CN110278036B - 应用于数据中心的数字相干收发器、数据传输方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于数据中心的数字相干收发器、数据传输方法及装置。其中，该方法包括：发送端将接收到的数据转换为模拟信号，以及将激光器输出的光信号分为信号光和导频光；将模拟信号加载在信号光上；通过第一光传输路径将加载有模拟信号的信号光传输至接收端，以及通过第二光传输路径将导频光传输至接收端，其中，接收端根据接收到的加载有模拟信号的信号光以及导频光，得到并输出数据。本发明解决了由于数字相干技术功耗大、成本高而难以在数据中心短距离场景中应用的技术问题。

Description

应用于数据中心的数字相干收发器、数据传输方法及装置

技术领域

本发明涉及数据处理领域，具体而言，涉及一种应用于数据中心的数字相干收发器、数据传输方法及装置。

背景技术

目前，数据中心由成千上万台服务器互连组成，连接距离从几米(服务器到交换机)到不超过2公里(交换机到交换机)，其连接速率在持续增长。交换机的接口带宽根据摩尔定律在稳步提高，并且自从Gb以太网以来，光通信技术被广泛应用于数据中心内互连。当前，交换机的输入输出(Input/Output,I/O)接口速率可以达100G，下一代将提升至400G，其中，关键技术为脉冲幅度调制(Pulse-Amplitude Modulation,简称为PAM)和直接探测。在可预见的未来，带宽需求将达到1T甚至更大，为实现T比特级别的传输速率，高频谱效率的调制码型和高灵敏度的探测方式将是必需的。

在上述背景下，数据中心对带宽需求日益增大，数字相干传输技术将成为一个很好的选择。多级调制格式，比如，M阶正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation,简称为QAM)，结合偏振复用技术，可以实现高频谱效率和高吞吐量，而高灵敏度则可以通过采用相干探测和数字信号处理(Digital Signal Processing,简称为DSP)技术实现。在长距离光纤通信系统中，数字相干技术被广泛采用，然而它的一项劣势在于其功耗较大，成本较高，这是数字相干技术在数据中心内应用的限制因素之一。

针对基于数字相干技术的大容量长距离光通信系统，自零差探测(Self-Homodyne,简称为SHD)的技术可以降低激光器线宽要求且可以减少DSP的功耗。然而SHD用在长距离通信中时，需要精确的路径长度控制和快速的偏振跟踪，这使得系统更加复杂。并且对于密集波分复用(Dense Wavelength Division Multiplexing,简称为DWDM)系统来说，为了锁定激光器的中心频率，需要温控电路，因而功耗较高。

针对上述的数字相干技术由于功耗大、成本高而难以在数据中心短距离场景中应用的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种应用于数据中心的数字相干收发器、数据传输方法及装置，以至少解决由于数字相干技术功耗大、成本高而难以在数据中心短距离场景中应用的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种应用于数据中心的数字相干收发器。该数字相干收发器包括：发送端，用于将接收到的数据转换为模拟信号，以及将激光器输出的光信号分信号光和导频光后，通过第一光传输路径将加载有模拟信号的信号光传输至接收端，并通过第二光传输路径将导频光传输至接收端；接收端，用于根据接收到的加载有模拟信号的信号光以及导频光，得到并输出数据。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种应用于数据中心的数据传输方法。该数据传输方法包括：发送端将接收到的数据转换为模拟信号，以及将激光器输出的光信号分为信号光和导频光；将模拟信号加载在信号光上；通过第一光传输路径将加载有模拟信号的信号光传输至接收端，以及通过第二光传输路径将导频光传输至接收端，其中，接收端根据接收到的加载有模拟信号的信号光以及导频光，得到并输出数据。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种应用于数据中心的数据传输装置。该数据传输装置包括：转换模块，用于将接收到的数据转换为模拟信号，以及将激光器输出的光信号分为信号光和导频光；加载模块，用于将模拟信号加载在信号光上；传输模块，用于通过第一光传输路径将加载有模拟信号的信号光传输至接收端，以及通过第二光传输路径将导频光传输至接收端，其中，接收端根据接收到的加载有模拟信号的信号光以及导频光，得到并输出数据。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器。该处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述应用于数据中心的数据传输方法。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种数字相干收发器，包括第一光模块和第二光模块，第一光模块包括第一发送端和第一接收端，第二光模块包括第二发送端和第二接收端，其中，第一发送端，用于将接收到的第一数据转换为第一模拟信号，以及将第一激光器输出的光信号分为第一信号光和第一导频光后，通过第一光传输路径将加载有第一模拟信号的第一信号光传输至第二接收端，并通过第二光传输路径将第一导频光传输至第二接收端；第二接收端，用于根据接收到的加载有第一模拟信号的第一信号光以及第一导频光，得到并输出第一数据；第二发送端，用于将接收到的第二数据转换为第二模拟信号，以及将第二激光器输出的光信号分为第二信号光和第二导频光后，通过第三光传输路径将加载有第二模拟信号的第二信号光传输至第一接收端，并通过第四光传输路径将第二导频光传输至第一接收端；第一接收端，用于根据接收到的加载有第二模拟信号的第二信号光以及第二导频光，得到并输出第二数据。

据本发明实施例的另一方面，还提供了一种数据中心，包括上述数字相干收发器。

在本发明实施例中，将接收到的数据转换为模拟信号，以及将激光器输出的光信号分为信号光和导频光；将模拟信号加载在信号光上；通过第一光传输路径将加载有模拟信号的信号光传输至接收端，以及通过第二光传输路径将导频光传输至接收端，其中，接收端根据接收到的加载有模拟信号的信号光以及导频光，得到并输出数据。由于将激光器输出的光信号分为信号光和导频光，通过第一光传输路径将加载有由接收到的数据转换为的模拟信号的信号光传输至接收端，通过第二光传输路径将导频光传输至接收端，这样接收端根据接收到的加载有模拟信号的信号光以及导频光，得到并输出数据，从而在接收端省却了本振光源和复杂的频率和相位恢复DSP，可以大大降低功耗和成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种应用于数据中心的数字相干收发器的示意图；

图2是根据本发明实施例的一种带有偏振控制器的基于自零差探测的数字相干收发器的示意图；

图3是根据本发明实施例的一种不带偏振控制器的基于自零差探测的数字相干收发器的示意图；

图4是根据本发明实施例的一种带有两个Y型耦合器的基于自零差探测的数字相干收发器的示意图；

图5是根据本发明实施例的一种接收端的数字信号处理的流程示意图；

图6是根据本发明实施例的一种应用于数据中心的数据传输方法的流程图；

图7是根据本发明实施例的一种数字相干收发器的示意图；

图8是根据本发明实施例的一种应用于数据中心的数据传输装置的示意图；以及

图9是根据本发明实施例的一种光模块连接的结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

首先，在对本申请实施例进行描述的过程中出现的部分名词或术语适用于如下解释：

数据中心：数据中心是一整套复杂的设施。它不仅仅包括计算机系统和其它与之配套的设备(例如通信和存储系统)，还包含冗余的数据通信连接、环境控制设备、监控设备以及各种安全装置；

收发器：是由一个发送器一个和接收器构成的设备，它们组合并共享共用电路或单个外壳；

自零差探测：是指探测用的本振信号经分光器从发射光源分离出来,与调制后的接收信号混频产生外差信号；

IQ调制器，是数据分为两路，分别进行载波调制，两路载波相互正交的调制器，I是In-phase(同相)，Q是Quadrature(正交)；

横电模：横电模是电场完全分布在与电磁波传播方向垂直的横截面内，磁场具有传播方向分量的波型；

横磁模：横磁模是磁场完全分布在与电磁波传播方向垂直的横截面内，电场具有传播方向分量的波型；

前向纠错码(Forward Error Correction,简称为FEC)，是增加数据通讯可信度的方法，在单向通讯信道中，一旦错误被发现，其接收器将无权再请求传输；

时钟恢复，在数据上叠加时钟，需要将数据与时钟以某种方式融合。为了得到在发送端如何将数据与时钟融合的方法；

信道均衡(Channel equalization)，是指为了提高衰落信道中的通信系统的传输性能而采取的一种抗衰落措施；

脉冲整形，为对脉冲的波形进行调整；

预加重，是一种在发送端对输入信号高频分量进行补偿的信号处理方式。

实施例1

本发明实施例提供了一种应用于数据中心的数字相干收发器。

图1是根据本发明实施例的一种应用于数据中心的数字相干收发器的示意图。如图1所示，该数字相干收发器100包括：发送端101和接收端102。

发送端101，用于将接收到的数据转换为模拟信号，以及将激光器输出的光信号分信号光和导频光后，通过第一光传输路径将加载有模拟信号的信号光传输至接收端102，并通过第二光传输路径将导频光传输至接收端102。

在该实施例中，数字相干收发器包括光模块收发器，该光模块收发器可以包括发送端101，用于将接收到的数据转换为模拟信号，可以接收从服务器网卡或交换机发出的数据(该数据可以包含比特序列)，并将接收到的数据转换为模拟信号。该发送端101可以使数据进入光模块收发器，对数据进行处理，进而转换为模拟信号，比如，发送端101使数据进入光模块收发器，再经过前向纠错编码、比特符号映射、数字信号处理(包括脉冲整形、预加重等)等处理之后，通过数字模拟转换器将数据转换模拟信号，进而输出。

该实施例的激光器可以输出光信号，发送端101可以包括分光器，通过分光器将光信号分为信号光和导频光。高功率的激光器必须配有半导体制冷器(Thermo ElectricCooler,简称为TEC)以稳定光的中心频率，而本实施例的激光器可以为不采用TEC的非制冷的激光器，输出光通过分光器分为两路光，一路光作为信号光，另一路光作为导频光，其中，激光器输出的光信号可以为直流光。

