关)。在一些实施例中，经组合的第二输出信号212可发射到光学输出开关213，且光学输出开关213可经配置以将经组合第二光学输出信号212发送到开关输出端口214。举例来说，光学开关213(例如)在控制模块145的控制下可经致动以经由第一输入开关端口216接收经组合第二光学输出信号212。
在一些此类实施例中，经组合的第一输出信号211可发射到光学监视器模块215。光学监视器模块215可为所属领域的技术人员所熟悉的任何装置，其经配置以测量光学输出(例如，波长、相位、振幅或光学功率电平)且将此信息发射到控制模块145。控制模块145又可经配置以将指令发送到所述设备的其它组件(例如，移相器及/或可变光学放大器)，所述指令致使经数据调制光学输出信号114'、115'的调整或平衡，以提供所要的光学功率电平比率。在其它实施例中，同样地，经组合第一输出信号211可发射到光学输出开关213且经组合第二输出信号212可发射到光学监视器模块215。
如图2中进一步说明，当执行更复杂的数据调制格式(例如，64QAM格式)时，输出设备200可进一步包含第二输出耦合器220。第二输出耦合器220可经配置以将经组合第二输出信号212接收到第三输入端口222中。第二输出耦合器220可经配置以将对应于来自设备100(例如，输入设备)的第二光学输入耦合器120的光学输出132的第三经数据调制输出信号132'接收到第四输入端口223中。第二输出耦合器220可经配置以分别通过第三及第四输出端口225、226发射对应于经组合第二输出信号212加上第三经数据调制输出信号132'的经组合第三及第四输出信号227、228。举例来说，输入功率(例如，输入端口222)的4/7将被发射到相对的输出端口225(例如，条状态)且所述功率的3/7将被发射到输出端口226(例如，交叉状态)。
如图2中进一步说明，当执行更复杂的数据调制格式(例如，256QAM格式)时，输出设备200可进一步包含第三光学输出耦合器250。第三输出耦合器250可经配置以将经组合第四输出信号228接收到第五输入端口252中。第三输出耦合器250可经配置以将对应于来自设备100(例如，输入设备)的第三光学输入耦合器150的光学输出159的第四经数据调制输出信号159'接收到第六输入端口253中。第三输出耦合器250可经配置以分别通过第五及第六输出端口255、266发射对应于经组合第四输出信号228加上第四经数据调制信号159'的经组合第五及第六输出信号257、258。举例来说，到输入端口252的光学功率的8/15发射到输出端口255(例如，条状态)且到输入端口252的光学功率的7/15发射到输出端口256(例如，交叉状态)。
如图2中进一步说明，在设备100(例如，包含光学输出开关213的输出设备200)的实施例中，经组合第四或第六输出信号228、258可发射到光学输出开关213(例如，分别发射到端口260、261)。光学输出开关213又可经配置以将经组合第四或第六光学输出信号228、258发射到开关输出端口214。如进一步说明，在一些实施例中，经组合第三或第四输出信号227、257可发射到一或多个光学监视器模块215。在替代等效实施例中，经组合第四或第六输出信号228、258可发射到光学监视器模块215，且经组合第三或第五输出信号227、257可发射到光学输出开关213。
也如图2中所说明，设备100(例如，输出设备200)的一些实施例进一步包含两个或两个以上移相器(Φ)270、272、274、276及两个或两个以上可变光学衰减器(VOA)280、282、284、286。如进一步说明，功率分接头290(其在一些情形中可配置为中间信号监视器)可耦合到可变光学衰减器280到286。在一些实施例中，所述可变光学衰减器可为或包含在热光学控制之下的马赫-曾德滤光器，如所属领域的技术人员众所周知的。移相器及可变光学衰减器促进(例如)归因于数据驱动模块160的装置中的制造缺陷或与输入耦合器105、120、150的光学功率拆分比率的优选值的偏差而引起的对经数据调制信号114'、115'、132'、159'的再平衡。
