CN108370273B - 生成光信号的器件、方法和芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种生成光信号的器件，该器件包括激光器、第一调制器、第二调制器、第一调整模块和合束器；激光器的两端分别连接两个调制器，第一调制器与第一调整模块连接，合束器的两端分别连接第一调整模块和第二调制器；激光器用于向第一调制器输出第一路光信号，并向第二调制器输出第二路光信号；两个调制器分别用于接收光信号和加载的电调制信号，并根据电调制信号对光信号进行调制，得到第一路调制后的光信号和第二路调制后的光信号；第一调整模块还用于调整第一路调制后的光信号的相位到达合束器的光程；合束器用于对调整后的第一路调制后的光信号和第二路调制后的光信号进行合成并输出合成信号。本发明实施例能够降低器件成本。

Description

生成光信号的器件、方法和芯片
技术领域
本发明实施例涉及光通信领域，并且更具体地，涉及生成光信号的器件、方法和芯片。
背景技术
随着数据中心、大数据应用的兴起，大容量短距离互联成为一个重要的应用场景。这一应用对于系统提出了新的要求，尤其是在更低的器件成本、更长的传输距离、更大的传输容量。
现有的高速光信号发射机可以利用外置光源、分束器、合束器等多个光学器件生成单边带(Single Side Band，SSB)调制信号、多电平脉冲振幅调制(pulse amplitudemodulation，PAM)信号、多符号正交幅相调制(Quadrature Amplitude Modulation，QAM)信号等。例如，传统实现方式中，可以通过外置光源经过光分束器、两个调制器、相位控制区域和光合成器等生成SSB信号或多电平QAM信号，这种实现方法需要一个完整的同相正交(In-phase Quadrature，IQ)调制器来进行相位等的调制。再如，传统实现方式中，可以通过电吸收调制激光器(Electro-absorption Modulated Laser，EML)或直接调制激光器(DirectlyModulated Laser，DML)等生成不归零码调制信号(non-return zero，NRZ)或多电平PAM信号，但是多电平PAM信号对于器件的线性度要求较高。这些传统的方法IQ调制器的使用或对器件线性度要求的提高都对器件的要求较高，整个器件的成本较高。
发明内容
本发明实施例提供一种生成光信号的器件、方法和芯片，能够降低生成光信号的器件成本。
第一方面，提供了一种生成光信号的器件，包括激光器、第一调制器、第二调制器、第一调整模块和合束器；所述激光器的两端分别连接所述第一调制器和所述第二调制器，所述第一调制器与所述第一调整模块连接，所述合束器的两端分别连接所述第一调整模块和所述第二调制器；所述激光器用于向所述第一调制器输出第一路光信号，并向所述第二调制器输出第二路光信号；所述第一调制器用于接收所述第一路光信号和加载的第一路电调制信号，并根据所述第一路电调制信号对所述第一路光信号进行调制，得到第一路调制后的光信号；所述第二调制器用于接收所述第二路光信号加载的第二路电调制信号，并根据所述第二路电调制信号对所述第二路光信号进行调制，得到第二路调制后的光信号；所述第一调整模块用于调整所述第一路调制后的光信号的相位或所述第一路调制后的光信号到达所述合束器的光程；所述合束器用于对相位调整或光程调整后的第一路调制后的光信号和所述第二路调制后的光信号进行合成，得到合成信号，并输出所述合成信号。
本发明实施例的通过在两端出光的激光器的两端分别输出光信号，并在每一端利用调制器进行调制，再利用调整模块调整调制后的光信号的相位或到达合束器的光程，最终在合束器对两端的光信号进行合成并输出合成信号，这样能够降低生成光信号的器件成本。
本发明实施例中的激光器具有两端出光的特性，与传统方法中使用的分束器相比，不再需要分光束将光分成两束，这样可以减小器件的复杂度。
结合第一方面，在第一方面的一种实现方式中，所述器件还包括第二调整模块，所述第二调整模块用于调整所述第二路调制后的光信号的相位或所述第二路调制后的光信号到达所述合束器的光程。
调整模块调整相位或光程，可以使得两路调制后的光信号的相位差或光程差为指定的预设值。器件中可以有一个调整模块，仅调整一路光信号的相位或光程，也可以有两个调整模块，分别调整两路光信号的相位或光程。通过调整模块对相位或光程进行调整，可以提高信号合成的效果。当器件中包括两个调整模块时，可以进一步提高信号合成的精确度。
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，所述第一路电调制信号和所述第二路电调制信号中一个为原始的电调制信号，另一个为对所述原始的电调制信号进行希尔伯特变换后得到的电调制信号；其中，所述第一路调制后的光信号和所述第二路调制后的光信号经相位调整后二者的相位差为
