CN104919361A - 光梳发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于从主光波载波(506)中产生多个光子载波(507)的光梳发生器(500)，包括：光脉冲整形电路(502)，用于调制所述主光波载波(506)的振幅以形成光脉冲序列(512)，所述光脉冲整形电路(502)响应于电驱动信号(509)，光相位调制电路(504)，用于响应于移相电驱动信号(510)调制所述光脉冲序列的相位以形成所述多个光子载波(507)，所述光梳发生器还包括移相单元(516)，用于对所述电驱动信号(509)进行移相以获取所述移相电驱动信号(510)，所述移相电驱动信号(510)相对于所述电驱动信号(509)的移相导致所述光脉冲整形电路(502)和所述光相位调制电路(504)的操作同步。

Description

光梳发生器
背景技术
本发明涉及一种用于产生多个光子载波的光梳发生器，以及涉及一种用于从主光波载波中产生多个光子载波的方法。
使用频率被分配到一个均匀网格中的光波，即密集波分复用(DWDM)，的光网络在上半世纪已为人们所熟知。DWDM信道由在单个纵向频率半导体激光器中产生的光波形成并传输，通过经由在光频区域中操作的调制设备控制强度和/或相位在该激光器上叠加信息。随后，光接收器通过与振幅和相位在电域中保存的本地激光器混合将光波转换为电流。
由于信息的快速增长，对光波网络的需求在容量和效率方面很强烈，通过将信息数据分组为具有多级振幅和相位，即多级调制格式，的系统的单个符号可以显著提高容量和效率。相位的级数可以从一个状态转换或转移到其它状态。这种技术被称为相移键控(PSK)。相位状态可以通过欧几里得坐标系中的两个矢量分量形成，即同相或实部以及正交或虚部。
因此，从激光器产生的发射器处的光波被映射到多种状态，这些状态对应于二进制位到多级相位和振幅系统、同相和正交系统、正交相移键控(QPSK)调制格式中的一种状态的组合。之后，光波的这些状态通过传输介质，即单根光纤，进行传输。这些信号随后进入接收器，在接收器中，这些信号与本地安置的激光器混合，这样这些信号和该激光器之间的拍频光波在发射器的输出处提供原始调制状态中的恢复状态。这就是相干检测并被称作Co-QPSK。
通过控制多个光波载波的振幅和相位的其它调制格式可以用于增加单个光波源携带的信息容量。
也可以通过使用单个正弦或余弦函数的基本关系在电域中产生若干子载波在光波上实现正交频分复用。一旦被传送到光域，即量级为193.51THz的频谱区，这些子载波在光波的通带中是正交的。调制方案可以叠加在从光波源中产生的若干光波载波上。它们以相互正交的方式进行布置。换言之，一个信道的最大值恰好布置在邻近信道频谱的零点处。
从单个频率光波源中产生的光载波被称作辅光波载波，已调制辅载波被称为辅信道。
布置辅信道以满足频域中的正交性条件。它们被称作正交主载波信道。
一组辅载波或子载波的产生允许在一个主光波源上调制并且携带多个信息信道。也就是说，主光波源的总信息容量等同于所有辅子载波容量的总和。
这组子载波以它们在相邻子载波之间具有相等的间隔并且它们的振幅几乎相等的方式产生，可以被称作梳状结构子载波。产生这些子载波的光路和电路被称作梳状发生器。
基于多级同相和正交相位和多载波的高频谱效率的光调制格式已被表示为每辅子载波100吉比特每秒(Gb/s)、112Gb/s或224Gb/s以及448Gb/s。在这些光传输系统中采用多子载波的梳状产生。
由于信息渴求社会的大量需求，太比特每秒(Tb/s)容量的信息的传输对太比特信息网络非常重要。电子速度电路的限制阻碍了传输容量的增加。产生梳状结构的子载波以及使用这些子载波在光传输线路上携带信息信道在许多文献和授权专利中均有记载。然而，用于产生梳状结构的子载波的这些设备非常复杂并且平坦度无法很好地进行均衡。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光梳发生器的概念，该光梳发生器很容易实现并且在高光载波噪声比(OCNR)下提供了梳状频谱的改进平坦度。
此目的可以通过独立权利要求的特征来实现。其它实施形式在从属权利要求、具体说明和附图中显而易见。
本发明基于以下观点：两个光调制器，光脉冲整形器和光相位调制器，被同时激励，使得绕射和均衡化可以同时发生以实现间隔相等且振幅均衡的梳状结构。
为了详细描述本发明，将使用下列术语、缩略语和符号：
OCNR：光载波噪声比；
