CN112583492A - 用于检测和补偿针对相干光发射器的功率不平衡和调制不完美的方法和装置 - Google Patents

用于检测和补偿针对相干光发射器的功率不平衡和调制不完美的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本公开的实施例涉及用于检测和补偿针对相干光发射器的功率不平衡和调制不完美的方法和装置。在一些实施例中，存储表示要由处理器执行的指令的代码的非瞬态处理器可读介质包括使得处理器执行以下操作的代码：在相干光发射器的校准期间，通过将第一信号发送到数字信号处理器(DSP)以调整该辅助信道的比例因子来确定与每个辅助信道相关联的参数集合。比例因子与DSP的有限脉冲响应(FIR)滤波器的抽头特性相关联。代码还使得处理器基于与每个辅助信道相关联的参数集合，确定两个辅助信道之间的功率不平衡。代码还使得处理器将第二信号发送到相干光发射器，以基于功率不平衡和关联于每个辅助信道的参数集合，来调整相干光发射器的操作设置集合。

Description

用于检测和补偿针对相干光发射器的功率不平衡和调制不完 美的方法和装置
本申请是国家申请号为201710294684.4、申请日为2017年4月28日、发明名称为“用于检测和补偿针对相干光发射器的功率不平衡和调制不完美的方法和装置”的中国发明专利申请的分案申请。
背景技术
在此所描述的一些实施例总体上涉及用于光学调制的方法和装置。特别地，但是不以限制的方式，在此所描述的一些实施例涉及用于检测和补偿针对相干光发射器的功率不平衡和调制不完美的方法和装置。
随着具有高数据速率能力的光通信系统的增长的需求，生成光正交幅度调制(QAM)信号以提供高数据携带能力和高光谱效率。正交幅度调制(QAM)是其中两个或两个以上二进制或多级电数据信号经由同相(或“I”信道)和正交(90度)相位(或“Q”信道)被调制到单个光学载波上，使得光学载波的幅度和相位二者利用数据被调制以增强光谱占有的效率的调制技术。极化调制(polarization modulation，PM)是其中两个独立电数据信号被调制到具有正交极化(例如，X信道极化和Y信道极化)的光学载波上使得总数据吞吐量在不对光谱带宽加倍的情况下被加倍的调制技术。
典型的双极化QAM(DP-QAM)发射器包括四个辅助(tributary)信道XI、XQ、YI和YQ，其用于针对X信道极化和Y信道极化二者的同相和正交调制。这四个辅助信道是不相同的，其导致XI与XQ辅助信道、YI与YQ辅助信道和XY信道之间的不平衡的功率。大的未补偿的功率不平衡可能使相干光通信系统中的系统性能退化。
补偿功率不平衡的已知方案或者使用附加外部电路或者在光发射器的初始加电阶段期间(不是当光发射器操作有实时数据业务时)被实现。因此，存在对于检测和补偿相干光发射器中的功率不平衡的改进的且简化的方法和装置的需要。
发明内容
在一些实施例中，存储表示要由处理执行的指令的代码的非瞬态处理器可读介质包括使得处理器执行以下的代码：在相干光发射器的校准期间，通过将第一信号发送到数字信号处理器(DSP)以调整来自辅助信道集合的每个辅助信道的比例因子来确定与来自辅助信道集合的该辅助信道相关联的参数集合。相干光发射器具有光调制器和操作性地耦合到光调制器的DSP。相干光发射器被配置为经由辅助信道集合来输出由DSP处理并且由光调制器调制的光信号。辅助信道集合包括第一辅助信道和第二辅助信道。比例因子与DSP的传输滤波器的抽头特性相关联。非瞬态处理器可读介质还包括使得处理器执行以下的代码：在相干光发射器的校准期间，基于与第一辅助信道相关联的参数集合以及与第二辅助信道相关联的参数集合来确定第一辅助信道与第二辅助信道之间的功率不平衡。非瞬态处理器可读介质还包括使得处理器执行以下的代码：将第二信号发送到相干光发射器以基于(1)第一辅助信道与第二辅助信道之间的功率不平衡和(2)与第一辅助信道相关联的参数集合或与第二辅助信道相关联的参数集合，调整相干光发射器的操作设置集合，使得第一辅助信道与第二辅助信道之间的功率不平衡被降低。
附图说明
图1是根据实施例的图示光通信系统的框图。
图2是根据实施例的图示光发射器的框图。
图3是根据实施例的图示FIR滤波器响应于频率的变化的输出响应的图形。
图4是根据实施例的图示针对相干光发射器的三个信道的功率不平衡确定的示例的表。
图5是根据实施例的RF放大器响应于比例因子的变化的输出峰值电压的图形。
图6A至图6C是根据实施例的图示响应于比例因子的变化的功率变化的图形。
图7示出了根据实施例的图示响应于比例因子的变化的误码率(BER)和品质因子(Q2)的图形。
图8是根据实施例的图示光发射器中的控制器的框图。
图9是根据实施例的图示在光发射器的校准阶段期间用于补偿光发射器的功率不平衡的方法900的流程图。
图10是根据实施例的图示在光发射器的信号传输(或操作)阶段期间用于补偿光发射器的功率不平衡的方法1000的流程图。
具体实施方式
双极化正交幅度调制(DP-QAM)发射器包括四个辅助信道XI、XQ、YI和YQ，其被用于光信号的x极化和y极化二者的同相和正交调制。在大多数情况下，这四个辅助信道是不相同的，其导致针对DP-QAM发射器的XI辅助信道与XQ辅助信道之间、YI辅助信道与YQ辅助信道之间、以及X辅助信道与Q辅助信道之间的功率不平衡。另外，DP-QAN发射器内的Mach-Zehnder调制器(“调制器”或“MZM”)的偏置点和峰-峰相位偏移也不同。偏置点和峰-峰相位偏移中的不完美可能导致不仅功率不平衡，而且星座图中的失真。
大的未补偿的功率不平衡可能使相干光通信系统中的系统性能显著退化。功率不平衡可能限制光信号的传输的距离并且光接收器可能不能够足够补偿功率不平衡。已知方案包括将功率计安装在每个辅助信道处以监测光功率，并且试图当功率不平衡被检测到时进行补偿。然而，功率不平衡可能起因于调制器偏置和摆动中的不完美，其难以由功率计来监测。已知方案还包括将抖动信号施加到调制器的偏置，并且抖动信号的二次谐波的强度可以用于确定功率不平衡。然而，该方法包含用于施加并且检测抖动的外部电路。另一已知方案包括在光发射器的初始加电期间加载训练二进制移相键控(BPSK)数据。通过调整两个辅助信道之间的相位差，可以实现相消干涉。相消干涉的功率水平可以被用于确定辅助信道之间的功率不平衡。然而，该方法不能在光发射器的信号传输阶段期间(例如，利用实时业务)使用。
