CN108476063A - 基于InP的光发射机中的光损的表征和补偿 - Google Patents

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Abstract

一种用于表征并补偿光发射机中的光损的方法和设备包括操作包括第一父MZ和第二父MZ的光发射机，每个包括多个子MZ调制器。对多个子MZ调制器中的每个产生电光RF传递函数。对多个电光RF传递函数中的每个确定曲线拟合参数，并且使用曲线拟合参数来确定每个子MZ调制器的操作点。使用曲线拟合参数来确定IQ功率失衡。确定补偿所确定的IQ功率失衡的初始RF驱动功率级。使用曲线拟合参数来对初始RF驱动功率级确定XY功率失衡。确定操作RF驱动功率，这些操作RF驱动功率补偿光发射机的第一IQ功率失衡和第二IQ功率失衡以及XY功率失衡。

Description

基于InP的光发射机中的光损的表征和补偿
本文所使用的章节标题仅仅是出于组织的目的，不应被解释为以任何方式限制本申请中描述的主题。
技术领域
背景技术
对于光纤通信能力的日益增长的需求持续推动长距离和城域光网络部署中所用的光发射机技术的改进。解决大带宽要求、高端口密度和较低系统功耗的组合的需要持续推进技术限制。同相正交相位(IQ)光调制器支持现今的相干光学系统中的高调制带宽。针对该应用的重要的调制器性能参数包括生成π弧度的相移的低驱动电压Vπ、高线性、高调制带宽以及低插入损耗。另外，大容量系统需要小的形状因子和高的组件可靠性。
当代IQ调制器非常依赖于铌酸锂LiNbO3技术。然而，LiNbO3调制器对实现低驱动电压所需的调制器大小有基本的限制。基于复合的III-V半导体的调制器技术对于高带宽和紧凑器件配置是有潜能的，并且III-V器件已经被广泛用作目前部署的电信系统中的光学激光源和检测器。特别是磷化铟(InP)技术非常适合于调制电信系统波长。磷化铟技术与允许进行精确的过程控制的晶圆级制造也是兼容的，并且可以以低成本包装使用。磷化铟技术的这些特征显著地降低了InP调制器组件的成本，从而使得InP调制器能够具有每一个传输位的可接受的成本。
发明内容
附图说明
在以下结合附图进行的详细描述中更具体地描述根据优选的示例性实施例的本教导、加之其进一步的优点。本领域技术人员将理解下面描述的附图仅仅是出于例示说明的目的。附图不一定是按比例的，而是一般将重点放在例示说明本教导的原理上。附图并不意图以任何方式限制申请人的教导。
图1例示说明根据本教导的光发射机减损表征器和补偿器的实施例。
图2例示说明根据本教导的调制器驱动放大器的实施例。
图3例示说明根据本教导的光发射机中的光损的表征和补偿的方法。
图4例示说明用于使用本教导的方法确定MZ调制器RF驱动电压参数的绘图。
图5例示说明对于嵌入到波长可调谐的基于InP的光发射机中的四个MZ调制器测得的电光RF传递函数的绘图。
图6A例示说明补偿之前的作为波长的函数的发射机调制器功率失衡。
图6B例示说明使用本教导的方法补偿之后的作为波长的函数的发射机调制器功率失衡。
图7A例示说明从没有补偿的DP-QPSK发射机测得的性能数据。
图7B例示说明从图7A所示的没有补偿的DP-QPSK发射机测得的性能数据的继续部分。
图8A例示说明从使用本教导的补偿方法的实施例的DP-QPSK发射机测得的性能数据。
图8B例示说明从使用本教导的补偿方法的实施例的DP-QPSK发射机测得的性能数据的继续部分。
具体实施方式
本说明书中所称“一个实施例”或“实施例”意指结合该实施例描述的特定的特征、结构或特性包括在本教导的至少一个实施例中。短语“在一个实施例中”在本说明书中各个地方的出现不一定全都指的是同一个实施例。
应理解，本教导的方法的单个的步骤可以按任何次序和/或同时执行，只要本教导保持可操作即可。此外，应理解，本教导的设备和方法可以包括所描述的实施例中的任何数量的或全部的实施例，只要本教导保持可操作即可。
现在将参照如附图所示的本教导的示例性实施例来更详细地描述本教导。虽然本教导是结合各种实施例和例子描述的，但是并不意图本教导限于这样的实施例。相反，本教导包含如本领域技术人员将意识到的各种替代、修改和等同。可以接触本文的教导的本领域普通技术人员将认识到如所描述的本公开的范围内的另外的实现、修改和实施例以及其他使用领域。
最近的发展已经显示出基于InP的光发射机调制器提供相对较高的带宽、相对较低的驱动电压以及相对较低的插入损耗的能力。然而，基于InP的调制器由于各种原因，仍不适合于广泛部署。特别是，在双偏振同相和正交相位InP光调制器中最小化IQ功率失衡和XY功率失衡的波长依赖性以产生用于在长距离和城域光网络中传输的理想的信号星座方面，需要进行改进。
本教导的一个特征是提供一种设备和方法，该设备和方法首先表征、然后补偿基于InP技术的双偏振同相和正交光发射机调制器中的IQ功率失衡和XY功率失衡的波长依赖性。根据本教导的设备包括表征器、还有补偿器，表征器主动地确定与发射机的IQ功率失衡和XY功率失衡相关的参数，补偿器至少减小，在一些情况下移除，发射机中的任何或所有波长处的IQ功率失衡和XY功率失衡。
图1例示说明根据本教导的光发射机调制器减损表征器和补偿器100的实施例。光发射机减损表征器和补偿器100包括发射机光学部件(TOSA)102。在电信和数据通信网络和链路中，TOSA是作为用于在光纤上发送和接收数据的光学收发器系统的一部分的部件。TOSA 102将电信号转换为耦合到光纤中的光信号。在一些实施例中，发射机光学部件102容纳在金制外壳中。因为TOSA 102被设计为与其他光学部件单元进行互操作，所以必须使用简单的且有效的表征和补偿系统来建立和控制TOSA 102操作性能。
在一些实施例中，发射机光学部件102是双偏振同相(I)和正交(Q)光发射机调制器。双偏振同相(I)和正交(Q)光发射机调制器包括四个子马赫曾德(Mach-Zehnder，MZ)调制器104、106、108、110，这些调制器嵌套形成一对父MZ调制器，该对父MZ调制器在本文中被称为第一父MZ调制器112和第二父MZ调制器114。在一些实施例中，双偏振同相(I)和正交(Q)光发射机调制器使用基于InP的光调制器组件。双偏振同相(I)和正交(Q)光调制器的光输入116光耦合到第一父MZ调制器112和第二父MZ调制器114的光输入。如本文所使用的首字母缩略词MZM是指马赫曾德调制器。
发射机光学部件102还包括可调谐激光源118，在一些实施例中，可调谐激光源118是全C带波长、可热调谐的激光源。在图1所示的实施例中，可调谐激光器118的输出光耦合到双偏振同相(I)和正交(Q)光调制器的光输入116。发射机光学部件102在光输出120处生成波长可调谐的调制光信号，包括100-Gb/s DP-QPSK和/或200-Gb/s DP-16QAM格式光信号。
在图1所示的配置中，第一父MZ调制器112和第二父MZ调制器114均对双偏振调制器中的两个偏振中的一个进行调制。例如，在图1所示的实施例中，MZ调制器104、106是形成父MZ调制器112的子MZ调制器。MZ调制器106光连接到π/2相移器122。相移器122的输出和MZ调制器104的输出组合形成父MZ调制器112的输出，父MZ调制器112产生X偏振的调制光束。父MZ调制器112在本文中也被称为X-Pol.调制器。类似地，MZ调制器108、110是与父MZ调制器114相关联的子MZ调制器。MZ调制器110光连接到π/2相移器124。相移器124的输出和MZ调制器108的输出组合并且通过45°对齐的偏振旋转器126以形成父MZ调制器114的输出，父MZ调制器114产生Y偏振的调制光束。父MZ调制器114在本文中也被称为Y-Pol.调制器。
在双偏振光发射机的操作中，MZ调制器104、106分别对父MZ调制器112调制的X偏振光束调制同相和正交相位。MZ调制器108、110分别对通过45°对齐的偏振旋转器126以提供父MZ调制器114调制的Y偏振光的光束调制同相和正交相位。父MZ调制器114的输出和父MZ调制器112的输出组合形成发射机光学部件102的双偏振同相(I)和正交(Q)光调制器的输出120。