RZ-OOK：归零开关键控；
RZ-ASK：归零振幅键控；
CSRZ-OOK：载波抑制归零开关键控；
CSRZ-ASK：载波抑制归零振幅键控；
NRZ-OOK：非归零开关键控；
NRZ-DPSK：非归零差分相移键控；
NRZ-DQPSK：非归零差分正交相移键控；
RZ-DPSK：归零差分相移键控；
RZ-DQPSK：归零差分正交相移键控；
CSRZ-DPSK：载波抑制归零差分相移键控；
CS-DQPSK：载波抑制差分正交相移键控；
QPSK：正交相移键控；
PSK：相移键控；
OOK：开关键控；
ASK：振幅键控；
RF：射频
ECL:外腔激光器；
MZIM：马赫-曾德干涉仪调制器；
IQ-Modulator：同相正交调制器；
OFDM：正交频分复用；
DAC：数模转换器。
根据第一方面，本发明涉及一种用于从主光波载波中产生多个光子载波的光梳发生器，包括：光脉冲整形电路，用于调制所述主光波载波的振幅以形成光脉冲序列，所述光脉冲整形电路响应于电驱动信号；光相位调制电路，用于响应于移相电驱动信号调制所述光脉冲序列的相位以形成所述多个光子载波；以及移相单元，用于对所述电驱动信号进行移相以获取所述移相电驱动信号来同步所述光脉冲整形电路和所述光相位调制电路的操作。
本发明的所述第一方面描述了一种用于通过以下方式从主光源中产生辅载波，即子载波的装置：通过在谱域中产生的子载波的分布中对相位进行线性调频和对振幅进行均衡，从而对具有特定形状的连续光波的振幅和相位同时进行调制用于绕射。
梳状发生器从主光波源中产生子载波，主光波源的特征与单频光波源类似。通过对光波的振幅和相位同时进行调制实现产生子载波，并且该子载波的产生可由参照图1至3在下文描述的简单设计来执行。
在根据所述第一方面的所述光梳发生器的第一可能实施形式中，所述多个光子载波的频率间隔相等。
振幅包络被专门整形为类似于超高斯形状，随后该整形后的光序列下的光波载波使用某种设计分布进行相位控制，这样可以实现相位的线性调频，之后实现这些光波的绕射，以实现一组间隔相等且振幅平坦的子载波。
在根据如上所述第一方面或根据所述第一方面的所述第一实施形式的所述光梳发生器的第二可能实施形式中，所述光梳发生器包括用于产生所述电驱动信号的电信号发生器。
所述电驱动信号可在所述梳状发生器内部产生或者可从外部信号发生器中获取。
在根据所述第一方面的所述第二实施形式的所述光梳发生器的第三可能实施形式中，所述电驱动信号是正弦信号。
在根据所述第二实施形式或根据所述第一方面的所述第三实施形式的所述光梳发生器的第四可能实施形式中，所述电驱动信号的频率是可调的，所述电驱动信号的所述频率确定所述光子载波的频率间隔。
所述梳状发生器在适应需要不同子载波特征的不同环境时是灵活的。
在根据所述第一方面的所述第二至所述第四实施形式之一的所述光梳发生器的第五可能实施形式中，所述光梳发生器包括用于将所述电驱动信号分离为第一和第二电信号通道的电信号分离器。
在根据所述第一方面的所述第五实施形式的所述光梳发生器的第六可能实施形式中，所述电驱动信号驱动所述光脉冲整形电路，所述移相电驱动信号驱动所述光相位调制电路，使得两种驱动信号同时且同步进入所述光脉冲整形电路和所述光相位调制电路的电极并且以相同的速度沿着所述电极传播。
在根据所述第五实施形式或根据所述第一方面的所述第六实施形式的所述光梳发生器的第七可能实施形式中，所述移相单元被实现为所述第二电信号通道中的第一电移相器。
在根据所述第一方面的所述第七实施形式的所述光梳发生器的第八可能实施形式中，所述第一电移相器的移相是可调的。
在根据如上所述第一方面或根据所述第一方面的任意前述实施形式的所述光梳发生器的第九可能实施形式中，所述光脉冲整形电路用于根据超高斯脉冲形状调制所述主光波载波的振幅。
在根据如上所述第一方面或根据所述第一方面的任意前述实施形式的所述光梳发生器的第十可能实施形式中，所述光脉冲整形电路包括用于将所述主光波载波分离为第一和第二光路的分光器。
在根据所述第一方面的所述第十实施形式的所述光梳发生器的第十一可能实施形式中，在所述光脉冲整形电路中实施第二电移相器以对所述电驱动信号进行移相，从而获取第二移相电驱动信号。
在根据所述第一方面的所述第十一实施形式的所述光梳发生器的第十二可能实施形式中，所述光脉冲整形电路包括具有由所述电驱动信号驱动的第一电极和由所述第二移相电驱动信号驱动的第二电极的双驱动马赫-曾德干涉仪调制器。
