CN112262534B - 光通信系统 - Google Patents

Abstract

本公开内容涉及用于光通信系统中的信号传输的技术。光发送器包括被配置成响应于调制信号来生成调制光信号的直接调制激光器(DML)。调制光信号包括与调制信号中的逻辑1值对应的第一频率和与调制信号中的逻辑0值对应的第二频率。调制光信号的调制符号率为“R”。发送器包括控制器，控制器被配置成控制DML以确立第一频率与第二频率之间的目标频率间隙。发送器还包括光带通滤波器(OBPF)，光带通滤波器(OBPF)耦合至DML以接收调制光信号并且输出经滤波的光信号。OBPF具有小于R的3‑dB带宽。

Description

光通信系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年9月24日提交的题为“Optical Communication System”的美国临时申请No.62/735,540的优先权和权益，该美国临时申请通过引用并入本文。

技术领域

本公开内容总体上涉及包括光纤通信系统在内的光通信系统中的信号传输。

背景技术

色散是限制光纤通信系统中光信号传输的质量的重要因素。一个示例是由于不同波长的光以不同的速度在光传输纤维中传播而引起的色度色散。通常，使用激光源来产生输入光脉冲。尽管由激光器产生的输入光脉冲在光谱上很窄，但是输入光脉冲仍然将包括一个以上的波长分量。这些波长分量可以以不同的速度通过光传输纤维传播。光信号在到达接收器之前可能会通过光传输纤维传播数十公里。色散可能引起光脉冲的大幅扩展或加宽，并且因此引起符号间干扰(inter-symbol interference，ISI)，这可能导致在接收器处的比期望的误比特率(bit error rate)高的误比特率。通常，随着光纤通信系统中传输比特率的增加，符号周期减小并且信号频谱加宽，并且因此可接受的色散容限减小。

发明内容

根据本公开内容的第一方面，提供了一种光发送器。该发送器包括直接调制激光器(directly modulated laser，DML)，该直接调制激光器被配置成响应于调制信号来生成调制光信号。调制光信号包括与调制信号中的逻辑1值对应的第一频率和与调制信号中的逻辑0值对应的第二频率。调制光信号的调制符号率为“R”。发送器包括控制器，该控制器被配置成控制DML以确立第一频率与第二频率之间的目标频率间隙。发送器还包括光带通滤波器(optical band pass filter，OBPF)，该光带通滤波器耦合至DML以接收调制光信号并且输出经滤波的光信号。OBPF具有小于R的3-dB带宽。

可选地，在第二方面，控制器还被配置成：基于从OBPF输出的经滤波的光信号的功率来确立目标频率间隙。

可选地，在第三方面，控制器还被配置成：基于从OBPF输出的经滤波的光信号的功率来将OBPF与DML锁定。

可选地，在根据第一方面至第三方面中的任一方面的第四方面，控制器还被配置成：对OBPF进行调谐以使从OBPF输出的经滤波的光信号的功率最大化，以将DML与OBPF锁定。

可选地，在根据第一方面至第四方面中的任一方面的第五方面，控制器还被配置成：调整OBPF的峰值传输频率，以使从OBPF输出的经滤波的光信号的功率最大化，以将DML与OBPF锁定。

可选地，在根据第一方面至第五方面中的任一方面的第六方面，控制器还被配置成：控制DML以将由DML输出的光信号的目标频率间隙确立为在0.3R与0.5R之间。

可选地，在根据第一方面至第六方面中的任一方面的第七方面，OBPF具有约R/2的3-dB带宽。

可选地，在根据第一方面至第七方面中的任一方面的第八方面，OBPF包括微环谐振器(micro-ring resonator，MRR)。

可选地，在根据第八方面的第九方面，MRR包括单环MRR。

可选地，在根据第九方面的第十方面，单环MRR具有约200GHz的自由光谱范围(free spectral range，FSR)。

可选地，在根据第八方面的第十一方面，MRR包括多环MRR。

可选地，在根据第十一方面的第十二方面，多环MRR具有约100GHz的自由光谱范围(FSR)。

可选地，在根据第八方面至第十二方面中的任一方面的第十三方面，MRR包括氮化硅(silicon nitride，SiN)光谐振器环。

可选地，在根据第八方面至第十三方面中的任一方面的第十四方面，MRR包括光波导，所述光波导具有与DML的输出的截面尺寸匹配的输入截面波导尺寸。

可选地，在根据第一方面至第十四方面中的任一方面的第十五方面，控制器还被配置成：对DML的用于生成逻辑1值的第一驱动电流进行调谐，以及对DML的用于生成逻辑0值的第二驱动电流进行调谐，以确立光信号的第一频率与第二频率之间的目标频率间隙。

可选地，在根据第十五方面的第十六方面，控制器还被配置成：将DML的偏置电流设定成等于第一驱动电流和第二驱动电流的数学均值。

可选地，在根据第一方面至第十六方面中的任一方面的第十七方面，控制器还被配置成：利用用于生成逻辑1值的第一驱动电流或用于生成逻辑0值的第二驱动电流来驱动DML。控制器还被配置成：当利用第一驱动电流或第二驱动电流来驱动DML时，将光信号对准到OBPF的峰值传输频率。控制器还被配置成：在光信号已经对准到OBPF的峰值传输频率之后，利用第一驱动电流或第二驱动电流中的另一个来驱动DML。控制器还被配置成：当利用第一驱动电流或第二驱动电流中的另一个来驱动DML时，确定光信号的第一功率。控制器还被配置成：当利用第一驱动电流或第二驱动电流中的另一个来驱动DML时，将光信号对准到OBPF的峰值传输频率。控制器还被配置成：在当利用第一驱动电流或第二驱动电流中的另一个来驱动DML时光信号被对准到OBPF的峰值传输频率的情况下，确定光信号的第二功率。控制器还被配置成将第一功率与第二功率之间的差和OBPF的峰值透射率与OBPF在与峰值透射频率相距目标频率间隙的频率处的透射率之间的目标损耗差进行比较。控制器还被配置成：调整第一驱动电流和/或第二驱动电流，直到第一功率与第二功率之间的差基本上等于目标损耗差，以便确立目标频率间隙。

根据本公开内容的另一方面，提供了一种光通信系统。光通信系统包括光发送器，光发送器包括直接调制激光器(DML)，直接调制激光器被配置成响应于调制信号来生成调制光信号。调制光信号包括与调制信号中的逻辑1值对应的第一频率和与调制信号中的逻辑0值对应的第二频率。调制光信号的调制符号率为“R”。光发送器还包括控制器，该控制器被配置成控制DML以确立第一频率与第二频率之间的目标频率间隙。光发送器还包括光带通滤波器(OBPF)，光带通滤波器耦合至DML以接收调制光信号并且输出经滤波的光信号。OBPF具有小于R的3-dB带宽。光通信系统还包括光接收器，光接收器通信地耦合至光发送器并且被配置成接收经滤波的光信号并且将经滤波的光信号传递通过均衡器。均衡器被配置成补偿由OBPF引起的经滤波的光信号的带宽限制。

根据本公开内容的另一方面，提供了一种用于光纤通信的方法。该方法包括：对激光器进行直接调制以生成光信号，该光信号具有与调制信号中的逻辑1的传输对应的第一频率和与调制信号中的逻辑0的传输对应的第二频率。光信号的调制符号率为“R”。该方法包括：控制激光器以确立光信号的第一频率与第二频率之间的目标频率间隙。该方法包括：利用光带通滤波器(OBPF)对光信号进行滤波。OBPF具有小于R的3-dB带宽。

根据本公开内容的又一方面，提供了一种用于光纤通信的无源光网络(passiveoptical network，PON)。PON包括光线路终端(optical line terminal，OLT)，OLT包括：直接调制激光器(DML)、控制器和光带通滤波器(OBPF)。DML被配置成响应于调制信号来输出光信号。光信号具有与调制信号中的逻辑1的传输对应的第一频率和与调制信号中的逻辑0的传输对应的第二频率。光信号的调制符号率为“R”。控制器被配置成控制DML以确立光信号的第一频率与第二频率之间的目标频率间隙。OBPF光耦合至DML，以接收光信号并且输出经滤波的光信号。OBPF具有小于R的3-dB带宽。PON还包括光分配网络(opticaldistribution network，ODN)，ODN包括：多个光传输纤维和多个无源光分路器。光传输纤维包括馈入光纤以及多个分出光纤，馈入光纤光耦合至OBPF以接收经滤波的光信号。无源光分路器被配置成将经滤波的光信号路由通过多个光传输纤维。PON还包括多个光网络终端(optical network termination，ONT)，每个ONT光耦合至分出光纤之一以接收经滤波的光信号。ONT中的一个或更多个ONT包括均衡器，均衡器被配置成补偿由OBPF引起的经滤波的光信号的带宽限制。

提供本发明内容以通过简化形式介绍一些概念，这些概念下面将在具体实施方式中进一步描述。本发明内容既不意在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。所要求保护的主题不限于解决背景技术中指出的任何或所有缺点的实现方式。