第一及第二移相器270、272(及在一些情形中，第三及第四移相器274、276)可经配置以接收对应于来自光学输入耦合器105(且在一些情形中，输入耦合器120、150)的光学输出114、115(及在一些情形中，输出132、159)的经数据调制光学输出信号114'、115'(且在一些情形中，信号132'、159')中的一者。
第一及第二可变光学衰减器280、282(及在一些情形中，可变光学衰减器284、286)可经配置以接收(例如)在穿过移相器270、272(及在一些情形中，移相器274、276)中的一者之后的经数据调制光学输出信号114'、115'中的一者。移相器及可变光学衰减器经配置(例如，基于来自控制模块145的指令)以调整约2:1的经数据调制光学输出信号114'、115'光学功率电平比率。同样地，在其它实施例中，可通过额外移相器274、276及可变光学衰减器284、286调整经数据调制信号132'、159'以提供(例如)约4:3及约8:7的优选光学功率电平比率。
图3呈现设备100的另一实施例的输入组件的示意图。在一些情形中，设备100可为或包含输入设备300，例如输入PLC。如所说明，由第一输入端口107接收的光学输入信号112包含从光学分离滤光器310发射的第一载波波长λ1，光学分离滤光器310经配置以使第一载波波长λ1与在发射到分离滤波器310的多载波输入信号315中接收的至少第二载波波长λ2分离。
在一些实施例中，光学分离滤光器310可包含例如'398申请案中描述的单级或多级马赫-曾德滤光器。
如图1的背景中论述，输入设备300的第二及第一光学输出114、115可具有约2:1的光学功率电平比率，且此输出可发射到数据驱动模块160以进行数据调制(例如，以16QAM格式)。
如图3中进一步说明，输入设备300进一步包含第二光学输入耦合器305，第二光学输入耦合器305具有第三及第四输入端口307、308及第三及第四输出端口309、310。第二光学输入耦合器305可经配置以接收具有从光学分离滤光器310发射到第三输入端口307的第二载波波长λ2的光学输入信号112。分别从第四及第三输出端口310、309发射的第四光学输出314与第三光学输出315的光学功率电平比率约等于2:1。
独立于由第一光学输入耦合器105发射到数据驱动模块160的第一载波波长λ1的波长多路复用，具有约2:1的光学功率电平比率的第四及第三光学输出314、315可发射到数据驱动模块160以进行波长多路复用(例如，以16QAM格式)。
图4呈现本发明的设备100的另一实施例。在一些情形中，设备100包含输出设备400，其可(例如)配置为输出PLC。设备400具有例如图2中描述的第一光学输出耦合器205及经类似配置的第二光学输出耦合器405。
第一光学输出耦合器205可经配置以分别将经数据调制光学第二及第一输出信号114'、115'接收到第二及第一输入端口208、207中。第二及第一输出信号114'、115'分别对应于来自第一光学输入耦合器的第二及第一光学输出114、115。第二及第一光学输出114、115包含第一载波波长λ1。第一光学输出耦合器205可经配置以分别通过第一及第二输出端口209、210发射。第一光学输出耦合器205可经配置以输出对应于经数据调制光学第一输出信号115'加上经数据调制光学第二输出信号114'的经组合第一及第二输出信号211、212。经组合第二输出信号212与第二经数据调制光学输出信号114'与第一经数据调制光学输出信号115'的光学功率电平比率分别等于1:2:1。
第二光学输出耦合器405可经配置以分别将经数据调制光学第四及第三光学信号314'、315'接收到第四及第三输入端口408、407中。第四及第三光学信号314'、315'分别对应于来自第二光学输入耦合器305的第四及第三光学输出314、315。第四及第三光学信号314'、315'包含第二载波波长λ2。第二光学输出耦合器405可经配置以分别通过第三及第四输出端口409、410发射对应于经数据调制光学第三输出信号415'加上经数据调制光学第四输出信号414'的经组合第四及第三输出信号411、412。