MZ调制器104、106、108、110的电调制输入均连接到相应的调制器驱动放大器128、130、132和134的输出。调制器驱动放大器128、130、132和134均向相应的MZ调制器供应调制信号。在一些实施例中，调制器驱动放大器128、130、132和134是线性射频调制器驱动放大器。连接到MZM-XI 104的调制器驱动放大器128具有正差分输入端口XIP 136和负差分输入端口XIN 138。连接到MZM-XQ 106的调制器驱动放大器130具有正差分输入端口XQP 140和负差分输入端口XQN 142。连接到MZM-YI 108的调制器驱动放大器132具有正差分输入端口YIP 144和负差分输入端口YIN 146。连接到MZM-YQ110的调制器驱动放大器134具有正差分输入端口YQP 148和负差分输入端口YQN 150。
光发射机减损表征器和补偿器100还包括信号发生器152。例如，信号发生器152可以是生成变化的RF输出功率级的1-GHz RF正弦信号发生器。本教导的一个特征是，即使当光发射机的数据速率相对较高时，也使用相对较低的RF频率来进行表征。使用具有低的1-GHz带宽的信号发生器有利地使得表征和补偿系统可以用低成本信号发生器实现。1GHz RF频率已经显示出足以对于光发射机在100Gb/s或200Gb/s的速率下的操作表征MZ调制器的电光响应曲线。在各种实施例中，信号发生器152在500MHz至3GHz的RF频率范围内操作。该频率范围提供各种MZ调制器的电光RF响应的可接受的表征，并且还使得实施例可以使用低成本信号发生器。在一个特定的实施例中，1-GHz正弦信号源的RF输出功率级在-15dBm和+6dBm之间变化。
信号发生器152的单端输出电连接到180度RF混合器154。在一些实施例中，180度RF混合器154是3GHz低成本混合器。180度RF混合器154将信号发生器152的单端输出转换为具有正输出156和负输出158的差分输出。180度RF混合器154的正差分输出156电连接到第一4位置(4-positoin)RF开关160。第一4位置RF开关160在四个端口处的输出之间切换输入，这四个端口包括第一端口162、第二端口164、第三端口166和第四端口168，第一端口162电连接到差分输入端口XIP 136，第二端口164电连接到差分输入端口XQP 140，第三端口166电连接到差分输入端口YIP 144，第四端口168电连接到差分输入端口YQP 146。
180度RF混合器154的负差分输出158电连接到第二4位置RF开关170，第二4位置RF开关170在四个端口处的输出之间切换输入，这四个端口包括第一端口172、第二端口174、第三端口176和第四端口178，第一端口172连接到差分输入端口XIN 138，第二端口174连接到差分输入端口XQN 142，第三端口176连接到差分输入端口YIN 146，第四端口178连接到差分输入端口YQN 150。信号发生器152、180度RF混合器154、第一4位置RF开关160、第二4位置RF开关170、调制器驱动放大器128、130、132和134以及MZ调制器104、106、108、110之间的连接是电RF连接。因此，两个RF开关160、170用于将180度RF混合器154的差分输出引导到RF调制器驱动器放大器128、130、132、134的差分输入。
表征器和补偿器100还包括光功率计量器180，光功率计量器180具有耦合到发射机光学部件102的光输出120的光输入。在一些实施例中，光功率计量器180是具有大于1GHz的检测器带宽的波长校准的光功率计量器。光功率计量器180检测在信号发生器152处发起的RF调制，该RF调制被MZ调制器104、106、108、110施加于可调谐激光源118产生的波长可调谐的光信号上。RF开关160、170用于将用于表征的RF调制信号单个地循环加到每个MZ调制器104、106、108、110上，以使得每个MZ调制器104、106、108、110的响应可以被单个地表征。
处理器182用于收集表征器测得的数据，并且还用于提供控制输出以供表征器和补偿器100进行补偿。对于表征，处理器182使用控制路径连接到光功率计量器180的电输出和信号发生器152的电输出。在一些实施例中，控制路径是由通用接口总线(GPIB)提供的。处理器182收集在可调谐激光器118输出的各种波长下根据由信号发生器152提供的信号发生器功率级的来自光功率计量器180的光功率数据。处理器182还可以从调制器驱动放大器128、130、132、134推导RF输出功率信息。驱动器放大器的RF输出功率是到MZM的RF输入驱动功率。到MZM的RF输入功率也常被称为RF驱动功率或RF输入驱动功率。因此，处理器可以使用控制路径连接来直接从调制器驱动放大器收集表示到MZ调制器的RF输入功率的数据。
在一些实施例中，信号发生器152通过使RF音调或频率的功率级从低功率缓变到高功率来产生表征RF调制信号。表征RF调制信号的特定的起始功率级和结束功率级取决于MZ调制器104、106、108、110的Vπ。度量Vπ是到MZ调制器的峰到峰输入RF电压，该电压是将π弧度的相移引入到正被驱动的MZ调制器的光信号上所需要的。在许多实施例中，根据MZ调制器的Vπ，信号发生器152的RF功率在-15dBm和+6dBm之间变化。
在操作中，处理器182通过对各种波长下根据信号发生器驱动功率的测得的光功率的数据进行处理来确定依赖于波长的同相和正交功率失衡。更具体地说，处理器182将IQ功率失衡确定为双偏振同相和正交光调制器的每一偏振的、I子和Q子MZ调制器的输出光功率之间的功率差。处理器182还通过对父MZ调制器112和父MZ调制器114的调制的输出功率之间的功率差进行处理来确定偏振功率失衡。也就是说，处理器182将XY功率失衡确定为在X偏振和Y偏振中调制的光之间的功率差。
处理器182电连接到与调制器驱动放大器128、130、132和134相关联的控制输入，这些调制器驱动放大器128、130、132和134与相应的MZ调制器104、106、108、110相关联。处理器182将控制信号发送到驱动放大器128、130、132和134，其用于人工地设置驱动放大器的电压设置点来实现特定增益。在一些实施例中，调制器驱动放大器128、130、132和134被控制以在自动增益控制操作模式下操作从而不相等地驱动MZ调制器104、106、108和110的相应的RF调制输入。
表征器和补偿器100在光输出120处产生补偿基于InP的发射机光学部件102的光损(比如依赖于波长的IQ功率失衡和XY功率失衡)的信号。在一个实施例中，表征器和补偿器100的补偿器的光输出120提供100-Gb/s DP/QPSK和/或200-Gb/s DP-16QAM光学通信信号，该信号补偿依赖于波长和依赖于偏振的功率平衡，包括IQ功率失衡和XY功率失衡。
本教导的表征器和补偿器100的一个特征是表征和补偿可以在现场执行。内部光检测器184、186和188连接到两个父MZ调制器112、114的输出，并且还连接到发射机光学部件102的组合输出120。现场补偿可以用于补偿引起IQ功率失衡和XY功率失衡的现场中老化的组件。
IQ功率失衡与温度有一定的独立性，部分是因为I子MZ调制器和Q子MZ调制器嵌入到构建到单片基板上的父MZ调制器超级结构中。每个IQ父MZ调制器芯片物理地置于热电冷却器(TEC)上，该TEC被操作用来保持特定温度，该温度被设置为40℃至50℃的范围内的操作温度。而且，RF自动增益控制通过使用温度补偿的RF峰值检测器二极管在RF驱动器放大器上运行。因此，就IQ失衡变化而言，工厂校准通常是足够的。
在一些实际的实施例中，因为外部大块光学组件用于对执行IQ调制的两个单独的IQ MZ调制器芯片的两个输出进行偏振复用，并且耦合效率在一些情况下对温度是敏感的，所以XY功率失衡可能会在现场发生。为了克服XY功率失衡的这个依赖性，在发射机光学部件102的输出120处放置光电二极管188以在现场耦合并测量来自TOSA 102的输出的光。
