CN107210816B - 转换光信号的调制码型的器件和方法 - Google Patents
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Abstract
提供了一种转换光信号的调制码型的器件和方法，该器件包括第一非线性硅基光波导、第一MMI、第二MMI和第三MMI。第一MMI将第一光脉冲分为第一束光脉冲和第二束光脉冲；第二MMI用于对两路OOK光信号和一束光脉冲耦合为第一耦合光信号；第三MMI用于对另外两路OOK光信号和另一束光脉冲耦合为第二耦合光信号；第一非线性硅基光波导将第一耦合光信号进行交叉相位调制为第一QPSK光信号，将第二耦合光信号进行交叉相位调制为第二QPSK光信号；第一MMI将第一QPSK光信号和第二QPSK光信号合成并输出第一16‑QAM光信号。上述技术方案提高光信号的调制码型的转换速率。
Description
技术领域
本发明实施例涉及光通信领域，并且更具体地，涉及转换光信号的调制码型的器件和方法。
背景技术
二进制调制(On-off keying，OOK)码型广泛应用在局域网等进行低速传输的网络场景中。相对于二进制调制码型而言，高阶调制码型的一个符号可以表示更多的信号状态，这样，可以大幅提升信息传输的容量，从而在波特率不变的情况下实现更高的比特速率。高阶调制码型多用在骨干网等需要进行高速传输的网络场景中。
光信号从局域网传输到骨干网时，需要经历从二进制调制码型到高阶调制码型的转换过程。传统的转换方法是利用半导体光放大器(Semiconductor Optical Amplifier，SOA)中的四路混频(Four Wave Mixing，FWM)现象将两路OOK光信号(例如第一OOK光信号和第二OOK光信号)转换成一路正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keying，QPSK)光信号。再由两路QPSK光信号合成16进制正交幅度调制(Quadurature Amplitude Modulation，QAM)光信号。将两路OOK光信号(例如第一OOK光信号和第二OOK光信号)转换成一路QPSK光信号的具体流程如下：第一OOK光信号首先与两束不同波长的辅助光进入到第一SOA器件中，产生二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying，BPSK)光信号，然后BPSK光信号、第二OOK光信号和第三束不同波长的辅助光输入SOA器件中，产生QPSK光信号。这种方法使用耦合器、多个SOA以及多束辅助光来实现光信号的调制码型的转换，器件结构比较复杂，光信号的调制码型转换速率慢。
发明内容
本发明实施例提供一种转换光信号的调制码型的器件和方法，能够提高光信号的调制码型转换的速率。
第一方面，提供了一种转换光信号的调制码型的器件，包括：第一非线性硅基光波导、第一多模干涉光耦合器MMI、第二MMI和第三MMI；所述第一MMI与第二MMI用硅基光波导连接，所述第一MMI与所述第三MMI用硅基光波导连接，所述第一非线性硅基光波导与所述第二MMI用硅基光波导连接，所述第一非线性硅基光波导与所述第三MMI用硅基光波导连接；所述第一MMI用于接收第一光脉冲，并对所述第一光脉冲进行分束，得到第一束光脉冲和第二束光脉冲；所述第二MMI用于接收第一OOK光信号、第二OOK光信号和第一束光脉冲，并对所述第一OOK光信号、所述第二OOK光信号和所述第一束光脉冲进行耦合，得到第一耦合光信号；所述第三MMI用于接收第三OOK光信号、第四OOK光信号和所述第二束光脉冲，并对所述第三OOK光信号、所述第四OOK光信号和所述第二束光脉冲进行耦合，得到第二耦合光信号；所述第一非线性硅基光波导用于对所述第一耦合光信号中的所述第一OOK光信号、所述第二OOK光信号和所述第一束光脉冲进行交叉相位调制，得到第一正交相移键控QPSK光信号，所述第一非线性硅基光波导还用于对所述第二耦合光信号中的所述第三OOK光信号、所述第四OOK光信号和所述第二束光脉冲进行交叉相位调制，得到第二QPSK光信号；所述第一QPSK信号通过所述第三MMI到达所述第一MMI，所述第二QPSK信号通过所述第二MMI到达所述第一MMI；所述第一MMI还用于对所述第一QPSK光信号和所述第二QPSK光信号进行合成，得到第一16-正交幅度调制QAM光信号，并输出所述第一16-QAM光信号。
结合第一方面，在第一方面的一种实现方式中，所述第一MMI还用于对所述第一光脉冲进行分束包括根据所述第一光脉冲的功率对所述第一光脉冲进行分束，其中，所述第一束光脉冲的功率与所述第二束光脉冲的功率的比值为2:1；所述第一耦合光信号中的所述第一OOK光信号的功率与所述第二OOK光信号的功率的比值为2:1；所述第二耦合光信号中的所述第三OOK光信号的功率与所述第四OOK光信号的功率的比值为2:1。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中所述器件还包括：第四MMI、第五MMI、第六MMI、第七MMI、第二非线性硅基光波导和二维光子晶体光栅；所述第一MMI与所述第四MMI用硅基光波导连接，所述第四MMI与所述第五MMI用硅基光波导连接，所述第五MMI与所述第六MMI用硅基光波导连接，所述第五MMI与所述第七MMI用硅基光波导连接，所述第二非线性硅基光波导与所述第六MMI用硅基光波导连接，所述第二非线性硅基光波导与所述第七MMI用硅基光波导连接，所述第一MMI与所述二维光子晶体光栅用硅基光波导连接，所述第五MMI与所述二维光子晶体光栅用硅基光波导连接；所述第四MMI用于接收脉冲发生器发出的光脉冲，并对接收到的所述光脉冲的功率进行分束，得到所述第一光脉冲和第二光脉冲；所述第五MMI用于接收第二光脉冲，并对所述第二光脉冲进行分束，得到第三束光脉冲和第四束光脉冲；所述第六MMI用于接收第五OOK光信号、第六OOK光信号和第三束光脉冲，并对所述第五OOK光信号、所述第六OOK光信号和所述第三束光脉冲进行耦合，得到第三耦合光信号；所述第七MMI用于接收第七OOK光信号、第八OOK光信号和第四束光脉冲，并对所述第七OOK光信号、所述第八OOK光信号和所述第四束光脉冲进行耦合，得到第四耦合光信号；所述第二非线性硅基光波导用于将所述第三耦合光信号中的所述第五OOK光信号、所述第六OOK光信号和所述第三束光脉冲进行交叉相位调制，得到第三QPSK光信号，所述第二非线性硅基光波导还用于将所述第四耦合光信号中的所述第七OOK光信号、所述第八OOK光信号和所述第四束光脉冲进行交叉相位调制，得到第四QPSK光信号；所述第三QPSK信号通过所述第七MMI到达所述第五MMI，所述第四QPSK信号通过所述第六MMI到达所述第五MMI；所述第五MMI还用于将所述第三QPSK光信号和所述第四QPSK光信号合成，得到第二16-QAM光信号，并输出所述第二16-QAM光信号；所述二维光子晶体光栅用于接收所述第一MMI输出的第一16-QAM光信号和所述第五MMI输出的第二16-QAM光信号，并对所述第一16-QAM光信号和所述第二16-QAM光信号进行耦合，得到偏振复用PDM-16-QAM光信号。