在此所描述的一些实施例包括在发射器端并且在信号传输阶段期间(例如，利用实时业务)检测并且补偿针对DP-QAM光发射器的功率不平衡。一些实施例包括监测光发射器的校准阶段(例如，初始加电阶段)期间的偏置点和电压摆动。偏置点和电压摆动中的不完美可以在校准阶段期间被补偿。此外，功率不平衡可以在具有实时业务的信号传输阶段期间被监测并且被补偿。在此所描述的实施例包括在校准阶段或信号传输阶段期间，在没有附加硬件的情况下补偿针对相干光发射器的功率不平衡。
在一些实施例中，存储表示要由处理执行的指令的代码的非瞬态处理器可读介质包括使得处理器执行以下的代码：在相干光发射器的校准期间，通过将第一信号发送到数字信号处理器(DSP)以调整来自辅助信道集合的每个辅助信道的比例因子来确定与来自辅助信道集合的该辅助信道相关联的参数集合。相干光发射器具有光调制器和操作性地耦合到光调制器的DSP。相干光发射器被配置为经由辅助信道集合来输出由DSP处理并且由光调制器调制的光信号。辅助信道集合包括第一辅助信道和第二辅助信道。比例因子与DSP的有限脉冲响应(FIR)滤波器的抽头特性相关联。非瞬态处理器可读介质还包括使得处理器执行以下的代码：在相干光发射器的校准期间，基于与第一辅助信道相关联的参数集合以及与第二辅助信道相关联的参数集合来确定第一辅助信道与第二辅助信道之间的功率不平衡。非瞬态处理器可读介质还包括使得处理器执行以下的代码：将第二信号发送到相干光发射器，以基于(1)第一辅助信道与第二辅助信道之间的功率不平衡和(2)与第一辅助信道相关联的参数集合或与第二辅助信道相关联的参数集合，来调整相干光发射器的操作设置集合，使得第一辅助信道与第二辅助信道之间的功率不平衡被降低。
在一些实施例中，方法包括在光发射器的操作阶段期间向光发射器发送第一信号，以在预定范围内调整来自光调制器的辅助信道集合的每个辅助信道的比例因子。光发射器包括光调制器和操作性地耦合到光调制器的有限脉冲响应(FIR)滤波器。来自辅助信道集合的每个辅助信道的比例因子与FIR滤波器的抽头特性相关联。辅助信道集合包括第一辅助信道和第二辅助信道。方法还包括响应于第一辅助信道的比例因子和第二辅助信道的比例因子被调整并且在光发射器的操作阶段期间，确定第一辅助信道与第二辅助信道之间的功率不平衡。方法还包括向光发射器发送第二信号，以基于第一辅助信道与第二辅助信道之间的功率不平衡来调整光发射器的操作设置集合，使得第一辅助信道与第二辅助信道之间的功率不平衡被降低。
如在本说明书中所使用的，除非上下文另外清楚指明，否则单数形式“一”、“一种”和“该”包括复数指示物。因此，例如，术语“光调制器”旨在意味着单个光调制器或多个光调制器。对于另一示例而言，术语“比例因子”旨在意味着单个比例因子或多个比例因子。
图1是根据实施例的图示光通信系统的框图。光通信系统100可以被配置为产生、发射和/或接收光信号。例如，光通信系统100可以是波分复用(WDM)系统，包括密集波分复用(DWDM)系统。光通信系统100可以包括光发射器110、一个或多个光学设备120-1到120-N(N≥1)(在下文中单独地被称为“光学设备120”并且统称为“光学设备120”)、光学接收器130和光链路140。
光发射器110可以操作性地被耦合到光学设备120并且被配置为产生和/或发射光信号。例如，光发射器110可以包括激光二极管、半导体激光器、连续波激光器和/或可以接收电信号并且基于电信号调制的光调制器、用于通过光链路140传输的光信号。此外，光发射器110可以包括能够调制光信号的设备，诸如光调制器、电调制器等。在一些实现中，光发射器110可以包括能够控制与光信号和/或调制器相关联的特性的设备。在一些实现中，光发射器110可以包括与对光信号执行测量相关联的光接收器(诸如光电检测器)，以控制与光信号和/或调制器相关联的特性。在一些实现中，光发射器110可以生成与特定类型的波形(诸如矩形波形、正弦波形等)相关联的光信号。
光发射器110可以是任何高数据速率(例如，100Gbps)光收发器，诸如利用直接检测实现强度调制的收发器，例如，相干光收发器、相干光M-ary正交幅度调制(M-QAM)收发器、相干极化复用(PM)M-QAM收发器等。在具有相干光收发器的相关光通信系统中，幅度信息和相位信息二者被用于发射和接收诸如针对相移键控调制(例如，BPSK、PM-BPSK、QPSK、PM-QPSK)或正交幅度调制(例如，M-QAM或PM-M-QAM)的数据。关于图2和图8在此讨论了光发射器110的细节。
光学设备120可以包括一个或多个光业务处理和/或光业务传送设备(诸如光学节点、光分插复用器(“OADM”)、可重新配置的光分插复用器(“ROADM”)、光多路复用器、光多路分用器、光发射器、光接收器、光收发器、光子集成回路、集成光学回路、波长选择开关、自由空间光学设备、和/或能够处理和/或传递光业务的另一类型的设备)。光学设备120可以处理光信号和/或经由光链路140或光链路140的一部分将光信号发射到另一光学设备120(和/或光接收器130)。
光接收器130可以操作性地被耦合到光学设备120并且可以接收光信号。例如，光接收器130可以包括光电检测器和/或光电二极管，其可以检测经由光链路140接收到的光信号，并且可以将光信号转换为电信号。在一些实现中，光接收器130可以包括能够解调光信号的设备。在一些实现中，光接收器130可以包括能够控制与光信号和/或解调器相关联的属性的设备。
光链路140可以包括能够携带光信号的介质。例如，光链路140可以包括将光发射器110、光学设备120和光接收器130相互连接的光纤。光链路140可以被包括在光学网络内，其包括其他光链路和光学设备。
图1中所示的部件的数目和布置被提供为示例。在一些实施例中，可以存在附加的设备、较少的设备、不同的设备或与图1中所示的那些设备不同地布置的设备。而且，图1中所示的两个或两个以上设备可以实现在单个设备内，或者图1中所示的单个设备可以实现为多个分布式设备。