Figure GPA0000251205080000041
所述合成信号为单边带SSB信号，N为正整数。
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，所述器件还包括偏振旋转器；所述偏振旋转器用于对所述第一路调制后的光信号的偏振态或者所述第二路调制后的光信号的偏振态旋转90度加上360度的整数倍。
例如，偏振旋转器对调制后的一路光信号的偏振态旋转90度加上360度的整数倍，另一路调制后的光信号的偏振态保持不变，使得两路调制后的光信号的偏振态垂直。
本发明实施例中，所述器件还可以包括两个偏振旋转器，一个偏振旋转器对第一路调制后的光信号的偏振态旋转第一角度，另一偏转旋转器对第二路调制后的光信号的偏振态旋转第二角度，其中，第一角度和第二角度之和为90度加上360度的整数倍，即两路调制后的光信号的偏振态垂直。
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，所述第一路电调制信号为N电平脉冲振幅调制信号PAM-N，所述第二路电调制信号为PAM-M信号，所述合成信号为PAM-M*N信号；其中，所述第一路调制后的光信号和所述第二路调制后的光信号经光程调整后二者的光程差为预设值。
本发明实施例中的预设值可以为零或在零附近一定范围内的值，允许有一定的偏差。
利用本发明实施例生成PAM-N*M信号可以绕开现有技术中器件的线性度问题。例如，生成PAM-4信号将多电平信号分解为二电平信号，对于器件的线性度完全没有要求，这样可以获得更好的信号质量，并且这种实现方式集成度高，可以通过单个芯片实现。
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，所述第一路电调制信号为PAM-N信号，所述第二路电调制信号为PAM-M信号，所述第一路调制后的光信号和所述第二路调制后的光信号经相位调整后二者的相位差为
Figure GPA0000251205080000051
所述合成信号为M*N-QAM信号。
本发明实施例的器件可以实现M*N-QAM信号的输出，例如实现16-QAM信号的输出。通过常规的实现方式是采用外置光源和一个马赫-曾德尔调制(Mach-Zehnder Modulator，MZM)或IQ调制实现，芯片尺寸较大并且难以集成，功耗较大，本发明实施例的器件集成简单，芯片结构紧凑，过本发明实施例的器件可以大大减低芯片的复杂度，可以减小芯片成本。
在本发明的一个实施例中，调整模块可以通过电注入或热调谐的方式调整两路调制后的光信号之间的相位差或光程差。
本发明实施例中的调整模块可以通过集成方式实现相位的调整和不同光信号到达合束器的光程的调整，也可以通过分离器件分别实现上述相位和光程的调整。不同光信号到达合束器的光程不同，不同光信号到达合束器的时间就不同。
本发明实施例的生成光信号的器件可以集成在一块芯片上实现，即将激光器、调制器、调整模块等各个组成部分集成在一块芯片上，也可以将激光器、调制器、调整模块等各个组成部分通过分离的芯片或器件实现。
第二方面，提供了一种芯片，所述芯片包括如第一方面所述的任一种实现方式中生成光信号的器件。
本发明实施例提供的一种芯片，包括了上述第一方面中生成光信号的器件的各个组成部分。与传统的生成光信号的器件相比较，芯片结构紧凑，不再需要MZM或IQ调制，使得器件结构小型化。
结合第二方面，在第二方面的一种实现方式中，所述器件包括：激光器、第一调制器、第二调制器、第一调整模块和合束器；所述激光器的两端分别连接所述第一调制器和所述第二调制器，所述第一调制器与所述第一调整模块连接，所述合束器的两端分别连接所述第一调整模块和所述第二调制器；所述激光器用于向所述第一调制器输出第一路光信号，并向所述第二调制器输出第二路光信号；所述第一调制器用于接收所述第一路光信号和加载的第一路电调制信号，并根据所述第一路电调制信号对所述第一路光信号进行调制，得到第一路调制后的光信号；所述第二调制器用于接收所述第二路光信号加载的第二路电调制信号，并根据所述第二路电调制信号对所述第二路光信号进行调制，得到第二路调制后的光信号；所述第一调整模块用于调整所述第一路调制后的光信号的相位或所述第一路调制后的光信号到达所述合束器的光程；所述合束器用于对相位调整或光程调整后的第一路调制后的光信号和所述第二路调制后的光信号进行合成，得到合成信号，并输出所述合成信号。
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，所述器件还包括第二调整模块，所述第二调整模块用于调整所述第二路调制后的光信号的相位或所述第二路调制后的光信号到达所述合束器的光程。