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述第一MMI、所述第二MMI、所述第三MMI、所述第五MMI、所述第六MMI和所述第七MMI为非对称的MMI，所述第四MMI为对称的MMI。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述第一光脉冲的功率与所述第二光脉冲的功率的比值为1:1；所述第五MMI还用于对所述第二光脉冲进行分束包括根据所述第二光脉冲的功率对所述第二光脉冲进行分束，其中，所述第三束光脉冲的功率与所述第四束光脉冲的功率的比值为2:1；所述第三耦合光信号中的所述第五OOK光信号的功率与所述第六OOK光信号的功率的比值为2:1；所述第四耦合光信号中的所述第七OOK光信号的功率与所述第八OOK光信号的功率的比值为2:1。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述第四MMI为1*2的MMI耦合器，所述第一MMI和所述第五MMI为2*2的MMI耦合器，所述第二MMI、所述第三MMI、所述第六MMI和所述第七MMI为1*3的MMI耦合器。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述第一非线性硅基光波导和所述第二非线性硅基光波导具有交叉相位调制效应。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述第一非线性硅基光波导或所述第二非线性硅基光波导为下列波导中的任意一种：脊波导、狭缝波导、平板波导和光子晶体波导。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，，所述器件设置在第一网络节点，其特征在于，所述第一OOK光信号、所述第二OOK光信号、所述第三OOK光信号、所述第四OOK光信号、所述第五OOK光信号、所述第六OOK光信号、所述第七OOK光信号和所述第八OOK光信号由所述第一网络节点的电信号调制产生；或所述第一OOK光信号、所述第二OOK光信号、所述第三OOK光信号、所述第四OOK光信号、所述第五OOK光信号、所述第六OOK光信号、所述第七OOK光信号和所述第八OOK光信号由第二网络节点产生，并由第二网络节点传输至所述第一网络节点。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述器件设置在硅片上。
第二方面，提供了一种光信号的调制码型转换的方法，所述方法用于光信号调制码型转换的器件，所述器件包括第一非线性硅基光波导、第一多模干涉光耦合器MMI、第二MMI和第三MMI，其中，所述第一MMI与第二MMI用硅基光波导连接，所述第一MMI与所述第三MMI用硅基光波导连接，所述第一非线性硅基光波导与所述第二MMI用硅基光波导连接，所述第一非线性硅基光波导与所述第三MMI用硅基光波导连接，其特征在于，所述方法包括：所述第一MMI接收第一光脉冲，并对所述第一光脉冲进行分束，得到第一束光脉冲和第二束光脉冲；所述第二MMI接收第一OOK光信号、第二OOK光信号和所述第一束光脉冲，并对所述第一OOK光信号、所述第二OOK光信号和所述第一束光脉冲进行耦合，得到第一耦合光信号；所述第三MMI接收第三OOK光信号、第四OOK光信号和所述第二束光脉冲，并对所述第三OOK光信号、所述第四OOK光信号和所述第二束光脉冲进行耦合，得到第二耦合光信号；所述第一非线性硅基光波导将所述第一耦合光信号中的所述第一OOK光信号、所述第二OOK光信号和所述第一束光脉冲进行交叉相位调制，得到第一正交相移键控QPSK光信号；所述第一非线性硅基光波导将所述第二耦合光信号中的所述第三OOK光信号、所述第四OOK光信号和所述第二束光脉冲进行交叉相位调制，得到第二QPSK光信号；所述第一QPSK光信号通过所述第三MMI到达所述第一MMI，所述第二QPSK信号通过所述第二MMI到达所述第一MMI；所述第一MMI对所述第一QPSK光信号与所述第二QPSK光信号进行合成，得到第一16-正交幅度调制QAM光信号；所述第一MMI输出所述第一16-QAM光信号。
结合第二方面，在第二方面的一种实现方式中，所述第一MMI对所述第一光脉冲进行分束包括：所述第一MMI根据所述第一光脉冲的功率对所述第一光脉冲进行分束；其中，所述第一束光脉冲的功率与所述第二束光脉冲的功率的比值为2:1；所述第一耦合光信号中的所述第一OOK光信号的功率与所述第二OOK光信号的功率的比值为2:1；所述第二耦合光信号中的所述第三OOK光信号的功率与所述第四OOK光信号的功率的比值为2:1。
结合第二方面及其上述实现方式，在第二方面的另一种实现方式中，当所述器件还包括：第四MMI、第五MMI、第六MMI、第七MMI、第二非线性硅基光波导和二维光子晶体光栅，所述方法还包括：所述第四MMI接收脉冲发生器发出的光脉冲，并根据功率对接收到的所述光脉冲进行分束，得到所述第一光脉冲和第二光脉冲；所述第五MMI接收第二光脉冲，并对所述第二光脉冲进行分束，得到第一束光脉冲和第二束光脉冲；所述第六MMI接收第五OOK光信号、第六OOK光信号和所述第三束光脉冲，并对所述第五OOK光信号、所述第六OOK光信号和所述第三束光脉冲进行耦合，得到第三耦合光信号；所述第七MMI接收第七OOK光信号、第八OOK光信号和所述第四束光脉冲，并对所述第七OOK光信号、所述第八OOK光信号和所述第四束光脉冲进行耦合，得到第四耦合光信号；所述第二非线性硅基光波导对所述第三耦合光信号中的所述第五OOK光信号、所述第六OOK光信号和所述第三束光脉冲进行交叉相位调制，得到第三QPSK光信号；所述第二非线性硅基光波导将所述第四耦合光信号中的所述第七OOK光信号、所述第八OOK光信号和所述第四束光脉冲进行交叉相位调制，得到第四QPSK光信号；所述第三QPSK信号通过所述第七MMI到达所述第五MMI，所述第四QPSK信号通过所述第六MMI到达所述第五MMI；所述第五MMI对所述第三QPSK光信号和所述第四QPSK光信号进行合成，得到第二16-QAM光信号；所述第五MMI输出所述第二16-QAM光信号；所述二维光子晶体光栅接收所述第一MMI输出的第一16-QAM光信号和所述第五MMI输出的第二16-QAM光信号，并对所述第一16-QAM光信号和所述第二16-QAM光信号进行耦合，得到偏振复用PDM-16-QAM光信号。
结合第二方面及其上述实现方式，在第二方面的另一种实现方式中，所述第一光脉冲的功率与所述第二光脉冲的功率的比值为1:1；所述第五MMI还用于对所述第二光脉冲进行分束包括根据所述第二光脉冲的功率对所述第二光脉冲进行分束，其中，所述第三束光脉冲的功率与所述第四束光脉冲的功率的比值为2:1；所述第三耦合光信号中的所述第五OOK光信号的功率与所述第六OOK光信号的功率的比值为2:1；所述第四耦合光信号中的所述第七OOK光信号的功率与所述第八OOK光信号的功率的比值为2:1。