输出设备400还具有第三光学输出耦合器420。第三光学输出耦合器420可经配置以分别将经组合第二输出信号212及经组合第四输出信号412接收到第五及第六输入端口422、423中。第三光学输出耦合器420可经配置以分别通过第五及第六输出端口424、425发射对应于经组合第二输出信号212加上经组合第四输出信号412的第一及第二载波波长λ1、λ2的经组合经数据调制光学信号430、432。
在一些实施例中，来自第六输出端口425的经组合2载波经数据调制光学信号432可为从设备400发射的光学输出。在一些此类情形中，来自第五输出端口424的2载波经数据调制光学信号430可发射到光学监视器模块215以执行在图2的背景中描述的相同功能。在一些类似的实施例中，单载波信号211、411可发射到光学监视器模块215以用于类似用途。第三输出耦合器420的一些实施例还可采用功率组合器或波长多路复用器的形式。
在又其它实施例中，来自第五输出端口424的含有与信号432相同但互补的信息的2载波经数据调制光学信号430可为从设备400发射的光学输出。在一些此类情形中，2载波经数据调制光学信号432可发射到光学监视器模块215。
如图4中说明，设备400可进一步包含类似于图2中所描述的设备200而配置的移相器270到276及可变光学衰减器280到286及功率分接头290。
本发明的另一实施例为一种系统，例如光学通信系统。图5呈现本发明的系统500的框图，系统500包含本发明的设备，例如图1到4中描绘的任何设备。举例来说，在一些实施例中，系统500可包含光学输入设备510(例如，设备100或设备300的任何实施例)、数据驱动模块160及光学输出设备520(例如，设备200或设备400的任何实施例)。
继续参考图1及2，图5中展示的系统500的光学输入设备510可包含第一输入耦合器105，第一输入耦合器105具有第一及第二输入端口107、108及第一及第二输出端口109、110。输入耦合器105可经配置以接收到第一输入端口107的光学输入信号112。分别从第二及第一输出端口110、109发射的第二光学输出114与第一光学输出115的光学功率电平比率约等于2:1。
系统500的数据驱动模块160可经配置以从输入耦合器105接收光学输出信号114、115且发射经数据调制光学输出信号114'、115'。作为非限制性实例，系统500的数据驱动模块160可包含(例如)制造在铌酸锂衬底535或其它光学级衬底上的嵌套马赫-曾德调制器530的阵列。在一些实施例中，数据驱动模块160为铌酸锂光学芯片。
系统500的光学输出设备520具有光学输出耦合器205，光学输出耦合器205经配置以分别将经数据调制光学第二及第一输出信号114'、115'接收到第二及第一输入端口208及207中。光学输出耦合器205可经配置以分别通过第一及第二输出端口209、210发射经组合第一及第二输出信号211、212。
基于本发明，所属领域的技术人员将理解可如何扩展系统500以包含例如图1到4的背景中论述的额外输入及输出耦合器，以对光学输入112中包含的单、双或更高波长载波执行额外波长多路复用格式。举例来说，光学输入设备510可进一步包含第二及第三输入光学输入耦合器120、150，其经配置以接收光学输入信号112且根据经定义的光学拆分格式形成第三及第四光学输出信号132、159。光学输出设备520可进一步包含第二及第三光学输出耦合器220、250，其经配置以接收第三及第四经数据调制输出信号132'、159'且根据经定义的光学拆分格式(例如，约4:3或8:7)的镜像来组合第三及第四经数据调制输出信号132'、159'。
如图5中进一步说明，系统500的一些实施例可进一步包含如针对在图1到4的背景中论述的任何实施例描述般配置的光学输入开关140、光学输出开关160及控制模块145中的一或多者。