在根据所述第一方面的所述第十二实施形式的所述光梳发生器的第十三可能实施形式中，所述光脉冲整形电路包括用于对所述双驱动马赫-曾德干涉仪调制器的所述电极进行偏置的偏置电路。
根据第二方面，本发明涉及一种用于从主光波载波中产生多个光子载波的方法，包括：对所述主光波载波的振幅进行调制以获取光脉冲序列，所述振幅调制由电驱动信号驱动；对所述电驱动信号进行移相以获取移相电驱动信号；和/或对所述光脉冲序列的相位进行调制以获取所述多个光子载波，所述相位调制由所述移相电驱动信号驱动，其中所述对所述电驱动信号进行移相使得所述振幅调制和所述相位调制被同步。
本发明的所述第二方面描述了一种用于从主光源中产生辅载波，即子载波的技术：通过在谱域中产生的子载波的分布中对相位进行线性调频和对振幅进行均衡，从而对具有特定形状的连续光波的振幅和相位同时进行调制用于绕射。
根据本发明的上述方面所产生的梳状频谱提供了以下性能和优势：
-当利用正弦波电信号同时驱动使用相同波频率的脉冲整形器和光相位调制器时，子载波或辅载波的频率间隔为50GHz。
-由于非集成光放大设备，光学载波噪声比(OCNR)可以达到60dB，这提供了历史最高比。这与其它类型的梳状发生器的反差是很明显的。
-梳状结构子载波的数目可以达到14(十四)并且如果需要的话，该数目可以更高，其中使用脉冲整形和电驱动信号对相位调制器进行合适的均衡化。
-当整个650GHz的频谱上的波纹只有0.5dB时，可以实现子载波梳状频谱的振幅均衡化。如果相应的电波可用于驱动光设备，则可以实现较宽的梳状频谱。
这些已调制多载波信道的集成导致每波长载波的总容量为Tb/s。光信道通过光纤链路进行传输，这些光纤链路以正交方式布置在发射和接收子系统中。
梳状发生器从主光波载波中产生若干辅载波，主光波载波在非常宽的频谱范围上分布的间隔相等。辅载波的振幅利用非常小的振幅差值进行均衡。辅载波的间隔相等。辅载波之间的频率间隔可调。
梳状发生器可以包括产生类似单频的频谱的单个光波源。从主源中产生的光波是具有可能无变化的特定周期的连续或振荡波。因此，这可以被视为相干电磁源。在一实施形式中，在外部提供单个光波源。
通过集成光电路馈送主光波，通过集成光电路，光波可以通过光波引导通道进行引导，其中光波可以由通过行微波电极进行馈送的高速电波进行调制。
主光波的振幅由光波整形器进行整形，该光波整形器对具有某种特定超高斯形状的主载波的包络进行整形。该整形后的光脉冲序列随后通过光调制电路进行馈送，通过光调制电路，光脉冲序列的相位由某种特定的电波进行调制或线性调频。
根据本发明的另一方面，展示了一种用于振幅形状光脉冲序列的相位调制的方法，这样可以实现这些光波脉冲相位的线性调频。这些相位调制和振幅整形调制被同时激励，由此可以发生主光波的绕射和分离，从而可以产生一组子载波。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于辅载波振幅均衡化的方法。通过匹配施加到光相位调制器的电波的形状和/或整形脉冲光序列的振幅形状对辅载波的振幅进行均衡。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于使用这些辅载波来携带超高速信息信道的方法以产生光传输系统，该光传输系统在光引导传输线路上携带达到若干Tb/s的信息容量。辅载波的所有信道的总容量可以达到若干Tb/s。
梳状发生器可以应用于光通信领域进行：
-利用每波长信道高于1.0Tb/s的总容量携带每子载波的超高比特率信息(即，主载波)。
-梳状发生器的子载波的间隔可调，这样它们的间隔可以缩短以覆盖子载波携带的信息信道的频谱，从而这导致在主波长载波上携带高信息容量。
-从主源中产生的已调制辅载波信道的正交性允许以最小错误率的高保真对各个辅信道进行恢复。
梳状发生器可以应用于无线通信和射电天文学领域。子载波被锁频到参考波长，该参考波长就是主载波的波长。因此，它们可以在相位域中锁定，因此一组锁相和锁频光波是可能的。可以利用这些锁相和锁频波：
-携带无线电波分发至相控阵天线用于在无线通信系统中对辐射电磁波进行定向传输，或者
-用于射电天文系统的相控阵天线，例如平方千米天线阵。
附图说明
本发明的具体实施方式将结合以下附图进行描述，其中：
图1所示为根据实施形式的光梳发生器的方框图；图2所示为根据实施形式的光梳发生器的方框图；
图3所示为根据实施形式的光脉冲整形电路的方框图；
图4所示为根据实施形式的描绘由光脉冲整形电路产生的光信号的图；
图5所示为根据实施形式的描绘整形电驱动信号的图；