本发明实施例的转换光信号的调制码型的器件和方法，通过在全光域使用多模干涉耦合器对光脉冲进行分束、对两路OOK光信号和一束光脉冲进行耦合，并使用硅基光波导使得耦合后的光脉冲和两路OOK光信号发生交叉相位调制效应，产生QPSK光信号，并通过多模干涉耦合器可以对两路QPSK光信号进行耦合得到16-QAM光信号，以实现对光信号的调制码型的转换，能够提高光信号的调制码型的转换的速率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例的转换光信号的调制码型的器件的示意图。
图2是本发明另一实施例的转换光信号的调制码型的器件的示意图。
图3是本发明一个实施例的转换光信号的调制码型的方法的示意性流程图。
图4是本发明另一实施例的转换光信号的调制码型的方法的示意性流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
图1是本发明一个实施例的转换光信号的调制码型的器件的示意图。图1的器件包括第一多模干涉耦合器(Multimode Interference，MMI)101、第二MMI 102、第三MMI 103和第一非线性硅基光波导104。
第一MMI与第二MMI用硅基光波导连接，第一MMI与第三MMI用硅基光波导连接，第一非线性硅基光波导与第二MMI用硅基光波导连接，第一非线性硅基光波导与第三MMI用硅基光波导连接。
第一MMI用于接收第一光脉冲，并对第一光脉冲的功率进行分束，得到第一束光脉冲和第二束光脉冲。
第二MMI用于将第一OOK光信号(图1中的OOK1)、第二OOK光信号(图1中的OOK2)和第一束光脉冲进行耦合，得到第一耦合光信号。
第三MMI用于将第三OOK光信号(图1中的OOK3)、第四OOK光信号(图1中的OOK4)和第二束光脉冲进行耦合，得到第二耦合光信号。
第一非线性硅基光波导用于将第一耦合光信号中的第一OOK光信号(图1中的OOK1)、第二OOK光信号(图1中的OOK2)和第一束光脉冲发生交叉相位调制效应，得到第一QPSK光信号(图1中的QPSK1)，第一非线性硅基光波导还用于将第二耦合光信号中的第三MMI用于将第三OOK光信号(图1中的OOK3)、第四OOK光信号(图1中的OOK4)和第二束光脉冲发生交叉相位调制，得到第二QPSK光信号(图1中的QPSK2)。
第一QPSK光信号通过第三MMI到达第一MMI，第二QPSK光信号通过第二MMI到达第一MMI。
所述第一MMI还用于将第一QPSK光信号和所述第二QPSK光信号合成，得到第一16-QAM光信号，并输出所述第一16-QAM光信号。
本发明实施例的转换光信号的调制码型的器件和方法，通过在全光域使用多模干涉耦合器对光脉冲进行分束、对两路OOK光信号和一束光脉冲进行耦合，并使用硅基光波导使得耦合后的光脉冲和两路OOK光信号发生交叉相位调制效应，产生QPSK光信号，并通过多模干涉耦合器可以对两路QPSK光信号进行耦合得到16-QAM光信号，以实现对光信号的调制码型的转换，能够提高光信号的调制码型的转换的速率。
应理解，本发明实施例中对两路OOK光信号和一束光脉冲进行耦合之后得到耦合光信号。这里的耦合是将两路OOK光信号和一束光脉冲三个端口输入的信号耦合在一起，从一个端口输出。耦合光信号的实质还是原来的三路信号，只不过耦合之后可以从一个端口输出。
硅基光波导也可以称为硅基波导线，用于传输光。第一非线性硅基光波导可以由在硅基光波导中加入非线性材料制成。
第一非线性硅基光波导中加入的非线性材料的克尔系数大于硅的克尔系数、非线性材料的折射率小于硅的折射率。本发明对具体的非线性材料不做限定。例如，非线性材料可以为有机高分子聚合物等。
本发明实施例中第一MMI、第二MMI、第一非线性硅基光波导和第三MMI形成环状结构，使得第一QPSK光信号在第一非线性硅基光波导中产生之后，可以通过第三MMI到达第一MMI。同理，第二QPSK光信号在第一非线性硅基光波导中产生之后可以通过第二MMI到达第一MMI。
多模干涉耦合器MMI可以是由宽波导和窄波导组成的，其中，宽波导用于传输光，窄波导用于构成耦合器的端口。多模干涉耦合器的工作原理是多模波导的自映像效应。MMI通过光信号在波导中的自映像效应实现对光信号的分束和耦合。
在整个器件中，当MMI的宽波导两侧的窄波导关于用于传输的宽波导对称时认为是对称的MMI。对称的MMI可以对光的功率进行平均分配，例如，光脉冲经过对称的MMI可以将光脉冲分为功率相等的两束光脉冲。当窄波导的位置关于宽波导不对称时认为该MMI为非对称的MMI。MMI中宽波导的尺寸和窄波导构成的端口的位置可以决定通过MMI的光的功率分配比例。非对称的MMI可以对光的功率进行不平均分配，例如，光脉冲经过非对称的MMI可以将光脉冲分为功率不等的两束光脉冲。
第一MMI可以为非对称的多模干涉耦合器，还用于根据第一光脉冲的功率对第一光脉冲进行分束，得到第一束光脉冲和第二束光脉冲。其中，第一束光脉冲的功率和第二束光脉冲的功率之比为2:1。
第一MMI可以为2*2的MMI耦合器，第二MMI和第三MMI可以为1*3的MMI耦合器。对于2*2的MMI耦合器，其中MMI的一端包括两个端口，另一端包括两个端口。1*3的MMI耦合器的一端包括一个端口，另一端包括三个端口。从一端端口输入的信号在MMI中进行处理后只能从另一端端口输出。但本发明对端口的输入输出不做具体限定，例如，同一个端口在不同的光信号流向过程中，既可以作为输入端口，也可以作为输出端口。
应理解，本发明实施例对MMI的端口数目和具体位置不做限定，只要能够满足本发明实施例中对信号的输入和信号耦合后的功率比即可。例如，第一MMI可以为2*3的MMI耦合器，从左端的两个端口中的一个端口输入第一光脉冲，从右端的三个端口中的两个端口输出第一束光脉冲和第二束光脉冲。只要这两个输出端口可以保证第一束光脉冲的功率和第二束光脉冲的功率之比为2:1即可。下面仅以第一MMI是2*2的MMI耦合器，第二MMI和第三MMI是1*3的MMI耦合器为例进行示例性说明。
第一MMI 101可以包括四个端口：端口105，端口106，端口107和端口108。端口105用于接收第一光脉冲。第一光脉冲可以是由脉冲发生器产生的，也可以是脉冲发生器产生光脉冲并经过可以对光脉冲进行分束的器件(例如MMI)进行分束得到的。第一MMI在端口105接收第一光脉冲之后，对第一光脉冲进行分束，得到第一束光脉冲和第二束光脉冲。其中，第一束光脉冲从端口106输出，沿着环的顺时针方向传输到第二MMI。第二束光脉冲从端口107输出，沿着硅基器件环的逆时针方向传输到第三MMI。
应理解，从一端端口输入的信号在MMI中进行处理后只能从另一端的端口输出。例如，第一光脉冲从端口105输入，经过第一MMI分束之后得到的两束光脉冲只能从端口105的对端输出，比如从端口106、107输出，而不会从端口108输出。
应理解，第一束光脉冲和第二束光脉冲的功率之比也可以为1:2。