可选地，激光器输出的光信号经过调制器，光信号在两个偏振态上的光场的相位和幅度被调制器所调制，通过调制器输出的光即为上述信号光，也即，驱动调制器的电信号，利用调制晶体的电光效应，通过电光转换，将信号加载到了光上，从而得到信号光。

调制器由模拟信号驱动，该模拟信号是电信号，比如，为电压，该电压作用在调制器上，利用晶体的电光效应，改变了经过调制器的光场的相位特性，从而完成了相位和幅度调制。加载有模拟信号的信号光耦合进第一光传输路径中，通过第一光传输路径将加载有模拟信号的信号光传输至接收端102，该第一光传输路径可以为光纤路径，比如，为光纤1。

可选地，在数据转换为模拟信号之后，模拟信号作用于调制器，使模拟信号加载在信号光上，信号光经过第一光传输路径传输至接收端，通过相干接收机，光信号的同向和正交分量变成了电信号，电信号经过模数转换变成数字信号，该数字信号再经过数字信号处理单元，从而抑制了传输所带来的畸变和噪声，最后经过判决和纠错，恢复出发送的数据。

导频光可以不经过调制器进行调制，直接耦合到第二传输路径中，通过第二光传输路径将导频光传输至接收端102，该第二光传输路径可以为光纤路径，比如，为光纤2，导频光用作相干探测的本振光。

上述第一光传输路径和第二光传输路径可以是同种类的光纤且具有相同的长度。

接收端102，用于根据接收到的加载有模拟信号的信号光以及导频光，得到并输出数据。

在该实施例中，光模块收发器可以包括接收端102，该光模块收发器用于接收通过第一光传输路径传输的加载有模拟信号的信号光和通过第二光传输路径传输的导频光。接收端102根据接收到的加载有模拟信号的信号光以及导频光，得到并输出数据。

可选地，信号光在进入接收端102，在经过偏振旋转分束器(PolarizationSplitter and Rotator,简称为PSR)之后，信号光的两路相互正交的偏振态被分开，比如，信号光的两路相互正交的偏振态为横电模和横磁模，横电模和横磁模被分开，且横磁模进一步被旋转为横电模，也即，信号光包含横电模和横磁模，两路相互正交的偏振态先被分开，之后横磁模被转换成横电模，使得信号光的两路都是横电模，进而进入波导。导频光在进入接收端102之后，其偏振态可以通过一个有源的偏振控制器(PolarizationController,简称为PC)进行控制，然后经过偏振旋转分束器PSR，导频光的两路相互正交的偏振态被分开，比如，导频光的两路相互正交的偏振态为横电模和横磁模，横电模和横磁模被分开，且横磁模进一步被旋转为横电模，也即，导频光包含横电模和横磁模，两路相互正交的偏振态先被分开，之后横磁模被转换成横电模，使得导频光的两路都是横电模，进而进入波导。这样进入相干接收机的四路光信号的偏振方向相同，从而消除了接收机器件的偏振相关性。

两个偏振旋转分束器PSR输出的信号光和导频光进入90度混频器，经过平衡探测得到信号的四路正交分量，再通过模拟数字转换器进行转换，数字信号被送入DSP单元进行处理，在经过前向纠错解码之后，接收端102输出数据，比如，将数据输出至服务器网卡或交换机侧。

可选地，该实施例的DSP单元的处理程序，通常是由基于互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称为CMOS)工艺的为专门目的而设计的集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)进行完成。

可选地，在发送端101，DSP完成数字信号处理过程(FEC编码、预加重等)，接着由数模转换器DAC，将数字信号转换成模拟信号，(如果DAC的输出信号幅度不够大)再由驱动电路放大该模拟信号，该模拟信号作用到调制器上，光信号通过调制器受到调制，从而完成了电信号到光信号的转换过程。

在接收端102，光信号经过探测器变为电信号，电信号经过模数转换器ADC将模拟信号转换为数字信号，再送入接收端102的DSP，经过数字信号处理之后送回系统侧(服务器或交换机侧)。

可选地，DSP、ADC和DAC都集成在一块芯片上，也即，ASIC。

该实施例通过发送端101将接收到的数据转换为模拟信号，以及将激光器输出的光信号分信号光和导频光后，通过第一光传输路径将加载有模拟信号的信号光传输至接收端，并通过第二光传输路径将导频光传输至接收端，通过接收端102根据接收到的加载有模拟信号的信号光以及导频光，得到并输出数据。由于将激光器输出的光信号分为信号光和导频光，通过第一光传输路径将加载有由接收到的数据转换为的模拟信号的信号光传输至接收端，通过第二光传输路径将导频光传输至接收端，这样接收端根据接收到的加载有模拟信号的信号光以及导频光，得到并输出数据，从而省掉了接受端的本振光源和复杂的频率和相位恢复DSP，大大降低了功耗和成本。

可选地，发送端包括：第一处理模块，用于接收数据，并将数据转换为模拟信号输出至调制器；激光器，用于输出光信号；分光器，与激光器连接，用于将光信号分为信号光和导频光，以及通过第二光传输路径将导频光传输至接收端；调制器，与第一处理模块及分光器连接，用于将模拟信号加载在信号光上，并通过第一光传输路径将加载有模拟信号的信号光传输至接收端。

在该实施例中，发送端包括第一处理模块，该第一处理模块用于接收数据，比如，接收服务器网卡或交换机侧发出的数据，并将接收到的数据转换为模拟信号，进而将模拟信号输出至调制器。

该实施例的发送端还包括激光器，该激光器用于输出光信号，该激光器可以为不采用半导体制冷器TEC的非制冷的激光器。

该实施例的发送端还可以包括分光器，该分光器与激光器连接，用于将光信号分为信号光和导频光，也即，激光器输出的光信号通过分光器分为信号光和导频光，该分光器还用于直接将导频光耦合进第二光传输路径中，而不需要经过调制器进行调制，通过第二光传输路径将导频光传输至接收端。

该实施例的发送端还包括调制器，该调制器可以为双偏振同向正交(In-phaseQuadrature，简称为IQ)调制器，由所产生的模拟信号进行驱动，比如，模拟信号是电信号，具体来说是电压，该电压作用在双偏振IQ调制器上，利用晶体的电光效应，改变了经过调制器的光场的相位特性，完成了相位和幅度调制。调制器与第一处理模块及分光器均相连，用于将模拟信号加载在信号光上，比如，该模拟信号作用于调制器上，使模拟信号加载在信号光上，信号光经过第一光传输路径传输至接收端。其中，激光器输出的光信号，光信号的两个偏振态上的光场的相位和幅度被调制器所调制，调制器输出的光即为信号光，将加载有模拟信号的信号光耦合进第一光传输路径中，通过第一光传输路径将加载有模拟信号的信号光传输至接收端。

可选地，第一处理模块包括：第一数字信号处理器，用于对数据进行预处理；数字模拟转换器，与第一数字信号处理器连接，用于将处理后的数据转换为模拟信号。

其中，该预处理可以包含以下至少之一：脉冲整形处理、预加重处理。

在该实施例中，第一处理器模块还包括第一数字信号处理器，该第一数字信号处理器可以对接收到的数据进行脉冲整形以及预加重处理，得到处理后的数据。其中，脉冲整形为对脉冲的波形进行调整，预加重处理是在发送端对输入信号高频分量进行补偿的信号处理方式，随着信号速率的增加，信号在传输过程中受损很大，为了在接收终端能得到比较好的信号波形，就需要对受损的信号进行补偿，预加重处理就是在发送端增强信号的高频成分，以补偿高频分量在传输过程中的过大衰减，对噪声并没有影响，因此可以有效地提高数据输出的信噪比。

第一处理模块还包括数字模拟转换器，该数字模拟转换器为将数字信号转换为模拟信号的装置，与第一数字信号处理器相连接。在第一数字信号处理器对数据进行预处理之后，数字模拟转换器用于将处理后的数据转换为模拟信号，进而输出该模拟信号。

可选地，激光器为非制冷激光器，调制器为双偏振IQ调制器。

高功率的激光器必须配有半导体制冷器以稳定光的中心频率，而复杂的数字信号处理算法，包括频率偏差补偿和载波相位恢复等，需要用来恢复信号，这些使得数字相干器的成本和功耗增加。该实施例的激光器为非制冷激光器，可以为不采用半导体制冷器的非制冷激光器，这样通过无制冷激光器来传输信号，节省了数字相干器的功耗和成本。该实施例的调制器可以为双偏振IQ调制器，双偏振IQ调制器可以将光信号的两个偏振态上的光场的相位和幅度进行调制，调制器输出的光即为信号光。

可选地，接收端包括：第一偏振旋转分束器，用于将加载有模拟信号的信号光分为第一横电模和第二横电模，并将第一横电模和第二横电模传输至第二处理模块；第二偏振旋转分束器，用于将导频光分为第三横电模和第四横电模，并将第三横电模和第四横电模传输至第二处理模块；第二处理模块，用于根据第一横电模、第二横电模、第三横电模以及第四横电模，得到并输出数据。

在该实施例中，接收端包括第一偏振旋转分束器，可以将加载有模拟信号的信号光分为第一横电模和第二横电模。可选地，第一偏振旋转分束器将加载有模拟信号的信号光分为第一横电模和第一横磁模，将第一横磁模旋转为第二横电模。第一偏振旋转分束器在将加载有模拟信号的信号光分为第一横电模和第二横电模之后，将第一横电模和第二横电模传输至第二处理模块。