举例来说，继续参考图1到4，光学输入开关140可经配置以接收光学输入信号112且将光学输入信号112引导到光学耦合到第一输入耦合器105的光学输入开关140的输出开关端口141。光学输出开关160可经配置以接收经组合第一及第二输出信号211、212中的至少一者且将第一及第二输出信号211、212中的一者引导到光学输出开关160的输出开关端口214。控制模块145可经配置以致动光学输入开关140以将光学输入信号112引导到输出开关端口141且致动光学输出开关160以将一个经组合第一及第二输出信号211、212引导到输出开关端口214以促进特定数据调制格式(例如，16QAM格式)的发射。
另一实施例为一种方法。图6呈现说明本发明的方法(例如，使用在图1到5的背景中针对数据调制而论述的设备100或系统500的任何实施例的方法)的流程图。
继续参考图1到5，方法600的实施例可包括将光学输入信号112接收到第一输入耦合器105的第一输入端口107中的步骤605。所述方法可进一步包括通过第一及第二输出端口109、110发射第一及第二光学输出115、114的步骤610，其中第二光学输出114与第一光学输出115的光学功率电平比率约等于2:1。所述方法可包括将第一及第二光学输出115、114接收到数据驱动模块160中的步骤615。所述方法可包括以由数据驱动模块160施加的数据信号调制第一及第二光学输出115、114以形成经数据调制第一光学输出115'及经数据调制第二光学输出114'的步骤620。所述方法可包括分别将经数据调制光学第二及第一输出信号114'、115'接收到光学输出耦合器205的第二及第一输入端口208、207中的步骤625。所述方法可包括分别通过光学输出耦合器205的第一及第二输出端口209、210发射经组合第一及第二输出信号211、212的步骤630。
所属领域的技术人员将基于本发明而理解方法600可如何通过选择输入及输出耦合器的适当组合(如本文中论述)来拆分施加到光学输入信号112的各种数据调制格式(例如，16QAM、64QAM或256QAM格式)。
所属领域的技术人员将理解方法600可如何施加为光学输入信号112的双载波波长的波长多路复用的一部分。举例来说，在一些实施例中，在一些实施例中，由第一输入端口107接收的光学输入信号112可包含第一载波波长λ1，第一载波波长λ1在步骤635中从光学分离滤光器310发射，光学分离滤光器310经配置以在步骤640中使第一载波波长λ1与在步骤645中发射到光学分离滤光器310的多载波输入信号112中的至少第二载波波长λ2分离。以类似方式，第二载波波长λ2可为在步骤650中发射到输入光学耦合器105或另一输入光学耦合器305且以如针对在步骤605到630中描述的输入光学信号112所描述相同的方式来处理的光学输入112。在步骤660中，可组合具有第一及第二载波波长的经数据调制光学输出。举例来说，作为步骤660的部分，具有第一载波波长λ1的经组合第二输出信号212可与具有第二载波波长λ2的经组合第二输出信号412组合以借此产生具有第一及第二载波波长λ1、λ2的经组合经数据调制光学信号432。
与本申请案相关的所属领域的技术人员将了解，可对所描述的实施例做出其它及进一步的添加、删减、替换及修改。

Claims (10)

1.一种设备，其包括：
第一光学输入耦合器，其具有第一及第二输入端口及第一及第二输出端口，且经配置以接收到所述第一输入端口的光学输入信号，其中分别从所述第二及第一输出端口发射的第二光学输出与第一光学输出的光学功率电平比率约等于2:1。
2.根据权利要求1所述的设备，其进一步包含第二光学输入耦合器，所述第二光学输入耦合器具有第三及第四输入端口及第三及第四输出端口，且经配置以接收到所述第三输入端的所述光学输入信号且将第三光学输出从所述第三输出端口发射到所述第一输入耦合器的所述第二输入端口，且从所述第四输出端口发射第四光学输出，其中所述第四光学输出与所述第三光学输出的光学功率电平比率分别约等于4:3。