第二MMI 102可以为非对称的多模干涉耦合器，第二MMI可以包括四个端口：端口109、端口110、端口111和端口112。第二MMI的端口111可以用于接收从第一MMI输出的第一束光脉冲，端口112用于输出该第一束光脉冲。第二MMI的端口109可以用于接收第一OOK光信号，第二MMI的端口110可以用于接收第二OOK光信号。其中，第一OOK光信号的功率与第二OOK光信号的功率之比为1：1。第二MMI可以用于对第一OOK光信号、第二OOK光信号和第一束光脉冲进行耦合，得到第一耦合光信号。第一耦合光信号中的第一OOK光信号的功率与第二OOK光信号的功率的比值为2:1。第一OOK光信号和第二OOK光信号经过第二MMI之后，第二OOK光信号的功率减小一半。
第二MMI还用于从端口112输出第一耦合光信号。
第三MMI 103可以为非对称的多模干涉耦合器，第三MMI可以包括四个端口：端口113、端口114、端口115和端口116。第三MMI的端口115可以用于接收从第一MMI输出的第二束光脉冲，端口116用于输出该第二束光脉冲。第三MMI的端口113可以用于接收第三OOK光信号，第三MMI的端口114可以用于接收第四OOK光信号。其中，第三OOK光信号的功率与第四OOK光信号的功率之比为1:1。第三MMI可以用于对第三OOK光信号、第四OOK光信号和第二束光脉冲进行耦合，得到第二耦合光信号。第二耦合光信号中的第三OOK光信号的功率与第四OOK光信号的功率的比值为2:1。第三OOK光信号和第四OOK光信号经过第三MMI之后，第四OOK光信号的功率减小一半。第三MMI还用于从端口116输出第二耦合光信号。
本发明实施例的光信号调制码型转换的方法在全光域对光信号进行处理，通过使用MMI对不同光信号的功率进行调节或耦合，避免使用耦合器和半导体光放大器对不同光信号进行耦合，能够降低器件结构的复杂度，简化器件结构。
应理解，本发明实施例对第二MMI和第三MMI的接收OOK光信号并对OOK光信号进行耦合的先后顺序不做限定，第二MMI和第三MMI还可以同时对接收的两路OOK光信号进行耦合。第二MMI和第三MMI相互独立，互不干扰。
第一非线性硅基光波导用于接收第二MMI的端口112输出的第一耦合光信号，还用于接收第三MMI的端口116输出的第二耦合光信号。硅基光波导具有三阶非线性效应中的交叉相位调制效应。也就是说，当耦合光信号中的光信号和光脉冲同时进入硅基光波导中，且光脉冲的强度为1时，光信号与光脉冲发生交叉相位调制，使得光信号的相位发生改变。第一非线性硅基光波导中输入第一耦合光信号，并将第一耦合光信号中的第一OOK光信号、第二OOK光信号和第一束光脉冲进行交叉相位调制，得到第一QPSK光信号。第一非线性硅基光波导中还输入第二耦合光信号，并将第二耦合光信号中的第三OOK光信号、第四OOK光信号和第二束光脉冲进行交叉相位调制，得到第二QPSK光信号。
本发明实施例中的第一耦合光信号中的第一OOK光信号、第二OOK光信号和第一束光脉冲需要同时到达第一非线性硅基光波导中，三者才能在第一非线性硅基光波导中发生交叉相位调制效应。同理，第二耦合光信号中的第三OOK光信号、第四OOK光信号和第二束光脉冲也要同时到达第一非线性硅基光波导中才能发生交叉相位调制效应。
本发明实施例对如何控制上述OOK光信号和光脉冲同时到达第一非线性硅基光波导中不做限定。例如，可以通过在转换光信号的调制码型的器件的外部设置一个控制电路，控制电路用于控制光脉冲信号的发生时间，以及控制OOK光信号的输出时间，来调整OOK光信号和光脉冲到达非线性硅基光波导中的时间，以保证发生交叉相位调制效应。
第一非线性硅基光波导可以下列波导中的任意一种：脊波导、狭缝波导、平板波导和光子晶体波导。
本发明实施例中使用硅基光波导(例如，第一非线性硅基光波导)来代替传统的高非线性光纤。由于硅基光波导具有非线性效应，可以将光更好的限制在微米级器件中，能够降低光的有效作用面积，进而能够提高整个器件的非线性。
本发明实施例整个器件可以设置在硅片上实现，器件中的各个部件都为硅基器件。由于硅基器件尺寸小，而且硅基器件的加工工艺能够与互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)工艺相兼容，这就意味着硅基器件的制作成本较低，且易实现，可以提高整个器件的集成度。另外，光信号和光脉冲发生交叉相位调制的效率与器件的非线性和输入光的功率成正比。由于硅基光波导的高非线性，可以在低功率下发生交叉相位调制，这样可以降低整个器件的功率损耗。
第一QPSK光信号通过第三MMI到第一MMI，第二QPSK光信号通过第二MMI到第一MMI。第一MMI分别从端口107和端口106接收第一非线性硅基光波导中得到的第一QPSK光信号和第二QPSK光信号。第一MMI并将第一QPSK光信号和第二QPSK光信号进行合成，得到第一16-QAM光信号，并从端口108输出第一16-QAM光信号。
本发明实施例中的MMI的多个端口相互独立，不同的端口可以独立输入不同的OOK光信号，并在MMI中对不同的OOK光信号进行耦合，这样可以与实际链路的光信号传输情景相一致。
可选地，作为本发明的一个实施例，整个器件设置在硅片上。器件中的MMI为硅基器件，器件之间的连接线为硅基光波导(即普通的硅基光波导)。
传统的实现光信号的调制码型的转换方法还可以在“光-电-光”领域对信号进行处理，使用马赫-曾德调制器对电信号进行调制最终产生16-QAM光信号。本发明实施例使用硅基器件代替高非线性光纤，在全光领域对信号进行处理，实现信号的调制码型的转换，这样可以避免采用传统的“光-电-光”在电领域处理信号时带来的速率限制，进而能够提高信号调制码型转换速率。
传统的实现信号的调制码型的转换方法还可以在全光领域采用使用高非线性光纤，本发明实施例中采用硅基器件，这样可以避免使用SOA器件造成对码型转化速率的限制，进而可以降低成本，能够提高信号调制码型转换速率。
上述第一16-QAM光信号为单偏振信号。要想得到偏振复用的16-QAM光信号，需要将两个16-QAM光信号进行耦合，下面结合图2具体介绍如何将多路OOK光信号转换为偏振复用的16-QAM光信号。
图2是本发明另一实施例的转换光信号的调制码型的器件的示意图。图2的器件包括第一MMI 101、第二MMI 102、第三MMI 10、和第一非线性硅基光波导104、第四MMI 117、第五MMI 118、第六MMI 119、第七MMI 120、第二非线性硅基光波导121和二维光子晶体光栅122。
第一MMI与第二MMI用硅基光波导连接，第一MMI与第三MMI用硅基光波导连接，第一非线性硅基光波导与第二MMI用硅基光波导连接，第一非线性硅基光波导与第三MMI用硅基光波导连接，第一MMI与第四MMI用硅基光波导连接，第四MMI与第五MMI用硅基光波导连接，第五MMI与第六MMI用硅基光波导连接，第五MMI与第七MMI用硅基光波导连接，第二非线性硅基光波导与第六MMI用硅基光波导连接，第二非线性硅基光波导与第七MMI用硅基光波导连接，第一MMI与二维光子晶体光栅用硅基光波导连接，第五MMI与二维光子晶体光栅用硅基光波导连接。
第四MMI用于接收脉冲发生器发出的光脉冲，并对接收到的光脉冲的功率进行分束，得到第一光脉冲和第二光脉冲。