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，所述第一路电调制信号和所述第二路电调制信号中的一个为原始的电调制信号，另一个为对所述原始的电调制信号进行希尔伯特变换后得到的电调制信号；其中，所述第一路调制后的光信号和所述第二路调制后的光信号经相位调整后二者的相位差为
Figure GPA0000251205080000071
所述合成信号为单边带SSB信号，N为正整数。
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，所述器件还包括偏振旋转器；所述偏振旋转器用于对所述第一路调制后的光信号的偏振态或者所述第二路调制后的光信号的偏振态旋转90度加上360度的整数倍。
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，所述第一路电调制信号为N电平脉冲振幅调制信号PAM-N，所述第二路电调制信号为PAM-M信号，所述合成信号为PAM-M*N信号；其中，所述第一路调制后的光信号和所述第二路调制后的光信号经光程调整后二者的光程差为预设值。
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，所述第一路电调制信号为PAM-N信号，所述第二路电调制信号为PAM-M信号，所述第一路调制后的光信号和所述第二路调制后的光信号经相位调整后二者的相位差为
Figure GPA0000251205080000072
所述合成信号为M*N-QAM信号。
上述第二方面提供的芯片中各个器件和/或单元的功能可以参照第一方面提供的生成光信号的器件中各个模块和/或单元的功能，为了避免重复，在此不再重复。
第三方面，提供了一种生成光信号的方法，所述方法由生成光信号的器件执行，所述器件包括激光器、第一调制器、第二调制器、第一调整模块和合束器，所述激光器的两端分别连接所述第一调制器和所述第二调制器，所述第一调制器与所述第一调整模块连接，所述合束器的两端分别连接所述第一调整模块和所述第二调制器；所述方法包括：所述激光器向所述第一调制器输出第一路光信号，并向所述第二调制器输出第二路光信号；所述第一调制器接收所述第一路光信号和加载的第一路电调制信号，并根据所述第一路电调制信号对所述第一路光信号进行调制，得到第一路调制后的光信号；所述第二调制器接收所述第二路光信号加载的第二路电调制信号，并根据所述第二路电调制信号对所述第二路光信号进行调制，得到第二路调制后的光信号；所述第一调整模块调整所述第一路调制后的光信号的相位或所述第一路调制后的光信号到达所述合束器的光程；所述合束器对相位调整或光程调整后的第一路调制后的光信号和所述第二路调制后的光信号进行合成，得到合成信号，并输出所述合成信号。
本发明实施例的通过在两端出光的激光器的两端分别输出光信号，并在每一端利用调制器进行调制，再利用调整模块调整调制后的光信号相位或到达合束器的光程，最终在合束器对两端的光信号进行合成并输出合成信号，这样能够降低生成光信号的器件成本。
结合第三方面，在第三方面的一种实现方式中，所述器件还包括第二调整模块，所述第二调整模块调整所述第二路调制后的光信号的相位或所述第二路调制后的光信号到达所述合束器的光程。
结合第三方面及其上述实现方式，在第三方面的另一种实现方式中，所述第一路电调制信号和所述第二路电调制信号中一个为原始的电调制信号，另一个为对所述原始的电调制信号进行希尔伯特变换后得到的电调制信号；其中，所述第一路调制后的光信号和所述第二路调制后的光信号经相位调整后二者的相位差为
Figure GPA0000251205080000081
所述合成信号为单边带SSB信号，N为正整数。
结合第三方面及其上述实现方式，在第三方面的另一种实现方式中，所述器件还包括偏振旋转器；所述偏振旋转器对所述第一路调制后的光信号的偏振态或者所述第二路调制后的光信号的偏振态旋转90度加上360度的整数倍。
结合第三方面及其上述实现方式，在第三方面的另一种实现方式中，所述第一路电调制信号为N电平脉冲振幅调制信号PAM-N，所述第二路电调制信号为PAM-M信号，所述合成信号为PAM-M*N信号；其中，所述第一路调制后的光信号和所述第二路调制后的光信号经光程调整后二者的光程差为预设值。
结合第三方面及其上述实现方式，在第三方面的另一种实现方式中，所述第一路电调制信号为PAM-N信号，所述第二路电调制信号为PAM-M信号，所述第一路调制后的光信号和所述第二路调制后的光信号经相位调整后二者的相位差为
Figure GPA0000251205080000082
所述合成信号为M*N-QAM信号。
上述第三方面提供的生成光信号方法中每一个步骤的执行流程可以参照第一方面提供的生成光信号的器件中各个模块和/或单元的功能，为了避免重复在此不再重复。