图2是根据实施例的图示光发射器200的框图。光发射器200可以在结构上和/或功能上与图1中的光发射器110类似。光发射器200可以是光通信系统中的硬件模块并且可以包括光学模块202、数字信号处理器(DSP)204和控制器206。光发射器200可以使用自由空间光学元件、光纤、集成光学器件(例如，Si、SiN、二氧化硅、III-V等光学元件)等实现。光发射器200的每个部件可以操作性地被耦合到光发射器200的另一部件。
控制器206可以包括部件和/或电路，其被配置为控制光信号的属性和/或将控制信号发送到光发射器200的一个或多个部件。例如，控制器206可以发送控制信号并且因此控制DSP 204内的一个或多个部件和光学模块202内的一个或多个部件。在一些实现中，控制器206可以从功率计(PM)222接收与关联于光信号的功率测量结果(例如，功率不平衡)相关联的信号。基于接收到的功率测量结果，控制器206可以生成控制信号并且将控制信号发送到DSP 204内和/或光学模块202内的(一个或多个)部件以补偿功率不平衡。在一些实现中，控制器206是光学模块202外部的硬件设备和/或软件(在处理器上执行的)。在其他实现中，控制器206是被实现在光学模块202内的硬件设备和/软件(在处理器上执行的)。在此关于图8讨论了控制器206的细节。
DSP 204可以是或可以包括通用处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理(DSP)芯片、其组合或其他等效集成或分离逻辑电路。DSP 204可以从控制器206接收控制信号并且将电信号发送到光学模块202(例如，射频(RF)放大器216)。在一些实现中，DSP 204可以是光学模块202外部的硬件设备。在其他实现中，DSP 204可以是光学模块202内的硬件设备。
在一些实现中，DSP 204可以包括前向纠错(FEC)253、有限脉冲响应(FIR)滤波器252和数字模拟转换器(DAC)251。FEC 253、FIR滤波器252和DAC 251的每个部件可以与DSP204的另一部件操作性地耦合。在一些实现中，DSP 204可以包括除了FEC 253、FIR滤波器252和DAC 251之外的其他部件(未示出在图2中)。这样的部件连同FEC 253、FIR滤波器252和DAC 251一起可以执行信号处理，诸如光谱成形、针对光学和电气损伤均衡和出于各种需要的其他这样的信号处理。
FEC 253可以是被包括在DSP 204内的部件。在一些实现中，FEC可以在DSP 204外部并且可以包括通用处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、其组合或其他等效集成或分离逻辑电路。FEC 253可以被配置为校正不可靠的或噪声通信信道(诸如图1中的光链路140)上的数据传输中的误差以提高数据可靠性。FEC253可以从电路(例如，被定位在上游的网络处理器)(未示出在图1中)接收原始电数据信号作为输入。FEC 253可以然后利用冗余纠错信息(例如，冗余奇偶符号)对原始数据信号进行编码，并且最终地将经编码的数据信号发送到光接收器(诸如图1中的光接收器130)。基于冗余纠错信息，光接收器可以然后检测并且校正在数据传输期间发生的错误。
被包括在DSP 204内的FIR滤波器252是使用数字信号处理技术的数字滤波器。FIR滤波器252可以具有有限持续时间的脉冲响应，这是因为其在有限时间内设置为零。FIR滤波器252可以从FEC 253接收信号并且将输出信号发送到DAC 251。来自FIR滤波器252的输出信号可以被表达为：
Figure BDA0002848421190000081
其中FIRj是第j个抽头的系数，其在一些实现中是有符号整数。N是抽头的总数。当FIRj具有与x(n-j)相同的符号时，式(1)中的所有项可以有利地加在一起。来自FIR滤波器252的最大输出可以是
Figure BDA0002848421190000082
DAC 251可以从FIR滤波器252接收信号并且将那些信号转换为模拟电信号。模拟电信号可以然后被发送到光学模块202。在一些实现中，来自DAC 251的最大输出可以是
Figure BDA0002848421190000091
其中BitDAC是针对高速DAC的比特数，并且VDAC是针对高速DAC的最大输出电压。在一些实现中，来自DAC 251的输出还可以通过可插入连接器(未示出)和/或射频(RF)迹线(未示出)被发送并且最终到RF放大器216。
光学模块202可以从DSP 204接收电信号并且(一个或多个)光信号224发送到光学设备(诸如图1中的光学设备120)。光学模块202可以包括光源212、可调光耦合器(TOC)214、一组可变光衰减器/放大器(VOA)(247、248、249、250)、射频(RF)放大器216、极化光合束器(PBC)218、极化旋转器220、功率计222和Mach-Zehnder调制器(“调制器”或“MZM”)240。在一些实现中，光学模块202还可以包括极化镜(未示出)、极化控制器(未示出)和/或极化分离器(未示出)。
光源212可以包括能够产生和/或发射光信号的设备。例如，光源212可以包括激光二极管、半导体激光器和/或连续波激光器。光源212可以是可用于高比特率光信号传输的任何类型的激光器，例如，1550nm波长范围(所谓的C带)中的窄线宽激光器，但是可以被调谐或实现用于任何波长。
TOC 214可以包括能够控制光信号的耦合比例的设备和/或电路。例如，TOC 214可以从光源212接收光信号并且利用第一部分与第二部分的特定比例来使得光信号的第一部分被提供到第一辅助调制器(例如，被应用到X信道261的X信道调制器)并且光信号的第二部分被提供到第二辅助调制器(例如，被应用到Y信道262的Y信道调制器)。在一些实现中，TOC 214可以基于控制信号调整耦合比例。例如，基于从控制器206接收控制信号，TOC 214可以调整耦合比例以相对于第二部分增加第一部分、相对于第二部分减小第一部分等，从而降低光信号的各部分的功率不平衡。在一些实现中，TOC 214可以被包括在分束器(未示出)或能够分割光信号或其一部分的另一设备(未示出)。