本教导的表征器和补偿器100的另一特征是，表征和补偿可以用于补偿热效应。简单的DC方法可以用于闭合温度敏感的反馈回路。首先，相对于属于每个相应的偏振X-Pol.和Y-Pol.的输出光功率来对连接到每个父MZ调制器112、114的两个内部光电二极管184、186的响应性进行校准。然后，处理器182在正常操作下使用两个光电二极管184、186输出电流来估计在每个偏振中退出发射机光学部件102的最终输出功率。使用最终抽头监视器光电二极管188将这个估计的功率与总测得光输出功率进行比较以产生可以用于补偿XY功率失衡变化的误差信号。
本领域技术人员将意识到，虽然图1的减损表征器和补偿器100是结合DP-QPSK/DP-16QAM类型的发射机例示和描述的，但是应理解，本教导的减损表征器和补偿器可以与许多其他的光发射机一起使用。此外，虽然本教导的一些实施例是结合基于InP的光调制器描述的，但是对于熟悉光发射机技术的现有技术的人来说将理解的是，本教导的补偿器可以应用于许多其他类型的光调制器。
在一些实施例中，使用从调制器驱动放大器128、130、132和134直接提供的RF功率读数来确定调制器驱动放大器128、130、132和134施加于MZ调制器的驱动电压和RF输入功率。图2例示说明本教导的调制器驱动放大器200的实施例。熟悉现有技术的人将意识到，任何数量的调制器驱动放大器设计可以用于本教导中。结合图2描述的特定的调制器驱动放大器200包括电放大器202，电放大器202包括本领域中已知的许多电放大器设计之一。在一些实施例中，电放大器202包括两级或三级驱动器放大器，该放大器包括第一差分放大器级，接着是第二单端放大器级和第三单端放大器级。调制器驱动放大器200具有用于施加正RF信号和负RF信号的两个差分输入204、206。调制器驱动放大器200具有单端输出208，单端输出208将RF输出电压提供给MZ调制器输入。调制器驱动放大器200的一些实施例包括峰值检测器210，峰值检测器210可以是从放大器200的输出208连接到地的RF峰值检测器二极管。
调制器驱动放大器的输出200的输出处的输出功率、因此电压可以通过调制器驱动放大器200的读出端口212被作为RF峰值检测器210的rms输出电压读取。调制器驱动放大器200包括固件组件214，固件组件214用于控制电放大器202的输出功率和增益。固件组件214具有输入216，输入216使得用户可以提供控制调制器驱动放大器200的各种输入。例如，用户可以输入增益控制电压，该增益控制电压控制电放大器202在输出208处提供的RF输出功率和/或电放大器202的从输入到输出的增益。用户还可以控制是在电压域中、还是在功率域中提供读出和/或控制功能。在一些实施例中，调制器驱动放大器200是线性RF驱动器放大器，该放大器是具有增益控制输入的可变增益放大器。通过调整施加于相应的增益控制输入的电压来改变增益。
本教导的一个特征是，可以通过使用峰值检测器210电压的读出端口212在调制器驱动放大器200的输出208处读取直接施加于MZ调制器的电压和/或功率来改进输入RF功率的所确定的值的准确度。峰值检测器210可以是RF峰值检测器二极管。在一些实施例中，使用经由串行通信接口总线(比如RS-232C)连接的模数转换器来读取RF峰值检测器二极管的读数。参照图1和图2这两个图，接口总线经由读出端口212将处理器182连接到差分放大器128、130、132、134。在一些实施例中，电放大器202是具有RF自动增益控制(RF AGC)的线性差分输入和单端输出调制器驱动器放大器。在一些实施例中，峰值检测器二极管210是具有大于15GHz的频率响应的RF峰值检测器二极管，用于测量调制器驱动器放大器的输出208处的RF输出功率。
在本教导的方法的一些实施例中，通过针对三种测试情况预先根据峰到峰RF输入电压表征峰值检测器210的DC输出电压读数为来对峰值检测器210进行校准。该校准根据从RF峰值检测器读出的电压或功率值提供向每个MZ调制器的输入提供的校准后的电压或功率。在根据本教导的一些方法中，该校准是在光损表征和补偿步骤执行之前进行的。
RF峰值检测器210的校准是通过在三个点处测量RF峰值检测器210的响应开始的。第一个点没有施加RF电压，换句话说，DC偏移电压。也就是说，RF峰值检测器二极管的DC偏移电压是在没有RF输入电压施加于调制器驱动器放大器并且调制器驱动器放大器本身连接到额定电源时测得的。该DC偏移电压用于RF峰值检测器DC读数校准。具体地说，在校准期间，当RF输入电压施加于调制器驱动器放大器的输入时，从测得的RF峰值检测器的输出DC电压减去该DC输出偏移电压。
对于第二个点，当调制器驱动器放大器正在其输出处生成2.4Vpp时，测量RF峰值检测器二极管的DC输出电压，其中，Vpp指示峰到峰电压。该峰到峰电压对应于+11.6dBm的RF功率级。调制器驱动放大器是通过调整施加于调制器驱动器放大器的增益控制输入的电压而被设置为2.4Vpp值的。
对于第三个数据点，当通过调整施加于调制器驱动器放大器的增益控制输入的电压、调制器驱动器放大器再一次正在其输出处生成与+15.3dBm的RF功率级相对应的3.7Vpp时，测量RF峰值检测器二极管的DC输出电压。
校准中的下一步是，使用为RF峰值检测器校准建立的这三个测试数据点来将差分放大器供应的RF功率确定为施加于差分放大器的增益控制电压输入的函数。RF峰值检测器的DC输出电压读数遵循肖克利(Shockley)的理想二极管方程，因此是施加于它的峰到峰RF输入电压的指数函数。就这一点而论，自然对数(其是数字对底数e的对数，其中，e是先验的无理常数，等于2.718281828459)用于将RF峰值检测器的正被读取的DC读出电压转换为与正被RF峰值检测器二极管测量的RF功率成线性比例的读数。在对RF峰值检测器的DC输出电压取自然对数之前，从测得的RF峰值检测器的响应于施加于它的RF输入电压而生成的DC输出电压减去RF峰值检测器的DC输出偏移电压。
然后使用与两个其他的测量点相对应的两个校准数据点来拟合线性方程，由斜截式的直线表征的方程。使用计算的斜率和y截距来准确地确定在对应的调制器驱动器放大器的输出处、在施加于它们的对应的增益控制输入的特定值的电压下达到的RF功率级。线性RF调制器驱动器放大器的RF输出功率级可以通过使用其增益控制电压输入在设计的6dB的动态范围上受到精确地控制。RF自动增益控制功能在固件组件214中是使用比例积分控制算法实现的。RF自动增益使MZ调制器的RF驱动功率级保持为常数值。这样，通过使用本文所描述的校准方法，根据施加的增益控制电压可以精确地知道MZ调制器RF驱动功率级，和/或根据施加的增益控制电压可以精确地知道RF峰值检测器读出电压电平的值。
在根据本教导的一些方法中，增益控制电压在每个RF驱动器放大器上是在校准之后、但是是在开始光发射机的表征之前调整的。在一种特定的方法中，进行这些调整使得校准后的RF峰值检测器对于来自180度RF混合器的-13dBm差分输入在RF驱动器放大器的输出处读取与+10dBm RF输出功率相对应的2Vpp。从1-GHz信号发生器到180度混合器的输入被设置为-10dBm，以使得RF放大器在RF功率扫描开始时具有固定的20-dB增益。
图3例示说明根据本教导的用于光发射机中的光损表征和补偿的方法300的实施例。本领域技术人员将意识到，并非方法300中的所有步骤都用于本教导的所有实施例中。此外，方法300的一些方面是结合基于InP的光发射机描述的。然而，理解的是，方法300可以与许多其他类型的光发射机一起使用。例如，在一些实施例中，方法300表征、然后补偿基于InP技术的双偏振同相和正交光调制器的IQ功率失衡和XY功率失衡的波长依赖性。理解的是，本教导不限于这样的实施例。