该实施例的接收端还包括第二偏振旋转分束器，该第二偏振旋转分束器用于将导频光分为第三横电模和第四横电模，可选地，导频光进入接收端之后，其偏振态通过一个有源的偏振控制器进行控制，然后通过第二偏振旋转分束器将导频光分为第三横电模和第四横电模。可选地，第二偏振旋转分束器将导频光分为第三横电模和第二横磁模，将第二横磁模旋转为第四横电模。在第二偏振旋转分束器在将导频光分为第三横电模和第四横电模之后，将第三横电模和第四横电模传输至第二处理模块。

该实施例的接收端还包括第二处理模块，该第二处理模块用于根据第一横电模、第二横电模、第三横电模以及第四横电模，得到并输出数据，第一偏振旋转分束器和第二偏振旋转分束器输出的第一横电模、第二横电模、第三横电模和第四横电模进入第二处理模块，经过平衡探测得到信号的四路正交分量，再通过模拟数字转换器之后，数字信号被送入数字信号处理单元DSP进行处理，经过FEC纠错之后，将数据输出到服务器网卡或交换机侧。

可选地，第二处理模块包括：90度混频器，用于对第一横电模、第二横电模、第三横电模以及第四横电模进行混频处理；探测器，与90度混频器连接，用于根据混频处理后的第一横电模、第二横电模、第三横电模以及第四横电模，得到电信号；模拟数字转换器，与探测器连接，用于将电信号转换为数字信号；第二数字信号处理器，用于对数字信号进行时钟恢复、信道均衡和FEC纠错，得到数据。

在该实施例中，第二处理模块包括90度混频器，该90度混频器为输出信号频率等于两输入信号频率之和、差或为两者其它组合的电路。该90度混频器通常由非线性元件和选频回路构成，用于对第一横电模、第二横电模、第三横电模以及第四横电模进行混频处理。

该实施例的第二处理模块还包括探测器，该探测器与90度混频器连接，用于根据混频处理后的第一横电模、第二横电模、第三横电模以及第四横电模，得到电信号，该电信号为模拟信号，比如，该探测器可以经过平衡探测得到信号的四路正交分量。

该实施例的第二处理模块还包括模拟数字转换器，该模拟数字转换器用于将模拟信号转换为数字信号。该模拟数字转换器与探测器连接，可以将电信号转换为数字信号。

该实施例的第二处理模块还包括第二数字信号处理器，该第二数字信号处理器用于对数字信号进行时钟恢复、信道均衡和FEC纠错，从而得到数据，进而将数据输出到服务器网卡或交换机侧，因而接收端的数字信号处理流程大大简化。另外，由于传输距离短，色散补偿算法是可以省略的，由信道均衡代替，且由于导频光与信号光是同源，因此无需频偏补偿和相位恢复，达到了简化数字信号处理和降低成本的效果。

可选地，接收端还包括设置于第二偏振旋转分束器与第二处理模块之间的第一耦合器和第二耦合器；其中，第一耦合器，用于将第三横电模和第四横电模耦合，并将得到的耦合光传输至第二耦合器；第二耦合器，用于将第一耦合器输出的耦合光分为第一光信号和第二光信号并将第一光信号和第二光信号传输至第二处理模块，其中，第一光信号与第二光信号的光强相等。

在该实施例中，在没有有源的偏振控制器的情况下，即使光纤的双折射很小，导频光的两个偏振态上的光强不会完全相等，这将会导致接收性能的下降。因而，该实施例的接收端还包括第一耦合器，该第一耦合器设置于第二偏振旋转分束器和第二处理模块之间，在导频光进入第二偏振旋转分束器时之后，通过第一耦合器将第三横电模和第四横电模进行耦合，得到耦合光，该第一耦合器可以为Y型耦合器，将第三横电模和第四横电模这两个同偏振的光合在一起，得到耦合光。

该实施例的接收端还包括第二耦合器，该第二耦合器可以设置在第一耦合器和第二处理模块之间，用于将第一耦合器输出的耦合光分为第一光信号和第二光信号，第一光信号和第二光信号可以为将第一耦合器输出的耦合光等分得到的光信号，将第一光信号和第二光信号传输至第二处理模块。其中，第一光信号与第二光信号的光强相等，通过第一耦合器和第二耦合器串联，可以保证分出的第一光信号和第二光信号的光强完全一致。可选地，当光纤长度小于光纤相关长度时，通过级联第一耦合器和第二耦合器串联，可以使得导频光的两个偏振输出功率相等。

可选地，接收端还包括设置于第二偏振旋转分束器与第二光传输路径之间的偏振控制器；其中，偏振控制器，用于对导频光进行偏振控制，并将偏振控制后的导频光传输至第二偏振旋转分束器。

由于光纤随机双折射的影响，导频光的偏振态会发生变化，需要采用偏振控制器来跟踪并调整其偏振态，以保证其两个偏振分量具有相等的光功率输出。该实施例的接收端还包括偏振控制器，该偏振控制器可以为有源偏振控制器，用于对导频光进行偏振控制，比如，对导频光的偏振态进行控制，设置在第二偏振旋转分束器与第二光传输路径之间，该第二光传输路径为光纤路径。可选地，如果光纤长度远小于光纤相关长度(典型值为几百米左右)，则光纤的双折射可以忽略，从而进一步减小相干收发器的功耗，在这种情况下，导频光的偏振态基本可以保持不变，因此无需偏振控制器。

在偏振控制器对导频光进行偏振控制之后，将偏振控制后的导频光传输到第二偏振旋转分束器中。通过第二偏振旋转分束器将导频光分为第三横电模和第四横电模。在第二偏振旋转分束器在将导频光分为第三横电模和第四横电模之后，将第三横电模和第四横电模传输至上述第二处理模块。

可选地，该实施例的接收端及发送端中均不包含环形器。

在该实施例中，环形器是一种使电磁波单向环形传输的器件，数字相干收发器的接收端及发送端中均不包含环形器，但是通过四条光传输路径进行数据传输，该四条光传输路径包括第一光传输路径、第二光传输路径、第三光传输路径和第四光传输路径。

可选地，该实施例的数字相干收发器的第一光模块包括第一发送端和第一接收端，数字相干收发器的第二光模块包括第二发送端和第二接收端，通过第一光模块的第一发送端将接收到的第一数据转换为第一模拟信号，以及将第一激光器输出的光信号分为第一信号光和第一导频光后，通过第一光传输路径将加载有第一模拟信号的第一信号光传输至第二光模块的第二接收端，并通过第二光传输路径将第一导频光传输至第二光模块的第二接收端，通过第二光模块的第二接收端根据接收到的加载有第一模拟信号的第一信号光以及第一导频光，得到并输出第一数据；通过第二光模块的第二发送端将接收到的第二数据转换为第二模拟信号，以及将第二激光器输出的光信号分为第二信号光和第二导频光后，通过第三光传输路径将加载有第二模拟信号的第二信号光传输至第一光模块的第一接收端，并通过第四光传输路径将第二导频光传输至第一光模块的第一接收端，通过第一光模块的第一接收端根据接收到的加载有第二模拟信号的第二信号光以及第二导频光，得到并输出第二数据。

可选地，上述第一光传输路径与第二光传输路径的长度相等，且第一光传输路径及第二光传输路径为不同的单芯单模光纤，或者第一光传输路径及第二光传输路径为同一根多芯单模光纤中的不同的纤芯；上述第三光传输路径与第四光传输路径的长度相等，且第三光传输路径及第四光传输路径为不同的单芯单模光纤，或者第三光传输路径及第四光传输路径为同一根多芯单模光纤中的不同的纤芯。

在该实施例中，第一光传输路径、第二光传输路径、第三光传输路径和第四光传输路径可以为光纤路径，可以为不同的单芯单模光纤，也即，该实施例可以通过四路单芯单模光纤分别传输第一信号光、第一导频光、第二信号光和第二导频光。或者，该实施例的第一光传输路径、第二光传输路径、第三光传输路径和第四光传输路径为同一根多芯单模光纤中的不同的纤芯，也即，该实施例采用两根多芯单模光纤，其中，第一信号光和第一导频光分别在不同的纤芯里进行传输，第二信号光和第二导频光分别在不同的纤芯里进行传输。

需要说明的是，该实施例的第一光模块的第一发送端和第一接收端是互相分离的，互不影响，第二光模块的第二接收端和第二发送端是互相分离的，互不影响的。

上述方案通过接收端及发送端中均不包含环形器，没有采用共纤传输的方案，从而避免了数字相干收发器的第一光模块的信号光和第二光模块的导频光共纤传输，进而避免了在第一光模块的信号光和第二光模块的导频光共纤传输时，由于第二光模块的导频光具有较高功率，产生受激布里渊散射效应，影响第一光模块的信号传输质量的问题，达到了提高信号传输质量的效果，其中，受激布里渊散射效应是由于入射光功率很高，由光波产生的电磁伸缩效应在物质内激起超声波，入射光受超声波散射而产生的。

下面结合优选的实施例对本发明的技术方案进行举例说明。

图2是根据本发明实施例的一种带有偏振控制器的基于自零差探测的数字相干收发器的示意图，图3是根据本发明实施例的一种不带偏振控制器的基于自零差探测的数字相干收发器的示意图，图4是根据本发明实施例的一种带有两个Y型耦合器的基于自零差探测的数字相干收发器的示意图。

如图2至图4所示，为三种可行的采用自零差探测SHD的互连方案，接收端和发送端均未包括环形器，区别在于光模块2的接收端部分，图3相对于图2，光模块2的接收端减少了偏振控制器，图4相对于图2，光模块2的接收端减少了偏振控制器，但增加了两个Y型耦合器。其中，光模块1和光模块2为光模块收发器。