第一MMI用于接收第一光脉冲，并对第一光脉冲的功率进行分束，得到第一束光脉冲和第二束光脉冲。
第二MMI用于将第一OOK光信号(图1中的OOK1)、第二OOK光信号(图1中的OOK2)和第一束光脉冲进行耦合，得到第一耦合光信号。
第三MMI用于将第三OOK光信号(图1中的OOK3)、第四OOK光信号(图1中的OOK4)和第二束光脉冲进行耦合，得到第二耦合光信号。
第一非线性硅基光波导用于将第一耦合光信号中的第一OOK光信号(图1中的OOK1)、第二OOK光信号(图1中的OOK2)和第一束光脉冲发生交叉相位调制效应，得到第一QPSK光信号(图1中的QPSK1)，第一非线性硅基光波导还用于将第二耦合光信号中的第三MMI用于将第三OOK光信号(图1中的OOK3)、第四OOK光信号(图1中的OOK4)和第二束光脉冲发生交叉相位调制，得到第二QPSK光信号(图1中的QPSK2)。
第一QPSK光信号通过第三MMI到达第一MMI，第二QPSK光信号通过第二MMI到达第一MMI。
第一MMI还用于将第一QPSK光信号和所述第二QPSK光信号合成，得到第一16-QAM光信号，并输出所述第一16-QAM光信号。
第五MMI用于接收第二光脉冲，并对第二光脉冲进行分束，得到第三束光脉冲和第四束光脉冲。
第六MMI用于接收第五OOK光信号(图2中的OOK5)、第六OOK光信号(图2中的OOK6)和第三束光脉冲，并将第五OOK光信号、第六OOK光信号和第三束光脉冲进行耦合，得到第三耦合光信号。
第七MMI用于接收第七OOK光信号(图2中的OOK7)、第八OOK光信号(图2中的OOK8)和第四束光脉冲，并将第七OOK光信号、第八OOK光信号和第四束光脉冲进行耦合，得到第四耦合光信号。
第二非线性硅基光波导用于将第三耦合光信号中的第五OOK光信号(图2中的OOK5)、第六OOK光信号(图2中的OOK6)和第三束光脉冲进行交叉相位调制，得到第三QPSK光信号(图2中的QPSK3)。第二非线性硅基光波导还用于将第四耦合光信号中的第七OOK光信号(图2中的OOK7)、第八OOK光信号(图2中的OOK8)和第四束光脉冲进行交叉相位调制，得到第四QPSK光信号(图2中的QPSK4)。
第三QPSK信号通过第七MMI到达第五MMI，第四QPSK信号通过第六MMI到达第五MMI。
第五MMI还用于将第三QPSK光信号和第四QPSK光信号合成，得到第二16-QAM光信号，并输出第二16-QAM光信号。
二维光子晶体光栅用于接收第一MMI输出的第一16-QAM光信号和第五MMI输出的第二16-QAM光信号，并对第一16-QAM光信号和第二16-QAM光信号进行耦合，得到偏振复用(Polarization-division multiplexing，PDM)16-QAM光信号。
本发明实施例的转换光信号的调制码型的器件和方法，通过在全光域使用多模干涉耦合器对光脉冲进行分束、对两路OOK光信号和一束光脉冲进行耦合，并使用硅基光波导使得耦合后的光脉冲和两路OOK光信号发生交叉相位调制效应，产生QPSK光信号，通过多模干涉耦合器可以对两路QPSK光信号进行耦合得到16-QAM光信号，通过二维光子晶体光栅可以对两路16-QAM光信号进行耦合，得到PDM-16-QAM光信号，以实现对光信号的调制码型的转换，从而能够简化器件结构，能够提高光信号的调制码型的转换速率。
第一MMI、第二MMI、第三MMI和第一非线性硅基光波导的具体功能和详细介绍参见图1中的描述，在此不再赘述。
第四MMI可以为对称的多模干涉耦合器，用于接收脉冲发生器发出的光脉冲，并对接收到的光脉冲的功率进行分束，得到第一光脉冲和第二光脉冲。其中，第一光脉冲的功率与第二光脉冲的功率相等。第四MMI通过第一MMI和第四MMI之间连接的硅基光波导向第一MMI传输第一光脉冲，并通过第四MMI和第五MMI之间连接的硅基光波导向第五MMI传输第二光脉冲。
第五MMI可以为非对称的多模干涉耦合器，用于接收第二光脉冲，还用于根据第二光脉冲的功率对第二光脉冲进行分束，得到第三束光脉冲和第四束光脉冲。其中，第三束光脉冲的功率与第四束光脉冲的功率之比为2:1。应理解，第三束光脉冲和第四束光脉冲的功率之比也可以为1:2。
在本发明的一个实施例中，第四MMI可以为1*2的MMI耦合器，第一MMI和第五MMI可以为2*2的MMI耦合器，第二MMI、第三MMI、第六MMI和第七MMI可以为1*3的MMI耦合器。
对于2*2的MMI耦合器，其中MMI的一端包括两个端口，另一端包括两个端口。1*3的MMI耦合器的一端包括一个端口，另一端包括三个端口。从一端端口输入的信号在MMI中进行处理后只能从另一端端口输出。但本发明对端口的输入输出不做具体限定，例如，同一个端口在不同的光信号流向过程中，既可以作为输入端口，也可以作为输出端口。
第五MMI可以包括四个端口：端口123，端口124，端口125和端口126。端口123用于接收第二光脉冲。第五MMI在端口123接收第二光脉冲之后，对第二光脉冲进行分束，得到第三束光脉冲和第四束光脉冲。其中，第三束光脉冲从端口124输出，沿着硅基器件环的顺时针方向传输到第六MMI。第四束光脉冲从端口125输出，沿着硅基器件环的逆时针方向传输到第七MMI。
第六MMI 119可以为非对称的多模干涉耦合器，第六MMI可以包括四个端口：端口127、端口128、端口129和端口130。第六MMI的端口129可以用于接收从第五MMI输出的第三束光脉冲，端口130用于输出该第三束光脉冲。第六MMI的端口127可以用于接收第五OOK光信号，第六MMI的端口128可以用于接收第六OOK光信号。其中，第五OOK光信号的功率与第六OOK光信号的功率之比为1:1。第六MMI可以用于对第五OOK光信号、第六OOK光信号和第三束光脉冲进行耦合，得到第三耦合光信号。第三耦合信号中的第五OOK光信号的功率与第六OOK光信号的功率之比为2:1。可以认为第六OOK光信号经过第六MMI之后功率减半，而第五OOK光信号的功率不变。第六MMI还用于从端口130输出第三耦合光信号。
第七MMI 120可以为非对称的多模干涉耦合器，第七MMI可以包括四个端口：端口131、端口132、端口133和端口134。第七MMI的端口131可以用于接收从第五MMI输出的第四束光脉冲，端口134用于输出该第四束光脉冲。第七MMI的端口132可以用于接收第七OOK光信号，第七MMI的端口133可以用于接收第八OOK光信号。其中，第七OOK光信号的功率与第八OOK光信号的功率之比为1:1。第七MMI可以用于对第七OOK光信号、第八OOK光信号和第四束光脉冲进行耦合，得到第四耦合光信号。第四耦合信号中的第七OOK光信号的功率与第八OOK光信号的功率之比为2:1。第七MMI还用于从端口134输出第四耦合光信号。