参照图1、2和3，在方法300的第一步302中，在对光C带上的所有波长施加的RF输入功率级的范围上测量每个子MZ调制器104、106、108和110的光输出功率和RF输入驱动功率。在第一步302中施加于MZ调制器的RF输入驱动功率级被称为表征RF输入驱动功率级。表征RF输入驱动功率级在作为RF输入驱动功率施加于各种子MZ调制器时使得发射机光部件102的光输出功率可以根据施加于每个子MZ调制器的表征RF输入驱动功率级测量。第一步302表示通过测量每个子MZ调制器的光输出功率和施加于MZ调制器的相应的表征RF输入驱动功率级来测量子MZ调制器104、106、108和110中的每个的依赖于波长的电光RF传递函数。通过改变来自信号发生器152的1GHz RF信号的RF输出功率级来改变施加于MZ调制器的表征RF驱动功率级。
为了生成调制器驱动信号，通过使用180°RF混合器154来将RF正弦信号源152的单端输出转换为差分输入，180°RF混合器154可以是3-GHz混合器。180°RF混合器154的差分输出通过使用第一4位置RF开关160和第二4位置RF开关170被引导到RF调制器驱动器放大器128、130、132和134的差分输入。调制器驱动放大器128、130、132和134生成到每个子MZ调制器104、106、108和110的单端驱动输入。在一些实施例中，通过在发射机光部件102中的特定的驱动器放大器128、130、132和134中的每个中读出RF峰值检测器210的DC电压来确定调制器驱动放大器输出208提供给到MZ调制器的单端驱动输入的RF输入功率。
在一些实施例中，变化的RF输入功率从低电压一直到MZ调制器的标称Vπ扫描MZ调制器驱动电压。由扫描的RF输入功率得到的RF调制的光功率是用光功率计量器180测量的。MZ调制器驱动电压扫描是通过从低功率到高功率扫描信号发生器152的功率级来实现的。180°RF混合器154从信号发生器152产生差分输出，并且RF开关160、170被控制以选择哪个MZ调制器104、106、108和110被扫描信号驱动。在一些实施例中，通过从调制器驱动器放大器128、130、132和134作为读数读取RF峰值检测器电压的值来确定到MZ调制器的RF输入功率。
在一些实施例中，在通过改变两个4位置RF开关160、170的切换状态来依次对每个调制器扫描RF功率之前，使整个光发射机调制器结构偏置在最小发射状态下。每个MZ调制器是针对输出120处的近零光输出功率偏置的。在一些实施例中，光调制器在最小发射状态下的输出功率小于-45dBm。偏置在最小发射状态下有助于确保没有将会使测量数据歪曲的未经调制的光功率。调制的(AC)光功率的测量(该测量在一些实施例中是在1GHz的频率下，用于确定IQ失衡和XY功率失衡)不能包括未经调制的CW光功率(DC)，因为它将使测量数据歪曲。因此，调制器被偏置在空发射，以使得未经调制的CW光功率(DC)不得泄漏到光发射机输出120。四个相应的MZ调制器104、106、108和110中的每个的电光RF传递函数是在使所有的MZ调制器的DC偏压保持偏置在最小发射的同时，通过在给定时间将变化的RF输入功率级的1GHz RF正弦信号施加于四个相应的MZ调制器的RF输入中的每个而相继测得的。在一些实施例中，到MZ调制器的RF输入功率的扫描包括在-15dBm和+6dBm之间改变1GHz正弦信号源的RF输出功率。1GHz正弦信号源的扫描RF输出功率的准确值也可以取决于子MZ调制器的输入RF Vπ电压。
在一些实施例中，操作两个4位置RF开关160、170来顺序地驱动每个子MZ调制器。就这一点而论，第一RF开关160被配置为将其输入连接到输出端口162，第二RF开关170被配置为将其输入连接到输出端口172。这些输出端口连接到与子MZ调制器MZM-XI 104连接的调制器驱动放大器128的正输入和负输入。在许多方法中，调制器驱动放大器128只有在电光RF传递函数测量期间才被上电，然后被停电。然后，这两个4位置RF开关被重新配置为将它们的输入连接到输出164、174。连接到MZM-XQ 106的调制器驱动放大器130然后被上电。然后，开关状态被重新配置为以相同的方式驱动连接到其余的两个子MZ调制器108、110的另外两个调制器驱动放大器132、134中的每个。在根据本教导的各种方法中，施加于各种子MZ调制器的各种调制器驱动放大器之间的切换次序可以是任何次序。
本教导的方法的第一步302的输出是一组对发射机光学部件102中的每个子MZ调制器在各种光波长下测得的电光RF传递函数，该组测得的电光RF传递函数是根据RF输入功率的RF调制的光输出功率。在一些实施例中，通过将激光源调谐到C带上的各种波长、然后对每个波长产生传递函数曲线来确定电光RF传递函数曲线的波长依赖性。在一些实施例中，波长表示整个C带波长范围上的ITU栅格上的每个波长。例如，波长可以表示在放大器的C带中的以50GHz间隔的90-100个通道。在各种实施例中，测量不同的波长范围和/或特定的波长值。
方法300的第二步304是使用在第一步302中产生的电光RF传递函数数据来对每个MZ调制器计算依赖于波长的Vπ电压。P1-dB压缩点是到调制器的输入驱动电压，在该电压下，调制器的光输出功率根据对MZ调制器驱动电压的线性依赖性下降1dB。方法300的第二步304通过曲线拟合来确定操作点。例如，第二步304包括在特定波长下对每个MZ调制器计算与RF传递函数数据的线性拟合、多项式拟合或反余弦函数拟合中的至少一个。
图4例示说明根据本教导的方法300的一个实施例的用于计算MZ调制器的Vπ电压的模拟的P1-dB压缩点确定的绘图400。绘图400上的方块402表示用于RF传递函数的线性拟合406的实验数据。圆圈404表示用于多项式拟合408的实验数据。还绘制了线性拟合曲线406和多项式拟合曲线408。在一些方法中，P1-dB压缩点是如下MZ调制器驱动电压点，在该点处，光功率的多项式曲线408比光功率的线性拟合曲线406低1-dB。在一些方法中，P1-dB压缩点是如下MZ调制器驱动电压点，在该点处，光功率的反余弦函数拟合曲线比光功率的线性拟合曲线低1-dB。
可以将在第二步304中对每个MZ调制器计算的依赖于波长的P1-dB压缩点对每个调制器转换为依赖于波长的Vπ。用于每个调制器104、106、108和110的Vπ电压是P1-dB电压的缩放版本。等同地，P1-dB电压是当相应的子MZ调制器偏置在最小发射时1-dB压缩点处的峰到峰电压。将该电压按标量值1.3缩放以确定用于每个子MZ调制器的Vπ。因此，本教导的方法300的第二步304的输出是光发射机调制器中的每个MZ调制器的依赖于波长的操作点，并且包括1-dB压缩点和/或Vπ值。
在方法300的第三步306中，对每个MZ调制器在各种波长下的RF传递函数数据计算函数曲线拟合参数。曲线拟合的函数形式可以是线性拟合、多项式拟合、反余弦拟合或遵循许多其他的函数关系中的任何一个的曲线拟合。在线性拟合的情况下，函数参数包括线性拟合的斜率和截距。在这种情况下，第三步306计算与针对每个子MZ调制器测得的依赖于波长的光输出功率级对MZ调制器RF驱动功率级的线性曲线拟合。
在所述方法的第四步308中，使用在第三步306中对相应的子MZ调制器计算的函数参数来评估X-Pol.和Y-Pol.IQ调制器的以dB为单位的依赖于波长的IQ功率失衡、以及作为期望的RF驱动功率级下的XY偏振功率差的X-Pol.和Y-Pol.IQ调制器的输出功率差。作为期望的RF驱动功率级下的XY偏振功率差的X-Pol.和Y-Pol.IQ调制器的输出功率差也被称为发射机偏振相关损耗(PDL)。在根据本教导的使用线性函数拟合的方法中，方法300的第四步308使用在第三步306中对相应的子MZ调制器计算的斜率和截距来评估以dB为单位的依赖于波长的IQ功率失衡以及期望的RF驱动功率级下的XY偏振功率差或特定的MZ调制器操作点。