MZM 240可以利用从RF放大器216接收到的一组电数据信号217调制从TOC 214接收到的光信号。例如，MZM 240可以产生调制信号，其可以使由光源212所产生的载波信号(例如，载波)的一个或多个特性(例如，幅度/强度、相位、频率/波长、极化等)变化。在一些实现中，MZM 240可以包括或利用以下各项被替换：基于磷化铟半导体的调制器、电致吸收调制器、相位调制器、强度调制器(例如，OOK调制器)、归零(RZ)调制器、非归零(NRZ)调制器、PSK调制器、二进制PSK(BPSK)调制器、Quad PSK(QPSK)调制器、QAM调制器、M-ary QAM(M-QAM)调制器、以上列出的调制器(例如，DPBPSK调制器、DPQAM调制器等)的任何极化复用(PM)版本和/或任何其他调制器或调制器的组合。
在一些实现中，MZM 240可以使得光信号被分割为辅助信道集合(例如，第一辅助信道和第二辅助信道)。例如，MZM 240可以使得光信号被分割为X信道261和Y信道262、I信道和Q信道、XI信道241和XQ信道242、YI信道243和YQ信道244等。在一些实现中，MZM 240可以使得光信号被分割为部分的集合(诸如正交部分集合、非正交部分集合等)。
在一些实施例中，MZM 240可以从控制器206接收控制信号(经由反馈环路(未示出))，并且可以使用控制信号调整MSM 240的操作条件。例如，MZM 240可以组合电数据信号217和控制信号以调整VOA 247-250的操作设置并且调制输入光信号。
在一些实现中，MZM 240可以包括一组辅助调制器241-244。来自一组辅助调制器241-244的每个辅助调制器可以调制来自辅助信道集合241-244的对应的辅助信道中的光信号。例如，MZM 240可以包括X信道调制器261和Y信道调制器271。X信道调制器261可以包括XI信道调制器241、XQ信道调制器242、X信道移相器245和可选的VOA 247和248。Y信道调制器262可以包括YI信道调制器243、YQ信道调制器244、Y信道移相器246和可选的VOA 249和250。XI信道调制器241可以调制XI辅助信道中的光信号；XQ信道调制器242可以调制XQ辅助信道中的光信号；YI信道调制器243可以调制YI辅助信道中的光信号；YQ信道调制器244可以调制YQ辅助信道中的光信号。
在一些实施例中，MZM可以包括具有两个辅助调制器的QAM调制器(未示出)，一个调制I信道上的信号，并且一个调制Q信道上的信号。光学耦合器可以组合I信道和Q信道处的信号以生成输出信号。备选地，MZM可以包括具有两个辅助调制器的极化调制器(未示出)，一个用于调制X极化处的信号，并且一个用于调制Y极化处的信号。返回图2，MAM 240可以组合X和Y极化处的信号以生成输出信号。例如，MZM 240可以包括具有四个辅助调制器241-244的双极化-QAM(DP-QAM)调制器(如在图2中所示)，一个用于调制XI信道处的信号，一个用于调制XQ信道处的信号，一个用于调制YI信道处的信号，并且一个用于调制YQ信道处的信号。
来自辅助信道中的至少一个(例如，来自XQ信道调制器242或YQ信道调制器244)的输出光信号可以通过移相器(诸如X信道移相器245、Y信道移相器246等)相对于另一辅助信道被移相到特定相位。例如，XQ信道调制器242的输出光信号可以相对于XI信道调制器241的另一输出光信号由X信道移相器245移相。在一些实现中，X信道移相器245和/或Y信道移相器246可以相应地将特定相位偏移(例如，0度相位偏移、90度相位偏移、180度相位偏移等)应用到XI信道或XQ信道之一和/或YI信道或YQ信道之一。
VOA 247-250可以包括用于控制光信号的光功率的设备。例如，VOA 247可以接收光信号并且可以放大或衰减光信号以更改光信号的光功率。在一些实现中，VOA 247可以基于控制信号，更改光信号的光功率。例如，基于从控制器206接收控制信号，VOA 247可以更改光信号或其一部分的放大或衰减的水平以降低光信号的各部分之间的功率不平衡。在一些实现中，VOA 247-250可以可选地被包括或从MZM 240排除。
来自辅助信道中的至少一个(例如，来自Y信道调制器262)的输出光信号可以通过极化转换器220被旋转到特定极化。在一些实现中，极化旋转器220可以对来自至少一个辅助信道的输出光信号进行旋转，使得来自X信道调制器261的输出信号和来自Y信道调制器262的输出信号是正交的(或近似正交的)。
极化光合束器(PBC)218可以组合来自每个辅助信道的光信号并且产生输出信号224。PBC 218可以从极化旋转器220接收光信号，极化旋转器220对来自Y信道调制器262的光信号进行旋转。PCB 218还可以从X信道调制器261接收光信号并且与来自极化旋转器220的光信号组合以产生输出信号224。
功率计(PM)220可以操作性地被耦合到PBC 218和控制器206并且被配置为测量输出信号224的光功率。在一些实现中，PM 220可以包括光电二极管、低速(例如，小于100兆比特每秒(Mbits/s)检测器)和/或高速检测器(例如，大于近似100Mbits/s检测器)。输出信号224的总光功率可以被表达为
Figure BDA0002848421190000121
此处，Pout是来自光学模块202的总光功率。pi是特定辅助信道241-244中的功率，Vswing是被施加到信道调制器241-244以创建相位偏移的峰-峰电压摆动，Vπ是实现180度相位偏移所要求的峰-峰电压摆动，Vbias是被施加到特定信道调制器241-244的偏置电压，Voptimal是针对空点(最小输出功率)所要求的偏置电压。cos2()是MZM 240的传递函数。在一些实现中，出于简单目的，I辅助信道与Q辅助信道之间的正交偏置点被设定为最优的，并且X极化与Y极化之间的极化消光比被设定为足够大的。因此，在这样的实现中，在任意信道之间基本上没有拍频功率发生。在一些实现中，偏置电压Vbias可以通过闭环控制被设定在光学模块202内。可以通过改变FIR滤波器252的抽头系数来调整峰-峰电压摆动Vswing。
考虑来自FIR滤波器252的输出功率和来自DAC 251的输出功率，峰-峰电压摆动可以是
Figure BDA0002848421190000131