第二非线性硅基光波导可以由在硅基光波导中加入非线性材料。第二非线性硅基光波导中加入的非线性材料的克尔系数大于硅的克尔系数、非线性材料的折射率小于硅的折射率。本发明实施例中的第三耦合光信号中的第五OOK光信号、第六OOK光信号和第三束光脉冲要同时到达第二非线性硅基光波导中，二者才能在第二非线性硅基光波导中发生交叉相位调制效应。第四耦合光信号中的第七OOK光信号、第八OOK光信号和第四束光脉冲要同时到达第二非线性硅基光波导，二者才能在第二非线性硅基光波导中发生交叉相位调制效应。应理解，本发明实施例可以通过控制电路来保证交叉相位调制效应的发生，具体可参见图1中对硅基光波导中发生交叉相位调制效应的详细描述，在此不再详细赘述。
第二非线性硅基光波导用于接收第六MMI的端口130输出的第三束光脉冲和第三耦合光信号，还用于接收第三MMI的端口134输出的第四束光脉冲和第四耦合光信号。第二非线性硅基光波导具有三阶非线性效应中的交叉相位调制效应。第二非线性硅基光波导用于将第三耦合光信号中的第五OOK光信号、第六OOK光信号和第三束光脉冲进行交叉相位调制，得到第三QPSK光信号(图2中的QPSK3)，并将第四耦合光信号中的第七OOK光信号、第八OOK光信号和第四束光脉冲进行交叉相位调制，得到第四QPSK光信号(图2中的QPSK4)。
整个器件中第一非线性硅基光波导、第一MMI、第二MMI和第三MMI构成环状结构，使得第一非线性硅基光波导中产生的第一QPSK信号可以通过第三MMI到达第一MMI，第二QPSK光信号可以通过第二MMI到达第一MMI。第二非线性硅基光波导、第五MMI、第六MMI和第七MMI构成环状结构，使得第二非线性硅基光波导中产生的第三QPSK光信号可以通过第七MMI到达第五MMI，第四QPSK信号可以通过六MMI到达第五MMI。因此，本发明实施例通过各个部件构成环状，可以简化整个器件的结构。
第一非线性硅基光波导或第二非线性硅基光波导可以下列波导中的任意一种：脊波导、狭缝波导、平板波导和光子晶体波导。
本发明实施例中使用硅基光波导(例如，第一非线性硅基光波导、第二非线性硅基光波导)，由于硅基光波导具有非线性效应，这样可以进一步提高整个器件的非线性。本发明实施例整个器件可以设置在硅片上，整个器件中七个MMI、第一非线性硅基光波导、第二非线性硅基光波导和二维光子晶体光栅都为硅基器件，这样可以降低整个器件的功率损耗，提高整个器件的集成度。
第五MMI还用于接收硅基光波导中得到的第三QPSK光信号和第四QPSK光信号，并将第三QPSK光信号和第四QPSK光信号进行合成，得到第二16-QAM光信号，并从端口126输出第二16-QAM光信号。
二维光子晶体光栅可以接收第一MMI从端口108输出的第一16-QAM光信号，并接收第五MMI从端口126输出的第二16-QAM光信号。二维光子晶体光栅还用于对第一16-QAM光信号和第二16-QAM光信号进行合成，得到PDM-16-QAM光信号，并将PDM-16-QAM光信号输出。
本发明实施例的器件中左边的环路包括：第一MMI、第二MMI、第三MMI和第一非线性硅基光波导，右边的环路包括：第五MMI、第六MMI、第七MMI和第二非线性硅基光波导。左右两边各个器件对称分布，这样可以尽可能地同步产生第一16-QAM信号和第二16-QAM信号，使得二者在二维光子晶体光栅中进行耦合，这样可以提高耦合得到偏振复用PDM-16-QAM光信号的效率。
可选地，作为本发明的一个实施例，器件设置在硅片上。器件中所有部件都为硅基器件，器件之间的连接线都为硅基光波导，即器件之间的连接线为普通的硅基波导线即可。
本发明实施例对OOK光信号的来源不做限定。假设本发明实施例中的器件设置在第一网络节点。第一OOK光信号、第二OOK光信号、第三OOK光信号、第四OOK光信号、第五OOK光信号、第六OOK光信号、第七OOK光信号和第八OOK光信号可以由第一网络节点的电信号调制产生，也可以由第二网络节点产生，并由第二网络节点传输至第一网络节点。第二网络节点可以与第一网络节点不同。
由于硅基器件的加工工艺能够与CMOS工艺相兼容，这就意味着硅基器件的制作成本较低，且易实现。传统的信号调制码型的转换使用分立的非线性光学器件，例如非线性光纤、SOA等。本发明实施例中整个器件可以设置在硅片上实现，器件中的部件都为硅基器件，各个器件之间的连接线均为硅基光波导，整个器件使用集成的硅基器件，这样可以降低器件成本，能够提高器件的集成度，简化器件结构。
以上结合图1和图2详细描述了根据本发明实施例的转换信号的调制码型的器件，下面将结合图3和图4详细描述根据本发明实施例的转换信号的调制码型的方法。
图3是本发明一个实施例的转换信号的调制码型的方法的示意性流程图。
301，第一MMI接收第一光脉冲，并对第一光脉冲进行分束，得到第一束光脉冲和第二束光脉冲。
302，第二MMI接收第一OOK光信号、第二OOK光信号和第一束光脉冲，并对第一OOK光信号、第二OOK光信号和第一束光脉冲进行耦合，得到第一耦合光信号。
303，第三MMI接收第三OOK光信号、第四OOK光信号和第二束光脉冲，并对第三OOK光信号、第四OOK光信号和第二束光脉冲进行耦合，得到第二耦合光信号。
304，第一非线性硅基光波导将第一耦合光信号中的第一OOK光信号、第二OOK光信号和第一束光脉冲进行交叉相位调制，得到第一QPSK光信号。
305，第一非线性硅基光波导将第二耦合光信号中的第三OOK光信号、第四OOK光信号和第二束光脉冲进行交叉相位调制，得到第二QPSK光信号。
306，第一QPSK光信号通过第三MMI到达第一MMI，第二QPSK光信号通过第二MMI到达第一MMI。
307，第一MMI对第一QPSK光信号与第二QPSK光信号进行合成，得到第一16-QAM光信号。
308，第一MMI输出第一16-QAM光信号。
本发明实施例的转换光信号的调制码型的器件和方法，通过在全光域使用多模干涉耦合器对光脉冲进行分束、对两路OOK光信号和一束光脉冲进行耦合，并使用硅基光波导使得耦合后的光脉冲和两路OOK光信号发生交叉相位调制效应，产生QPSK光信号，通过多模干涉耦合器可以对两路QPSK光信号进行耦合得到16-QAM光信号，以实现对光信号的调制码型的转换，能够提高光信号的调制码型的转换的速率。
图3的实施例中转换器件调制码型的方法的相应流程可对应由前述本发明实施例的图1器件中的各个部件执行，为了简洁，在此不再赘述。
图4是本发明另一实施例的转换光信号的调制码型的方法的示意性流程图。
401，第四MMI接收脉冲发生器发出的光脉冲，并根据功率对接收到的光脉冲进行分束，得到第一光脉冲和第二光脉冲。
402，第一MMI接收第一光脉冲，并对第一光脉冲进行分束，得到第一束光脉冲和第二束光脉冲。
403，第二MMI接收第一OOK光信号、第二OOK光信号和第一束光脉冲，并对第一OOK光信号、第二OOK光信号和第一束光脉冲进行耦合，得到第一耦合光信号。
404，第三MMI接收第三OOK光信号、第四OOK光信号和第二束光脉冲，并对第三OOK光信号、第四OOK光信号和第二束光脉冲进行耦合，得到第二耦合光信号。
405，第一非线性硅基光波导将第一耦合光信号中的第一OOK光信号、第二OOK光信号和第一束光脉冲进行交叉相位调制，得到第一QPSK光信号。
406，第一非线性硅基光波导将第二耦合光信号中的第三OOK光信号、第四OOK光信号和第二束光脉冲进行交叉相位调制，得到第二QPSK光信号。