本教导的一个特征是确定减损诱导的功率失衡以及下面描述的随后的补偿设置点的能力，这些补偿设置点在光调制器中的MZ调制器的选定操作点处。通过使用曲线拟合方法来确定与每个子MZ调制器的每个RF传递曲线相关联的函数参数，本教导的方法可以快速地计算各种调制器操作点中的任何一个处的功率失衡。与依赖于通过传递曲线测量数据产生的查找表的已知方法相比，本文所描述的曲线拟合方法的使用有利地缩短了确定特定RF驱动功率下的光功率所需的计算时间。在根据本教导的各种方法中，例如，当发射机以不同的调制格式(比如DP-QPSK或DP-16QAM调制格式)操作时，使用不同的调制器操作点。
在一些实施例中，第四步308确定每一偏振的相应IQ MZ调制器的依赖于波长的X偏振和Y偏振IQ功率失衡以及P1-dB压缩点处的双偏振IQ MZ调制器中的XY功率失衡。在一些实施例中，在包括10dBm-13.5dBm的范围内的一个或几个RF输入功率的操作点处确定功率失衡。这样的范围例如对于16-QAM调制方案是适当的。在根据本教导的一些方法中，如对于QPSK调制方案适当地，在包括12dBm-15dBm的范围内的一个或几个RF输入功率的操作点处确定功率失衡。
图5例示说明对于嵌入到波长可调谐的基于InP的光发射机的四个MZ调制器测得的RF传递函数的绘图500，该光发射机将XI、XQ、YI和YQ RF信号调制到从以特定波长操作的可调谐激光源发射的光上。绘图500示出了在四个MZ调制器的+15dBm的RF输入功率下测得的P1-dB压缩点。数据是针对193.3THz的波长呈现的。数据示出了RF域中的补偿之前的调制器响应，并且清楚地示出了～2dB的XY功率失衡，XY功率失衡也被称为发射机偏振相关损耗(PDL)。
在方法300的第五步310中，对表示每个偏振X-Pol.和Y-Pol.的调制的每个父MZ调制器计算补偿IQ失衡所需的初始RF驱动功率级。具体地说，对于两个父MZ调制器中的每个，确定通过欠驱动其光输出功率与第二子MZ调制器的光输出功率相比较高的第一子MZ调制器来补偿依赖于波长的IQ功率失衡的1/2所需的RF驱动功率级。还确定通过过驱动第二子MZ调制器来补偿依赖于波长的IQ功率失衡的剩余的1/2以便与它们的光输出功率级匹配所需的RF驱动功率级。在每个偏振中第一子MZ调制器具有与第二子MZ调制器的光输出功率相比较低的光输入功率的方法中，过驱动和欠驱动是反过来的。确定的RF功率级被称为初始RF驱动功率级，并且表示施加于四个子MZ调制器中的每个的RF功率的值，该值将减小或补偿每个父X-Pol.和Y-Pol.IQ调制器中的IQ功率失衡。
在根据本教导的一些方法中，直接使用在第三步306中确定的线性曲线拟合的斜率和截距来确定补偿所需的初始RF驱动功率级。在其他方法中，通过将用于拟合的曲线的参数与其他函数关系(比如各种MZ调制器的RF传递函数数据的抛物线、反余弦或其他函数关系)进行比较来确定初始RF驱动功率级。在这些方法中，基于每个子调制器的可用数据和曲线拟合来对各种波长确定初始RF驱动功率级。
在方法300的第六步312中，当以相应的初始RF驱动功率级对每个子MZ调制器驱动时，确定两个父MZ调制器的光输出功率。因此，第六步310计算补偿在第五步310中确定的每个偏振IQ调制器的相应的依赖于波长的IQ功率失衡所需的初始RF驱动功率级下的X-Pol.和Y-Pol.IQ调制器的光输出功率。
方法300的第六步312还计算依赖于波长的XY功率差，该XY功率差是在补偿每个偏振中的每个IQ调制器的依赖于波长的IQ功率失衡之后仍未被补偿的残留发射机PDL。残留发射机PDL还间接地对整个XY功率失衡或发射机调制器PDL做出贡献。通过使用在方法300的第三步306中推导的每个子MZ调制器的函数曲线拟合参数来确定初始RF驱动功率级下的光输出功率的值。
在方法300的第七步314中，确定操作RF驱动功率级，这些功率级是补偿XY功率失衡并且补偿在第六步312中确定的光输出功率的IQ功率失衡所需要的。在一些方法中，第七步314计算通过欠驱动嵌入在第一偏振IQ调制器中的一对子MZ调制器来补偿依赖于波长的残留XY偏振功率失衡的1/2所需的操作RF驱动功率级，第一偏振IQ调制器的光输出功率级与第二偏振IQ调制器的光输出功率级相比较高。通过过驱动嵌入在第二偏振IQ调制器中的一对子MZ调制器以便与它们的光输出功率级匹配来补偿XY功率失衡的剩余的1/2。对于第一偏振IQ调制器具有与第二偏振IQ调制器的光输出功率相比较低的光输出功率的情况，各对子MZ调制器的过驱动和欠驱动是反过来的。
然后通过使用在方法300的第三步306中推导的对每个MZ调制器在多个波长下的函数曲线拟合参数来确定操作RF驱动功率级。在使用线性曲线拟合的一些方法中，使用在第三步306中确定的线性曲线拟合的斜率和截距来确定操作RF驱动功率级。在使用第三步306中的反余弦曲线拟合的其他方法中，计算相应的子MZ调制器的峰到峰RF驱动电压以便通过针对Vπ电压使用对调制器的光调制损耗进行建模的余弦函数的反函数来过和/或欠驱动相应的子MZ调制器以补偿IQ功率失衡和XY功率失衡，所述相应的子MZ调制器的输出功率与其配对物相比更高，该Vπ电压是从P1-dB压缩点或对应的P1-dB电压计算的。
方法300的第八步316基于在第七步314中推导的操作RF驱动功率级来确定每个子MZ调制器的调制器驱动放大器的控制设置点。在一些方法中，控制设置点是从操作RF驱动功率级推导的峰到峰电压中的RF自动增益控制设置点。对于四个子MZ调制器中的每个，基于每个波长来确定控制设置点以补偿每个偏振IQ调制器中的依赖于波长的IQ功率失衡并且补偿双偏振IQ调制器中的XY功率失衡。
在方法300的第九步318中，将控制设置点加载到调制器驱动放大器控制器中。在本教导的一些实施例中，将设置点提供给控制调制器驱动放大器的固件。线性RF调制器驱动器放大器的输出因此在自动增益控制操作模式下被控制为不相等地驱动每个子MZ调制器，以使得基于InP的光发射机产生其中每一偏振的IQ功率失衡和整个C带上的XY功率失衡小于±0.1dB的接近理想的DP-QPSK和DP-16QAM信号。
在一些实施例中，线性RF调制器驱动器放大器在自动增益控制操作模式下被操作为不相等地驱动子MZ调制器的相应的RF输入以便补偿基于InP的光发射机中的IQ功率失衡的波长依赖性和XY功率失衡的波长依赖性。在一些方法中，对每个调制器驱动放大器使用恒定的输出电压设置点。在这些方法中，输出驱动级在大约6dB的输入动态范围内是独立于输入级的。
本教导的方法和设备的一个特征是，它们具有在以高数据速率提供双偏振QPSK和QAM数据格式的可调谐光输出的基于InP的光发射机中既补偿光偏振依赖性、又补偿IQ功率失衡的能力。另外，这些方法和设备在常用的光放大器的整个C带上的ITU波长处是有效的。
图6A例示说明补偿之前的根据波长的光发射机调制器功率失衡。数据是针对C带上的ITU频率呈现的。1dB附近的功率失衡是明显的，并且在所有情况下，在频谱的几个区域中，功率失衡超过0.2dB。
图6B例示说明使用本教导的方法和设备的补偿之后的根据波长的发射机调制器功率失衡。IQ功率失衡在整个频谱上在0.2dB的附近或下面，XY功率失衡在频谱范围的大部分上在0.2dB的附近或下面。将图6A中呈现的数据与图6B中呈现的数据进行比较，对于本领域技术人员来说应清楚的是，根据本教导的补偿大幅度地减小了X-Pol.和Y-Pol.调制中的IQ失衡，并且还大幅度地减小了发射机调制器在X带频谱的整个范围上的XY失衡。
图7A和7B例示说明在没有补偿的情况下从DP-QPSK发射机测得的数据。更具体地说，图7A和7B所示的测得的数据例示说明在没有RF补偿的情况下测得的31.785-Gb/s DP-QPSK信号星座。来自光调制分析器的数据示出1.8dB的XY功率失衡。
图8A和8B例示说明从使用根据本教导的补偿方法的DP-QPSK发射机测得的数据。更具体地说，图8A和8B所示的数据例示说明在有RF补偿的情况下测得的31.785-Gb/s DP-QPSK信号星座。光调制分析器数据示出小于0.2dB的XY功率失衡，并且例示说明根据负载电阻与源电阻的比率的已知的功率传递曲线。
等同
虽然申请人的教导是结合各种实施例描述的，但是并非意图申请人的教导限于这样的实施例。相反，申请人的教导包含如本领域技术人员将意识到的、在不脱离本教导的精神和范围的情况下可以在此做出的各种替代、修改和等同。