如图2所示，从服务器网卡或交换机侧发出的数据输入至光模块1，经过前向纠错编码FEC、比特符号映射、数字信号处理(包括脉冲整形、预加重等)之后，信号通过光模块1的数字模拟转换器转换为模拟信号，并进行输出。该实施例采用了一个不采用TEC的非制冷激光器，将输出光通过分光器分为两路，一路作为信号光，经过光模块1的双偏振IQ调制器。可选地，非制冷激光器输出的光信号，经过光模块1的双偏振IQ调制器，两个偏振态上的光场的相位和幅度被调制器所调制，光模块1的双偏振IQ调制器输出的光即为信号光，也即，驱动调制器的电信号，利用调制晶体的电光效应，通过电光转换，把信号加载到了光上，得到信号光。其中，光模块1的双偏振IQ调制器由所产生的模拟信号驱动，这里的模拟信号是电信号，具体来说是电压，该电压作用在双偏振IQ调制器上，利用晶体的电光效应，改变了经过调制器的光场的相位特性，从而完成了相位和幅度调制。

可选地，该实施例的光模块1的模拟信号作用于光模块1的双偏振IQ调制器，使信号加载在光上，得到信号光，信号光通过光模块1的发射端经过光纤路径1传输至光模块2的接收端，通过相干接收机，光信号的同向和正交分量变成了电信号，电信号经过模数转换变成数字信号，数字信号经过数字信号处理单元，从而抑制了传输所带来的畸变和噪声，最后经过判决和纠错，恢复出发送的数据。

该实施例的信号光被耦合到光纤路径1当中，经过传输到达光模块2的接收端；另一路不经过调制，直接被耦合进光纤路径2当中，经过传输到达光模块2的接收端，这一路光被称为导频光，可以用作相干探测的本振光。光纤路径1和光纤路径2是同种类的光纤且具有相同的长度。在信号光经过传输之后，信号光进入光模块2的接收端，再经过光模块2的偏振旋转分束器PSR进行处理之后，信号光的两路呈相互正交的偏振态，也即，信号光的两路横电模和横磁模，被分开，且横磁模被旋转为横电模，也即，信号光包含横电模和横磁模，两个偏振态先被分开，之后横磁模被转换成横电模，进入波导。在导频光进入光模块2的接收端之后，其偏振态通过一个有源的偏振控制器PC进行控制，然后经过光模块2的偏振旋转分束器PSR，也即，将导频光的两路相互正交的偏振态，也即，导频光的两路包括横电模和横磁模，被分开，且横磁模被旋转为横电模，也即，导频光包含横电模和横磁模，两个偏振态先被分开，之后横磁模被转换成横电模，进入波导。

作为另一种可选的实施方式，从服务器网卡或交换机侧发出的数据输入至光模块2，经过前向纠错编码FEC、比特符号映射、数字信号处理之后，信号通过光模块2的数字模拟转换器转换为模拟信号，并进行输出。该实施例可以采用一个不采用TEC的非制冷激光器，将输出光通过分光器分为两路，一路作为信号光，经过光模块2的双偏振IQ调制器。可选地，非制冷激光器输出的光信号，经过光模块2的双偏振IQ调制器，两个偏振态上的光场的相位和幅度被调制器所调制，光模块2的双偏振IQ调制器输出的光即为信号光，也即，驱动调制器的电信号，利用调制晶体的电光效应，通过电光转换，把信号加载到了光上，得到信号光。其中，光模块2的双偏振IQ调制器由所产生的模拟信号驱动。

可选地，该实施例的光模块2的模拟信号作用于光模块2的双偏振IQ调制器，使信号加载在光上，得到信号光，通过光模块2的发射端经过光纤路径3传输至光模块1的接收端，通过相干接收机，光信号的同向和正交分量变成了电信号，电信号经过模数转换变成数字信号，数字信号经过数字信号处理单元，从而抑制了传输所带来的畸变和噪声，最后经过判决和纠错，恢复出发送的数据。

该实施例的上述信号光被耦合到光纤路径3当中，经过传输到达光模块1的接收端；另一路不经过调制，直接被耦合进光纤路径4当中，经过传输到达光模块1的接收端，这一路光被称为导频光，可以用作相干探测的本振光。光纤路径3和光纤路径4是同种类的光纤且具有相同的长度。在信号光经过传输之后，信号光进入光模块1的接收端，再经过光模块1的偏振旋转分束器PSR进行处理之后，信号光的两路呈相互正交的偏振态，也即，信号光的两路横电模和横磁模，被分开，且横磁模被旋转为横电模，也即，信号光包含横电模和横磁模，两个偏振态先被分开，之后横磁模被转换成横电模，进入波导。在导频光进入光模块1的接收端之后，其偏振态通过一个有源的偏振控制器PC进行控制，然后经过光模块1的偏振旋转分束器PSR，也即，将导频光的两路相互正交的偏振态，也即，导频光的两路包括横电模和横磁模，被分开，且横磁模被旋转为横电模，也即，导频光包含横电模和横磁模，两个偏振态先被分开，之后横磁模被转换成横电模，进入波导，这样进入相干接收机的四路光信号的偏振方向相同，从而消除接收机器件的偏振相关性。

需要说明的是，该实施例的光模块1的接收端和发送端，光模块2的接收端和发送端均是互相分离的，互不影响。

该实施例的两个偏振旋转分束器的输出光进入90度混频器，经过平衡探测得到信号的四路正交分量，在四路正交分量通过模拟数字转换器进行转换之后，将转换得到的数字信号被送入DSP单元进行处理，经过FEC纠错，最后将数据输出到服务器网卡或交换机侧。

该实施例由于采用了自零差探测SHD探测方案，接收机的数字信号DSP处理流程可以被大大简化。图5是根据本发明实施例的一种接收端的数字信号处理的流程示意图。如图5所示，该实施例给出了简化版本的接收端的DSP处理流程，只需要三步，也即，时钟恢复、信道均衡和FEC纠错。由于传输距离短，色散补偿算法可以省略，由信道均衡代替，且由于导频光与信号光同源，因此无需频偏补偿和相位恢复。

在图2所示的方案里，由于光纤随机双折射的影响，导频光的偏振态会发生变化，该实施例需要采用有源的偏振控制器PC来跟踪并调整其偏振态，以保证其两个偏振分量具有相等的光功率输出。如果光纤长度远小于光纤相关长度(典型值为几百米左右)，则光纤的双折射可以忽略，在这种情况下，导频光的偏振态基本可以保持不变，因此无需偏振控制器PC。这种方案如图3所示，与图2所示方案相比，图3去掉了偏振控制器PC。

在没有偏振控制器PC的情况下，即使光纤的双折射很小，导频光的两个偏振态上的光强也不会完全相等，这将会导致接收端的接收性能下降。为了解决这个问题，该实施例设计了第三种数据传输方案，如图4所示。导频光在经过偏振旋转分束器PSR之后，先经过第一个Y型耦合器，将两个同偏振的光合在一起，再经过第二个Y型耦合器，将光等分，两个Y型耦合器的串联可以保证分出的光强完全一致，从而保证数字相干收发机接收端的接收性能。其余部分则与图2和图3一致，此处不再赘述。

在上述图2至图4里，可以采用两路单芯单模光纤分别传输信号光和导频光，还可以只采用一根多芯单模光纤，其中信号光和导频光分别在光纤不同的纤芯里传输。

传统的数字相干传输技术里需要单独的本振光源、其接收端DSP里需要频率和相位恢复算法，因此成本高、功耗大。而采用该实施例的SHD方案，本振光源来自导频光，导频光与信号光来自同一光源，因此省掉了本振光；且正是由于导频光与信号光来自同一光源，二者的频率相同，相位噪声相同，因此可以省去接收端DSP的频率和相位恢复算法，简化了DSP处理流程，因此降低了功耗。

另外，该实施例借鉴SHD，将其用在数据中心内部这种短距互连场景，并根据距离短的特点，对SHD进行了简化和改进。可选地，包括以下方面：1)去掉激光器的TEC；2)去掉长度控制；3)当距离特别短的时候可以通过采用无源的方式(级联耦合器)得到相等光强的两路偏振导频光，甚至可以完全去掉偏振跟踪和控制，从而在保证传输性能满足要求的情况下，进一步降低系统复杂度、功耗和成本。

该实施例与并行直接调制/直接检测的方案相比，由于采用了较少的器件个数，因此该方案可以减小模块封装尺寸，且由于采用了高频谱效率的先进调制码型，每比特的功耗和成本可以下降；与高阶脉冲幅度调制PAM加直接探测的方案相比，该实施例具有更高的灵敏度，这一方面是由于通过与高功率的导频光进行拍频，信号光可以被放大，另一方面由于数字信号处理单元可以很好地均衡信道缺陷带来的影响；与传统的数字相干收发器相比，该实施例的方案功耗和成本更低，其一是因为激光器可以工作在无制冷模式，因此不需要高功耗的半导体制冷器TEC模块；其二是因为接收端的数字信号处理DSP流程可以大大简化，不需要色散补偿模块，也不需要频偏补偿和相位恢复算法；该实施例的数字相干收发器也具有更好的传输性能，在相关技术中，光模块1的信号光与光模块2的导频光共纤传输，由于导频光通常具有较高功率，因此这将导致受激布里渊散射效应产生，光模块2的导频光的布里渊背向散射光将会影响光模块1的信号传输质量，该实施例的方案没有采用共纤传输方案，因此将不会导致上述问题的产生，实现了在保证传输性能满足要求的情况下，进一步降低系统复杂度、功耗和成本的效果。