407，第一QPSK光信号通过第三MMI到达第一MMI，第二QPSK光信号通过第二MMI到达第一MMI。
408，第一MMI对第一QPSK光信号与第二QPSK光信号进行合成，得到第一16-QAM光信号。
409，第一MMI输出第一16-QAM光信号。
410，第五MMI接收第二光脉冲，并对第二光脉冲进行分束，得到第三束光脉冲和第四束光脉冲。
411，第六MMI接收第五OOK光信号、第六OOK光信号和第三束光脉冲，并将第五OOK光信号、第六OOK光信号和第三束光脉冲耦合，得到第三耦合光信号。
412，第七MMI接收第七OOK光信号、第八OOK光信号和第四束光脉冲，并将第七OOK光信号、第八OOK光信号和第四束光脉冲耦合，得到第四耦合光信号。
413，第二非线性硅基光波导将第三耦合光信号中的第五OOK光信号、第六OOK光信号和第三束光脉冲进行交叉相位调制，得到第三QPSK光信号。
414，第二非线性硅基光波导将第四耦合光信号中的第七OOK光信号、第八OOK光信号和第四束光脉冲进行交叉相位调制，得到第四QPSK光信号。
415，第三QPSK光信号通过第七MMI到达第五MMI，第四QPSK光信号通过第六MMI到达第五MMI。
416，第五MMI对第三QPSK光信号和第四QPSK光信号进合成，得到第二16-QAM信号。
417，第五MMI输出第二16-QAM光信号。
418，二维光子晶体光栅接收第一16-QAM光信号和第二16-QAM光信号，并对第一16-QAM光信号和第二16-QAM光信号进行耦合，得到PDM-16-QAM光信号。
本发明实施例的转换光信号的调制码型的器件和方法，通过在全光域使用多模干涉耦合器对光脉冲进行分束、对OOK光信号和脉冲光进行耦合，并使用硅基光波导使得耦合后的光脉冲和OOK光信号发生交叉相位调制效应，产生QPSK光信号，通过多模干涉耦合器可以对两路QPSK光信号进行耦合得到16-QAM光信号，通过二维光子晶体光栅可以对两路16-QAM光信号进行耦合，得到PDM-16-QAM光信号，以实现对光信号的调制码型的转换，从而能够简化器件结构，能够提高光信号的调制码型的转换速率。
图4的实施例中转换光信号的调制码型的方法的相应流程可对应由前述本发明实施例的图2器件中的各个部件执行，为了简洁，在此不再赘述。
应理解，本发明中的具体的例子只是为了帮助本领域技术人员更好地理解本发明实施例，而非限制本发明实施例的范围。
说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
应理解，在本发明实施例中，“与A相应的B”表示B与A相关联，根据A可以确定B。但还应理解，根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其它信息确定B。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法的具体流程，可以参考前述系统实施例中的响应描述，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (14)
1.一种转换光信号的调制码型的器件，其特征在于，包括：
第一非线性硅基光波导、第一多模干涉光耦合器MMI、第二MMI和第三MMI；
所述第一MMI与第二MMI用硅基光波导连接，所述第一MMI与所述第三MMI用硅基光波导连接，所述第一非线性硅基光波导与所述第二MMI用硅基光波导连接，所述第一非线性硅基光波导与所述第三MMI用硅基光波导连接；
所述第一MMI用于接收第一光脉冲，并对所述第一光脉冲进行分束，得到第一束光脉冲和第二束光脉冲；
所述第二MMI用于接收第一OOK光信号、第二OOK光信号和第一束光脉冲，并对所述第一OOK光信号、所述第二OOK光信号和所述第一束光脉冲进行耦合，得到第一耦合光信号；
所述第三MMI用于接收第三OOK光信号、第四OOK光信号和所述第二束光脉冲，并对所述第三OOK光信号、所述第四OOK光信号和所述第二束光脉冲进行耦合，得到第二耦合光信号；
所述第一非线性硅基光波导用于对所述第一耦合光信号中的所述第一OOK光信号、所述第二OOK光信号和所述第一束光脉冲进行交叉相位调制，得到第一正交相移键控QPSK光信号，所述第一非线性硅基光波导还用于对所述第二耦合光信号中的所述第三OOK光信号、所述第四OOK光信号和所述第二束光脉冲进行交叉相位调制，得到第二QPSK光信号；
所述第一QPSK光信号通过所述第三MMI到达所述第一MMI，所述第二QPSK光信号通过所述第二MMI到达所述第一MMI；
所述第一MMI还用于对所述第一QPSK光信号和所述第二QPSK光信号进行合成，得到第一16-正交幅度调制QAM光信号，并输出所述第一16-QAM光信号。
2.如权利要求1所述的器件，其特征在于，
所述第一MMI具体用于根据所述第一光脉冲的功率对所述第一光脉冲进行分束，其中，所述第一束光脉冲的功率与所述第二束光脉冲的功率的比值为2:1；
所述第一耦合光信号中的所述第一OOK光信号的功率与所述第二OOK光信号的功率的比值为2:1；
所述第二耦合光信号中的所述第三OOK光信号的功率与所述第四OOK光信号的功率的比值为2:1。
3.如权利要求1或2所述的器件，其特征在于，所述器件还包括：第四MMI、第五MMI、第六MMI、第七MMI、第二非线性硅基光波导和二维光子晶体光栅；
所述第一MMI与所述第四MMI用硅基光波导连接，所述第四MMI与所述第五MMI用硅基光波导连接，所述第五MMI与所述第六MMI用硅基光波导连接，所述第五MMI与所述第七MMI用硅基光波导连接，所述第二非线性硅基光波导与所述第六MMI用硅基光波导连接，所述第二非线性硅基光波导与所述第七MMI用第一硅基光波导连接，所述第一MMI与所述二维光子晶体光栅用硅基光波导连接，所述第五MMI与所述二维光子晶体光栅用硅基光波导连接；
所述第四MMI用于接收脉冲发生器发出的光脉冲，并对接收到的所述光脉冲的功率进行分束，得到所述第一光脉冲和第二光脉冲；
所述第五MMI用于接收第二光脉冲，并对所述第二光脉冲进行分束，得到第三束光脉冲和第四束光脉冲；
所述第六MMI用于接收第五OOK光信号、第六OOK光信号和第三束光脉冲，并对所述第五OOK光信号、所述第六OOK光信号和所述第三束光脉冲进行耦合，得到第三耦合光信号；
所述第七MMI用于接收第七OOK光信号、第八OOK光信号和第四束光脉冲，并对所述第七OOK光信号、所述第八OOK光信号和所述第四束光脉冲进行耦合，得到第四耦合光信号；
所述第二非线性硅基光波导用于将所述第三耦合光信号中的所述第五OOK光信号、所述第六OOK光信号和所述第三束光脉冲进行交叉相位调制，得到第三QPSK光信号，所述第二非线性硅基光波导还用于将所述第四耦合光信号中的所述第七OOK光信号、所述第八OOK光信号和所述第四束光脉冲进行交叉相位调制，得到第四QPSK光信号；
所述第三QPSK光信号通过所述第七MMI到达所述第五MMI，所述第四QPSK光信号通过所述第六MMI到达所述第五MMI；
所述第五MMI还用于将所述第三QPSK光信号和所述第四QPSK光信号合成，得到第二16-QAM光信号，并输出所述第二16-QAM光信号；