Claims (50)

1.一种用于光发射机中的光损的表征和补偿方法，所述方法包括：
a)操作包括第一父马赫曾德MZ调制器和第二父MZ调制器的光发射机，其中，第一父MZ调制器和第二父MZ调制器中的每个包括多个子MZ调制器；
b)使第一父MZ调制器和第二父MZ调制器中的所述多个子MZ调制器中的每个偏置在相应的初始操作点处；
c)通过在扫描施加于所述多个子MZ调制器中的每个的表征RF输入驱动功率级的同时测量所述光发射机的多个光输出功率，来产生所述多个子MZ调制器中的每个的电光RF传递函数；
d)针对多个电光RF传递函数中的每个确定曲线拟合参数；
e)使用曲线拟合参数来确定所述多个子MZ调制器中的每个的操作点；
f)使用所述多个电光RF传递函数中的每个的曲线拟合参数针对第一父MZ调制器和第二父MZ调制器中的每个确定在特定操作点处的IQ功率失衡；
g)确定施加于所述多个子MZ调制器中的每个的初始RF输入驱动功率级，所述初始RF输入驱动功率级针对第一父MZ调制器和第二父MZ调制器中的每个补偿所确定的IQ功率失衡；
h)使用曲线拟合参数来确定所述光发射机在所确定的初始RF输入驱动功率级下的XY功率失衡；以及
i)确定至少部分地补偿所述光发射机的XY功率失衡以及第一IQ功率失衡和第二IQ功率失衡的操作RF输入驱动功率级。
2.根据权利要求1所述的表征和补偿方法，其中，所述多个子MZ调制器包括InP MZ调制器。
3.根据权利要求1所述的表征和补偿方法，其中，所述光发射机在特定波长下操作。
4.根据权利要求1所述的表征和补偿方法，其中，所述光发射机在一波长范围上操作。
5.根据权利要求4所述的表征和补偿方法，其中，至少部分地补偿所述光发射机的XY功率失衡以及第一IQ功率失衡和第二IQ功率失衡的操作RF输入驱动功率级是在所述波长范围上确定的。
6.根据权利要求1所述的表征和补偿方法，其中，第一父MZ调制器产生具有第一偏振的调制光束，并且第二父MZ调制器产生具有第二偏振的调制光束。
7.根据权利要求1所述的表征和补偿方法，其中，使所述多个子MZ调制器偏置在所述初始操作点处包括使所述多个子MZ调制器偏置在最小发射级处。
8.根据权利要求1所述的表征和补偿方法，其中，使所述多个子MZ调制器偏置在所述初始操作点处包括使所述多个子MZ调制器偏置在导致小于-45dBm的光输出功率的偏置处。
9.根据权利要求1所述的表征和补偿方法，其中，所述表征RF输入驱动功率在特定RF频率处。
10.根据权利要求9所述的表征和补偿方法，其中，所述特定RF频率在500MHz和3GHz的范围内。
11.根据权利要求9所述的表征和补偿方法，其中，所述特定RF频率大致为1GHz。
12.根据权利要求1所述的表征和补偿方法，其中，扫描多个调制器中的每个的表征RF输入驱动功率包括顺序地扫描所述多个子MZ调制器中的每个的表征RF输入驱动功率。
13.根据权利要求1所述的表征和补偿方法，其中，扫描表征RF输入驱动功率包括通过子MZ调制器的相应Vπ来扫描所述多个子MZ调制器中的每个的表征RF输入驱动功率。
14.根据权利要求1所述的表征和补偿方法，其中，扫描表征RF输入驱动功率包括改变与所述多个子MZ调制器中的每个的RF输入耦合的外部RF信号发生器的输出功率。
15.根据权利要求14所述的表征和补偿方法，其中，所述外部RF信号发生器的输出功率在-15dBm至+6dBm的范围内变化。
16.根据权利要求1所述的表征和补偿方法，其中，用于确定IQ功率失衡的所述特定操作点是Vπ。
17.根据权利要求1所述的表征和补偿方法，其中，用于确定IQ功率失衡的所述特定操作点在10dBm和13.5dBm之间。
18.根据权利要求1所述的表征和补偿方法，其中，用于确定IQ功率失衡的所述特定操作点在12dBm和15dBm之间。
19.根据权利要求1所述的表征和补偿方法，其中，根据所述多个子MZ调制器中的每个的扫描的表征RF输入驱动功率测量所述光发射机的多个光输出功率包括从RF峰值检测器读取扫描的表征RF输入驱动功率。
20.根据权利要求19所述的表征和补偿方法，其中，通过测量RF峰值检测器在三个或更多个施加的输入电压下的响应来对RF峰值检测器进行校准。
21.根据权利要求1所述的表征和补偿方法，其中，确定操作RF输入驱动功率是在现场执行的。
22.根据权利要求1所述的表征和补偿方法，其中，针对多个电光RF传递函数中的每个确定曲线拟合参数包括执行线性曲线拟合。
23.根据权利要求1所述的表征和补偿方法，其中，针对多个电光RF传递函数中的每个确定曲线拟合参数包括执行多项式曲线拟合。
24.根据权利要求1所述的表征和补偿方法，其中，针对多个电光RF传递函数中的每个确定曲线拟合参数包括执行反余弦曲线拟合。
25.根据权利要求1所述的表征和补偿方法，进一步包括使用操作RF驱动功率来确定驱动所述多个子MZ调制器的调制器驱动放大器的电压设置点。
26.根据权利要求25所述的表征和补偿方法，进一步包括使用调制器驱动放大器的电压设置点来执行自动增益控制以补偿功率失衡。
27.一种用于基于InP的光发射机中的光损的表征和补偿方法，所述方法包括：
a)操作包括X-Pol.和Y-Pol.IQ调制器的光发射机，其中，X-Pol.和Y-Pol.IQ调制器中的每个包括第一子MZ调制器和第二子MZ调制器；
b)使X-Pol.和Y-Pol.IQ调制器中的每个中的第一子MZ调制器和第二子MZ调制器中的每个偏置在相应的初始操作点处；
c)通过在扫描施加于X-Pol.和Y-Pol.IQ调制器中的每个中的第一子MZ调制器和第二子MZ调制器中的每个的表征RF输入驱动功率的同时测量所述光发射机的多个光输出功率，来产生X-Pol.和Y-Pol.IQ调制器中的每个中的第一子MZ调制器和第二子MZ调制器中的每个的电光RF传递函数；
d)针对电光RF传递函数中的每个确定曲线拟合参数；
e)使用曲线拟合参数针对X-Pol.和Y-Pol.IQ调制器中的每个确定IQ功率失衡；
f)确定初始RF输入驱动功率，所述初始RF输入驱动功率在施加于X-Pol.和Y-Pol.IQ调制器中的每个中的第一子MZ调制器和第二子MZ调制器中的每个时，补偿X-Pol.和Y-Pol.IQ调制器中的每个的所确定的IQ功率失衡；
g)使用曲线拟合参数针对X-Pol.和Y-Pol.IQ调制器中的每个中的第一子MZ调制器和第二子MZ调制器中的每个确定所述光发射机在所确定的初始RF输入驱动功率下的XY功率失衡；以及
h)针对X-Pol.和Y-Pol.IQ调制器中的每个中的第一子MZ调制器和第二子MZ调制器中的每个确定至少部分地补偿所述光发射机的XY功率失衡以及第一IQ功率失衡和第二IQ功率失衡的操作RF输入驱动功率。
28.根据权利要求27所述的表征和补偿方法，其中，所述光发射机在特定波长下操作。
29.根据权利要求27所述的表征和补偿方法，其中，所述光发射机在一波长范围上操作。
30.根据权利要求29所述的表征和补偿方法，其中，用于X-Pol.和Y-Pol.IQ调制器中的每个中的第一子MZ调制器和第二子MZ调制器中的每个的、至少部分地补偿所述光发射机的XY功率失衡以及IQ功率失衡的操作RF输入驱动功率是在所述波长范围上确定的。
31.根据权利要求27所述的表征和补偿方法，其中，使X-Pol.和Y-Pol.IQ调制器的第一子MZ调制器和第二子MZ调制器偏置在所述初始操作点处包括使X-Pol.和Y-Pol.IQ调制器的第一子MZ调制器和第二子MZ调制器偏置在最小发射级处。
32.根据权利要求27所述的表征和补偿方法，其中，使X-Pol.和Y-Pol.IQ调制器的第一子MZ调制器和第二子MZ调制器偏置在所述初始操作点处包括使X-Pol.和Y-Pol.IQ调制器的第一子MZ调制器和第二子MZ调制器偏置在导致小于-45dBm的光输出功率的偏置点处。
33.根据权利要求27所述的表征和补偿方法，其中，所述表征RF输入驱动功率在1GHz的频率处。