实施例2

根据本发明实施例，还提供了一种数据传输方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

需要说明的是，该实施例的数据传输方法可以由图1所示实施例的数字相干收发器执行。

图6是根据本发明实施例的一种应用于数据中心的数据传输方法的流程图。如图6所示，该方法包括以下步骤：

步骤S602，发送端将接收到的数据转换为模拟信号，以及将激光器输出的光信号分为信号光和导频光。

在本发明上述步骤S602提供的技术方案中，发送端将接收到的数据转换为模拟信号，可以接收从服务器网卡或交换机发出的数据(该数据可以包含比特序列)，并将接收到的数据转换为模拟信号。可选地，使数据进入光模块收发器，对数据进行处理，进而转换为模拟信号，比如，使数据进入光模块收发器，再经过前向纠错编码FEC、比特符号映射、数字信号处理(包括脉冲整形、预加重等)等处理之后，通过数字模拟转换器将数据转换模拟信号，进而输出。

该实施例的激光器可以输出光信号，将激光器输出的光信号分为信号光和导频光，可选地，通过分光器将光信号分为信号光和导频光。高功率的激光器必须配有半导体制冷器TEC以稳定光的中心频率，而该实施例不采用TEC的非制冷的激光器，输出光通过分光器分为两路光，一路光作为信号光，另一路光作为导频光，其中，激光器输出的光信号可以为直流光。可选地，激光器输出的光信号经过调制器，光信号在两个偏振态上的光场的相位和幅度被调制器所调制，通过调制器输出的光即为上述信号光。

步骤S604，将模拟信号加载在信号光上。

在本发明上述步骤S604提供的技术方案中，在将接收到的数据转换为模拟信号，以及将激光器输出的光信号分为信号光和导频光之后，将模拟信号加载在信号光上。

模拟信号驱动调制器，该模拟信号是电信号，比如，为电压，该电压作用在调制器上，利用晶体的电光效应，改变了经过调制器的光场的相位特性，从而完成了相位和幅度调制。可选地，在数据转换为模拟信号之后，该模拟信号作用于调制器，使模拟信号加载在信号光上。

步骤S606，通过第一光传输路径将加载有模拟信号的信号光传输至接收端，以及通过第二光传输路径将导频光传输至接收端。

在本发明上述步骤S606提供的技术方案中，在将模拟信号加载在信号光上之后，通过第一光传输路径将加载有模拟信号的信号光传输至接收端，以及通过第二光传输路径将导频光传输至接收端，其中，接收端根据接收到的加载有模拟信号的信号光以及导频光，得到并输出数据。

在将模拟信号加载在信号光上之后，加载有模拟信号的信号光耦合进第一光传输路径中，通过第一光传输路径将加载有模拟信号的信号光传输至接收端，该第一光传输路径可以为光纤路径。信号光经过第一光传输路径传输至接收端，通过相干接收机，光信号的同向和正交分量变成了电信号，电信号经过模数转换变成数字信号，该数字信号再经过数字信号处理单元，从而抑制了传输所带来的畸变和噪声，最后经过判决和纠错，恢复出发送的数据。

导频光可以不经过调制器进行调制，直接耦合到第二传输路径中，通过第二光传输路径将导频光传输至接收端，该第二光传输路径可以为光纤路径，导频光用作相干探测的本振光。上述第一光传输路径和第二光传输路径可以是同种类的光纤且具有相同的长度。

在该实施例中，接收端接收通过第一光传输路径传输的加载有模拟信号的信号光和通过第二光传输路径传输的导频光，根据接收到的加载有模拟信号的信号光以及导频光，得到并输出数据。

可选地，该实施例的信号光在进入接收端，在经过偏振旋转分束器PSR之后，信号光的两路相互正交的偏振态被分开，比如，信号光的两路相互正交的偏振态为横电模和横磁模，横电模和横磁模被分开，且横磁模进一步被旋转为横电模。导频光在进入接收端之后，其偏振态可以通过一个有源的偏振控制器PC进行控制，然后经过偏振旋转分束器PSR，导频光的两路相互正交的偏振态被分开。这样进入相干接收机的四路光信号的偏振方向相同，从而消除了接收机器件的偏振相关性。

两个偏振旋转分束器PSR输出的信号光和导频光进入90度混频器，经过平衡探测得到信号的四路正交分量，再通过模拟数字转换器进行转换，数字信号被送入DSP单元进行处理，在经过FEC纠错之后，接收端输出数据，比如，将数据输出至服务器网卡或交换机侧。

作为一种可选的实施方式，步骤S602，将接收到的数据转换为模拟信号包括：通过第一数字信号处理器对数据进行预处理；通过数字模拟转换器将处理后的数据转换为模拟信号。

在该实施例中，在将接收到的数据转换为模拟信号时，可以对接收到的数据进行脉冲整形以及预加重处理，得到处理后的数据。也即，对接收到的数据的波形进行调整，在发送端对数据的高频分量进行补偿，以补偿数据的高频分量在传输过程中的过大衰减，对噪声并没有影响，因此可以有效地提高数据输出的信噪比。

在通过第一数字信号处理器对数据进行预处理之后，通过数字模拟转换器将处理后的数据转换为模拟信号，并输出模拟信号。

作为一种可选的实施方式，步骤S606，接收端根据接收到的加载有模拟信号的信号光以及导频光，得到并输出数据包括：接收端将加载有模拟信号的信号光分为第一横电模和第二横电模，以及将导频光分为第三横电模和第四横电模；接收端对第一横电模、第二横电模、第三横电模以及第四横电模进行混频处理；接收端根据混频处理后的第一横电模、第二横电模、第三横电模以及第四横电模，得到电信号；接收端将电信号转换为数字信号；接收端对数字信号进行时钟恢复、信道均衡和FEC纠错，得到数据。

在该实施例中，接收端将加载有模拟信号的信号光分为第一横电模和第二横电模，以及将导频光分为第三横电模和第四横电模，对第一横电模、第二横电模、第三横电模以及第四横电模进行混频处理，可以通过90度混频器对第一横电模、第二横电模、第三横电模以及第四横电模进行混频处理。在对第一横电模、第二横电模、第三横电模以及第四横电模进行混频处理之后，接收端根据混频处理后的第一横电模、第二横电模、第三横电模以及第四横电模，得到电信号，比如，通过探测器根据混频处理后的第一横电模、第二横电模、第三横电模以及第四横电模，得到电信号，该电信号为模拟信号，比如，该探测器可以经过平衡探测得到信号的四路正交分量。

在接收端根据混频处理后的第一横电模、第二横电模、第三横电模以及第四横电模，得到电信号之后，接收端将电信号转换为数字信号，可以通过模拟数字转换器将模拟信号转换为数字信号，在通过数字信号处理器对数字信号进行时钟恢复、信道均衡和FEC纠错，从而得到数据，进而将数据输出到服务器网卡或交换机侧，因而接收端的数字信号处理流程大大简化。另外，由于传输距离短，色散补偿算法是可以省略的，由信道均衡代替，且由于导频光与信号光是同源，因此无需频偏补偿和相位恢复，从而达到了简化数字信号处理和降低成本的效果。

作为一种可选的实施方式，接收端对第一横电模、第二横电模、第三横电模以及第四横电模进行混频处理之前，该方法还包括：接收端将第三横电模和第四横电模耦合，得到耦合光；接收端将耦合光分为第一光信号和第二光信号，其中，第一光信号与第二光信号的光强相等；其中，接收端对第一横电模、第二横电模、第三横电模以及第四横电模进行混频处理包括：接收端对第一横电模、第二横电模、第一光信号、与第二光信号进行混频处理。

在该实施例中，接收端对第一横电模、第二横电模、第三横电模以及第四横电模进行混频处理之前，接收端将第三横电模和第四横电模耦合，得到耦合光，比如，在导频光进入第二偏振旋转分束器时之后，通过第一耦合器将第三横电模和第四横电模进行耦合，得到耦合光，该第一耦合器可以为Y型耦合器，将第三横电模和第四横电模这两个同偏振的光合在一起，得到耦合光。在接收端将第三横电模和第四横电模耦合，得到耦合光之后，接收端将耦合光分为第一光信号和第二光信号，比如，通过第二耦合器将第一耦合器输出的耦合光分为第一光信号和第二光信号，第一光信号和第二光信号可以为将第一耦合器输出的耦合光等分得到的光信号，该第一光信号与第二光信号的光强相等。在接收端对第一横电模、第二横电模、第三横电模以及第四横电模进行混频处理时，可以对第一横电模、第二横电模、第一光信号、与第二光信号进行混频处理，比如，通过90度混频器对第一横电模、第二横电模、第一光信号、与第二光信号进行混频处理。

可选地，该实施例的接收端及发送端中均不包含环形器。

在该实施例中，环形器是一种使电磁波单向环形传输的器件，数字相干收发器的接收端及发送端中均不包含环形器，但是通过四条光传输路径进行数据传输，该四条光传输路径包括第一光传输路径、第二光传输路径、第三光传输路径和第四光传输路径。

可选地，该实施例的数字相干收发器的第一光模块包括第一发送端和第一接收端，数字相干收发器的第二光模块包括第二发送端和第二接收端，通过第一光模块的第一发送端将接收到的第一数据转换为第一模拟信号，以及将第一激光器输出的光信号分为第一信号光和第一导频光后，通过第一光传输路径将加载有第一模拟信号的第一信号光传输至第二光模块的第二接收端，并通过第二光传输路径将第一导频光传输至第二光模块的第二接收端，通过第二光模块的第二接收端根据接收到的加载有第一模拟信号的第一信号光以及第一导频光，得到并输出第一数据；通过第二光模块的第二发送端将接收到的第二数据转换为第二模拟信号，以及将第二激光器输出的光信号分为第二信号光和第二导频光后，通过第三光传输路径将加载有第二模拟信号的第二信号光传输至第一光模块的第一接收端，并通过第四光传输路径将第二导频光传输至第一光模块的第一接收端，通过第一光模块的第一接收端根据接收到的加载有第二模拟信号的第二信号光以及第二导频光，得到并输出第二数据。