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生成光信号的器件的示意性结构图。
图2为根据本发明实施例的利用本图所示的器件生成SSB信号的示意图。
图3为根据本发明实施例的利用本图所示的器件生成PAM-N信号的示意图。
图4为根据本发明实施例的利用本图所示的器件生成N*M-QAM信号的示意图。
图5是本发明一个实施例的生成光器件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。
本发明的技术方案可以应用于各种光通信系统，例如：准同步数字系列(Plesiochronous Digital Hierarchy，PDH)光通信系统、同步数字系列(SynchronousDigital Hierarchy，SDH)光通信系统、密集型光波复用(Dense Wavelength DivisionMultiplexing，DWDM)光通信系统、全光网光通信系统等。
图1是本发明一个实施例的生成光信号的器件的示意性结构图。图1的器件可以为发射机，生成光信号并用于发射光信号。图1的器件10包括激光器11、第一调制器12、第二调制器13、第一调整模块14和合束器15。
激光器11的两端分别连接第一调制器12和第二调制器13，第一调制器12与第一调整模块14连接，合束器15的两端分别连接第一调整模块14和第二调制器13。
激光器11用于向第一调制器12输出第一路光信号，并向第二调制器13输出第二路光信号。
第一调制器12用于接收第一路光信号和加载的第一路电调制信号，并根据第一路电调制信号对第一路光信号进行调制，得到第一路调制后的光信号。
第二调制器13用于接收第二路光信号加载的第二路电调制信号，并根据第二路电调制信号对第二路光信号进行调制，得到第二路调制后的光信号。
第一调整模块14用于调整第一路调制后的光信号的相位或第一路调制后的光信号到达合束器的光程。
合束器15用于对相位调整或光程调整后的第一路调制后的光信号和第二路调制后的光信号进行合成，得到合成信号，并输出合成信号。
本发明实施例的通过在两端出光的激光器的两端分别输出光信号，并在每一端利用调制器进行调制，再利用调整模块调整调制后的光信号的相位或到达合束器的光程，最终在合束器对两端的光信号进行合成并输出合成信号，这样能够降低生成光信号的器件成本。
本发明实施例中激光器作为整个器件的内置光源具有两端出光的特性，这样激光器可以向两端输出光信号，不再需要使用分束器对光信号进行分束，从而能够简化器件结构，使得器件小型化。
传统的生成光信号的器件中通常包括一套完整的IQ调制器，需要对光信号进行分束、调制和合束这样的设置，这样的调制器结构的储存大，制作工艺的要求很高，难以实现与光源等的集成，因此常规的方式是采用分离的光源芯片与调制器芯片，这无疑会增大器件的芯片尺寸，提高芯片小型化、集成化的难度。本发明实施例的器件可以利用廉价的EML激光器制造平台，容易实现光源与调制器之间的集成，能够降低器件成本。能够紧凑芯片结构，使得芯片尺寸可以缩小几十倍。
SSB调制是一种可以更加有效的利用电能和带宽的调幅技术。IQ调制可以为将数据分为两路，分别进行载波调制，两路载波相互正交。IQ调制是矢量的方向问题，同相就是矢量方向相同的信号；正交分量就是两个信号矢量正交(例如，相差90°)；IQ信号是一路是0°或180°，另一路是90°或270°，叫做I路和Q路，它们就是两路正交的信号。
本发明实施例中的激光器可以为分布式反馈激光器(Distributed FeedbackLaser，DFB)。DFB具有两端出光的特性，与传统方法中使用分束器相比，DFB不再需要分束器，可以减小器件的复杂度，使得整个器件小型化，结构简单。
本发明实施例中对具体的激光器种类不做限定，只要能够满足两端出光的激光器都可以作为本发明实施例中的激光器，例如，本发明实施例中的激光器可以为法布里-珀罗(Fabry-Perot laser，FP)激光器。
本发明实施例中的激光器可以作为整个器件结构的内置光源，而无需采用传统技术中外置光源的结构，这样能够提高整个器件的集成度，即这种实现方式集成度高，可以通过单个芯片实现。
本发明实施例中的调制器(包括第一调制器或第二调制器)用于接收加载的电调制信号，并利用电调制信号对光信号进行调制。本发明实施例中的调制器可以为强度调制器，例如电吸收调制器(Electricity Absorb Modulation，EAM)，马赫-曾德尔调制器(Mach-Zehnder Modulator，MZ)，微环调制器等。
调制器可以通过在基带信号上加载所需要传递的信息，将基带信号变换成频带信号，使得到频带信号适用于信道传输，这样能够避免接收判决时干扰和噪声的影响。