附图说明

本公开内容的各方面通过示例的方式示出，并且不受附图的限制，对于附图，相似的附图标记指示要素。

图1示出了无源光网络(PON)系统；

图2是光通信系统的实施方式的图；

图3描绘了由直接调制激光器(DML)输出的光信号的示例光谱；

图4是在光带通滤波器(OBPF)的一个实施方式中的光谐振器环结构的图；

图5描绘了OBPF的实施方式的传递函数；

图6是光通信过程的一个实施方式的流程图；

图7是光通信过程的另一实施方式的流程图；

图8是DML的实施方式的图；

图9是确立用于操作DML的参数的过程的实施方式的流程图；

图10是确立目标频率间隙的过程的实施方式的流程图；以及

图11是确立目标频率间隙的过程的另一实施方式的流程图。

具体实施方式

现在将参照附图来描述本公开内容，本公开内容总体上涉及光信号在光纤通信系统中的传输。

本发明的实施方式是用于光纤通信的系统，该系统包括直接调制激光器(DML)、光带通滤波器(OBPF)和均衡器。DML被配置成输出光信号，所述光信号具有与逻辑1的传输对应的第一频率和与逻辑0的传输对应的第二频率。对于数字光通信，使用DML来生成表示数字1值和数字0值的光信号。因此，使用DML来输出表示数字0值的第一光学频率并且输出表示数字1值的第二光学频率。这两个光学频率(或频率峰或频谱)应当被隔开，并且不连续或不交叠。通常，DML被配置成将第一光学频率和第二光学频率间隔开预定的间隙量，以使得更加容易地接收和辨别数字值(参见图3和所附文本)。在一个实施方式中，使用第一DML驱动电流来生成逻辑1值，使用第二DML驱动电流来生成逻辑0值。在一个实施方式中，所生成的光信号具有下述频谱：所述频谱具有在0.3R与0.5R之间的在光信号的第一频率与第二频率之间的频率间隙，其中，R是光信号的调制符号率。该频率间隙也可以称为直接调制激光器(DML)的绝热啁啾(adiabatic chirp)。光信号在通过OBPF被滤波之前可以具有相对高的消光比。消光比被定义为第一频率的功率与第二频率的功率之间的比率。在一个实施方式中，在光信号通过OBPF被滤波之前，消光比大于3dB。为了实现光信号的第一频率与第二频率之间的足够的频率间隙，高的消光比可能是期望的。

OBPF是相对窄带宽的滤波器，这可以帮助进一步增大色散容限。在一个实施方式中，OBPF可以通过使光信号的一个频率比光信号的另一频率衰减得更多来提高光信号的消光比。在一个实施方式中，OBPF具有小于光信号的调制符号率(R)的3-dB带宽。然而，注意，OBPF的带宽狭窄可能引入对光信号的带宽限制。例如，在光信号传播通过光传输介质时，OBPF的狭窄可能引起光信号中的符号间干扰。

在一个实施方式中，对DML进行调谐以确立光信号中的目标频率间隙，其中，目标绝热啁啾具有间隔开预定间隙的两个不同的频率峰。在一个实施方式中，确立目标频率间隙包括：基于在特定条件下在OBPF的输出处的光信号功率的测量来调整DML。在一个实施方式中，确立目标频率间隙可以包括学习用于发送1和0的DML驱动电流。

在一个实施方式中，基于从OBPF输出的经滤波的光信号的功率，将OBPF与DML锁定。将OBPF与DML锁定意在实现光信号的光谱内容与OBPF的传递函数的目标对准。在一个实施方式中，对OBPF进行调谐以得到在OBPF的输出处的光信号的最大功率，以将OBPF与DML锁定。这种调谐可以使频率间隙相对于OBPF的传递函数适当地对准。例如，可以使光信号的第一频率和第二频率相对于OBPF的传递函数对准。该调谐可以利用简单的反馈电路来实现，该反馈电路对OBPF的输出处的光信号的功率进行采样并且控制OBPF和/或DML以使光信号的功率最大化。

在一个实施方式中，在用于光纤通信的系统的接收器端使用均衡器，以补偿由OBPF引入的对光信号的带宽限制。在一个实施方式中，使用均衡器来补偿由OBPF引入的光信号中的符号间干扰。在一个实施方式中，均衡器包括多抽头前馈均衡器(FFE)。

应当理解，本公开内容的当前实施方式可以以许多不同的形式来实现，并且权利要求的范围不应被解释为受限于本文中阐述的实施方式。而是，提供这些实施方式以使得本公开内容将是透彻且完整的，并且将本发明的实施方式构思充分传达给本领域技术人员。实际上，本公开内容意在覆盖包括在由所附权利要求书限定的本公开内容的范围和精神内的这些实施方式的替选、修改和等同物。此外，在本公开内容的当前实施方式的以下详细描述中，阐述了许多具体细节以便提供透彻的理解。然而，对于本领域普通技术人员而言将清楚的是，可以在没有这样的具体细节的情况下实践本公开内容的实施方式。

图1示出了无源光网络(PON)系统100。PON技术是被开发用来支持点对多点应用的光接入技术。如图1所示，PON系统100包括三个部分：光线路终端(OLT)102、光分配网络(ODN)106和至少一个光网络单元(Optical Network Unit，ONU)/光网络终端(ONT)110。OLT102可以驻留在中心局中。ONU/ONT 110可以驻留在用户处所内或用户处所附近。ODN 106包括光纤112(在图1中示出为包括下面论述的光纤元件112a、112b和112c)以及无源光分路器108a、108b。ODN 106位于OLT 102与ONU/ONT 110之间。相比于诸如铜缆和无线局域网(Local Area Network，LAN)的技术，光纤提供了显著提高的带宽容量。PON 100可以用于发送大范围的数据，包括但不限于数据访问服务、语音服务、数字视频服务诸如互联网协议电视(internet protocol television，IPTV)、视频点播、常规视频服务诸如有线电视和数字电视、安全数据和到居民用户的公用事业仪表读取链路。

OLT 102为PON系统100提供网络侧接口，并且连接至一个或更多个ODN 106。OLT102包括收发器114，收发器114具有用于将光信号发送到ODN 106中的发送器104以及用于从ODN 106接收光信号的接收器126。因此，PON 100能够进行双向数据传输。从OLT102至ONU/ONT 110的链路称为下行链路，从ONU/ONT 110至OLT 102的链路称为上行链路。

可以针对上行链路和下行链路使用相同的光纤。在一个实施方式中，PON系统使用波分复用(wavelength division multiplexing，WDM)，以针对下行业务使用一个波长并且针对上行业务使用另一波长。在一个实施方式中，下行业务使用1342纳米(nanometer，nm)波长。在另一实施方式中，下行业务使用1358nm波长。然而，也可以针对下行业务使用其他波长。在一个实施方式中，PON系统100针对上行业务使用1278纳米(nm)波长。在一个实施方式中，PON系统100针对上行业务使用1310纳米(nm)波长。然而，也可以针对上行业务使用其他波长。

如以上指出的，ODN 106包括无源光分路器108a、108b和光纤112。光纤包括：馈入光纤112a，其将OLT 102光学地连接至无源光分路器108a；分配光纤112b，其将无源光分路器108a光学地连接至无源光分路器108b；以及分出光纤112c，其将无源光分路器108b光学地连接至ONU/ONT 110。分配光纤112b和分出光纤112c可以总体地称为分支光纤，或者分别地称为分支光纤。当不具体指代馈入光纤112a、分配光纤112b或分出光纤112c时，可以使用附图标记112来指代光纤。无源光分路器108可以被配置成将光信号从OLT 102路由至ONU/ONT 110。例如，无源光分路器108a可以从馈入光纤112a接收光信号，并且将光信号的功率划分到每个分配光纤112b上。无源光分路器108b可以从分配光纤112b接收光信号，并且将光信号的功率划分到分出光纤112c上。无源光分路器108可以将光信号分成两个以上的信号。图1是具有二级划分的ODN 106的结构图。然而，可以存在更多或更少的划分级别。ODN106是光纤网络的一个示例。

ONU/ONT 110终止PON 100，并且可以提供到客户设备(图1中未描绘)的接口。ONU/ONT 110包含配置成接收和处理来自ODN 106的光信号的接收器126。ONU/ONT 110可以可选地包含被配置成将光信号发送到ODN 106中的发送器124。例如，ONU/ONT 110可以在光信号(去往/来自ODN 106)与电信号(来自/去往客户设备)之间进行转换。可以使用诸如以太网、电话线、同轴线缆、Wi-Fi等的技术将ONU/ONT 110桥接至客户设备。

图2是光通信系统200的实施方式的图。光通信系统200包括发送器104、光传输介质112(例如，如光纤或空气)和接收器126。光通信系统200可以在图1的PON 100内使用，但是不限于PON 100。发送器104可以在OLT 102的收发器114内使用。光纤112可以在ODN 106中使用。接收器126可以在ONU/ONT 110之一内使用。