3.根据权利要求2所述的设备，其进一步包含第三光学输入耦合器，所述第三光学输入耦合器具有第五及第六输入端口及第五及第六输出端口，且经配置以接收到所述第五及输入端口的所述光学输入信号，其将第五光学输出信号从所述第五输出端口发射到所述第二输入耦合器的所述第四输入端口，其从所述第六输出端口发射第六光学输出，其中所述第六光学输出与所述第五光学输出的光学功率电平比率约等于8:7。
4.根据权利要求1所述的设备，其进一步包含数据驱动模块，所述数据驱动模块经配置以从所述输入光学耦合器接收所述光学输出且发射至少第一及第二经数据调制光学输出信号。
5.根据权利要求4所述的设备，其进一步包含输出设备，所述输出设备具有第一光学输出耦合器，所述第一光学输出耦合器经配置以：
分别将所述经数据调制光学第二及第一输出信号接收到第二及第一输入端口中，及
分别通过第一及第二输出端口发射对应于所述经数据调制光学第二及第一输出信号的经组合第一及第二输出信号。
6.根据权利要求1所述的设备，其中由所述第一输入端口接收的所述光学输入信号包含从光学分离滤光器发射的第一载波波长，所述光学分离滤光器经配置以使所述第一载波波长与在发射到所述分离滤光器的多载波输入信号中接收的至少第二载波波长分离。
7.根据权利要求6所述的设备，其进一步包含：
第二光学输入耦合器，所述第二光学输入耦合器具有第三及第四输入端口及第三及第四输出端口，且经配置以接收具有从所述光学分离滤光器发射到所述第三输入端口的所述第二载波波长的所述光学输入信号，其中分别从所述第四及第三输出端口发射的第四光学输出与第三光学输出的光学功率电平比率约等于2:1。
8.根据权利要求6所述的设备，其进一步包含输出设备，所述输出设备具有：
第一光学输出耦合器，其经配置以：
分别将分别对应于来自所述第一光学输入耦合器的所述第二及第一光学输出的经数据调制光学第二及第一输出信号接收到第二及第一输入端口中，其中所述第二及第一光学输出包含所述第一载波波长，及
分别通过第一及第二输出端口发射对应于所述经数据调制光学第一输出信号加上所述经数据调制光学第二输出信号的经组合第一及第二输出信号；第二光学输出耦合器，其经配置以：
分别将分别对应于来自所述第二光学输入耦合器的所述第四及第三光学输出的经数据调制第四及第三光学信号接收到第四及第三输入端口中，其中第四及第三光学信号包含所述第二载波波长，及
分别通过第三及第四输出端口发射对应于所述经数据调制光学第三输出信号加上所述经数据调制光学第四输出信号的经组合第四及第三输出信号；及第三光学输出耦合器，其经配置以：
分别将所述经组合第二输出信号及所述经组合第四输出信号接收到第五及第六输入端口中，及
分别通过第五及第六输出端口发射对应于所述经组合第二输出信号加上所述经组合第四输出信号的所述第一及第二载波波长的经组合经数据调制光学信号。
9.一种系统，其包括：
光学输入设备，其包含：
光学输入耦合器，其具有第一及第二输入端口及第一及第二输出端口，且经配置以接收到所述第一输入端口的光学输入信号，其中分别从所述第二及第一输出端口发射的第二光学输出与第一光学输出的功率电平比率约等于2:1；
数据驱动模块，其经配置以从所述光学输入耦合器接收所述光学输出信号且发射经数据调制光学输出信号；及
光学输出设备，其包含光学输出耦合器，其经配置以：
分别将所述经数据调制光学第二及第一输出信号接收到第二及第一输入端口中，及
分别通过第一及第二输出端口发射经组合第一及第二输出信号。
10.一种方法，其包括：
将光学输入信号接收到光学输入耦合器的第一输入端口中；
通过第一及第二输出端口发射第一及第二光学输出，其中所述第二光学输出与所述第一光学输出的光学功率电平比率约等于2:1；
将所述第一及第二光学输出接收到数据驱动模块中；
以通过数据驱动模块施加的数据信号调制所述第一及第二光学输出以形成经数据调制第一光学输出及经数据调制第二光学输出；
分别将所述经数据调制光学第二及第一输出信号接收到光学输出耦合器的第二及第一输入端口中；及
分别通过所述光学输出耦合器的第一及第二输出端口发射经组合第一及第二输出信号。
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