图6所示为根据实施形式的描绘光梳发生器的输出信号频谱的图；
图7所示为根据实施形式的描绘光梳发生器的输出信号频谱的图；
图8所示为根据实施形式的包括光梳发生器的光收发器的方框图；
图9所示为根据实施形式的使用光梳发生器的调制的示意图和调制图；
图10所示为根据实施形式的包括光梳发生器的光发射器的方框图；
图11所示为根据实施形式的包括具有光梳发生器的光收发器的光网络的示意图；
图12所示为根据实施形式的一种用于产生多个光子载波的方法的示意图。
具体实施方式
图1所示为根据实施形式的光梳发生器500的方框图。连续形式的光波506从充当主光波源501的外腔激光器中产生。在一实施形式中，外腔激光器是单频外腔激光器。充当主光波载波506的光波被耦合到光脉冲整形电路502中，随后被耦合到光相位调制电路504。因此，主光波载波506由形成光脉冲序列512的光脉冲整形电路502进行振幅调制，即脉冲整形，该光脉冲序列512随后由光相位调制电路504进行相位调制。
在一实施形式中，光脉冲整形电路502对光波的主载波，即主光波载波506，进行整形。光波同时由从射频(RF)信号发生器503中产生的电信号进行调制。在一实施形式中，RF信号发生器产生具有频率间隔的电RF正弦激励波。电信号分离器505将产生电驱动信号509的RF信号发生器503的输出508处的电信号等分为两个信号通道。从信号分离器505到脉冲整形电路502的第一信号通道携带电驱动信号509，从信号分离器505到移相器516的第二信号通道对电驱动信号509进行移相以获取移相电驱动信号510。因此，移相器516将第二电信号移相或电延迟一定量，使得两个电信号通道用于在穿过脉冲整形器502，即光脉冲整形电路502和相位调制器504，即光相位调制电路504的光波的相同位置同时且同步对光波进行调制以在光梳发生器500的输出处对产生梳状结构的子载波，即多个光子载波507。光相位调制电路504可以被示为叠加光脉冲序列512的图像的瞬间成像器以产生梳状结构的子载波507。
在一实施形式中，光脉冲整形电路502对主光波载波506进行整形使得产生平顶脉冲序列。在一实施形式中，光脉冲整形电路502对主光波载波506进行整形使得产生载波抑制归零(CSRZ)光脉冲序列。在CSRZ中，连续比特之间的场强掉至零点(归零，RZ)，场相位在相邻比特之间以π交替，这样如果信号相位在偶数比特中为例如0(比特数为2n，其中n是等于或大于零(0)的整数)，则奇数比特时隙(比特数为2n+1)中的相位将是π，即相位交变振幅。在一实施形式中，光脉冲整形电路502包括用于产生CSRZ信号的马赫-曾德调制器(MZM)。在一实施形式中，光脉冲整形电路502包括单个马赫-曾德调制器，该调制器由两个正弦波以比特率BR的一半且相位相反进行驱动。这造成很明显的宽脉冲，例如占空比为67％。在一实施形式中，光脉冲整形电路502对主光波载波506进行整形使得产生交替相位归零(APRZ)光脉冲序列。信号格式APRZ可以被视作CSRZ的概括，在CSRZ中，相位交替可以占用任意值ΔΦ(并且不一定只是π)，并且占空比也是一个自由参数。在一实施形式中，光脉冲整形电路502使用CSRZ来产生特定光调制格式，例如CSRZ-OOK或CSRZ-DPSK等，在CSRZ-OOK中，使用二进制方案(光亮＝1，光灭＝0，反之亦然)在信道强度上对数据进行编码；在CSRZ-DPSK中，在信道的差分相位上对数据进行编码。CSRZ通常用于指定APRZ-OOK。CSRZ信号的特征属性为具有与RZ信号类似的频谱，除频率峰值(间隔仍为BR)相对于RZ偏移BR/2，因此载波处不存在峰值并且功率在载波频率处的理想值为零。相比于标准RZ-OOK，由于CSRZ-OOK的频谱更窄，所以CSRZ-OOK被视作更能容忍滤波和色度色散。
图2所示为根据实施形式的光梳发生器600的方框图。该图示出了用于产生由脉冲整形器602之后的相位调制器电路603进一步进行绕射所需的具有各种形状的光脉冲序列612的电路和光路。脉冲整形器602和光相位调制器603可对应于参照图1所述的光脉冲整形电路502和光相位调制电路504。光波由外腔激光器601以连续方式产生，外腔激光器601的频谱类似于线宽小于100kHz的单频脉冲。该光波随后由脉冲整形器602进行调制。脉冲整形器602为一种集成光调制器，其中光波导通道用作光波的导线，这些光波的相位随后由来自射频(RF)信号发生器604施加的电信号调制。RF信号发生器产生电驱动信号609，其可对应于参照图1所述的电驱动信号509。