其中ILtrace是从DAC 251输出的RF迹线(未示出在图2中)的插入损耗并且将被输入到MZM 240中，包括可插入连接器(未示出)的损耗；Gainamp是线性RF放大器216的增益。
FIR滤波器252的抽头系数可以被设定以提供奈奎斯特(Nyquist)频率的一定量的增益(例如，6dB)来补偿由RF迹线和可插入连接器所引入的RF插入损耗。在一些实现中，由FIR滤波器252的抽头之间的比例来确定FIR滤波器252的光谱响应。当比例因子
Figure BDA0002848421190000132
(在此还被称为“比例因子”)被应用到所有抽头系数时，光谱响应不改变并且来自FIR滤波器252的输出功率由比例因子改变(如在图3中所示)。换句话说，如在图3中所示，当不同的比例因子311-314被应用到抽头系数时，滤波器形状321-324(即，FIR滤波器对频率301的输出响应302)保持相同。滤波器形状324对应于1.2的比例因子；滤波器形状321对应于1的比例因子；滤波器形状323对应于0.8的比例因子；滤波器形状322对应于0.6的比例因子。输出响应331-334针对每个比例因子311-314是不同的，而滤波器形状321-324在不同的比例因子311-314之间基本上保持相同。类似地规定，FIR滤波器(如在图2中被示出为252)的输出功率302由比例因子311-314线性地改变。在一些实现中，具有6dB峰值的FIR滤波器252的初始设置点可以被定义为
Figure BDA0002848421190000133
例如，利用具有8比特数和256个电平的最大输出的DAC，比例因子可以被设定在0与1.2之间。
返回图2，在一些实例中，摆动因子αi和偏置因子βi可以被定义以替换输出信号224的总光功率的式(2)中的Vswing因子和Vbias因子：
Figure BDA0002848421190000141
在这些实施例中，α可以与被施加到MZM 240的电压摆动相关联以产生输出信号224中的相位偏移。当被施加到MZM 240时，β可以与相对于最优点的偏置点相关联。
在一些实施例中，可以(1)在光发射器220的校准(例如，没有实时业务的初始上电、模块重新配置、模块切换到新的信道)期间，(2)光发射器200的信号传输阶段(或操作阶段；例如，具有实时业务)和/或(3)从光接收器(例如，图1中的130)根据需求，确定并且补偿功率不平衡。当功率不平衡从光接收器(例如，图1中的130)根据需求被补偿时，光接收器(例如，图1中的130)可以测量光信号的两个极化的信噪比(SNR)。当光信号的任一极化的SNR超过预定阈值时，光接收器(例如，图1中的130)可以将信号发送到光发射器(例如，图1中的100或图2中的100)以触发功率不平衡补偿。
在光发射器200的校准期间，控制器206可以初始地将信号发送到FIR滤波器252，以将辅助信道集合(XI辅助信道241、XQ辅助信道242、YI辅助信道242、YI辅助信道243和YQ辅助信道244)的比例因子保持为一。因此，式(4)中的Pout可以是
Figure BDA0002848421190000142
在一些实现中，控制器206可以然后调整(或扫频)辅助信道集合中的一个辅助信道(例如，XI辅助信道241)的比例因子，同时将辅助信道集合中的其他辅助信道(例如，XQ辅助信道242、YI辅助信道243和YQ辅助信道244)的比例因子保持为一。辅助信道的比例因子的调整范围可以在0与1.2之间、或基本上在0与1.2之间。因此，针对一个辅助信道(例如，XI辅助信道241)的式(4)中的Pout可以是
Figure BDA0002848421190000151
通过调整一个辅助信道的比例因子，可以由控制器206确定dPXI对比ScaleXI的曲线。随后地，优化程序可以被执行以最小化
Figure BDA0002848421190000152
此处，dPMeas是测量结果，dPFit是使用上式的拟合结果，并且M是测量点的数目。因此，可以确定针对一个辅助信道(例如，XI辅助信道241)的三个拟合参数pXI、αXI、βXI。类似地，可以确定辅助信道集合中的每个辅助信道的拟合参数p，α，β。
在这些实施例中，控制器206可以基于XI辅助信道241与XQ辅助信道242的拟合参数(p，α，β)，确定XI辅助信道241与XQ辅助信道242之间的功率不平衡。类似地，控制器206可以基于YI辅助信道243和YQ辅助信道244的拟合参数(p，α，β)，确定YI辅助信道243与YQ辅助信道244之间的功率不平衡。类似地，控制器206可以基于X辅助信道261和Y辅助信道262的拟合参数(p，α，β)，确定X辅助信道261与Y辅助信道262之间的功率不平衡。基于下式，可以相应地确定XI辅助信道241与XQ辅助信道242、YI辅助信道243与YQ辅助信道244和X辅助信道261与Y辅助信道262之间的功率不平衡，
Figure BDA0002848421190000153
一旦确定辅助信道之间的功率不平衡(例如，第一辅助信道与第二辅助信道之间的功率不平衡)，控制器206就可以基于(1)辅助信道之间的功率不平衡(例如，第一辅助信道与第二辅助信道之间的功率不平衡)和(2)辅助信道(例如，第一辅助信道和第二辅助信道)的拟合参数(p，α，β)，来确定功率不平衡的(一个或多个)根本原因。控制器206可以随后调整与根本原因相关联的操作设置集合，使得功率不平衡被降低(或被补偿)。
在一些实现中，辅助信道的拟合参数p与该辅助信道中的原始功率值相关联。辅助信道的拟合参数α与由针对该辅助信道的RF放大器216所施加的峰-峰电压摆动相关联。辅助信道的拟合参数β与由针对该辅助信道的光发射器200的偏置控制电路所施加的偏置电压相关联。
在一些实现中，如果辅助信道的拟合参数p是功率不平衡的根本原因，控制器206可以将控制信号发送以下各项到并且调整以下各项的属性：(1)来自一组VOA 247-250的该辅助信道的VOA，(2)半导体光发射器(未示出在图1中)和/或(3)TOC 214。如果辅助信道的拟合参数α是功率不平衡的根本原因，则控制器206可以将控制信号发送到以下各项并且调整以下各项的属性：(1)FIR滤波器252，使得该辅助信道的抽头系数和比例因子被调整，和/或(2)处于人工增益控制(MGC)模式的RF放大器216的增益设置。如果辅助信道的拟合参数β是功率不平衡的根本原因，则控制器206可以将控制信号发送到偏置控制回路并且调整偏置控制回路的属性设置，使得偏置电压被调整。在一些实施例中，可以做出这些调整的任何组合来补偿功率不平衡并且改进光发射器200的性能。