所述二维光子晶体光栅用于接收所述第一MMI输出的第一16-QAM光信号和所述第五MMI输出的第二16-QAM光信号，并对所述第一16-QAM光信号和所述第二16-QAM光信号进行耦合，得到偏振复用PDM-16-QAM光信号。
4.如权利要求3所述的器件，其特征在于，所述第一MMI、所述第二MMI、所述第三MMI、所述第五MMI、所述第六MMI和所述第七MMI为非对称的MMI，所述第四MMI为对称的MMI。
5.如权利要求3所述的器件，其特征在于，
所述第一光脉冲的功率与所述第二光脉冲的功率的比值为1:1；
所述第五MMI具体用于根据所述第二光脉冲的功率对所述第二光脉冲进行分束，其中，所述第三束光脉冲的功率与所述第四束光脉冲的功率的比值为2:1；
所述第三耦合光信号中的所述第五OOK光信号的功率与所述第六OOK光信号的功率的比值为2:1；
所述第四耦合光信号中的所述第七OOK光信号的功率与所述第八OOK光信号的功率的比值为2:1。
6.如权利要求3所述的器件，其特征在于，所述第四MMI为1*2的MMI耦合器，所述第一MMI和所述第五MMI为2*2的MMI耦合器，所述第二MMI、所述第三MMI、所述第六MMI和所述第七MMI为1*3的MMI耦合器。
7.如权利要求3所述的器件，其特征在于，所述第一非线性硅基光波导和所述第二非线性硅基光波导具有交叉相位调制效应。
8.如权利要求3所述的器件，其特征在于，所述第一非线性硅基光波导或所述第二非线性硅基光波导为下列波导中的一种：脊波导、狭缝波导、平板波导和光子晶体波导。
9.如权利要求3所述的器件，所述器件设置在第一网络节点，其特征在于，
所述第一OOK光信号、所述第二OOK光信号、所述第三OOK光信号、所述第四OOK光信号、所述第五OOK光信号、所述第六OOK光信号、所述第七OOK光信号和所述第八OOK光信号由所述第一网络节点的电信号调制产生；或
所述第一OOK光信号、所述第二OOK光信号、所述第三OOK光信号、所述第四OOK光信号、所述第五OOK光信号、所述第六OOK光信号、所述第七OOK光信号和所述第八OOK光信号由第二网络节点产生，并由第二网络节点传输至所述第一网络节点。
10.如权利要求1或2所述的器件，其特征在于，所述器件设置在硅片上。
11.一种转换光信号的调制码型的方法，所述方法用于光信号调制码型转换的器件，所述器件包括第一非线性硅基光波导、第一多模干涉光耦合器MMI、第二MMI和第三MMI，其中，所述第一MMI与第二MMI用硅基光波导连接，所述第一MMI与所述第三MMI用硅基光波导连接，所述第一非线性硅基光波导与所述第二MMI用硅基光波导连接，所述第一非线性硅基光波导与所述第三MMI用硅基光波导连接，其特征在于，所述方法包括：
所述第一MMI接收第一光脉冲，并对所述第一光脉冲进行分束，得到第一束光脉冲和第二束光脉冲；
所述第二MMI接收第一OOK光信号、第二OOK光信号和所述第一束光脉冲，并对所述第一OOK光信号、所述第二OOK光信号和所述第一束光脉冲进行耦合，得到第一耦合光信号；
所述第三MMI接收第三OOK光信号、第四OOK光信号和所述第二束光脉冲，并对所述第三OOK光信号、所述第四OOK光信号和所述第二束光脉冲进行耦合，得到第二耦合光信号；
所述第一非线性硅基光波导将所述第一耦合光信号中的所述第一OOK光信号、所述第二OOK光信号和所述第一束光脉冲进行交叉相位调制，得到第一正交相移键控QPSK光信号；
所述第一非线性硅基光波导将所述第二耦合光信号中的所述第三OOK光信号、所述第四OOK光信号和所述第二束光脉冲进行交叉相位调制，得到第二QPSK光信号；
所述第一QPSK光信号通过所述第三MMI到达所述第一MMI，所述第二QPSK光信号通过所述第二MMI到达所述第一MMI；
所述第一MMI对所述第一QPSK光信号与所述第二QPSK光信号进行合成，得到第一16-正交幅度调制QAM光信号；
所述第一MMI输出所述第一16-QAM光信号。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一MMI对所述第一光脉冲进行分束包括：
所述第一MMI根据所述第一光脉冲的功率对所述第一光脉冲进行分束；
其中，
所述第一束光脉冲的功率与所述第二束光脉冲的功率的比值为2:1；
所述第一耦合光信号中的所述第一OOK光信号的功率与所述第二OOK光信号的功率的比值为2:1；
所述第二耦合光信号中的所述第三OOK光信号的功率与所述第四OOK光信号的功率的比值为2:1。
13.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，当所述器件还包括：第四MMI、第五MMI、第六MMI、第七MMI、第二非线性硅基光波导和二维光子晶体光栅时，所述方法还包括：
所述第四MMI接收脉冲发生器发出的光脉冲，并根据功率对接收到的所述光脉冲进行分束，得到所述第一光脉冲和第二光脉冲；
所述第五MMI接收第二光脉冲，并对所述第二光脉冲进行分束，得到第三束光脉冲和第四束光脉冲；
所述第六MMI接收第五OOK光信号、第六OOK光信号和所述第三束光脉冲，并对所述第五OOK光信号、所述第六OOK光信号和所述第三束光脉冲进行耦合，得到第三耦合光信号；
所述第七MMI接收第七OOK光信号、第八OOK光信号和所述第四束光脉冲，并对所述第七OOK光信号、所述第八OOK光信号和所述第四束光脉冲进行耦合，得到第四耦合光信号；
所述第二非线性硅基光波导对所述第三耦合光信号中的所述第五OOK光信号、所述第六OOK光信号和所述第三束光脉冲进行交叉相位调制，得到第三QPSK光信号；
所述第二非线性硅基光波导将所述第四耦合光信号中的所述第七OOK光信号、所述第八OOK光信号和所述第四束光脉冲进行交叉相位调制，得到第四QPSK光信号；
所述第三QPSK光信号通过所述第七MMI到达所述第五MMI，所述第四QPSK光信号通过所述第六MMI到达所述第五MMI；
所述第五MMI对所述第三QPSK光信号和所述第四QPSK光信号进行合成，得到第二16-QAM光信号；
所述第五MMI输出所述第二16-QAM光信号；
所述二维光子晶体光栅接收所述第一MMI输出的第一16-QAM光信号和所述第五MMI输出的第二16-QAM光信号，并对所述第一16-QAM光信号和所述第二16-QAM光信号进行耦合，得到偏振复用PDM-16-QAM光信号。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，
所述第一光脉冲的功率与所述第二光脉冲的功率的比值为1:1；
所述第五MMI还用于对所述第二光脉冲进行分束包括根据所述第二光脉冲的功率对所述第二光脉冲进行分束，其中，所述第三束光脉冲的功率与所述第四束光脉冲的功率的比值为2:1；
所述第三耦合光信号中的所述第五OOK光信号的功率与所述第六OOK光信号的功率的比值为2:1；
所述第四耦合光信号中的所述第七OOK光信号的功率与所述第八OOK光信号的功率的比值为2:1。
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