RF信号发生器604的输出由电信号分离器615分离为两个通道；一个通道被馈送到脉冲整形器602，另一个通道被馈送到信号发生器/整形器605、移相器606和光相位调制电路603。在一实施形式中，电信号分离器615对应于参照图1所述的用于将RF信号发生器604的输出分离为两个信号通道的电信号分离器505。移相器606用于同步两个电信号，即电驱动信号609和移相电驱动信号610，这两个电信号驱动脉冲整形器602和光相位调制器603以确保光波载波的同时调制，从而在相位调制电路603的输出端口产生梳状结构的子载波信号607。
电驱动信号609用作对电驱动信号609进行整形的信号发生器/整形器605的同步信号以获取下文在图5中所述的整流正弦波|sinωRFt|。该整流正弦波为移相器606的输入。在一实施形式中，信号发生器/整形器605为整流器或形成电驱动信号609的绝对值的单元。
用于产生梳状子载波的详细结构如下：光波614采用以下序列：光设备外腔激光器(ECL)601、光脉冲整形器602(用于载波抑制归零调制)、光相位调制器603(对整形脉冲序列下的光波相位同时进行线性调频)。通过这个梳状结构，产生振幅功率变化小于1dB的子载波。
在一实施形式中，脉冲整形器602包括CSRZ光调制器。在一实施形式中，脉冲整形器602包括双驱动马赫-曾德干涉仪调制器(MZIM)。由于其灵活性，马赫-曾德干涉仪调制器优于电吸收(EA)调制器或直接调制技术。这是因为电场，通常通过偏置和RF行波，应用于电极时某些材料的折射率发生变化。这几乎在光波穿过调制器的同时影响了材料。因此，电光折射率变化与应用于该材料的电压成比例。光相位的延迟引起干扰效应，干扰效应通过增强或消除输出强度对输出强度进行调制。
在另一实施形式中，脉冲整形器602是电吸收调制器。
在一实施形式中，脉冲整形器602包括IQ调制器。在一实施形式中，脉冲整形器602以Vpi/2和–Vpi/2(pi＝π)进行偏置。在一实施形式中，脉冲整形器602提供了在两侧具有Vpi/2的振幅摆动的信号。
在一实施形式中，光相位调制器603由抛物线型分布脉冲形状驱动。在一实施形式中，光相位调制器603提供了瞬时成像。光相位调制器603同时对整形脉冲序列612下的光波相位进行线性调频。该线性调频提供作为功率变化结果的扫频。该线性调频与材料的色散属性进行交互，在信号传播时增加或降低总脉冲色散。
在一实施形式中，光相位调制器603产生振幅功率变化小于1dB的梳状子载波607。
在一实施形式中，脉冲整形器602使用以下振幅调制格式中的一个：
-归零开关键控(RZ-OOK或RZ-ASK)
-载波抑制归零(CSRZ-OOK或CSRZ-ASK)
-非归零开关键控(NRZ-OOK)。
在一实施形式中，光相位调制器603使用以下相位调制格式中的一个：
-非归零差分相移键控(NRZ-DPSK)和NRZ-DQPSK
-归零差分相移键控(RZ-DPSK)和
-RZ-DQPSK或CSRZ-DPSK和CS-DQPSK。
图3所示为根据实施形式的光脉冲整形电路700的方框图。光脉冲整形电路700可以对应于参照图1所述的光脉冲整形电路502或者对应于参照图2所述的脉冲整形器602。光脉冲整形电路700接受来自主源的光波712并且将光波712传递给双驱动马赫-曾德干涉仪调制器(MZIM)720。分光器705将光波712等分为两个通道。两个光路的光波随后沿着双驱动MZIM 720的电极对702a、702b进行传播并且经历由于两个电信号709、710的应用之下的电光效应而产生的相移。电信号发生器703产生的电信号709、710被应用于马赫-曾德干涉仪调制器(MZIM)720的电极对702a、702b。
电信号分离器722将诸如25GHz或更高的正弦波发生器之类的电信号发生器703的输出通道分离为两个电通道，即携带电驱动信号709的第一通道和携带移相电驱动信号710的第二通道。两个通道由相应放大器716a、716b放大并且由相应偏置电路708a、708b偏置。在第二路径上，电驱动信号709被第一移相器718偏移pi/2，随后被第二可变移相器706调整以提供移相电驱动信号710。该移相和合适的偏置允许载波在中心区域耗尽并且两个频率分量在频带的上部和下部中产生，从而根据相移量允许两个频移分量。因此，它提供了已调制载波的脉冲形状的整形。电极对702a、702b由设备720的传递透射率的异号中的偏置电路708a、708b进行偏置，并且摆动振幅等于电压电平，在该电压电平下可以实现等于pi弧度的总差分相位。