本发明实施例中的调整模块可以用于调整经过调制器调制后的光信号的相位或光程，使得调制后的两个信号具有预设的相位差或光程差，这样可以满足实际工艺中需要两个信号之间具有指定相位差或光程差的功能。
本发明实施例中的调整模块可以调整调制后光信号的相位，例如，图2和图4中合成SSB信号或合成M*N-QAM信号时调整模块用于调整相位。
另外，调整模块还可以调整调制后光信号的光程，例如图3合成PAM-M*N信号时调整模块用于调整光程。调整模块可以调整调制后光信号的光程可以认为调整模块可以调整调制后的光信号到达合束器的时间。光信号到达合束器的光程不同，即光信号到达合束器的时间不同。例如，调整模块使得两路调制后的光信号的光程差为零，即两路调整后的光信号同步到达合束器。
本发明实施例中的调整模块可以为一个，也可以为两个。当调整模块为一个时，可以仅用于调整第一路调制后的光信号和第二路调制后的光信号中的一路光信号的相位或一路光信号到达合束器的光程；当调整模块为两个时，可以将每个调整模块都与一个调制器相连接，每个调整模块用于调整一路调制后的光信号到达合束器的光程。用两个调整模块可以获得更加精确的调整效果，以及能够获得更加高效的相位或光程调整功能。如图1为仅在一个调制器(例如，第一调制器)的一端连接一个调整模块(例如，第一调整模块)。图2可以在每个调制器的一端分别连接一个调整模块，例如，图2中第一调制器12与第一调整模块14相连接，第二调制器13与第二调整模块16相连接。
本发明实施例中的调整模块可以通过控制信号实现对调整模块中光信号相位或光程的调整。控制信号可以是直流信号。
本发明实施例中生成光信号的器件可以为发射机，本申请旨在提供一种简单的模块化的发射机形式，这样能够满足多种调制格式，例如SSB/PAM-N、QAM等的要求，并且本发明实施例中的器件或发射机可以具有更加紧凑的芯片结构，能够降低器件的成本。
下面举例说明利用本发明实施例的器件生成各类光信号。
图2为根据本发明实施例的本图所示的器件生成SSB信号的示意图。即本发明实施例的输出信号可以为SSB信号。图2的器件可以包括激光器11、第一调制器12、第二调制器13、第一调整模块14和合束器15。图2的器件还可以包括第二调整模块16。其中，第二调整模块为可选的模块。
本发明实施例中激光器11可以为DFB，第一调制器和第二调制器可以为EAM，也可以为ZM。下面可以激光器为DFB，调制器为EAM为例进行说明。
本发明实施例中合束器15可以为多模干涉耦合器(Multimode Interference，MMI)。
激光器11(例如，DFB)作为整个生成光信号的器件的内置光源，光可以通过在激光器施加直流的驱动电压，使得激光器发出光信号。激光器上的光信号从DFB的两端分别输出，分别进入第一调制器(例如EAM)和第二调制器(例如EAM)。第一调制器可以接收激光器发出的光信号(例如第一路光信号)，还可以接收外界的电调制信号(例如第一路电调制信号)，并且利用电调制信号对光信号进行调制，得到调制后的光信号(例如第一路调制后的光信号)。同理，第二调制器也可以接收激光器发出的光信号(例如第二路光信号)，还可以接收外界的电调制信号(例如第二路电调制信号)，并且利用该电调制信号对该光信号进行调制，得到调制后的光信号(例如第二路调制后的光信号)。
本发明实施例中，分别进入第一调制器和第二调制器的第一路电调制信号和第二路电调制信号可以由原始的电调制信号获得。这里，原始的电调制信号可以为任一电调制信号，例如，原始的电调制信号可以为NRZ电调制信号、PAM-4电调制信号、16-QAM电调制信号等。原始的电调制信号的频谱可以是对称的，如图2所示，将原始的电调制信号分为两路，第一路电调制信号直接进入第一调制器12中。第二路电调制信号经过希尔伯特变换后得到变换后的电调制信号，变换后的电调制信号进入第二调制器13中。两路电调制信号分别加载到激光器两端的调制器。两个调制器分别利用各自加载的电调制信号对进入自身调制器的光信号进行调制。
当图2所示的器件中只有一个调整模块时，例如，只有第一调整模块，原始的电调制信号经过第一调制器后再经过第一调整模块，可以使得经过两个调制器调制后的信号的相位差为π/2。可选地，经过两个调制器调制后的相位差也可以为
Figure GPA0000251205080000131
其中，N为正整数。最终两束不同的光信号可以通过合束器进行合成，并输出合成后的信号，实现SSB信号的输出。
应理解，经过两个调制器调制后的两路光信号的相位差可以为
Figure GPA0000251205080000132
在本发明的一个实施例中，可以仅在第一调制器的一端连接一个调整模块，使得调制后的两路光信号的相位差满足
Figure GPA0000251205080000133
也可以仅在第二调制器的一端连接一个调整模块，使得调制后的两路光信号的相位差满足
Figure GPA0000251205080000134