在一些实现中，为了调整由针对该辅助信道的RF放大器216所施加的峰-峰电压摆动(Vswing)，RF放大器216可以工作在人工增益控制(MGC)模式中，使得RF峰值检测器输出的输出电压匹配处于自动增益控制(AGC)模式的输出电压。
在备选实现中，取代在光发射器200的校准阶段期间扫描与FIR滤波器252的抽头系数相关联的比例因子，控制器206可以调整(或扫频)RF放大器216的增益设置并且保持FIR滤波器252的抽头系数不改变。增益比例因子可以被定义为GainScale＝Gainamp/Gainamp-ini，其中Gainamp是针对RF放大器216的增益设置点，并且Gainamp-ini是针对RF放大器216的初始增益设置点。式(4)中的摆动因子αi、偏置因子βi和输出信号的总光功率可以被重写为：
Figure BDA0002848421190000171
因此，在这些实现中，控制器206可以通过扫描与RF放大器216的增益设置相关联的增益比例因子来类似地确定拟合参数p，α，β。
在一些实施例中，在光发射器200的信号传输阶段(例如，利用实时业务)期间，控制器206可以将控制信号发送到FIR滤波器252并且在较小的范围内(例如，在0.9与1.1之间，与当光发射器200处于校准阶段时0与1.2之间的较大的范围相比较)调整针对每个辅助信道的比例因子，以确定功率不平衡的(一个或多个)根本原因。图7示出了图示响应于比例因子701的改变的误码率(BER)702和品质因子(Q2)的图形。每个曲线表示针对与来自一组信道704-707的波长相关联的信道的Q2曲线724-727或BER曲线714-717(例如，在波分复用(WDM)系统中)。当比例因子在0.9与1.1之间的范围内时，对BER和Q2的影响是相对小的，并且因此，响应于比例因子的变化，对数据业务的影响是小的。
在光发射器200的信号传输阶段期间，在一些实现中，通过执行Scalei＝1附近的式(4)的泰勒扩展，dPi与Scalei是粗略地线性的，如在以下式(8)中所示。
dPi≈-pi sin(παi+πβi)παi*(Scalei-1)/2
Figure BDA0002848421190000172
基于下式，可以在光发射器200的信号传输期间相应地确定XI辅助信道241与XQ辅助信道242之间、YI辅助信道243与YQ辅助信道244之间、以及X辅助信道261与Y辅助信道262之间的功率不平衡，
Figure BDA0002848421190000181
换句话说，在光发射器200的信号传输阶段期间，控制器206可以将控制信号发送到FIR滤波器252并且在小于当光发射器200处于校准阶段时的0与1.2之间的预定范围(或基本上接近0与1.2之间的范围)的0.9与1.1之间的预定范围(或基本上接近0.9与1.1之间的范围)内调整针对每个辅助信道的比例因子。范围在信号传输阶段之间基本上接近0.9与1.1之间的范围，或者当范围在预定范围的预定阈值内时在校准阶段期间在0与1.1之间。
基于针对每个辅助信道的比例因子的变化，控制器206可以从功率计接收指示输出信号224的总光功率的信号并且然后确定针对每个辅助信道的功率变化斜率。基于式(9)，控制器206可以然后确定XI辅助信道241与XQ辅助信道242之间、YI辅助信道243与YQ辅助信道244之间、以及X辅助信道261与Y辅助信道262之间的所估计的功率不平衡。与在此所讨论的补偿过程类似，当光发射器200处于校准阶段时，控制器206可以将控制信号发送到光发射器200，以基于所估计的功率不平衡来调整来自光发射器200的操作设置集合中的至少一个操作设置，使得所估计的功率不平衡在相干光发射器的信号传输阶段期间被降低。例如，控制器206可以将控制信号发送到以下各项并且调整以下各项的属性：VOA 247-250、半导体光放大器(未示出在图2中)、TOC 214、FIR滤波器252、RF放大器和/或偏置控制回路，使得功率不平衡被降低。
图4是根据实施例的图示针对相干光发射器的三个信道的功率不平衡确定的示例的表。在表400中所表示的相干光发射器(例如，DP-QAM光发射器，如在图2中所示)的三个信道401-403与例如波分复用(WDM)系统中的特定波长信道相关联。每个信道包括四个辅助信道404、XI、XQ、YI、YQ。列410表示当相干光发射器处于校准阶段(例如，没有实时业务的初始加电、模块重新配置、模块切换到新信道等)时的功率不平衡计算。列414表示当相干光发射器处于信号传输阶段(或操作阶段；例如，利用实时业务)时的功率不平衡计算。
在相干光发射器的校准期间，针对一组信道401-403中的每个信道，来自辅助信道集合404的三个辅助信道的比例因子可以首先被保持为1。控制器(诸如图2中的控制器206)可以在0至1.2的预定范围内扫描(或扫频或调整)来自辅助信道集合的一个辅助信道的比例因子。通过测量输出信号(例如，图2中的224)的总光功率并且基于式(6)，控制器可以确定针对该辅助信道的拟合参数p，α，β405-407。一旦辅助信道集合404的每个辅助信道的拟合参数被确定并且基于式(7)，则控制器可以计算XI辅助信道与XQ辅助信道408之间、YI辅助信道与YQ辅助信道408之间、以及X辅助信道与Y辅助信道109之间的功率不平衡。