需要说明的是，该实施例的第一光模块的第一发送端和第一接收端是互相分离的，互不影响，第二光模块的第二接收端和第二发送端是互相分离的，互不影响的。

作为一种可选的实施方式，第一光传输路径与第二光传输路径的长度相等；以及第一光传输路径及第二光传输路径为不同的单芯单模光纤，或者第一光传输路径及第二光传输路径为同一根多芯单模光纤中的不同的纤芯。

可选地，上述第一光传输路径与第二光传输路径的长度相等，且第一光传输路径及第二光传输路径为不同的单芯单模光纤，或者第一光传输路径及第二光传输路径为同一根多芯单模光纤中的不同的纤芯；上述第三光传输路径与第四光传输路径的长度相等，且第三光传输路径及第四光传输路径为不同的单芯单模光纤，或者第三光传输路径及第四光传输路径为同一根多芯单模光纤中的不同的纤芯。

在该实施例中，第一光传输路径、第二光传输路径、第三光传输路径和第四光传输路径可以为光纤路径，可以为不同的单芯单模光纤，也即，该实施例可以通过四路单芯单模光纤分别传输第一信号光、第一导频光、第二信号光和第二导频光。或者，该实施例的第一光传输路径、第二光传输路径、第三光传输路径和第四光传输路径为同一根多芯单模光纤中的不同的纤芯，也即，该实施例采用两根多芯单模光纤，其中，第一信号光和第一导频光分别在不同的纤芯里进行传输，第二信号光和第二导频光分别在不同的纤芯里进行传输。

上述方案通过接收端及发送端中均不包含环形器，没有采用共纤传输的方案，从而避免了数字相干收发器的第一光模块的信号光和第二光模块的导频光共纤传输，进而避免了在第一光模块的信号光和第二光模块的导频光共纤传输时，由于第二光模块的导频光具有较高功率，产生受激布里渊散射效应，影响第一光模块的信号传输质量的问题，达到了提高信号传输质量的效果。

可选地，为了实现T比特级别的短距互连速率，有以下几种解决方案：

通过增加并行光纤数量或增加复用波长数提高并行度。例如，通过采用10对光纤或10个不同波长信道，每根光纤或每个波长上传输100G信号，可实现1T比特的吞吐量。在这两种情况下，光模块的封装尺寸都会较大，这将牺牲交换机的面板密度。并且总体来看，两种方案的功耗和成本都与随着并行度线性增加，因此每比特的成本不会下降；采用更高阶的PAM调制格式信号。当前400G的解决方案是PAM-4，为了进一步增加频谱效率，可采用PAM-8、PAM-16甚至更高阶的PAM，然而越高阶的PAM的灵敏度越低；采用数字相干通信技术。例如，可通过采用2通道，每通道50G波特率的偏振复用(polarization multiplexing,简称为PM)64QAM信号来实现1T比特的速率，在该方案中，高功率的激光器必须配有半导体制冷器以稳定光的中心频率。复杂的数字信号处理算法，包括频率偏差补偿和载波相位恢复，需要用来恢复信号，但是这些因素使得相干技术的功耗和成本很高；可以在数字相干技术的基础上，采用自零差探测方案，信号光与导频光为同一光源产生，且分开传输，在接收端导频光作为本振光与信号光进行相干探测，可以节省接收端DSP的复杂度。

该实施例相比传统的自零差探测方案，可以省去精确的路径长度控制系统，当光纤路径的长度小于光纤路径的相关长度时，偏振控制器可以省去，进一步减小功耗，当光纤长度小于光纤相关长度时，通过级联的两个Y型耦合器，可使得导频光的两个偏振输出功率相等，可以在保证传输性能满足要求的情况下，进一步降低系统复杂度、功耗和成本。

实施例3

本发明实施例还提供了一种数字相干收发器。

图7是根据本发明实施例的一种数字相干收发器的示意图。如图7所示，该数字相干收发器700包括：第一光模块701和第二光模块702。其中，第一光模块701包括：第一发送端703和第一接收端704，第二光模块702包括:第二发送端705和第二接收端706。

第一发送端703，用于将接收到的第一数据转换为第一模拟信号，以及将第一激光器输出的光信号分为第一信号光和第一导频光后，通过第一光传输路径将加载有第一模拟信号的第一信号光传输至第二接收端，并通过第二光传输路径将第一导频光传输至第二接收端。

第二接收端706，用于根据接收到的加载有第一模拟信号的第一信号光以及第一导频光，得到并输出第一数据。

第二发送端705，用于将接收到的第二数据转换为第二模拟信号，以及将第二激光器输出的光信号分为第二信号光和第二导频光后，通过第三光传输路径将加载有第二模拟信号的第二信号光传输至第一接收端，并通过第四光传输路径将第二导频光传输至第一接收端。

第一接收端704，用于根据接收到的加载有第二模拟信号的第二信号光以及第二导频光，得到并输出第二数据。

可选地，第一光传输路径与第二光传输路径的长度相等，第三光传输路径与第四光传输路径的长度相等；第一光传输路径及第二光传输路径为不同的单芯单模光纤，或者第一光传输路径及第二光传输路径为同一根多芯单模光纤中的不同的纤芯；第三光传输路径及第四光传输路径为不同的单芯单模光纤，或者第三光传输路径及第四光传输路径为同一根多芯单模光纤中的不同的纤芯。

可选地，在该实施例中，从服务器网卡或交换机侧发出的数据输入至第一光模块，经过前向纠错编码FEC、比特符号映射、数字信号处理(包括脉冲整形、预加重等)之后，信号通过第一光模块的数字模拟转换器转换为模拟信号，并进行输出。该实施例采用了一个不采用TEC的非制冷激光器，将输出光通过分光器分为两路，一路作为信号光，经过第一光模块的双偏振IQ调制器。可选地，非制冷激光器输出的光信号，经过第一光模块的双偏振IQ调制器，两个偏振态上的光场的相位和幅度被调制器所调制，第一光模块的双偏振IQ调制器输出的光即为信号光，也即，驱动调制器的电信号，利用调制晶体的电光效应，通过电光转换，把信号加载到了光上，得到信号光。其中，第一光模块的双偏振IQ调制器由所产生的模拟信号驱动。

可选地，该实施例的第一光模块的模拟信号作用于第一光模块的双偏振IQ调制器，使信号加载在光上，得到信号光，信号光通过第一光模块的第一发射端经过第一光纤传输路径传输至第二光模块的第二接收端，通过相干接收机，光信号的同向和正交分量变成了电信号，电信号经过模数转换变成数字信号，数字信号经过数字信号处理单元，从而抑制了传输所带来的畸变和噪声，最后经过判决和纠错，恢复出发送的数据。

该实施例的信号光被耦合到第一光纤传输路径当中，经过传输到达第二光模块的第二接收端；另一路不经过调制，直接被耦合进第二光纤传输路径当中，经过传输到达第二光模块的第二接收端，这一路光被称为导频光，可以用作相干探测的本振光。第一光纤传输路径和第二光纤传输路径是同种类的光纤且具有相同的长度。在信号光经过传输之后，信号光进入第二光模块的第二接收端，再经过第二光模块的偏振旋转分束器PSR进行处理之后，信号光的两路呈相互正交的偏振态，也即，信号光的两路横电模和横磁模，被分开，且横磁模被旋转为横电模，也即，信号光包含横电模和横磁模，两个偏振态先被分开，之后横磁模被转换成横电模，进入波导。在导频光进入第二光模块的第二接收端之后，其偏振态通过一个有源的偏振控制器PC进行控制，然后经过第二光模块的偏振旋转分束器PSR，也即，将导频光的两路相互正交的偏振态，也即，导频光的两路包括横电模和横磁模，被分开，且横磁模被旋转为横电模，也即，导频光包含横电模和横磁模，两个偏振态先被分开，之后横磁模被转换成横电模，进入波导。

作为另一种可选的实施方式，从服务器网卡或交换机侧发出的数据输入至第二光模块2，经过前向纠错编码FEC、比特符号映射、数字信号处理之后，信号通过第二光模块的数字模拟转换器转换为模拟信号，并进行输出。该实施例可以采用一个不采用TEC的非制冷激光器，将输出光通过分光器分为两路，一路作为信号光，经过第二光模块的双偏振IQ调制器。可选地，非制冷激光器输出的光信号，经过第二光模块的双偏振IQ调制器，两个偏振态上的光场的相位和幅度被调制器所调制，第二光模块的双偏振IQ调制器输出的光即为信号光，也即，驱动调制器的电信号，利用调制晶体的电光效应，通过电光转换，把信号加载到了光上，得到信号光。其中，第二光模块的双偏振IQ调制器由所产生的模拟信号驱动。

可选地，该实施例的第二光模块的模拟信号作用于第二光模块的双偏振IQ调制器，使信号加载在光上，得到信号光，通过第二光模块的发射端经过第三光纤路径传输至第一光模块的接收端，通过相干接收机，光信号的同向和正交分量变成了电信号，电信号经过模数转换变成数字信号，数字信号经过数字信号处理单元，从而抑制了传输所带来的畸变和噪声，最后经过判决和纠错，恢复出发送的数据。