两种实现方案仅不同的是留下哪一个半边带信号。
在本发明的另一个实施例中，还可以在第一调制器和第二调制器的一端分别连接一个调整模块，如图2所示，第一调制器12与第一调整模块14相连接，第二调制器13与第二调整模块16相连接，这时，第一调整模块和第二调整模块可以共同作用实现调制后的两路光信号的相位差。例如，第一调整模块和第二调整模块分别实现两路调制后的光信号
Figure GPA0000251205080000135
和
Figure GPA0000251205080000136
的相位差调整。这样通过两个调整模块，可以获得更加准确的调整效果，能够提高相位调整的准确性。
图3为根据本发明实施例的利用本图所示的器件生成PAM-N信号的示意图。即本发明实施例的输出信号可以为PAM-N信号。图3的器件可以包括激光器11、第一调制器12、第二调制器13、第一调整模块14、合束器15和偏振旋转器17。
本发明实施例中激光器11可以为DFB，第一调制器和第二调制器可以为EAM，也可以为MZ。这里以激光器为DFB，调制器为MZ为例进行说明。
本发明实施例中合束器15可以为偏振合束器。
光从DFB激光器两端出射，分别经过左右两个MZ。本发明实施例中的电调制信号可以为PAM-4电调制信号，这里的电调制信号可以通过电路得到。PAM-4的电调制信号被拆分成两路NRZ信号，分别代表低位信息(Least Significant Bit，LSB)与高位信息(MostSignificant Bit，MSB)。两路NRZ信号分别加载到两个EAM上对于响应的光信号进行信号调制，拆分PAM-4信号的方式可以按照现有技术执行。其中，代表低位信息的一侧出光功率为P/2，而代表高位信息的一侧出光功率为P。两侧中任意一侧经过调制后的光信号可以通过一个调整模块调整调制后的光信号到达合束器的光程，使得两路调制后的光信号具有预设的光程差，这种使得光程差为预设值的方法可以用于弥补实际装配过程中的装配误差造成的光程偏差。
本发明实施例中的调整模块可以用来调整第一调制器输出的调制后的光信号到达合束器的光程。
另外，两路调制后的光信号中任意一路经过一个偏振旋转器可以实现偏振态旋转90+P*360度，其中，P为整数，从而与另一路的偏振态垂直。最后通过合束器，将经调整模块和偏振旋转器输出的两路信号进行合成，并输出合成信号。
本发明实施例中的器件可以包括一个偏振旋转器，如图3所示。器件还可以包括两个偏振旋转器，一个偏振旋转器对第一路调制后的光信号的偏振态旋转第一角度，另一偏转旋转器对第二路调制后的光信号的偏振态旋转第二角度，其中，第一角度和第二角度之和为90度加上360度的整数倍，即两路调制后的光信号的偏振态垂直。
本发明实施例的输出信号可以为PAM-N信号。例如，当电调制信号为PAM-4信号时，输入两个调制器的信号为NRZ信号，如图3中所标示的。当电调制信号为PAM-16信号时，输入两个调制器的信号为PAM-4信号。
本发明实施例中，PAM-N表示一个具有N个电平状态的PAM信号。例如，PAM-4信号可以表示具有4个电平状态的信号，PAM-8信号可以表示具有8个电平状态的信号。
利用本发明实施例生成PAM-N*M信号可以绕开现有技术中器件的线性度问题。例如，生成PAM-4信号将多电平信号分解为二电平信号，将多电平信号分解为二电平信号，对于器件的线性度完全没有要求，这样可以获得更好的信号质量，并且这种实现方式集成度高，可以通过单个芯片实现。
本发明实施例的调整模块可以为一个，也可以为两个。当调整模块为两个时，每个调整模块分别与调制器相连接。其中一个调整模块一端与调制器相连接，一端与偏振旋转器相连接。两个调整模块可以共同调整调制后的光信号到达合束器的光程，这样能够提高调整的精度。两个调整模块还可以共同作用，使得调制后的光信号具有指定的光程差，这样也可以提高调整光程的准确性。
由于PAM-4信号包括的信息量是NRZ信号包括的信息量的两倍，因此如果使用PAM-4来代替NRZ，则在同样的信号速率下传输的信息量可以提升一倍，原100GbE的信号吞吐率可以提升到200GbE。PAM-4信号具有4个电平，是16QAM调制的基带调制电平。PAM-4信号的应用广泛，而且信息量大，就要求生成PAM-4信号的工艺简单方便成本低。利用本发明实施例的器件生成PAM-4能够满足成本低，工艺简单的要求。
图4为根据本发明实施例的利用本图所示的器件生成N*M-QAM信号的示意图。即本发明实施例的输出信号可以为M*N-PAM信号。图3的器件可以包括激光器11、第一调制器12、第二调制器13、第一调整模块14和合束器15。
本发明实施例中激光器11可以为DFB，第一调制器和第二调制器可以为EAM，也可以为MZ。这里以激光器为DFB，调制器为EMA为例进行说明。
本发明实施例中合束器15可以为MMI。