例如，在相干光发射器的校准阶段期间并且针对信道13(401)，控制器可以首先将XQ辅助信道、YI辅助信道和YQ辅助信道的比例因子保持为1并且在0与1.2之间的预定范围内扫描XI辅助信道的比例因子。控制器响应于XI辅助信道的比例因子的扫描，可以从功率计(例如，图2中的PM 222)接收指示输出信号(例如，图2中的224)的总光功率的信号。基于式(6)和优化程序，控制器可以确定针对XI辅助信道的拟合参数p，α，β。控制器然后可以将XI辅助信道、YI辅助信道和YQ辅助信道的比例因子保持为1并且扫描0与1.2之间的预定范围内的XQ辅助信道的比例因子。控制器响应于XQ辅助信道的比例因子的扫描，可以从功率计(例如，图2中的PM 222)接收指示输出信号(例如，图2中的224)的总光功率的信号。基于式(6)和优化程序，所述控制器可以确定针对XQ辅助信道的拟合参数p，α，β。类似地，控制器可以确定针对YI辅助信道和YQ辅助信道的拟合参数p，α，β。基于XI辅助信道和XQ辅助信道的拟合参数和式(7)，控制器可以确定XI辅助信道与XQ辅助信道417之间的功率不平衡、YI辅助信道与YQ辅助信道418之间的功率不平衡、以及X辅助信道与Y辅助信道419之间的功率不平衡。
在相干光发射器的信号传输阶段期间，针对一组信道401-403中的每个信道，来自辅助信道集合404的三个辅助信道的比例因子可以首先被保持为1。控制器(诸如图2中的控制器206)可以在0.9至1.1的预定范围内扫描(或扫频或调整)来自辅助信道集合的一个辅助信道的比例因子。控制器可以从功率计接收指示输出信号224的总光功率的信号并且然后确定针对该辅助信道的功率变化斜率。控制器可以针对每个辅助信道重复步骤并且确定针对每个辅助信道的功率变化斜率411。基于式(9)，控制器可以然后确定XI辅助信道与XQ辅助信道之间、YI辅助信道与YQ辅助信道412之间、以及X辅助信道与Y辅助信道413之间的所估计的功率不平衡。
例如，在相干光发射器的信号传输阶段期间并且针对信道13(401)，控制器可以首先将XQ辅助信道、YI辅助信道和YQ辅助信道的比例因子保持为1并且在0.9与1.1之间的预定范围内扫描XI辅助信道的比例因子。控制器响应于XI辅助信道的比例因子的扫描，可以从功率计(例如，图2中的PM 222)接收指示输出信号(例如，图2中的224)的总光功率的信号。控制器可以然后确定针对XI辅助信道423的功率变化斜率。控制器然后将XI辅助信道、YI辅助信道和YQ辅助信道的比例因子保持为1并且在0.9与1.1之间的预定范围内扫描XQ辅助信道的比例因子。在响应于XQ辅助信道的比例因子的扫描而从功率计接收到指示输出信号的总光功率的信号时，控制器可以确定针对XQ辅助信道的功率变化斜率。基于针对XI辅助信道的功率变化斜率、针对XQ辅助信道的功率变化斜率和式(9)，控制器可以然后确定XI辅助信道与XQ辅助信道之间的所估计的功率不平衡420。类似地，控制器可以确定YI辅助信道与YQ辅助信道之间的功率不平衡421、以及X辅助信道与Y辅助信道之间的功率不平衡422。
如在图4中所示，在大多数情况下，在相干光发射器的校准期间的第一辅助信道与第二辅助信道之间的功率不平衡基本上接近于在相干光发射器的信号传输阶段期间的第一辅助信道与第二辅助信道之间的功率不平衡。例如针对信道13，XI辅助信道与XQ辅助信道之间的功率不平衡在校准阶段417期间是0.18，并且在信号传输阶段420期间是-0.18。YI辅助信道与YQ辅助信道之间的功率不平衡在校准阶段418期间是0.45，并且在信号传输阶段421期间是0.48。X辅助信道与Y辅助信道之间的功率不平衡在校准阶段419期间是-0.04，并且在信号传输阶段422期间是-0.07。
在一些情况下，例如针对信道87(403)，XI辅助信道与XQ辅助信道之间的功率不平衡在校准阶段415期间是1.01，而其在信号传输阶段416期间是0.58。该相对较大的差的根本原因可能是针对XI辅助信道的拟合参数β。XI辅助(β＝1.24)431的偏置点与最优点显著地不同，其导致功率不平衡中的相对较大的差。在一些实现中，可以在初始加电过程(或校准阶段)期间检测并且校正偏置漂移。然而，利用偏置点的该漂移，估计误差可能仍然小于0.5dB，这证明功率不平衡的飞行中(或利用实时业务)测量和补偿的可行性。
图5是根据实施例的RF放大器响应于比例因子的变化的输出峰值电压的图形。图形500示出了响应于在相干光发射器期间的比例因子501的变化的相干光发射器的四个特定波长信道(例如，在WDM系统中)的RF放大器506-509的输出峰值电压。对于每个信道506-509而言，图形500示出了针对每个辅助信道(XI、XQ、YI、YQ)502-505的RF放大器的输出峰值电压。特别地，针对信道0(506)，当控制器(例如，图2中的控制器206)扫描针对XQ辅助信道512的比例因子时，RF放大器的输出峰值电压随着比例因子线性地改变。当针对这些辅助信道的比例因子保持不变时，针对XI辅助信道511、YI辅助信道513和YQ辅助信道514的输出峰值电压保持相同。类似地，针对信道1(507)，当控制器扫描针对XI辅助信道515的比例因子时，RF放大器的输出峰值电压随着比例因子线性地改变。类似地，针对信道2(508)，当控制器扫描针对YQ辅助信道516的比例因子时，RF放大器的输出峰值电压随着比例因子线性地改变。类似地，针对信道3(509)，当控制器扫描针对YI辅助信道517的比例因子时，RF放大器的输出峰值电压随着比例因子线性地改变。
图6A至图6C是根据实施例的图示响应于比例因子的变化的功率变化的图形。图6A是图示响应于针对一组拟合参数603(p＝0.0931、α＝0.7675、β＝1.0183)的比例因子601的辅助信道的功率变化(dPi)602的图形。大圆点604是功率变化的试验结果，实线605是与三个拟合参数p，α，β拟合的拟合曲线，并且虚线606是与两个拟合参数p，α拟合的拟合曲线。图6B是图示响应于针对一组拟合参数613(p＝0.1133、α＝0.6796、β＝1.1138)的比例因子611的辅助信道的功率变化(dPi)612的图形。类似地，大圆点614是功率变化的试验结果，实线615是与三个拟合参数p，α，β拟合的拟合曲线，并且虚线616是与两个拟合参数p，α拟合的拟合曲线。图6C是图示响应于针对一组拟合参数623(p＝0.1485、α＝0.5220、β＝1.2481)的比例因子621的辅助信道的功率变化(dPi)622的图形。类似地，大圆点624是功率改变的试验结果，实线625是与三个拟合参数p，α，β拟合的拟合曲线，并且虚线626是与两个拟合参数p，α拟合的拟合曲线。