发送器104包括直接调制激光器(DML)202、光带通滤波器(OBPF)204、分接头210、光电检测器212和控制器220。使用调制信号对DML 202进行调制，其中，调制信号包括控制由DML 202对光信号的调制的信号。在一个实施方式中，调制信号被编码有或包括要从发送器104发送至接收器126的数据。在一个实施方式中，调制信号包括逻辑1和逻辑0的序列。在一个实施方式中，逻辑1可以由高电压水平表示，逻辑0可以由低电压水平表示。可替选地，在调制信号中，逻辑0可以由高电压水平表示，逻辑1可以由低电压水平表示。在一个实施方式中，使用调制信号对DML 202的驱动电流进行调制。在一个实施方式中，逻辑值之一(例如，“1”)被用于DML 202的“接通电流”，而另一逻辑值(例如“0”)被用于“断开电流”(“断开”电流并非意指激光器未通电，而是指生成表示逻辑0值的光信号)。可替选地，逻辑“0”可以用于“接通电流”，而逻辑“1”可以用于“断开电流”。在一个实施方式中，调制信号被施加至驱动电路，该驱动电路控制流过半导体激光器的驱动电流。在一个实施方式中，DML 202响应于调制信号来输出调制光信号。

调制符号率也可以称为符号率或波特率。在一个实施方式中，调制符号率约为每秒50吉比特(Gbps)。“约50Gbps”的调制符号率意指调制符号率在50Gbps的10％(加或减)以内。在一个实施方式中，调制率大于45Gbps。调制符号率可以小于45Gbps。可接受的色散容限随着调制符号率的增大而减小。光信号在光传输介质112中的色散可以潜在地导致接收器126中的高的误比特率。然而，即使具有50Gbps的调制符号率，光通信系统200也达到了容许水平内的误比特率。在一个实施方式中，调制格式是不归零(non-return-to-zero，NRZ)开关键控(on-off keying，OOK)，其中，激光器的“开”状态被用于携载数字“1”，激光器的“关”状态被用于携载数字“0”。然而，也可以使用其他调制格式，例如脉冲幅度调制(pulseamplitude modulation，PAM)。例如，调制格式可以是4进制PAM或PAM-4。

图3描绘了由DML 202输出的光信号的示例光谱。在该示例中，光谱302具有两个峰。频率f0处的峰表示如调制信号中指示的逻辑0值的传输，而频率f1处的峰表示逻辑1值的传输。这两个峰之间的频率间隙304被称为绝热啁啾304。与发送逻辑1相关联的频率f1相对于与发送逻辑0相关联的频率f0被蓝移。在该上下文中的“蓝移”意指比特“1”相对于比特“0”以较短的波长(和较高的频率)被发送。在一个实施方式中，频率间隙304具有在调制符号率(以比特/秒为单位)的0.3至0.5倍之间的频率差(以赫兹为单位)。例如，如果调制符号率为50Gbps，并且频率间隙304是调制符号率的0.3倍，则频率间隙304是15GHz。作为另一示例，如果调制符号率是50Gbps，并且频率间隙304是调制符号率的0.5倍，则频率间隙304是25GHz。表示这种关系的简约方式是说调制符号率为“R”并且频率间隙304是R的某个分数(例如，在0.3R至0.5R之间)。

如以上指出的，光信号的消光比被定义为光信号的第一频率的功率与光信号的第二频率的功率之间的比率。参照图3，第一频率的功率水平为P1，第二频率的功率水平为P0。因此，消光比为P1/P0。在一个实施方式中，在光信号通过OBPF 204被滤波之前，消光比大于3dB。高消光比可以帮助实现光信号的第一频率与第二频率之间的足够的绝热啁啾或频率间隙。在一个实施方式中，OBPF 204进一步提高了光信号的消光比。

再次返回到图2的论述，来自DML 202的调制光信号被输入(例如，光耦合)至OBPF204。在一个实施方式中，在DML 202的输出与OBPF 204的输入之间存在光纤。作为一个示例，DML 202可以具有输出光波导，OBPF 204可以具有输入光波导。这两个波导可以通过光纤或其他光传输介质连接。在一个实施方式中，DML 202的输出与OBPF 204的输入之间存在空气隙。在一个实施方式中，DML 202的输出直接连接至OBPF 204的输入。例如，在一个实施方式中，DML 202的输出光波导直接连接至OBPF 204的输入光波导。在一个实施方式中，在DML输出光波导的输出端口处的截面尺寸和OBPF输入光波导的输入端口处的截面尺寸彼此匹配。注意，所述光波导中的一者或两者可以是锥形的。因此，截面尺寸在沿光波导的所有点处不一定是相同的。

在一个实施方式中，OBPF 204是相对较窄的带通滤波器。在一个实施方式中，OBPF204具有小于调制符号率(R以比特/秒为单位)的3-dB带宽(以赫兹为单位)。在一个实施方式中，OBPF 204具有大约为调制符号率的一半(R/2)的3-dB带宽。通过“大约为调制符号率的一半”来意指调制符号率的40％和60％之间。在一个实施方式中，3-dB带宽在调制符号率的一半(R/2)与调制符号率(R)之间。OBPF 204的带宽狭窄会导致在由发送器104输出的光信号中产生带宽限制，例如符号间干扰。在一个实施方式中，使用均衡器208来补偿由OBPF 204的狭窄导致的带宽限制。在一个实施方式中，使用均衡器208来补偿由OBPF 204的狭窄导致的符号间干扰。

在一个实施方式中，OBPF 204包括微环谐振器(MRR)。在一个实施方式中，OBPF204包括单环MRR。单环MRR的一个实施方式具有约200GHz的自由光谱范围(FSR)。单环MRR中的“约200GHz”的FSR意指在从180GHz至220GHz的任何地方。然而，在其他实施方式中，单环MRR的FSR可以小于180GHz或大于220GHz。在一个实施方式中，OBPF 204包括多环MRR。多环MRR的一个实施方式具有约100GHz的自由光谱范围(FSR)。多环MRR中的“约100GHz”的FSR意指在从90GHz至110GHz的任何地方。然而，在其他实施方式中，多环MRR的FSR可以小于90GHz或大于110GHz。下面论述的图4提供了OBPF 204的一个实施方式的进一步的细节，其中，OBPF204是单环MRR。

再次参照图2，使用分接头210来捕获从OBPF 204输出的光信号的一部分，使得可以测量光信号的功率水平。在一个实施方式中，使用光电检测器(PD)212来测量光信号的功率。作为一个示例，分接头210可以将光信号的功率的5％转移到光电检测器212。如果当前不测量光信号的功率，则不需要分接头210将光信号的功率中的任何功率转移至光电检测器212。在一个实施方式中，光电检测器212生成具有与光信号的功率成比例的大小的电流。在一个实施方式中，光电检测器212包括雪崩光电检测器。在一个实施方式中，光电检测器212包括光电二极管。光电检测器212连接至控制器220，以便向控制器220提供电流。在一个实施方式中，控制器220可以基于电流的大小来控制DML 202和/或OBPF204。由于电流的大小与光信号的功率成比例，因此这意指：即使控制器220未确定光信号的例如以分贝为单位的功率水平，控制器220也基于光信号的功率水平来控制DML 202和/或OBPF。可选地，控制器220可以基于电流的大小来确定光信号的功率(例如，以dB为单位)。

在一个实施方式中，控制器220基于用于调制信号中的“1”和“0”的激光器驱动电流来确立目标频率间隙或绝热啁啾。例如，在一个实施方式中，控制器220对DML 202的输出进行调整以确立目标频率间隙。基于OBPF 204之后的光信号的功率的测量来控制DML 202的驱动电流是用于确立频率间隙的有成本效益且准确的技术。

在一个实施方式中，控制器220基于从OBPF 204输出的经滤波的光信号的功率来将OBPF 204与DML 202锁定。这意味着控制器220实现了光信号的光谱内容与OBPF 204的传递函数的目标对准。在一个实施方式中，控制器220对OBPF 204进行调谐以使从OBPF204输出的经滤波的光信号的功率最大化，以便将OBPF 204与DML 202锁定。在一个实施方式中，控制器220还将频率间隙相对于OBPF 204的传递函数对准。在一个实施方式中，控制器220将第一频率和第二频率相对于OBPF 204的传递函数对准。对光信号的功率的分接提供了用于将OBPF 204与DML 202锁定的非常简单高效的方式。

可以使用硬件、软件或硬件和软件两者的组合来实现控制器220。例如，可以利用现场可编程门阵列(Field-programmable Gate Array，FPGA)、专用集成电路(Application-specific Integrated Circuit，ASIC)、专用标准产品(Application-specific Standard Product，ASSP)、片上系统(System-on-a-chip，SOC)、复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device，CPLD)、专用计算机等来实现控制器220。在一个实施方式中，使用(存储在存储装置上的)软件对一个或更多个处理器进行编程以实现由控制器220执行的功能。

(由OBPF 204输出的)经滤波的光信号从发送器104光耦合至光纤112。图2示出了包括光纤112的光传输介质112的相对简单的配置。在发送器104与接收器126之间可以存在光纤网络。在发送器104与接收器126之间可以存在ODN 106。在一个实施方式中，将经滤波的光信号光耦合至ODN 106中的馈入光纤112a。接收器126光耦合至光纤112，以接收经滤波的光信号。在一个实施方式中，接收器126光耦合至ODN 106中的分出光纤112c，以接收经滤波的光信号。

接收器126包括均衡器208。均衡器208用于补偿由OBPF 204在经滤波的光信号中引入的带宽限制。例如，OBPF 204的狭窄可以在光信号中引入符号间干扰。在一个实施方式中，均衡器208被配置成补偿由OBPF 204在光信号中引入的带宽限制(例如，符号间干扰)。接收器126可以包括诸如光电检测器和跨阻放大器的其他元件。光电检测器可以用于检测光信号并且生成相应的电信号。跨阻放大器可以用于放大光信号或电信号，并且将经放大的信号提供至均衡器208。