在图3的下半部分，示出了双驱动马赫-曾德干涉仪调制器(MZIM)720的输出处的信号的频谱709，该频谱为光脉冲整形电路700的输出并且对应于参照图1和图2所述的光脉冲序列512、612。该梳状结构的频谱导致输入光波载波的双边带频移。
电信号发生器703可对应于参照图1所述的信号发生器503或者对应于参照图2所述的RF发生器604。第一移相器718使用电驱动信号729来产生移相pi/2的信号。第二移相器706用于通过可变地调整两个信号729和710之间的相位将电驱动信号729与第二移相电驱动信号710同步。
通过如图3所述在电域和光域中布置信号，双边带载波由于光脉冲整形而受到抑制。
图4所示为根据实施形式的描绘由光脉冲整形电路产生的光信号802的图800。光信号802在穿过参照图3所述的光脉冲整形电路700之后从主载波712中产生。对光信号802的振幅进行调制使得其平顶801占用脉冲序列的周期803约70％的宽度。周期803开始于图4中所描绘的位置804处。该周期803由参照图3所述的光脉冲整形电路700的电信号发生器703产生的正弦波的周期确定。在一实施形式中，脉冲序列的包络形状接近于遵循超高斯形状。
图5所示为根据实施形式的描绘整形电驱动信号901的图900。整形电驱动信号901由参照图2所述的信号整形器605产生。整形电驱动信号901与由参照图2所述的RF发生器604产生的电驱动信号609同步，并且用于调制由光脉冲整形器602产生的光脉冲序列612的相位。整形电驱动信号901的信号形状类似正弦波的整流形式。整形电驱动信号901随后被馈送到电光调制器603的电极输入中，通过电光调制器603控制脉冲序列612的相位，这样脉冲整形光波发生绕射并且产生子载波607。整形电驱动信号901的形状被调整用于驱动光相位调制器603。这种相位调制产生来自参照图2所述的脉冲整形器602的光波的频率的线性调频。这种相位调制必须与脉冲整形动作同时执行以将主载波绕射至形成梳状结构频谱的若干辅载波。
图6所示为根据实施形式的描绘光梳发生器的输出信号频谱的图1000。该图示出了产生的子载波的频谱，这些产生的子载波可以对应于参照图1所述的光子载波507或者对应于参照图2所述的光子载波607。主载波1001的中心位置受到抑制。其它最外部的子载波1009和1010设置了子载波的最小和最大限制，这些子载波的幅度在所有子载波的0.5dB的平坦度内。子载波1002的频率间隔可以通过参照图3所述的电正弦信号703的频率设置。
图7所示为根据实施形式的描绘光梳发生器的输出信号频谱的图1100。利用驱动脉冲整形器601的25GHz正弦波和参照图2所述的相位调制器603的整流波实现子载波的线路之间的频率间隔为50GHz。在整个650GHz的频谱区1101上产生14个子载波。
由光梳发生器产生的子载波的频谱分布在+/-300GHz频率区域上为+/-0.5dB。梳状频谱在驱动等于4*Vpi[abs(sin)]的信号振幅的正弦发生器下获取，在PM1之后获取该频谱，CSRZ-PM重复频率等于2*RZ_freq＝25GHz，产生50GHz的频移，从而导致相邻子载波的间隔为13x50GHz，即650GHz。
图8所示为根据实施形式的包括光梳发生器的光收发器200的方框图。光收发器200，也称为光转换器，包括光波发射器205和光波接收器207。光波发射器205是Tbps光发射器，光波接收器207是Tbps光相干数字接收器。光波被耦合到收发器200的输入端口202中，或者通过双向和宽带光耦合器203从收发器200的输出端口201中输出。双向和宽带光耦合器203通过连接通道204耦合从发射器到输出端口202的光波并且通过连接通道206耦合从输入端口201到接收器207的光波。光波发射器205包括参照图1或图2所述的用于产生子载波的梳状发生器，这些子载波用于产生参照图9和图10在下文所述的已调制光信号。
图9所示为根据实施形式的使用光梳发生器的调制的示意图300a、300b、300c和调制图300d。第一示意图300a显示描述H-(水平极化)302和V-(垂直极化)301信道信号频谱的高级调制格式的电信号的频谱。第二示意图300b所示为H-辅载波304和V-辅载波303的频谱，这两个载波对应于参照图1或图2所述的光梳发生器产生的子载波。第三示意图300c描述了使用图300a的V-极化301和H-极化302信道进行调制的图300b的V-辅载波303和H-辅载波304的调制，从而在辅载波306处产生H-极化信号并在辅信道305处产生V-极化信道。