光信号从DFB两端出射，分别经过左右两个EAM。在两个EAM上分别加载PAM-4电调制信号，通过两个EAM利用电调制信号对光信号进行调制。其中一路通过
Figure GPA0000251205080000151
调整模块，通过调整模块的可以为任意一路光信号。然后，通过合束器将两路光信号合成并输出。由于两路信号之间存在
Figure GPA0000251205080000152
相位差，在复平面上相互垂直，最终可以输出16-QAM信号。这里，N为正整数。
输出信号为16-QAM信号时，进入第一调制器和第二调制器的信号可以都为PAM-4电调制信号。两路PAM-4电调制信号可以为相互独立的信号，也可以是由如图4中所示的16-QAM电调制信号拆分得到的。
本发明实施例中的输出信号可以为M*N-QAM信号，这里N和M均为正整数。当第一调制器和第二调制器的电调制信号分别为PAM-M电调制信号和PAM-N电调制信号时，合束器合成并输出的合成信号可以为M*N-QAM信号。M*N-QAM表示具有M*N个符号的QAM信号。例如，16-QAM表示具有16个符号的QAM信号，如图4中画出的信号图。
本发明实施例的器件可以实现M*N-QAM信号的输出，例如实现16-QAM信号的输出。通过常规的实现方式是采用外置光源和一个马赫-曾德尔调制器(Mach-ZehnderModulator，MZM)或IQ调制实现，芯片尺寸较大并且难以集成，功耗较大，本发明实施例的器件集成简单，芯片结构紧凑，过本发明实施例的器件可以大大减低芯片的复杂度，可以减小芯片成本。
本发明实施例中也可以包括两个调整模块，两个调整模块共同作用实现对调制后的信号的相位的调整，或者，使用两个调整模块共同实现对调制后的信号相位的调整。这样，能够提高调整的精确度和灵活性。
以上结合图1和图4详细描述了根据本发明实施例的生成光信号的器件，下面将结合图5详细描述根据本发明实施例的生成光信号的方法。
图5是本发明一个实施例的生成光器件的方法的示意性流程图。图5所示的方法可以由生成光信号的器件执行，该器件包括激光器、第一调制器、第二调制器、第一调整模块和合束器。激光器的两端分别连接第一调制器和第二调制器，第一调制器与第一调整模块连接，合束器的两端分别连接第一调整模块和第二调制器。
生成光器件的方法可以根据下列流程执行。
101，激光器向第一调制器输出第一路光信号，并向第二调制器输出第二路光信号。
102，第一调制器接收第一路光信号和加载的第一路电调制信号，并根据第一路电调制信号对第一路光信号进行调制得到第一路调制后的光信号。
103，第二调制器接收第二路光信号加载的第二路电调制信号，并根据第二路电调制信号对第二路光信号进行调制得到第二路调制后的光信号。
104，第一调整模块调整第一路调制后的光信号的相位或第一路调制后的光信号到达合束器的光程。
105，合束器对相位调整或光程调整后的第一路调制后的光信号和第二路调制后的光信号进行合成得到合成信号，并输出合成信号。
本发明实施例的通过在两端出光的激光器的两端分别输出光信号，并在每一端利用调制器进行调制，再利用调整模块调整调制后的光信号的相位或到达合束器的光程，最终在合束器对两端的光信号进行合成并输出合成信号，这样能够降低生成光信号的器件成本。
图5的本发明实施例的生成光信号方法中每一个步骤的执行流程可以参照图1至图4中生成光信号的器件中各个模块和/或单元的功能，为了避免重复在此不再重复。
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 (13)

1.一种生成光信号的器件，其特征在于，包括：
激光器、第一调制器、第二调制器、第一调整模块和合束器；
所述激光器的两端分别连接所述第一调制器和所述第二调制器，所述第一调制器与所述第一调整模块连接，所述合束器的两端分别连接所述第一调整模块和所述第二调制器；
所述激光器用于向所述第一调制器输出第一路光信号，并向所述第二调制器输出第二路光信号；
所述第一调制器用于接收所述第一路光信号和加载的第一路电调制信号，并根据所述第一路电调制信号对所述第一路光信号进行调制，得到第一路调制后的光信号；
所述第二调制器用于接收所述第二路光信号加载的第二路电调制信号，并根据所述第二路电调制信号对所述第二路光信号进行调制，得到第二路调制后的光信号；
所述第一调整模块用于调整所述第一路调制后的光信号的相位或所述第一路调制后的光信号到达所述合束器的光程；
所述合束器用于对相位调整或光程调整后的第一路调制后的光信号和所述第二路调制后的光信号进行合成，得到合成信号，并输出所述合成信号。
2.如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述器件还包括第二调整模块，
所述第二调整模块用于调整所述第二路调制后的光信号的相位或所述第二路调制后的光信号到达所述合束器的光程。