该实施例的上述信号光被耦合到第三光纤路径当中，经过传输到达第一光模块的接收端；另一路不经过调制，直接被耦合进第四光纤路径当中，经过传输到达第一光模块的接收端，这一路光被称为导频光，可以用作相干探测的本振光。第三光纤路径和第四光纤路径是同种类的光纤且具有相同的长度。在信号光经过传输之后，信号光进入第一光模块的接收端，再经过第一光模块的偏振旋转分束器PSR进行处理之后，信号光的两路呈相互正交的偏振态，也即，信号光的两路横电模和横磁模，被分开，且横磁模被旋转为横电模，也即，信号光包含横电模和横磁模，两个偏振态先被分开，之后横磁模被转换成横电模，进入波导。在导频光进入第一光模块的接收端之后，其偏振态通过一个有源的偏振控制器PC进行控制，然后经过第一光模块的偏振旋转分束器PSR，也即，将导频光的两路相互正交的偏振态，也即，导频光的两路包括横电模和横磁模，被分开，且横磁模被旋转为横电模，也即，导频光包含横电模和横磁模，两个偏振态先被分开，之后横磁模被转换成横电模，进入波导。这样进入相干接收机的四路光信号的偏振方向相同，从而消除接收机器件的偏振相关性。

需要说明的是，该实施例的第一光模块的第一发送端和第一接收端是互相分离的，互不影响，第二光模块的第二接收端和第二发送端是互相分离的，互不影响的。

实施例4

本发明实施例还提供了一种数据中心，包括本发明实施例3中的数字相干收发器，可以用于执行本发明实施例的数据传输方法。

实施例5

根据本发明实施例，还提供了一种用于实施上述图6所示的应用于数据中心的数据传输方法。图8是根据本发明实施例的一种应用于数据中心的数据传输装置的示意图。如图8所示，该装置800可以包括：转换模块801、加载模块802和传输模块803。

转换模块801，用于将接收到的数据转换为模拟信号，以及将激光器输出的光信号分为信号光和导频光。

加载模块802，用于将模拟信号加载在信号光上。

传输模块803，用于通过第一光传输路径将加载有模拟信号的信号光传输至接收端，以及通过第二光传输路径将导频光传输至接收端，其中，接收端根据接收到的加载有模拟信号的信号光以及导频光，得到并输出数据。

可选地，转换模块801包括：第一处理单元，用于通过第一数字信号处理器对数据进行预处理；第一转换单元，用于通过数字模拟转换器将处理后的数据转换为模拟信号。

可选地，传输模块803包括：第一划分单元，用于使接收端将加载有模拟信号的信号光分为第一横电模和第二横电模，以及将导频光分为第三横电模和第四横电模；处理单元，用于使接收端对第一横电模、第二横电模、第三横电模以及第四横电模进行混频处理；获取单元，用于使接收端根据混频处理后的第一横电模、第二横电模、第三横电模以及第四横电模，得到电信号；第二转换单元，用于使接收端将电信号转换为数字信号；第二处理单元，用于使接收端对数字信号进行时钟恢复、信道均衡和FEC纠错，得到数据。

可选地，该装置还包括：耦合单元，用于使接收端对第一横电模、第二横电模、第三横电模以及第四横电模进行混频处理之前，接收端将第三横电模和第四横电模耦合，得到耦合光；第二划分单元，用于使接收端将耦合光分为第一光信号和第二光信号，其中，第一光信号与第二光信号的光强相等；其中，处理单元包括：处理模块，用于使接收端对第一横电模、第二横电模、第一光信号、与第二光信号进行混频处理。

可选地，该实施例的接收端还包括设置于第二偏振旋转分束器与第二光传输路径之间的偏振控制器；其中，偏振控制器，用于对导频光进行偏振控制，并将偏振控制后的导频光传输至第二偏振旋转分束器。

可选地，该实施例的接收端及发送端中均不包含环形器。

可选地，第一光传输路径与第二光传输路径的长度相等；以及第一光传输路径及第二光传输路径为不同的单芯单模光纤，或者第一光传输路径及第二光传输路径为同一根多芯单模光纤中的不同的纤芯。

此处需要说明的是，上述转换模块801、加载模块802和传输模块803对应于实施例2中的步骤S602至步骤S606，三个模块与对应的步骤所实现的实例和应用场景相同，但不限于上述实施例一所公开的内容。

该实施例通过转换模块801将接收到的数据转换为模拟信号，以及将激光器输出的光信号分为信号光和导频光；通过加载模块802将模拟信号加载在信号光上，传输模于通过第一光传输路径将加载有模拟信号的信号光传输至接收端，以及通过第二光传输路径将导频光传输至接收端，其中，接收端根据接收到的加载有模拟信号的信号光以及导频光，得到并输出数据，从而实现了在保证传输性能满足要求的情况下，进一步降低系统复杂度、功耗和成本，进而解决了由于数字相干技术功耗大、成本高而难以在数据中心短距离场景中应用的技术问题。

实施例6

本发明实施例还提供了一种处理器。该处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行以下步骤：将接收到的数据转换为模拟信号，以及将激光器输出的光信号分为信号光和导频光；将模拟信号加载在信号光上；通过第一光传输路径将加载有模拟信号的信号光传输至接收端，以及通过第二光传输路径将导频光传输至接收端，其中，接收端根据接收到的加载有模拟信号的信号光以及导频光，得到并输出数据。

实施例7

本发明的实施例可以提供一种光模块。

图9是根据本发明实施例的一种光模块连接的结构框图。如图9所示，包括：第一服务器/第一交换机902、第一光模块904、第二光模块906、第二服务器/第二交换机908。

在该实施例中，第一光模块904将第一服务器/第一交换机902发出的满足IEEE802.3标准的电信号，调制为光信号，该光信号可以经过光纤传到另一侧的第二光模块906中，在第二光模块906中进一步将光信号进一步转换为满足IEEE802.3标准的电信号，发送到与该第二光模块906相连接的第二服务器/第二交换机908中。

可选地，上述第一光模块904可以用于执行下述步骤：将接收到的数据转换为模拟信号，以及将激光器输出的光信号分为信号光和导频光；将模拟信号加载在信号光上；通过第一光传输路径将加载有模拟信号的信号光传输至第二光模块906，以及通过第二光传输路径将导频光传输至第二光模块906，其中，第二光模块906根据接收到的加载有模拟信号的信号光以及导频光，得到并输出数据。

可选地，上述第一光模块904可以用于执行下述步骤：通过第一数字信号处理器对数据进行预处理；通过数字模拟转换器将处理后的数据转换为模拟信号。

可选地，上述第二光模块906可以执行下述步骤：第二光模块906将加载有模拟信号的信号光分为第一横电模和第二横电模，以及将导频光分为第三横电模和第四横电模；接收端对第一横电模、第二横电模、第三横电模以及第四横电模进行混频处理；第二光模块906根据混频处理后的第一横电模、第二横电模、第三横电模以及第四横电模，得到电信号；第二光模块906将电信号转换为数字信号；第二光模块906对数字信号进行时钟恢复、信道均衡和FEC纠错，得到数据。

可选地，上述第二光模块906可以用于执行下述步骤：在第二光模块906对第一横电模、第二横电模、第三横电模以及第四横电模进行混频处理之前，第二光模块906将第三横电模和第四横电模耦合，得到耦合光；第二光模块906将耦合光分为第一光信号和第二光信号，其中，第一光信号与第二光信号的光强相等；接收端对第一横电模、第二横电模、第一光信号、与第二光信号进行混频处理。

采用本发明实施例，通过将接收到的数据转换为模拟信号，以及将激光器输出的光信号分为信号光和导频光；将模拟信号加载在信号光上；通过第一光传输路径将加载有模拟信号的信号光传输至接收端，以及通过第二光传输路径将导频光传输至接收端，其中，接收端根据接收到的加载有模拟信号的信号光以及导频光，得到并输出数据。由于将激光器输出的光信号分为信号光和导频光，通过第一光传输路径将加载有由接收到的数据转换为的模拟信号的信号光传输至接收端，通过第二光传输路径将导频光传输至接收端，这样接收端根据接收到的加载有模拟信号的信号光以及导频光，得到并输出数据，从而实现了在保证传输性能满足要求的情况下，进一步降低系统复杂度、功耗和成本，进而解决了由于数字相干技术功耗大、成本高而难以在数据中心短距离场景中应用的技术问题。

本领域普通技术人员可以理解，图9所示的结构仅为示意，第一光模块904和第二光模块906可以包括ASIC、驱动器件、调制器、激光器、以及其它无源器件。图9并不对上述光模块的结构造成限定。

该实施例的第一光模块904和第二光模块906应用在短距通信的场景，例如，应用在数据中心内部互连中，而数据中心内部互连通常是基于以太网Ethernet的，采用IEEE802.3系列标准。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令终端设备相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(Read-Only Memory，ROM)，比如，为ROM中的电可擦可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，简称为EEPROM。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，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，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

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。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元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全部或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(可为个人计算机、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：只读存储器(Read-Only Memory，ROM)，比如，包括ROM中的EEPROM。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (18)

1.一种应用于数据中心的数字相干收发器，其特征在于，包括：

发送端，用于将接收到的数据转换为模拟信号，以及将激光器输出的光信号分为信号光和导频光后，通过第一光传输路径将加载有所述模拟信号的所述信号光传输至接收端，并通过第二光传输路径将所述导频光传输至所述接收端；