均衡器208可以在模拟域或数字域中实现。在一个实施方式中，接收器126包括模数转换器，该模数转换器被配置成将电信号从模拟的转换为数字的，以便使均衡器208在数字域中处理电信号。在一个实施方式中，均衡器208包括多抽头前馈均衡器(FFE)。

在示例实施方式中，发送器104包括：调制模块，该调制模块对激光器进行直接调制以生成光信号，该光信号具有与调制信号中的逻辑1值对应的第一频率和与调制信号中的逻辑0值对应的第二频率，其中，光信号的调制符号率为“R”；控制模块，该控制模块控制激光器以确立光信号的第一频率与第二频率之间的目标频率间隙；以及滤波器模块，该滤波器模块利用光带通滤波器(OBPF)对光信号进行滤波，该OBPF具有小于R的3-dB带宽并且输出经滤波的光信号。在一些实施方式中，发送器104可以包括用于执行实施方式中描述的步骤中的任一步骤或步骤的组合的其他或附加模块。此外，如在任何附图中示出或者在任何权利要求中陈述的方法的任何附加或替选实施方式或方面也被认为包括相似的模块。

图4是OBPF 204的一个实施方式中的光谐振器环结构400的图。光谐振器环结构400包括第一光波导402、第二光波导404和光谐振器环406。第一光波导402在第一耦合区域408中光耦合至光谐振器环406。第二光波导404在第二耦合区域410中光耦合至光谐振器环406。第一光波导402具有光输入“输入端口”以及光输出“直通端口”。第二光波导404具有光输入“加入端口”和光输出“分出端口”。在第一光波导402、第二光波导404和光谐振器环406内存在若干个箭头，以示出光传播的方向，假设光在“输入端口”和“加入端口”两者处进入。不要求必须使用“输入端口”和“加入端口”两者来接收光。在一个实施方式中，将来自DML202的光信号光耦合到第一光波导402的“输入端口”中。在一个实施方式中，从第二光波导404的“分出端口”中光耦合经滤波的光信号。

在操作中，当光传递通过第一光波导402时，如果光谐振器环406和第一光波导402足够靠近，则一些光将耦合至光谐振器环406。如图4所示，第一光波导402中的一些光将在第一耦合区域408中光耦合到光谐振器环406中。同样地，当光传递通过第二光波导404时，如果光谐振器环406和第二光波导404足够靠近，则一些光将光耦合至光谐振器环406。如图4所示，第二光波导404中的一些光将在第二耦合区域410中光耦合到光谐振器环406中。如以上指出的，不要求必须使用“加入端口”，在这种情况下，光不必从第二光波导404耦合至光谐振器环406。

耦合到光谐振器环406中的光在光谐振器环406内循环。假设光在“输入端口”处进入第一光波导402以及/或者光在“加入端口”处进入第二光波导404，则光谐振器环406内的箭头描绘了光循环的方向。此外，在光谐振器环406中循环的一些光可以光耦合至波导。因此，在光谐振器环406中循环的一些光可以在第一耦合区域408中光耦合至第一光波导402。该光传播至光“直通端口”。同样地，在光谐振器环406中循环的一些光可以在第二耦合区域410处光耦合至第二光波导404。该光传播至光“分出端口”。

图4所示的光谐振器环结构400的滤波特性可以由环特性例如长度、损耗、传输系数(transmission coefficient)和光耦合区域408和410中的耦合效率来确定。图4标记了一些传输系数(t1，t1*，t2，t2*)。图4还标记了一些锥球模式(taper-sphere mode)耦合幅度(K1，-K1*，K2，-K2*)，这也可以称为耦合系数。

传输系数t1是指从第一光波导402的“输入端口”传递至“直通端口”的光。传输系数t1*是指保持在光谐振器环406中循环而不耦合至第一光波导402的光。传输系数t2是指从第二光波导404的“加入端口”传递至“分出端口”的光。传输系数t2*是指保持在光谐振器环406中循环而不耦合至第二光波导404的光。

耦合幅度K1与从光谐振器环406耦合至第一光波导402的光有关。耦合幅度-K1*与从第一光波导402耦合至光谐振器环406的光有关。耦合幅度K2与从光谐振器环406耦合至第二光波导404的光有关。耦合幅度-K2*与从第二光波导404耦合至光谐振器环406的光有关。

在一个实施方式中，光谐振器环406由氮化硅(SiN)制成。在一个实施方式中，波导402、404由氮化硅(SiN)制成。在一个实施方式中，第一波导402的“输入端口”光耦合至DML202的输出。在一个实施方式中，第一波导402在“输入端口”处的截面尺寸与DML 202中的波导的输出端口的截面尺寸匹配。

注意，在操作期间，输入至第一光波导402的“输入端口”的光信号的特定波长可以传递至第一光波导402的“直通端口”，而输入至第一光波导402的“输入端口”的光信号的其他波长可以传递至第二光波导404的“分出端口”。图5是示出光谐振器环结构400的传递函数以说明前述内容的图。

图5描绘了OBPF的实施方式的传递函数。图5描绘了从“输入端口”到“分出端口”的传递函数502，以及从“输入端口”到“直通端口”的传递函数504。传递函数也可以称为传输曲线。传递函数502描述了作为频率的函数的光信号在被输入至第一光波导402的“输入端口”并且然后传递至第二光波导404的“分出端口”之后的功率，其中，该功率被归一化至最大透射率处的峰值功率。传递函数504描绘了作为频率的函数的光信号在被输入至第一光波导402的“输入端口”并且然后传递至第一光波导402的“直通端口”之后的功率，其中，该功率被归一化至最大透射率处的峰值功率。因此，在一个实施方式中，通过将来自DML 202的光信号提供至第一光波导402的“输入端口”，可以从第二光波导404的“分出端口”获得经滤波的光信号。传递函数502、504也可以被称为传输曲线。

图5还示出了第一频率f1的中心和第二频率f0的中心。注意，x轴以波长为单位。因此，由于波长与频率之间的反比关系，在图5中，f0在f1的右侧。使用f1和f0的位置来说明目标频率间隙Δf和目标损耗差ΔL的含义。

图5描绘了光信号的第一频率f1的中心相对于传递函数502的一种可能的对准。还描绘了光信号的第二频率f0的中心相对于传递函数502的一种可能的对准。在该示例中，第一频率f1的中心大约在传递函数502的峰值传输频率处。然而，并不要求第一频率f1的中心必须在传递函数502的峰值传输频率处。

图5还示出了第一频率f1的中心与第二频率f0的中心之间的目标频率间隙Δf。图5还示出了目标损耗差ΔL。目标损耗差ΔL是基于第一频率f1的中心和第二频率f0的中心与传递函数502相交之处来定义的。更具体地，目标损耗差ΔL被定义为传递函数502上这两点之间的功率差。因此，目标损耗差ΔL被定义为OBPF的峰值透射率和OBPF在与峰值透射频率相距目标频率间隙的频率处的透射率之间的功率差。在图5中，目标损耗差ΔL被示出为约-4dB，但是也可以更大或更小。

传递函数502具有多个峰值传输频率。例如，峰值传输频率被描绘为在约1340.8nm、1342.4nm和1344nm处。这些峰值传输频率之间的距离称为自由光谱范围(FSR)506。单环MRR的一个实施方式具有约200GHz的自由光谱范围(FSR)。在一个实施方式中，OBPF 204的整个传递函数502可以在波长上向上或向下移动。因此，在一个实施方式中，峰值传输频率的波长可以向上或向下移动。在一个实施方式中，移动峰值传输频率的波长对FSR 506没有显著影响。

在操作中，光信号可以与传递函数502的与峰值传输频率之一对应的部分对准。参考图3中的光谱302，当使用发送器104将光信号中的信息发送至接收器126时，频率f1可以大致与峰值传输频率之一对准。不要求频率f1必须与峰值传输频率精确对准。在一个实施方式中，第二频率f0对准到传递函数502上的下述点：所述点在第一频率f1大致对准到的峰值传输频率以下至少3dB处。通过第一频率f1与峰值传输频率大致对准，意味着第一频率f1处的光谱内容被衰减得小于第二频率f0处的光谱内容。在一个实施方式中，该对准提高了光信号的消光比。在一个实施方式中，频率f1和频率f0关于峰值传输频率而在传输曲线/传递函数的相对侧。

在一个实施方式中，基于在OBPF 204的输出处的光信号的功率水平来实现光信号与传输曲线(例如，传递函数502)的对准。在一个实施方式中，通过使OBPF 204的输出处的光信号的功率最大化来实现光信号与传输曲线(例如，传递函数502)的对准。将光信号与传输曲线对准是将OBPF 204与DML 202锁定的一种技术。