3.如权利要求1或2所述的器件，其特征在于，
所述第一路电调制信号和所述第二路电调制信号中一个为原始的电调制信号，另一个为对所述原始的电调制信号进行希尔伯特变换后得到的电调制信号；
其中，所述第一路调制后的光信号和所述第二路调制后的光信号经相位调整后二者的相位差为
Figure FDA0002346078050000011
所述合成信号为单边带SSB信号，N为正整数。
4.如权利要求1或2所述的器件，其特征在于，所述器件还包括偏振旋转器；
所述偏振旋转器用于对所述第一路调制后的光信号的偏振态或者所述第二路调制后的光信号的偏振态旋转90度加上360度的整数倍。
5.如权利要求4所述的器件，其特征在于，
所述第一路电调制信号为N电平脉冲振幅调制信号PAM-N，所述第二路电调制信号为M电平脉冲振幅调制信号PAM-M，所述合成信号为M*N电平脉冲振幅调制信号PAM-M*N；
其中，所述第一路调制后的光信号和所述第二路调制后的光信号经光程调整后二者的光程差为预设值。
6.如权利要求1或2所述的器件，其特征在于，
所述第一路电调制信号为N电平脉冲振幅调制信号PAM-N，所述第二路电调制信号为M电平脉冲振幅调制信号PAM-M，所述第一路调制后的光信号和所述第二路调制后的光信号经相位调整后二者的相位差为
Figure FDA0002346078050000012
所述合成信号为具有M*N个符号的多符号正交幅相调制信号M*N-QAM。
7.一种芯片，其特征在于，所述芯片包括如权利要求1-6任一项所述的生成光信号的器件。
8.一种生成光信号的方法，其特征在于，所述方法由生成光信号的器件执行，所述器件包括激光器、第一调制器、第二调制器、第一调整模块和合束器，所述激光器的两端分别连接所述第一调制器和所述第二调制器，所述第一调制器与所述第一调整模块连接，所述合束器的两端分别连接所述第一调整模块和所述第二调制器；
所述方法包括：
所述激光器向所述第一调制器输出第一路光信号，并向所述第二调制器输出第二路光信号；
所述第一调制器接收所述第一路光信号和加载的第一路电调制信号，并根据所述第一路电调制信号对所述第一路光信号进行调制，得到第一路调制后的光信号；
所述第二调制器接收所述第二路光信号加载的第二路电调制信号，并根据所述第二路电调制信号对所述第二路光信号进行调制，得到第二路调制后的光信号；
所述第一调整模块调整所述第一路调制后的光信号的相位或所述第一路调制后的光信号到达所述合束器的光程；
所述合束器对相位调整或光程调整后的第一路调制后的光信号和所述第二路调制后的光信号进行合成，得到合成信号，并输出所述合成信号。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述器件还包括第二调整模块，
所述第二调整模块调整所述第二路调制后的光信号的相位或所述第二路调制后的光信号到达所述合束器的光程。
10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，
所述第一路电调制信号和所述第二路电调制信号中一个为原始的电调制信号，另一个为对所述原始的电调制信号进行希尔伯特变换后得到的电调制信号；
其中，所述第一路调制后的光信号和所述第二路调制后的光信号经相位调整后二者的相位差为
Figure FDA0002346078050000021
所述合成信号为单边带SSB信号，N为正整数。
11.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述器件还包括偏振旋转器；
所述偏振旋转器对所述第一路调制后的光信号的偏振态或者所述第二路调制后的光信号的偏振态旋转90度加上360度的整数倍。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，
所述第一路电调制信号为N电平脉冲振幅调制信号PAM-N，所述第二路电调制信号为M电平脉冲振幅调制信号PAM-M，所述合成信号为M*N电平脉冲振幅调制信号PAM-M*N；
其中，所述第一路调制后的光信号和所述第二路调制后的光信号经光程调整后二者的光程差为预设值。
13.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，
所述第一路电调制信号为N电平脉冲振幅调制信号PAM-N，所述第二路电调制信号为M电平脉冲振幅调制信号PAM-M，所述第一路调制后的光信号和所述第二路调制后的光信号经相位调整后二者的相位差为
Figure FDA0002346078050000022
所述合成信号为具有M*N个符号的多符号正交幅相调制信号M*N-QAM。
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