所述接收端，用于根据接收到的加载有所述模拟信号的所述信号光以及所述导频光，得到并输出所述数据；

其中，所述接收端包括：

第一偏振旋转分束器，用于将加载有所述模拟信号的所述信号光分为第一横电模和第二横电模，并将所述第一横电模和所述第二横电模传输至第二处理模块；

第二偏振旋转分束器，用于将所述导频光分为第三横电模和第四横电模，并将所述第三横电模和所述第四横电模传输至所述第二处理模块；

所述第二处理模块，包括：

90度混频器，用于对所述第一横电模、所述第二横电模、所述第三横电模以及所述第四横电模进行混频处理；

探测器，与所述90度混频器连接，用于根据混频处理后的所述第一横电模、所述第二横电模、所述第三横电模以及所述第四横电模，得到电信号；

模拟数字转换器，与所述探测器连接，用于将所述电信号转换为数字信号；

第二数字信号处理器，用于对所述数字信号进行时钟恢复、信道均衡和FEC纠错，得到所述数据。

2.根据权利要求1所述的数字相干收发器，其特征在于，所述发送端包括：

第一处理模块，用于接收所述数据，并将所述数据转换为所述模拟信号输出至调制器；

所述激光器，用于输出所述光信号；

分光器，与所述激光器连接，用于将所述光信号分为所述信号光和所述导频光，以及通过所述第二光传输路径将所述导频光传输至所述接收端；

所述调制器，与所述第一处理模块及所述分光器连接，用于将所述模拟信号加载在所述信号光上，并通过所述第一光传输路径将加载有所述模拟信号的所述信号光传输至所述接收端。

3.根据权利要求2所述的数字相干收发器，其特征在于，所述第一处理模块包括：

第一数字信号处理器，用于对所述数据进行预处理；

数字模拟转换器，与所述第一数字信号处理器连接，用于将处理后的所述数据转换为所述模拟信号。

4.根据权利要求2所述的数字相干收发器，其特征在于，所述激光器为非制冷激光器，所述调制器为双偏振IQ调制器。

5.根据权利要求1所述的数字相干收发器，其特征在于，所述接收端还包括设置于所述第二偏振旋转分束器与所述第二处理模块之间的第一耦合器和第二耦合器；其中，

所述第一耦合器，用于将所述第三横电模和所述第四横电模耦合，并将得到的耦合光传输至所述第二耦合器；

所述第二耦合器，用于将所述第一耦合器输出的所述耦合光分为第一光信号和第二光信号并将所述第一光信号和所述第二光信号传输至所述第二处理模块，其中，所述第一光信号与所述第二光信号的光强相等。

6.根据权利要求1所述的数字相干收发器，其特征在于，所述接收端还包括设置于所述第二偏振旋转分束器与所述第二光传输路径之间的偏振控制器；其中，

所述偏振控制器，用于对所述导频光进行偏振控制，并将偏振控制后的所述导频光传输至所述第二偏振旋转分束器。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的数字相干收发器，其特征在于，所述接收端及所述发送端中均不包含环形器。

8. 根据权利要求1至6中任一项所述的数字相干收发器，其特征在于，

所述第一光传输路径与所述第二光传输路径的长度相等；以及

所述第一光传输路径及所述第二光传输路径为不同的单芯单模光纤，或者所述第一光传输路径及所述第二光传输路径为同一根多芯单模光纤中的不同的纤芯。

9.一种应用于数据中心的数据传输方法，其特征在于，包括：

发送端将接收到的数据转换为模拟信号，以及将激光器输出的光信号分为信号光和导频光；

将所述模拟信号加载在所述信号光上；

通过第一光传输路径将加载有所述模拟信号的所述信号光传输至接收端，以及通过第二光传输路径将所述导频光传输至所述接收端，其中，所述接收端根据接收到的加载有所述模拟信号的所述信号光以及所述导频光，得到并输出所述数据；

其中，所述接收端根据接收到的加载有所述模拟信号的所述信号光以及所述导频光，得到并输出所述数据包括：所述接收端将加载有所述模拟信号的所述信号光分为第一横电模和第二横电模，以及将所述导频光分为第三横电模和第四横电模；所述接收端对所述第一横电模、所述第二横电模、所述第三横电模以及所述第四横电模进行混频处理；所述接收端根据混频处理后的所述第一横电模、所述第二横电模、所述第三横电模以及所述第四横电模，得到电信号；所述接收端将所述电信号转换为数字信号；所述接收端对所述数字信号进行时钟恢复、信道均衡和FEC纠错，得到所述数据。

10.根据权利要求9所述的数据传输方法，其特征在于，所述将接收到的数据转换为模拟信号包括：

通过第一数字信号处理器对所述数据进行预处理；

通过数字模拟转换器将处理后的所述数据转换为所述模拟信号。

11.根据权利要求9所述的数据传输方法，其特征在于，所述接收端对所述第一横电模、所述第二横电模、所述第三横电模以及所述第四横电模进行混频处理之前，所述方法还包括：

所述接收端将所述第三横电模和所述第四横电模耦合，得到耦合光；

所述接收端将所述耦合光分为第一光信号和第二光信号，其中，所述第一光信号与所述第二光信号的光强相等；

其中，所述接收端对所述第一横电模、所述第二横电模、所述第三横电模以及所述第四横电模进行混频处理包括：

所述接收端对所述第一横电模、所述第二横电模、所述第一光信号、与所述第二光信号进行混频处理。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的数据传输方法，其特征在于，所述接收端及所述发送端中均不包含环形器。

13.根据权利要求9至11中任一项所述的数据传输方法，其特征在于，

所述第一光传输路径与所述第二光传输路径的长度相等；以及

所述第一光传输路径及所述第二光传输路径为不同的单芯单模光纤，或者所述第一光传输路径及所述第二光传输路径为同一根多芯单模光纤中的不同的纤芯。

14.一种应用于数据中心的数据传输装置，其特征在于，包括：

转换模块，用于将接收到的数据转换为模拟信号，以及将激光器输出的光信号分为信号光和导频光；

加载模块，用于将所述模拟信号加载在所述信号光上；

传输模块，用于通过第一光传输路径将加载有所述模拟信号的所述信号光传输至接收端，以及通过第二光传输路径将所述导频光传输至所述接收端，其中，所述接收端根据接收到的加载有所述模拟信号的所述信号光以及所述导频光，得到并输出所述数据；

其中，所述接收端根据接收到的加载有所述模拟信号的所述信号光以及所述导频光，得到并输出所述数据包括：所述接收端将加载有所述模拟信号的所述信号光分为第一横电模和第二横电模，以及将所述导频光分为第三横电模和第四横电模；所述接收端对所述第一横电模、所述第二横电模、所述第三横电模以及所述第四横电模进行混频处理；所述接收端根据混频处理后的所述第一横电模、所述第二横电模、所述第三横电模以及所述第四横电模，得到电信号；所述接收端将所述电信号转换为数字信号；所述接收端对所述数字信号进行时钟恢复、信道均衡和FEC纠错，得到所述数据。

15.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行如权利要求9至13中任一项所述的应用于数据中心的数据传输方法。

16.一种数字相干收发器，其特征在于，包括第一光模块和第二光模块，所述第一光模块包括第一发送端和第一接收端，所述第二光模块包括第二发送端和第二接收端，其中，

所述第一发送端，用于将接收到的第一数据转换为第一模拟信号，以及将第一激光器输出的光信号分为第一信号光和第一导频光后，通过第一光传输路径将加载有所述第一模拟信号的所述第一信号光传输至第二接收端，并通过第二光传输路径将所述第一导频光传输至所述第二接收端；

所述第二接收端，用于根据接收到的加载有所述第一模拟信号的所述第一信号光以及所述第一导频光，得到并输出所述第一数据；

所述第二发送端，用于将接收到的第二数据转换为第二模拟信号，以及将第二激光器输出的光信号分为第二信号光和第二导频光后，通过第三光传输路径将加载有所述第二模拟信号的所述第二信号光传输至第一接收端，并通过第四光传输路径将所述第二导频光传输至所述第一接收端；

所述第一接收端，用于根据接收到的加载有所述第二模拟信号的所述第二信号光以及所述第二导频光，得到并输出所述第二数据；

其中，所述第一接收端或所述第二接收端包括：

第一偏振旋转分束器，用于将加载有所述模拟信号的所述信号光分为第一横电模和第二横电模，并将所述第一横电模和所述第二横电模传输至第二处理模块；

第二偏振旋转分束器，用于将所述导频光分为第三横电模和第四横电模，并将所述第三横电模和所述第四横电模传输至所述第二处理模块；

所述第二处理模块，包括：

90度混频器，用于对所述第一横电模、所述第二横电模、所述第三横电模以及所述第四横电模进行混频处理；

探测器，与所述90度混频器连接，用于根据混频处理后的所述第一横电模、所述第二横电模、所述第三横电模以及所述第四横电模，得到电信号；

模拟数字转换器，与所述探测器连接，用于将所述电信号转换为数字信号；

第二数字信号处理器，用于对所述数字信号进行时钟恢复、信道均衡和FEC纠错，得到所述数据。

17.根据权利要求16所述的数字相干收发器，其特征在于，

所述第一光传输路径与所述第二光传输路径的长度相等，所述第三光传输路径与所述第四光传输路径的长度相等；

所述第一光传输路径及所述第二光传输路径为不同的单芯单模光纤，或者所述第一光传输路径及所述第二光传输路径为同一根多芯单模光纤中的不同的纤芯；

所述第三光传输路径及所述第四光传输路径为不同的单芯单模光纤，或者所述第三光传输路径及所述第四光传输路径为同一根多芯单模光纤中的不同的纤芯。

18.一种数据中心，其特征在于，包括如权利要求16或17所述的数字相干收发器。

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