图6是光通信过程600的一个实施方式的流程图。在一个实施方式中，过程600在发送器104中实现。在一个实施方式中，过程600在光通信系统200中实现。在一个实施方式中，过程600在PON 100中实现。然而，不要求过程600必须在PON中实现。在一个实施方式中，过程600在有源光网络(active optical network，AON)中实现。在执行过程600之前，可以学习用于操作DML 202和/或OBPF 204的参数。这些参数可以用于确立目标频率间隙。在一个实施方式中，这些参数包括用于生成表示逻辑1值的第一(光学)频率的第一DML驱动电流，以及用于生成表示逻辑0值的第二(光学)频率的第二DML驱动电流。

步骤602包括对激光器进行调制以生成光信号。在一个实施方式中，DML 202包括半导体激光器。在一个实施方式中，使用调制信号来调制DML 202，其中，调制信号的第一电压水平表示逻辑1值，第二电压水平表示逻辑0值。在一个实施方式中，所生成的光信号包括第一频率和第二频率的混合。光信号的调制符号率为“R”。在一个实施方式中，光信号具有在0.3R与0.5R之间的频率间隙。

步骤604包括控制激光器以确立光信号的第一频率与第二频率之间的目标频率间隙。在一个实施方式中，步骤604包括确立针对频率间隙的目标频率。参照图3，在一个实施方式中，确立针对频率间隙304的目标频率。以下论述的图9和图10描绘了用于确立针对频率间隙的目标频率的实施方式。

步骤606包括利用OBPF 204对光信号进行滤波。在一个实施方式中，OBPF 204具有小于R的3-dB带宽。在一个实施方式中，OBPF 204具有约R/2的3-dB带宽。在一个实施方式中，OBPF 204包括微环谐振器(MRR)。在一个实施方式中，OBPF 204包括单环微环谐振器(MRR)。在一个实施方式中，光信号光耦合到单环MRR 400的第一波导402的“输入端口”中。

在一个实施方式中，对OBPF 204进行调谐以得到从OBPF输出的光信号的最大功率。例如，可以移动OBPF 204的峰值传输频率，直到从OBPF 204输出的光信号处于最大功率。步骤604可以包括对OBPF 204的输出处的光信号进行分接。例如，可以使用分接头210将光信号的一部分转移至光电检测器212。光电检测器212可以用于生成具有与光信号的被转移部分的功率水平成比例的大小的电流。可以将电流提供至控制器220。基于电流的大小，控制器220可以调整OBPF 204的峰值传输频率，以便使OBPF 204的输出处的光信号的功率最大化。在一个实施方式中，利用步骤606来基于从OBPF输出的光信号的功率将激光器与OBPF锁定。

在步骤606之后，可以将来自OBPF 204的经滤波的光信号耦合到光传输介质如光纤网络中。在一个实施方式中，光纤网络是ODN 106。在一个实施方式中，从单环MRR 400的第二波导404的“分出端口”中光耦合经滤波的光信号。在一个实施方式中，将经滤波的光信号光耦合至ODN 106中的馈入光纤112a。

过程700是光通信过程的另一实施方式的流程图。在一个实施方式中，过程700在接收器126中执行。可以利用过程700对在过程600中OBPF 204输出的经滤波的光信号进行均衡。

步骤702包括在接收装置处接收经滤波的光信号。在一个实施方式中，经滤波的光信号是经由光通信网络接收的。接收装置具有均衡器208。在一个实施方式中，接收装置是接收器126。在一个实施方式中，接收器126在光纤网络的端部处。在一个实施方式中，均衡器208在PON 100中的ONU/ONT 110中。

步骤704包括对经滤波的光信号进行均衡以补偿带宽限制。在一个实施方式中，带宽限制由OBPF 204引起。更具体地，带宽限制可以由OBPF 204相对于光信号的光谱内容的带宽狭窄引起。在一个实施方式中，步骤704包括对经滤波的光信号进行均衡以补偿由OBPF204引起的光信号中的符号间干扰。

图8是DML 202的实施方式的图。DML 202具有半导体激光器852、偏置电路854、驱动电路856、透镜858和光输出接口860。

偏置电路854被配置成向半导体激光器852提供偏置电流。可以通过偏置控制信号来控制偏置电流的大小。偏置控制信号可以是模拟信号或数字信号。作为一个示例，偏置控制信号是电压，其中，偏置控制信号的电压大小确立了偏置电流的大小。在一个实施方式中，控制器220提供偏置控制信号，使得偏置电路854是不必要的。偏置电路854可以包括电子部件，包括但不限于晶体管、电阻器等。

驱动电路856被配置成向半导体激光器852提供驱动电流。在一个实施方式中，驱动电路856控制与半导体激光器852串联的电流源。驱动电流的大小至少部分取决于调制信号。在一个实施方式中，驱动电流具有响应于具有逻辑1的电压水平的调制信号的第一大小以及响应于具有逻辑0的电压水平的调制信号的第二大小。在本文中，当驱动电流具有第一大小时，驱动电流可以被称为“第一驱动电流”。在本文中，当驱动电流具有第二大小时，驱动电流可以被称为“第二驱动电流”。在一个实施方式中，第一驱动电流用于发送调制信号中的逻辑1。因此，第一驱动电流可以被称为I1。在一个实施方式中，第二驱动电流用于发送调制信号中的逻辑0。因此，第一驱动电流可以被称为I0。驱动电路856可以包括电子部件，包括但不限于晶体管、电阻器等。

在一个实施方式中，可以调整驱动电流的第一大小和第二大小两者。换言之，在一个实施方式中，可以调整第一驱动电流和第二驱动电流两者。在一个实施方式中，响应于调制信号中的逻辑1来使用I0控制信号调整驱动电流的大小。在一个实施方式中，响应于调制信号中的逻辑0来使用I1控制信号调整驱动电流的大小。I0控制信号和I1控制信号可以是模拟信号或数字信号。作为一个示例，I0控制信号和I1控制信号是其大小确立了I0电流和I1电流的大小的电压。在一个实施方式中，控制器220提供I0控制信号和I1控制信号。

半导体激光器852响应于偏置电流和驱动电流来发射激光。透镜858将激光会聚到光输出接口860中。光输出接口860可以包括光波导、光纤等。光信号由光输出接口860提供。在一个实施方式中，光输出接口860直接连接至OBPF 204的输入。例如，在一个实施方式中，光输出接口860具有光波导，该光波导具有与OBPF 204的光波导的输入端口的截面尺寸匹配的截面尺寸。在一个实施方式中，光传输纤维将光输出接口860连接至OBPF 204的输入。在一个实施方式中，光输出接口860与OBPF 204的输入之间存在空气隙。

图9是确立用于操作DML 202的参数的过程900的实施方式的流程图。过程900可以在过程600之前执行。过程900可以用于确定用于图8的DML 202的偏置电流、第一驱动电流I1和第二驱动电流I0。然而，过程900不限于确立用于操作图8的DML的参数，因为可以使用不同的DML。在一个实施方式中，过程900在PON如PON 100中实现。然而，不要求必须在PON中实现过程900。在一个实施方式中，过程900在有源光网络(AON)中实现。在一个实施方式中，过程900在光通信系统200中实现。

步骤902包括对DML 202驱动电流(例如，I0，I1)进行调谐以确立目标频率间隙。如本文中指出的，在一个实施方式中，在DML 202中可以使用第一驱动电流I0发送逻辑1，并且可以使用第二驱动电流I0发送逻辑0。步骤902可以包括确立针对绝热啁啾的目标频率。步骤902还可以包括：对DML和/或OBPF进行调谐，以使得光信号的第一频率和第二频率相对于OBPF的传递函数被对准以满足目标消光比。图10和图11提供了用于对DML202驱动电流进行调谐以确立目标频率间隙的实施方式的进一步的细节。

步骤904包括基于第一驱动电流I1和第二驱动电流I0来设定DML 202的偏置电流。在一个实施方式中，将DML 202的偏置电流设定为第一驱动电流I1和第二驱动电流I0的数学均值。在一个实施方式中，控制器220将偏置控制信号施加至偏置电路854，以便设定DML202的偏置电流。

步骤906包括设定DML 202中的参数以实现响应于调制信号的第一驱动电流I1和第二驱动电流I0。在一个实施方式中，在步骤906中，控制器220将I0控制信号和I1控制信号施加至驱动电路856。因此，作为步骤906的结果，第一驱动电流I1将具有响应于调制信号中的逻辑1的目标大小。同样地，第二驱动电流I0将具有响应于调制信号中的逻辑0的目标大小。

图10是用于确立目标频率间隙的过程1000的实施方式的流程图。过程1000确立针对频率间隙的目标频率。过程1000还可以确立针对光信号的目标消光比。过程1000学习第一驱动电流I1和第二驱动电流I0。这些驱动电流可以在过程600中使用。过程1000可以在过程900的步骤902的一个实施方式中使用。

步骤1002包括获取DML驱动电流I0和DML驱动电流I1的默认电流大小。在一个实施方式中，驱动电流I1的默认大小大于驱动电流I0的默认大小。如果DML 202的驱动电流太高，则可能损坏DML 202中的半导体激光器852。因此，在一个实施方式中，DML202具有最大允许电流Imax。最大允许电流将取决于DML，但是示例最大允许电流为120mA。DML驱动电流I0和DML驱动电流I1的默认大小应当在最大允许电流以下。DML驱动电流I1的默认大小的示例为100mA。DML驱动电流I0的默认大小的示例为20mA。