Tbps光波信道由辅光载波303从主载波中产生，并且随后由高级调制格式301和302的电信号进行调制以创建这些子载波的光波的相位、振幅或频率的多级控制。此外，若干多子载波还可以在辅载波之上进行调制。光波来自参照图1或图2所述的梳状发生器的调制信号的线宽非常窄。这第一组梳状子载波与304的梳状结构频谱中分配的另一组子载波复用。连续比特的信息序列通过302中嵌入的编码器进行编码。每个辅载波在复平面307的星座中携带相位变化和分布。子载波的奇数和偶数信道可以具有在振幅308中重叠或稍微偏移的星座。这些信道可以在光接收器中的光电转换之前通过光处理单元处的光滤波来区分。
图10所示为根据实施形式的包括光梳发生器的光发射器400的方框图。发射器400表示采用梳状结构子载波的Tb/s光发射器，在此结构中，每个子载波由光调制器利用某种特定调制格式或相同格式进行调制。因此，每个载波携带最有可能的信息容量并且这些信道的组合形成等于或大于一个Tb/s的总容量。将由辅载波传送的数据流的调制格式采用以下序列：对于奇数信道411，首先将数据流410编码为QPSK(正交相移键控)，对于偶数信道412，则偏移pi/4QPSK。这些已编码序列随后通过OFDM形成器413和414形成正交频分复用符号。这些符号随后通过DAC(数模转换器)415、416和417、418转换为模拟信号以产生同相和正交信号来驱动光调制器420，光调制器420的输入光波来源于梳状结构的光波源418最后进入已调制光波信道419，已调制光波信道419随后通过光导介质，例如单模光纤，进行传输。梳状结构的光波源418可以对应于参照图1和图2所述的光梳发生器500或600。
图11所示为根据实施形式的包括具有光梳发生器的光收发器102的光网络110的示意图。光网络110的规模可以分别是城区或陆地区域或洲际环境中的几百千米或几千千米或几万千米，该光网络包括多个光网络节点100。采用若干转换器103作为由传输介质101连接的信息的网络接口。这些连接向节点传输信息通道。光信道可填补低耗光纤从1520到1620nm带宽的所有频谱区域。光纤用作所有这些光信道的引导介质。每个波长信道，称为主载波，携带达到至少1Tbps至几十Tbps的总信息容量。在每个主载波源中，存在利用单个单独数据流进行调制的若干辅载波。这些Tbps光信道通过网络节点100在整个网络110上进行路由和分发。103的光发射部分用作将所有光调制辅信道集成为Tbps组的发射端。该发射器与Tbps接收器集成以形成上文参照图10所述的Tbps收发器103。
图12所示为根据实施形式的一种用于产生多个光子载波的方法1200的示意图。多个光子载波507从主光波载波506中产生。该方法包括：对主光波载波506的振幅进行调制1201以获取光脉冲序列512，所述振幅调制1201由电驱动信号509驱动；对电驱动信号509进行移相1202以获取移相电驱动信号510；和对光脉冲序列512的相位进行调制1203以获取多个光子载波507，所述相位调制1203由移相电驱动信号510驱动。所述对电驱动信号509进行移相1202使得所述振幅调制1201和所述相位调制1203被同步。
通过前述内容，所述领域技术人员将明白，提供了多种设备、方法、系统、记录媒体上的计算机程序等。
本发明还支持一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机可执行代码或计算机可执行指令，在执行计算机可执行代码或计算机可执行指令时致使至少一个计算机执行本文所述的执行和计算步骤。
本发明还支持一种用于执行本文所述的执行和计算步骤的系统。
根据一实施形式，提供了一种计算机控制系统从来自光脉冲整形器和光相位调制器中嵌入的监控光电检测器的监控电子信号中获取反馈信号，这样可以产生控制信号以利用相位调制来控制调制和同步来执行从梳状发生器中产生的光波的相位和振幅的均衡化。
通过以上启示，对于本领域技术人员来说，许多替代产品、修改及变体是显而易见的。当然，所属领域的技术人员容易意识到，除了本文所述的应用之外，还存在本发明的众多其它应用。虽然已参考一个或多个特定实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将认识到，在不偏离本发明的范围的前提下，仍可对本发明作出许多改变。因此，应理解，只要是在所附权利要求书及其等效文句的范围内，可以用不同于本文具体描述的方式来实践本发明。