34.根据权利要求27所述的表征和补偿方法，其中，扫描子MZ调制器中的每个的表征RF输入驱动功率包括顺序地扫描每个子MZ调制器的功率。
35.根据权利要求27所述的表征和补偿方法，其中，扫描表征RF输入驱动功率包括通过子MZ调制器的相应的Vπ来扫描每个子MZ调制器的表征RF输入驱动功率。
36.根据权利要求27所述的表征和补偿方法，其中，根据子MZ调制器中的每个的扫描的表征RF输入驱动功率测量所述光发射机的所述多个光输出功率包括从RF峰值检测器读取输入驱动功率。
37.根据权利要求36所述的表征和补偿方法，其中，通过测量RF峰值检测器在三个或更多个施加的输入电压下的响应来对RF峰值检测器进行校准。
38.根据权利要求27所述的表征和补偿方法，其中，针对X-Pol.和Y-Pol.IQ调制器的第一子MZ调制器和第二子MZ调制器的电光RF传递函数中的每个确定曲线拟合参数包括执行线性曲线拟合。
39.根据权利要求27所述的表征和补偿方法，其中，针对X-Pol.和Y-Pol.IQ调制器的第一子MZ调制器和第二子MZ调制器的电光RF传递函数中的每个确定曲线拟合参数包括执行多项式曲线拟合。
40.根据权利要求27所述的表征和补偿方法，其中，针对X-Pol.和Y-Pol.IQ调制器的第一子MZ调制器和第二子MZ调制器的电光RF传递函数中的每个确定曲线拟合参数包括执行反余弦曲线拟合。
41.根据权利要求27所述的表征和补偿方法，进一步包括使用操作RF驱动功率来确定驱动X-Pol.和Y-Pol.IQ调制器的第一子MZ调制器和第二子MZ调制器的调制器驱动放大器的电压设置点。
42.根据权利要求41所述的表征和补偿方法，进一步包括使用调制器驱动放大器的电压设置点来执行自动增益控制以补偿功率失衡。
43.一种表征和补偿光损的光发射机，所述光发射机包括：
a)包括多个子MZ调制器的第一父马赫曾德MZ调制器，第一父MZ调制器产生X偏振的调制光束；
b)包括多个子MZ调制器的第二父马赫曾德MZ调制器，第二父MZ调制器产生Y偏振的调制光束，第一父MZ调制器和第二父MZ调制器被配置为形成产生波长可调谐的调制光信号的双偏振光发射机；
c)多个调制器驱动放大器，所述多个调制器驱动放大器中的每个将调制信号供应给相应的子MZ调制器；
d)可调谐激光源，所述可调谐激光源具有光耦合到所述双偏振光发射机的光输入的输出；
e)光功率计量器，所述光功率计量器具有光耦合到所述双偏振光发射机的输出的输入，所述光功率计量器检测由信号发生器发起的、并且被子MZ调制器施加于由被配置为形成所述双偏振光发射机的第一父MZ调制器和第二父MZ调制器产生的波长可调谐的光信号上的RF调制；
f)多个RF开关，每个RF开关具有多个RF输出，所述多个RF输出电连接到驱动子MZ调制器的所述多个调制器驱动放大器的相应的RF输入，所述多个RF开关被配置为使RF调制信号循环以使得每个子MZ调制器对RF调制信号的响应能够被表征；
g)处理器，所述处理器具有电连接到所述光功率计量器的输出的输入、以及电连接到所述可调谐激光源、所述多个RF开关和所述多个调制器驱动放大器的输入的多个输出，所述处理器
i.针对多个子MZ调制器中的每个产生电光RF传递函数；
ii.针对多个电光RF传递函数中的每个确定曲线拟合参数；
iii.使用曲线拟合参数来确定多个子MZ调制器中的每个的操作点；
iv.使用多个电光RF传递函数中的每个的曲线拟合参数针对第一父MZ调制器和第二父MZ调制器中的每个确定在特定操作点处的IQ功率失衡；
v.确定施加于多个子MZ调制器中的每个的初始RF输入驱动功率级，所述初始RF输入驱动功率级针对第一父MZ调制器和第二父MZ调制器中的每个补偿所确定的IQ功率失衡；
vi.使用曲线拟合参数来确定所述光发射机在所确定的初始RF输入驱动功率级下的XY功率失衡；以及
vii.确定至少部分地补偿所述光发射机的XY功率失衡以及第一IQ功率失衡和第二IQ功率失衡的操作RF输入驱动功率级。
44.根据权利要求43所述的光发射机，其中，所述双偏振光发射机包括双偏振同相I和正交Q光调制器。
45.根据权利要求43所述的光发射机，其中，所述光功率计量器包括具有大于1GHz的检测器带宽的波长校准的光功率计量器。
46.根据权利要求43所述的光发射机，其中，所述信号发生器具有1-GHz带宽。
47.根据权利要求43所述的光发射机，其中，所述可调谐激光源包括全C带波长的、可热调谐的激光源。
48.根据权利要求43所述的光发射机，其中，所述多个RF开关包括四位置开关。
49.根据权利要求43所述的光发射机，进一步包括3GHz 180度混合器，所述3GHz 180度混合器具有电连接到所述信号发生器的输出的输入、电连接到所述多个RF开关中的一个的第一输出、和电连接到所述多个RF开关中的另一个的第二输出，所述3GHz 180度混合器根据所述信号发生器的输出产生差分信号。
50.根据权利要求43所述的光发射机，其中，所述多个调制器驱动放大器包括差分输入。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10218446B2 (en) * 2015-12-19 2019-02-26 Finisar Corporation Method and apparatus for characterization and compensation of optical impairments in InP-based optical transmitter
JP6589659B2 (ja) * 2016-01-21 2019-10-16 富士通株式会社 伝送装置及び伝送方法
US9838117B2 (en) * 2016-05-09 2017-12-05 Fujitsu Limited Bias error correction in an optical coherent transponder
US9838118B2 (en) * 2016-05-09 2017-12-05 Fujitsu Limited Skew compensation in an optical coherent transponder
JP2018019150A (ja) * 2016-07-26 2018-02-01 富士通株式会社 光送信器、光受信器、光通信システム、光送信制御方法及び光送受信制御方法
US9998232B2 (en) * 2016-09-13 2018-06-12 Juniper Networks, Inc. Detection and compensation of power imbalances for a transmitter
US9979472B1 (en) * 2016-12-29 2018-05-22 Juniper Networks, Inc. Methods and apparatus for detecting and compensating power imbalance and modulation imperfection for a coherent optical transmitter
JP7024234B2 (ja) * 2017-07-18 2022-02-24 富士通株式会社 光送信機、及び光送信機の制御方法
US11436644B1 (en) * 2018-01-26 2022-09-06 Yahoo Ad Tech Llc Systems and methods for allocation-free control of online electronic content distribution campaigns
US11493710B2 (en) 2018-03-27 2022-11-08 Nec Corporation Pluggable optical module, optical communication system, and optical communication method