在过程1000中，对驱动电流I0的大小进行调整以确立目标频率间隙。在一个实施方式中，驱动电流I1的默认大小足够高，以允许光信号在通过OBPF 204被滤波之前的消光比大于目标消光比(例如3dB)。注意，给定OBPF 204的传递函数，在实际损耗差(ΔP0)等于目标损耗差(ΔL)时，过程1000结束。在一个实施方式中，驱动电流I1的默认大小足够高以允许实际损耗差(ΔP0)最终等于目标损耗(ΔL)。然而，在电流I1的默认大小太高或太低而无法满足任一标准的情况下，则可以减小或增大驱动电流I1的大小，然后重复过程1000。步骤1002可以包括控制器220将I0控制信号和I1控制信号施加至驱动电路856，以便设定驱动电流I0和驱动电流I1的默认大小。

步骤1004包括利用第一驱动电流I1驱动DML 202。这可以包括：向驱动电路856提供调制信号，使得驱动电路856将向半导体激光器852提供第一驱动电流I1。作为一个示例，调制信号可以处于与逻辑1对应的电压水平。

步骤1006包括对DML 202和/或OBPF 204进行调谐以使在OBPF 204的输出处的光信号的功率最大化。步骤1006的一个实施方式的目标是将光信号中的1的频率f1置于OBPF204的峰值传输频率处。参照图2，在分接头210处光信号可以被分接，其中，至少一些光信号被转移至光电检测器(PD)212。光电检测器212测量光信号的功率并且将功率的读数(例如，代表性的电信号)提供至控制器220。如以上指出的，光电检测器212可以生成具有与光信号的功率成比例的大小的电流。控制器220将一个或更多个控制信号发送至DML 202和/或OBPF 204以更改操作条件。控制器220响应于改变DML 202和/或OBPF 204的操作条件来确定光信号的功率是上升还是下降。控制器220继续对DML 202和/或OBPF204的操作条件进行调整，直到光信号的功率处于最大值。

在一个实施方式中，控制器220对OBPF 204的峰值传输频率进行调整，直到光信号的功率处于最大值。在对OBPF 204的峰值传输频率进行该调整直到光信号的功率处于最大值期间，第一驱动电流(I1)可以保持恒定。光信号中的1的频率f1可以取决于半导体激光器852的温度。因此，对半导体激光器852的温度的调整可以改变频率f1相对于OBPF204的峰值传输频率的位置。因此，在一个实施方式中，控制器220调整半导体激光器852的温度，直到光信号的功率处于最大值。可以将OBPF 204的峰值传输频率保持恒定，同时调整半导体激光器852的温度，直到光信号的功率处于最大值。也可以调整半导体激光器852的温度和OBPF 204的峰值传输频率两者，直到光信号的功率处于最大值。

步骤1008包括对从步骤1006得到的光功率(P1)进行记录。在一个实施方式中，控制器220可以访问寄存器，在该寄存器中要存储表示光功率(P1)的值。光功率(P1)可以用于在过程1000的结束处计算消光比P1/P0。在一个实施方式中，以dB记录功率(P1)。

步骤1010包括利用第二驱动电流I0驱动DML 202。如以上指出的，控制器220可能先前已经向驱动电路856提供了I0控制信号以确立第二驱动电流I0的默认值。步骤1010可以包括：向驱动电路856提供调制信号，使得驱动电路856将向半导体激光器852提供第二驱动电流I0。作为一个示例，调制信号可以处于与逻辑0对应的电压水平。注意，步骤1010可以使得频率f0对准到传输曲线上的在OBPF 204的峰值传输频率以下若干dB处的点。因此，相比于光信号在频率f1处的内容，光信号在频率f0处的内容可以通过OBPF204被更大程度地衰减。在一个实施方式中，频率f0可以在OBPF 204的边缘附近被对准。

步骤1012包括记录在OBPF 204的输出处的光信号的功率(P0)。步骤1012可以包括：分接头210将光信号的一部分转移至光电检测器212，该光电检测器212向控制器220提供功率测量。功率测量可以以电流的形式，该电流的大小与光信号的功率水平对应。控制器220可以将表示功率(P0)的值存储到寄存器中。在一个实施方式中，以dB记录功率(P0)。

步骤1014包括对DML 202和/或OBPF进行调谐以使在OBPF 204的输出处的光信号的功率最大化。步骤1014的一个实施方式的目标是将光信号中的0的频率f0置于OBPF 204的峰值传输频率处。因此，步骤1014可以类似于步骤1006。在一个实施方式中，在步骤1014中对OBPF的峰值传输频率进行调整，直到在OBPF 204的输出处的光信号的功率处于最大值。在一个实施方式中，在步骤1014中对半导体激光器852的温度进行调整，直到在OBPF204的输出处的光信号的功率处于最大值。在一个实施方式中，在步骤1014中对半导体激光器852的温度和OBPF的峰值传输频率两者进行调节，直到在OBPF 204的输出处的光信号的功率处于最大值。

步骤1016包括：在步骤1014完成之后，记录光功率(P0_Max)。光功率(P0_Max)是指当光信号的0部分与OBPF 204的峰值传输频率对准时的功率。换言之，f0现在与OBPF204的峰值传输频率对准。控制器220可以将光功率(P0_Max)的值存储到寄存器等中。在一个实施方式中，以dB记录功率(P0_Max)。

步骤1018包括确定实际损耗差。在该示例中，实际损耗差被定义为当光信号的0部分与OBPF 204的峰值传输频率对准时的功率与当光信号的0部分在OBPF 204的边缘附近被对准时的功率之间的差。因此，在该示例中，实际损耗差(ΔP0)被定义为P0_Max-P0。在一个实施方式中，以dB测量实际损耗差。

步骤1020包括：在给定OBPF 204的传递函数(或透射率曲线)和频率间隙的期望频率的情况下，将实际损耗差(ΔP0)与目标损耗差(ΔL)进行比较。例如，如果频率间隙的期望频率为25GHz，则可以基于OBPF 204峰值传输频率与偏移频率(例如，距峰值传输频率25GHz)之间的相对损耗差来确定目标损耗差(ΔL)。在一个实施方式中，目标损耗差(ΔL)以dB表示。因此，在一个实施方式中，步骤1020比较两个分贝水平。

以下示例将用于说明性目的。作为一个示例，光信号的调制符号率是50Gbps，并且目标频率间隙是调制符号率的0.5倍(或25GHz)。在OBPF具有等于调制符号率的3dB带宽的假设下，则目标损耗差(ΔL)将为3dB。如果OBPF具有小于调制符号率的3dB带宽，则目标损耗差(ΔL)将大于3dB。

如果实际损耗差(ΔP0)等于目标损耗差(ΔL)，则过程结束。对于过程结束，不要求实际损耗差(ΔP0)必须精确地等于目标损耗差(ΔL)，因为一些小的差异可能是容许的，甚至是不可避免的。因此，实际损耗差(ΔP0)等于目标损耗差(ΔL)将被理解为意指实际损耗差(ΔP0)与目标损耗差(ΔL)之间的差小于5％。

如果实际损耗差(ΔP0)等于目标损耗差(ΔL)，则过程结束。如果实际损耗差(ΔP0)不等于目标损耗差(ΔL)，则过程在步骤1022处继续。步骤1022将实际损耗差(ΔP0)与目标损耗差(ΔL)进行比较。步骤1022包括确定实际损耗差(ΔP0)是大于目标损耗差(ΔL)还是小于目标损耗差(ΔL)。如果实际损耗差(ΔP0)大于目标损耗差(ΔL)，则在步骤1024处增大第二电流I0。如果实际损耗差(ΔP0)小于目标损耗差(ΔL)，则在步骤1026处减小第二电流I0。然后，过程1000返回至步骤1010以利用第二电流I0驱动DML202。

最终，过程1000应当在实际损耗差(ΔP0)等于目标损耗差(ΔL)(在一定容许水平内)时结束。在一个实施方式中，关于允许第二电流I0达到多低存在限制。典型地，发送器104可以被设计成使得：在正常操作条件下，过程1000可以在实际损耗差(ΔP0)等于目标损耗差(ΔL)的情况下结束。如果实际损耗差(ΔP0)不会变得等于目标损耗差(ΔL)(在一定容许水平内)，则可以向上或向下调整第一驱动电流I1的大小。过程1000然后可以在步骤1004处继续。在过程1000的结束处，可以基于在步骤1008中保存的P1和在步骤1012中的P0的最后值来计算消光比(P1/P0)。

图11是确立目标频率间隙的过程1100的另一实施方式的流程图。过程1100确立针对频率间隙的目标频率。过程1100还可以确立针对光信号的目标消光比。过程1100对第一驱动电流I1和第二驱动电流I0进行学习。这些驱动电流可以在过程600中使用。过程1100可以在过程900的步骤902的一个实施方式中使用。过程1100类似于过程900，但是在步骤1174和/或步骤1176中调整第一驱动电流I1(而不是在过程1000的步骤1024和/或步骤1026中调整第二驱动电流I0)。

过程1100类似于过程900，但是调换了第一驱动电流和第二驱动电流的作用。因此，将不再详细描述过程1100。在过程1100中，调整驱动电流I1的大小以确立目标频率间隙。在步骤1102中，获取驱动电流I0和驱动电流I1的默认大小。在步骤1154中，利用驱动电流I0(与步骤904中的驱动电流I1相反)来驱动DML。