Claims (15)

1.用于从主光波载波（506）中产生多个光子载波（507）的光梳发生器（500），其特征在于，包括：
光脉冲整形电路（502），用于响应于电驱动信号（509）调制所述主光波载波（506）的振幅以形成光脉冲序列；
移相单元（516），用于对所述电驱动信号（509）进行移相以获取所述移相电驱动信号（510）来同步所述光脉冲整形电路（502）和光相位调制电路（504）的操作，以及
光相位调制电路（504），用于响应于移相电驱动信号（510）调制所述光脉冲序列的相位以形成所述多个光子载波（507）。
2.根据权利要求1所述的光梳发生器（500），其特征在于，所述多个光子载波（507）的频率间隔相等。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的光梳发生器（500），其特征在于，包括用于产生所述电驱动信号（509）的电信号发生器（604）。
4.根据权利要求3所述的光梳发生器（500），其特征在于，所述电驱动信号（509）是正弦信号。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的光梳发生器（500），其特征在于，所述电驱动信号（509）的频率是可调的，所述电驱动信号的所述频率确定所述光子载波（507）的频率间隔。
6.根据权利要求3至5中的一个权利要求所述的光梳发生器（500），其特征在于，包括用于将所述电驱动信号（509）分离为第一和第二电信号通道的电信号分离器（505）。
7.根据权利要求6所述的光梳发生器（500），其特征在于，所述电驱动信号（509）驱动所述光脉冲整形电路（502），所述移相电驱动信号（510）驱动所述光相位调制电路（504），使得两种驱动信号（509、510）同时且同步进入所述光脉冲整形电路（502）和所述光相位调制电路（504）的电极并且以相同的速度沿着所述电极传播。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的光梳发生器（500），其特征在于，所述移相单元（516）被实现为所述第二电信号通道中的第一电移相器（606）。
9.根据权利要求8所述的光梳发生器（500），其特征在于，所述第一电移相器（606）的移相是可调的。
10.根据前述权利要求之一所述的光梳发生器（500），其特征在于，所述光脉冲整形电路（502）用于根据超高斯脉冲形状调制所述主光波载波（506）的振幅。
11.根据前述权利要求之一所述的光梳发生器（500），其特征在于，所述光脉冲整形电路（502）包括用于将所述主光波载波（712）分离为第一和第二光路的分光器（705）。
12.根据权利要求11所述的光梳发生器（500），其特征在于，在所述光脉冲整形电路（502）中实施第二电移相器（718）以对所述电驱动信号（509）进行移相，从而获取第二移相电驱动信号（710）。
13.根据权利要求12所述的光梳发生器（500），其特征在于，所述光脉冲整形电路（502）包括具有由所述电驱动信号（709）驱动的第一电极（702a）和由所述第二移相电驱动信号（710）驱动的第二电极（702b）的双驱动马赫-曾德干涉仪调制器（720）。
14.根据权利要求13所述的光梳发生器（500），其特征在于，所述光脉冲整形电路（502）包括用于对所述双驱动马赫-曾德干涉仪调制器（720）的所述电极（702a、702b）进行偏置的偏置电路（708a、708b）。
15.用于从主光波载波（506）中产生多个光子载波（507）的方法，其特征在于，包括：
对所述主光波载波（506）的振幅进行调制（1201）以获取光脉冲序列（512），所述振幅调制（1201）由电驱动信号（509）驱动；
对所述电驱动信号（509）进行移相（1202）以获取移相电驱动信号（510）；以及
对所述光脉冲序列（512）的相位进行调制（1203）以获取所述多个光子载波（507），所述相位调制（1203）由所述移相电驱动信号驱动（510），
其中所述对所述电驱动信号（509）进行移相（1202）使得所述振幅调制（1201）和所述相位调制（1203）被同步。
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