US10536221B2 (en) * 2018-06-14 2020-01-14 Juniper Networks, Inc. Methods and apparatus for detecting and compensating bandwidth limitation and modulation nonlinearity of a coherent optical transponder
CN110233662B (zh) * 2019-07-02 2021-09-24 易锐光电科技(安徽)有限公司 多通道接收光功率监控方法及装置
US11588559B2 (en) * 2021-01-26 2023-02-21 Nokia Solutions And Networks Oy In-phase to quadrature-phase imbalance in an optical data modulator

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101232330A (zh) * 2007-01-26 2008-07-30 日立通讯技术株式会社 光相位调制器的控制方法
CN101621329A (zh) * 2008-07-03 2010-01-06 华为技术有限公司 双平行调制器偏置点的测量方法及系统
EP2280498A1 (en) * 2009-07-28 2011-02-02 Fujitsu Limited Optical signal transmitter and method for controlling polarization multiplexed optical signal
US20110135242A1 (en) * 2009-12-08 2011-06-09 Cogo Optronics, Inc. Traveling wave mach-zehnder optical device
US20110182589A1 (en) * 2010-01-28 2011-07-28 Hitachi, Ltd. Optical Transmission and Reception System, and Optical Receiver
EP1986353B1 (en) * 2007-04-23 2014-02-19 Oclaro Japan, Inc. Optical duobinary transmitter with bias control of the modulator
CN104980226A (zh) * 2014-02-12 2015-10-14 颖飞公司 自适应马赫曾德尔调制器线性化

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5405716B2 (ja) * 2006-09-29 2014-02-05 富士通株式会社 光送信機
US8238758B2 (en) 2008-02-22 2012-08-07 Infinera Corporation Three-arm DQPSK modulator
JP5476697B2 (ja) * 2008-09-26 2014-04-23 富士通株式会社 光信号送信装置
JP2011022479A (ja) 2009-07-17 2011-02-03 Mitsubishi Electric Corp 多値光送信器
US20130141772A1 (en) 2011-12-02 2013-06-06 Futurewei Technologies, Co. Sensitivity Improvement of Mach-Zehnder Modulator Bias Control
US9124364B1 (en) * 2012-05-30 2015-09-01 Ciena Corporation Quadrature power balance control in optical transmitters
WO2014034047A1 (ja) * 2012-08-28 2014-03-06 日本電気株式会社 光送信機、バイアス電圧制御方法
KR102162833B1 (ko) 2013-01-02 2020-10-08 오이솔루션 아메리카 인코퍼레이티드 집적된 마하젠더 변조기를 구비한 튜너블 u-레이저 전송기
JP2015159191A (ja) * 2014-02-24 2015-09-03 住友電気工業株式会社 光伝送装置
CN104699155B (zh) * 2015-02-14 2016-03-23 深圳帕格精密系统有限公司 一种电光型光调制器数字自动偏置电压控制方法及装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101232330A (zh) * 2007-01-26 2008-07-30 日立通讯技术株式会社 光相位调制器的控制方法
EP1986353B1 (en) * 2007-04-23 2014-02-19 Oclaro Japan, Inc. Optical duobinary transmitter with bias control of the modulator
CN101621329A (zh) * 2008-07-03 2010-01-06 华为技术有限公司 双平行调制器偏置点的测量方法及系统
EP2280498A1 (en) * 2009-07-28 2011-02-02 Fujitsu Limited Optical signal transmitter and method for controlling polarization multiplexed optical signal
US20110135242A1 (en) * 2009-12-08 2011-06-09 Cogo Optronics, Inc. Traveling wave mach-zehnder optical device
US20110182589A1 (en) * 2010-01-28 2011-07-28 Hitachi, Ltd. Optical Transmission and Reception System, and Optical Receiver
CN104980226A (zh) * 2014-02-12 2015-10-14 颖飞公司 自适应马赫曾德尔调制器线性化

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
H.G.CHOI: "Modulation-format-free bias control technique for MZ modulator based on differential phasor monitor", 《2011 OPTICAL FIBER COMMUNICATION CONFERENCE AND EXPOSITION AND NATIONAL FIBER OPTIC ENGINEERS CONFERENCE》 *
马晶: "超声吸收引起的声光偏转器指向偏差研究", 《红外与激光工程》 *

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Publication number Publication date
US9917649B2 (en) 2018-03-13
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CN108476063B (zh) 2021-01-08
EP3391560A4 (en) 2019-08-14
US9654226B1 (en) 2017-05-16
JP2019506037A (ja) 2019-02-28

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