步骤1156包括对DML 202和/或OBPF 204进行调谐以使在OBPF 204的输出处的光信号的功率最大化。步骤1156的一个实施方式的目标是将光信号中的0的频率f0置于OBPF204的峰值传输频率处。

步骤1158包括记录从步骤1156得到的光功率(P0)。在一个实施方式中，控制器220可以访问寄存器，在该寄存器中要存储表示光功率(P0)的值。

步骤1160包括利用第一驱动电流I1驱动DML 202。

步骤1162包括记录在OBPF 204的输出处的光信号的功率(P1)。

步骤1164包括对DML 202和/或OBPF进行调谐以使在OBPF 204的输出处的光信号的功率最大化。

步骤1166包括：在完成步骤1164之后，记录光功率(P1_Max)。光功率(P1_Max)是指当光信号的0部分与OBPF 204的峰值传输频率对准时的功率。换言之，f1现在与OBPF204的峰值传输频率对准。控制器220可以将光功率(P1_Max)的值存储到寄存器等中。

步骤1168包括确定实际损耗差。在该示例中，实际损耗差被定义为当光信号的1部分与OBPF 204的峰值传输频率对准时的功率与当光信号的1部分在OBPF 204的边缘附近被对准时的功率之间的差。因此，在该示例中，实际损耗差(ΔP1)被定义为P1_Max-P1。

步骤1170包括：在给定OBPF 204的传递函数(或透射率曲线)和频率间隙的期望频率的情况下，将实际损耗差(ΔP1)与目标损耗差(ΔL)进行比较。如果实际损耗差(ΔP1)等于目标损耗差(ΔL)，则过程结束。

如果实际损耗差(ΔP1)不等于目标损耗差(ΔL)，则过程在步骤1172处继续。步骤1172将实际损耗差(ΔP1)与目标损耗差(ΔL)进行比较。步骤1172包括确定实际损耗差(ΔP1)是大于目标损耗差(ΔL)还是小于目标损耗差(ΔL)。如果实际损耗差(ΔP1)大于目标损耗差(ΔL)，则在步骤1174处减小第一电流I1。如果实际损耗差(ΔP1)小于目标损耗差(ΔL)，则在步骤1176处增大第一电流I1。然后，过程1100返回至步骤1160以利用第一驱动电流I1驱动DML 202。

最终，过程1100应当在实际损耗差(ΔP)等于目标损耗差(ΔL)(在一定容许水平内)时结束。在一个实施方式中，关于允许第一电流I1达到多高存在限制。典型地，发送器114可以被设计成使得：在正常操作条件下，过程1100可以在实际损耗差(ΔP1)等于目标损耗差(ΔL)的情况下结束。如果实际损耗差(ΔP1)不变得等于目标损耗差(ΔL)(在一定容许水平内)，则可以向上或向下调整第二驱动电流I0的大小。过程1100然后可以在步骤1160处继续。在过程1100的结束处，可以基于在步骤1162中针对P1保存的最后值和在步骤1158中针对P0保存的最后值来计算消光比(P1/P0)。

过程1000和1100描绘了用于基于从OBPF 204输出的经滤波的光信号的功率来确立目标频率间隙的替选技术。在每种情况下，将实际损耗差与目标损耗差ΔL进行比较。在过程1000中，实际损耗差是第二频率被对准到OBPF的峰值传输频率的光信号的功率和第二频率远离OBPF 204的峰值传输频率被对准的光信号的功率的差。在过程1100中，实际损耗差是第一频率被对准到OBPF 204的峰值传输频率的光信号的功率和第一频率远离OBPF204的峰值传输频率被对准的光信号的功率的差。因此，可以选择第一频率或第二频率来确定实际损耗差。

可以使用硬件、软件或者硬件和软件两者的组合来实现本文中描述的技术。所使用的软件存储在以上描述的处理器可读存储装置中的一个或更多个上，以对处理器中的一个或更多个进行编程以执行本文中描述的功能。处理器可读存储装置可以包括计算机可读介质，诸如易失性和非易失性介质、可移动和不可移动介质。作为示例而非限制，计算机可读介质可以包括计算机可读存储介质和通信介质。可以以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据的信息的任何方法或技术来实现计算机可读存储介质。计算机可读存储介质的示例包括RAM、ROM、EEPROM、闪速存储器或其他存储技术、CD-ROM、数字多功能磁盘(DVD)或其他光盘存储装置、磁带盒、磁带、磁盘存储装置或其他磁性存储装置、或者可以用于存储期望信息并且可以由计算机访问的任何其他介质。一个或多个计算机可读介质不包括传播的、调制的或瞬态的信号。

通信介质通常在传播的、调制的或瞬态的数据信号诸如载波或其他传输机制中体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据，并且包括任何信息传递介质。术语“调制数据信号”意指具有以使得将信息编码在信号中的方式来设定或改变的其特性中的一个或更多个的信号。作为示例而非限制，通信介质包括有线介质诸如有线网络或直接有线连接以及无线介质诸如RF和其他无线介质。上述的任何组合也包括在计算机可读介质的范围内。

在替选实施方式中，一些或全部软件可以由专用硬件逻辑部件代替。例如但不限于，可以使用的说明性类型的硬件逻辑部件包括现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上系统(SOC)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)、专用计算机等。在一个实施方式中，实现一个或更多个实施方式的软件(存储在存储装置上)用于对一个或更多个处理器进行编程。一个或更多个处理器可以与一个或更多个计算机可读介质/存储装置、外围装置和/或通信接口进行通信。

本文中参考根据本公开内容的实施方式的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开内容的各方面。应当理解的是，流程图和/或框图的每个框以及流程图和/或框图中的框的组合可以由计算机程序指令来实现。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器以产生机器，从而使得经由计算机的处理器或其他可编程指令执行装置执行的指令创建用于实现流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的机构。

已经出于说明和描述的目的呈现了本公开内容的描述，但是本公开内容的描述并不意在为穷举性的或者限于所公开的形式的公开内容。在不脱离本公开内容的范围和精神的情况下，许多修改和变型对于本领域普通技术人员将是明显的。选择和描述本文中的公开内容的各方面是为了最佳地解释本公开内容的原理和实际应用，并且使得本领域的其他普通技术人员能够理解具有适于所设想的特定用途的各种修改的本公开内容。

出于本文的目的，与所公开的技术相关联的每个过程可以连续地并且由一个或更多个计算装置执行。过程中的每个步骤可以由与其他步骤中使用的计算装置相同或不同的计算装置执行，并且每个步骤不必一定由单个计算装置执行。

尽管已经以特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了主题，但是应当理解，所附权利要求书中限定的主题不必限于上述特定特征或动作。而是，上述特定特征和动作被公开为实现权利要求的示例形式。

Claims (44)

1.一种光发送器，包括：

直接调制激光器(DML)，其被配置成响应于调制信号来生成调制光信号，所述调制光信号包括与所述调制信号中的逻辑1值对应的第一频率和与所述调制信号中的逻辑0值对应的第二频率，其中，所述调制光信号的调制符号率为“R”，所述第一频率和所述第二频率之间存在间隙；

控制器，其被配置成控制所述DML以确立所述第一频率与所述第二频率之间的目标频率间隙；以及

光带通滤波器(OBPF)，其耦合至所述DML以接收所述调制光信号并且输出经滤波的光信号，所述OBPF具有小于R的3-dB带宽。

2.根据权利要求1所述的光发送器，其中：

所述控制器还被配置成：基于从所述OBPF输出的经滤波的光信号的功率来确立所述目标频率间隙。

3.根据权利要求1或2所述的光发送器，其中：

所述控制器还被配置成：基于从所述OBPF输出的经滤波的光信号的功率来将所述OBPF与所述DML锁定。

4.根据权利要求1或2所述的光发送器，其中：

所述控制器还被配置成：对所述OBPF进行调谐以使从所述OBPF输出的经滤波的光信号的功率最大化，以将所述DML与所述OBPF锁定。

5.根据权利要求1或2所述的光发送器，其中：

所述控制器还被配置成：调整所述OBPF的峰值传输频率，以使从所述OBPF输出的经滤波的光信号的功率最大化，以将所述DML与所述OBPF锁定。

6.根据权利要求1或2所述的光发送器，其中：

所述控制器还被配置成：控制所述DML以将由所述DML输出的光信号的目标频率间隙确立为在0.3R与0.5R之间。

7.根据权利要求1或2所述的光发送器，其中，所述OBPF具有R/2的3-dB带宽。

8.根据权利要求1所述的光发送器，其中，所述OBPF包括微环谐振器(MRR)。

9.根据权利要求8所述的光发送器，其中，所述MRR包括单环MRR。

10.根据权利要求9所述的光发送器，其中，所述单环MRR具有200GHz的自由光谱范围(FSR)。

11.根据权利要求8所述的光发送器，其中，所述MRR包括多环MRR。

12.根据权利要求11所述的光发送器，其中，所述多环MRR具有100GHz的自由光谱范围(FSR)。

13.根据权利要求8至12中任一项所述的光发送器，其中，所述MRR包括氮化硅(SiN)光谐振器环。

14.根据权利要求8至12中任一项所述的光发送器，其中，所述MRR包括光波导，所述光波导具有与所述DML的输出的截面尺寸匹配的输入截面波导尺寸。

15.根据权利要求1-2、8-12中任一项所述的光发送器，其中：

所述控制器还被配置成：对所述DML的用于生成所述逻辑1值的第一驱动电流进行调谐，以及对所述DML的用于生成所述逻辑0值的第二驱动电流进行调谐，以确立所述调制光信号的所述第一频率与所述第二频率之间的所述目标频率间隙。

16.根据权利要求15所述的光发送器，其中，所述控制器还被配置成：

将所述DML的偏置电流设定成等于所述第一驱动电流和所述第二驱动电流的数学均值。

17.根据权利要求1-2、8-12、16中任一项所述的光发送器，其中，所述控制器还被配置成：

利用用于生成所述逻辑1值的第一驱动电流或用于生成所述逻辑0值的第二驱动电流来驱动所述DML；

当利用所述第一驱动电流或所述第二驱动电流来驱动所述DML时，将所述调制光信号对准到所述OBPF的峰值传输频率；

在所述调制光信号已经对准到所述OBPF的所述峰值传输频率之后，利用所述第一驱动电流或所述第二驱动电流中的另一个来驱动所述DML；

当利用所述第一驱动电流或所述第二驱动电流中的另一个来驱动所述DML时，确定所述调制光信号的第一功率；

当利用所述第一驱动电流或所述第二驱动电流中的另一个来驱动所述DML时，将所述调制光信号对准到所述OBPF的所述峰值传输频率；

在当利用所述第一驱动电流或所述第二驱动电流中的另一个来驱动所述DML时所述调制光信号被对准到所述OBPF的所述峰值传输频率的情况下，确定所述调制光信号的第二功率；

将所述第一功率与所述第二功率之间的差和所述OBPF的峰值透射率与所述OBPF在与峰值透射频率相距所述目标频率间隙的频率处的透射率之间的目标损耗差进行比较；以及

调整所述第一驱动电流和/或所述第二驱动电流，直到所述第一功率与所述第二功率之间的差基本上等于所述目标损耗差，以便确立所述目标频率间隙。

18.一种光通信系统，包括：

光发送器，包括：

直接调制激光器(DML)，其被配置成响应于调制信号来生成调制光信号，所述调制光信号包括与所述调制信号中的逻辑1值对应的第一频率和与所述调制信号中的逻辑0值对应的第二频率，所述调制光信号的调制符号率为“R”，所述第一频率和所述第二频率之间存在间隙；

控制器，其被配置成控制所述DML以确立所述第一频率与所述第二频率之间的目标频率间隙；

光带通滤波器(OBPF)，其耦合至所述DML以接收所述调制光信号并且输出经滤波的光信号，所述OBPF具有小于R的3-dB带宽；以及

光接收器，其通信地耦合至所述光发送器并且被配置成接收所述经滤波的光信号并且将所述经滤波的光信号传递通过均衡器，其中，所述均衡器被配置成补偿由所述OBPF引起的所述经滤波的光信号的带宽限制。

19.根据权利要求18所述的系统，其中：

所述控制器还被配置成：基于从所述OBPF输出的经滤波的光信号的功率来确立所述目标频率间隙。

20.根据权利要求18或19所述的系统，其中：

所述控制器还被配置成：基于从所述OBPF输出的经滤波的光信号的功率来将所述OBPF与所述DML锁定。

21.根据权利要求18或19所述的系统，其中：

所述控制器还被配置成：对所述OBPF进行调谐以使从所述OBPF输出的经滤波的光信号的功率最大化，以将所述DML与所述OBPF锁定。

22.根据权利要求18或19所述的系统，其中：

所述控制器还被配置成：调整所述OBPF的峰值传输频率，以使从所述OBPF输出的经滤波的光信号的功率最大化，以将所述DML与所述OBPF锁定。

23.根据权利要求18或19所述的系统，其中：

所述控制器还被配置成：控制所述DML以将由所述DML输出的光信号的目标频率间隙确立为在0.3R与0.5R之间。

24.根据权利要求18或19所述的系统，其中：

所述带宽限制是由所述OBPF引起的所述经滤波的光信号中的符号间干扰。

25.根据权利要求18或19所述的系统，其中，所述OBPF具有R/2的3-dB带宽。

26.根据权利要求18所述的系统，其中，所述OBPF包括微环谐振器(MRR)。

27.根据权利要求26所述的系统，其中，所述MRR包括单环MRR。

28.根据权利要求27所述的系统，其中，所述单环MRR具有190GHz的自由光谱范围(FSR)。

29.根据权利要求26所述的系统，其中，所述MRR包括多环MRR。

30.根据权利要求29所述的系统，其中，所述多环MRR具有100GHz的自由光谱范围(FSR)。

31.根据权利要求26至30中任一项所述的系统，其中，所述MRR包括氮化硅(SiN)光谐振器环。

32.根据权利要求26至30中任一项所述的系统，其中，所述MRR包括光波导，所述光波导具有与所述DML的输出的截面尺寸匹配的输入截面波导尺寸。

33.根据权利要求18-19、26-30中任一项所述的系统，其中：

所述控制器还被配置成：对所述DML的用于生成所述逻辑1值的第一驱动电流进行调谐，以及对所述DML的用于生成所述逻辑0值的第二驱动电流进行调谐，以确立所述调制光信号的所述第一频率与所述第二频率之间的所述目标频率间隙。

34.根据权利要求33所述的系统，其中，所述控制器还被配置成：

将所述DML的偏置电流设定成等于所述第一驱动电流和所述第二驱动电流的数学均值。

35.根据权利要求18-19、26-30、34中任一项所述的系统，其中，所述控制器还被配置成：

利用用于生成所述逻辑1值的第一驱动电流或用于生成所述逻辑0值的第二驱动电流来驱动所述DML；

当利用所述第一驱动电流或所述第二驱动电流来驱动所述DML时，将所述调制光信号对准到所述OBPF的峰值传输频率；

在所述调制光信号已经对准到所述OBPF的峰值传输频率之后，利用所述第一驱动电流或所述第二驱动电流中的另一个来驱动所述DML；

当利用所述第一驱动电流或所述第二驱动电流中的另一个来驱动所述DML时，确定所述调制光信号的第一功率；

当利用所述第一驱动电流或所述第二驱动电流中的另一个来驱动所述DML时，将所述调制光信号对准到所述OBPF的峰值传输频率；

在当利用所述第一驱动电流或所述第二驱动电流中的另一个来驱动所述DML时所述调制光信号被对准到所述OBPF的峰值传输频率的情况下，确定所述调制光信号的第二功率；

将所述第一功率与所述第二功率之间的差和所述OBPF的峰值透射率与所述OBPF在与峰值透射频率相距所述目标频率间隙的频率处的透射率之间的目标损耗差进行比较；以及

调整所述第一驱动电流和/或所述第二驱动电流，直到所述第一功率与所述第二功率之间的差基本上等于所述目标损耗差，以便确立所述目标频率间隙。

36.根据权利要求18-19、26-30、34中任一项所述的系统，其中，所述均衡器包括多抽头前馈均衡器(FFE)。

37.一种用于光通信的方法，所述方法包括：

对激光器进行直接调制以生成光信号，所述光信号具有与调制信号中的逻辑1值对应的第一频率和与所述调制信号中的逻辑0值对应的第二频率，其中，所述光信号的调制符号率为“R”，所述第一频率和所述第二频率之间存在间隙；

控制所述激光器以确立所述光信号的所述第一频率与所述第二频率之间的目标频率间隙；以及

利用光带通滤波器(OBPF)对所述光信号进行滤波，并且输出经滤波的光信号，所述OBPF具有小于R的3-dB带宽。

38.根据权利要求37所述的方法，还包括：

经由光通信网络接收所述经滤波的光信号，其中，所述经滤波的光信号由接收装置接收；以及

在所述接收装置的均衡器中对所述经滤波的光信号进行均衡，以补偿由所述OBPF引起的所述经滤波的光信号的带宽限制。

39.根据权利要求37或38所述的方法，还包括：

基于从所述OBPF输出的光信号的功率来将所述激光器与所述OBPF锁定。

40.根据权利要求37或38所述的方法，还包括：

对所述OBPF进行调谐以得到从所述OBPF输出的光信号的最大功率，以将所述激光器与所述OBPF锁定。

41.根据权利要求37或38所述的方法，还包括：

调整所述OBPF的峰值传输频率，以使从所述OBPF输出的经滤波的光信号的功率最大化，以将所述激光器与所述OBPF锁定。

42.根据权利要求37或38所述的方法，其中，控制所述激光器以确立所述光信号的所述第一频率与所述第二频率之间的所述目标频率间隙包括：

生成具有在0.3R与0.5R之间的频率的频率间隙。

43.根据权利要求37或38所述的方法，还包括：

对所述激光器的用于发送所述逻辑1值的第一驱动电流和所述激光器的用于发送所述逻辑0值的第二驱动电流进行调谐，以确立所述光信号的所述第一频率与所述第二频率之间的所述目标频率间隙。

44.根据权利要求38所述的方法，其中，所述带宽限制是由所述OBPF引起的所述经滤波的光信号中的符号间干扰。

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