辅助信道的拟合参数β与由针对该辅助信道的光发射器的偏置控制电路所施加的偏置电压相关联。在图6A中，拟合参数β等于1.0183，其更接近最优偏置点。在图6B中，拟合参数β等于1.1138，其接近与最优偏置点的10％漂移。在图6C中，拟合参数β等于1.2481，其与图6B中的拟合参数β相比偏离更远离最优偏置点。与三个拟合参数p，α，β(605、615、625)拟合的拟合曲线和与两个拟合参数p，α(606、616、626)拟合的拟合曲线之间的比较示出当拟合参数β被包括时，结果与功率改变的试验结果(604、614、624)更好地拟合。在一些实现中，即使利用自动偏置控制，偏置点也可以偏离具有与1.2481一样大的β的最优偏置点(例如，图6C)。在这样的实现中，拟合参数β可以接近1(最优点)以实现更好的拟合结果。
图8是根据实施例的图示光发射器中的控制器的框图。控制器806可以与关于图2所描述的控制器206结构上和功能上类似。在一些实施例中，控制器806是光发射器内的光学模块(例如，关于图2所描述的光学模块202)外部的硬件设备和/或(在处理器上被执行的)软件。在其他实施例中，控制器806是被实现在光发射器的光学模块内的硬件设备和/或(在处理器上被执行的)软件。如关于图2所讨论的，控制器806可以操作性地耦合到光发射器内的DSP和光学模块内的PM。
在一些实施例中，控制器806可以是或者可以包括通用处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、其组合或其他等效集成或分离逻辑电路。控制器806可以包括处理器830、存储器810、比例因子802和功率不平衡补偿器804。
控制器806中的每个模块或部件可以操作性地被耦合到每个剩余的模块或部件。控制器806中的每个模块或部件可以是能够执行与该模块相关联的一个或多个特定功能的硬件和/或(在硬件中被存储和/或执行的)软件的任何组合。在一些实现中，控制器806中的模块或部件可以包括例如现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)等。
处理器830可以是或可以包括通用处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、其组合或其他等效集成或分离逻辑电路、基于软件的模块(例如，在处理器处所执行的计算机代码的模块、在处理器处所执行的处理器可读指令集合)和/或基于硬件和软件的模块的组合。处理器830可以是或者包括被配置为执行如在此所描述的数据采集、处理和发射功能的任何处理设备或部件。处理器830可以被配置为例如将数据写到存储器810中并且从存储器810读取数据，并且执行被存储在存储器810内的指令。处理器830还可以被配置为在光发射器804的操作阶段期间执行和/或控制例如比例因子扫描器802和功率不平衡补偿器的操作。在一些实现中，基于被存储在存储器810中的方法或过程，处理器830可以被配置为执行功率不平衡补偿过程，如在图9至图10中所描述的。
存储器810可以是例如随机存取存储器(RAM)(例如，动态RAM、静态RAM)、闪速存储器和/或可移除的存储器等。在一些实施例中，存储器830可以包括例如数据库、过程、应用、虚拟机和/或被配置为执行功率不平衡补偿过程的(在硬件中被存储和/或执行的)一些其他软件模块或硬件中。在这样的实现中，执行功率不平衡补偿过程和/或相关联的方法的指令可以被存储在存储器810内并且在处理器830处被执行。
比例因子扫描器802(或处理器830)可以被配置为将控制信号发送到FIR滤波器(诸如关于图2所描述的FIR滤波器)以调整FIR滤波器的抽头系数并且因此调整比例滤波器。FIR滤波器252的抽头系数可以被设定以提供奈奎斯特频率的一定量的增益(例如，6dB)来补偿由RF迹线和可插入连接器所引入的RF插入损耗。比例因子被定义为
Figure BDA0002848421190000241
其中
Figure BDA0002848421190000242
是FIR滤波器的抽头系数。在一些实现中，具有6dB峰值的FIR滤波器252的初始设置点可以被定义为
Figure BDA0002848421190000243
例如，利用具有8的比特数和256个电平的最大输出的DAC，比例因子可以被设定在0与1.2之间。
在光发射器的校准阶段期间，比例因子扫描器802(或处理器830)可以被配置为将控制信号发送到FIR滤波器以在0至1.2的预定范围内调整针对辅助信道的比例因子，同时将针对未改变的其他辅助信道的比例因子保持为一。在光发射器的信号传输阶段期间，比例因子扫描器802(或处理器830)可以被配置为将控制信号发送到FIR滤波器以在0.9至1.1的预定范围内调整针对辅助信道的比例因子，同时将针对未改变的其他辅助信道的比例因子保持为一。
备选地，与FIR滤波器252相关联的比例因子可以保持不变。例如，比例因子可以被保持为FIR滤波器252
Figure BDA0002848421190000244
的初始设置点。实际上，比例因子扫描器802可以被配置为将控制信号发送到RF放大器(诸如图2中的RF放大器216)以扫描与RF放大器的增益设置相关联的增益比例因子(GainScale＝Gainamp/Gainamp-ini)。RF放大器可以在MGC模式下以执行扫描。
在光发射器的校准阶段期间，功率不平衡补偿器804(或处理器830)可以被配置为响应于针对每个辅助信道的比例因子的变化，而从功率计(诸如关于图2所描述的PM 222)接收指示光发射器的输出信号的总光功率。功率不平衡补偿器840(或处理器830)还可以被配置为确定针对每个辅助信道的拟合参数p，α，β。基于针对每个辅助信道的拟合参数p，α，β和响应于针对每个辅助信道的比例因子的变化的输出信号的接收到的总光功率，功率不平衡补偿器804(或处理器830)可以确定XI辅助信道与XQ辅助信道之间、YI辅助信道与YQ辅助信道之间、以及X辅助信道与Y辅助信道之间的功率不平衡。
一旦确定辅助信道之间的功率不平衡，功率不平衡补偿器804(或处理器830)就可以基于(1)辅助信道之间的功率不平衡和(2)辅助信道的拟合参数(p，α，β)，确定功率不平衡的(一个或多个)根本原因。功率不平衡补偿器804(或处理器830)可以随后调整与根本原因相关联的操作设置集合，使得功率不平衡被降低(或被补偿)。
在一些实现中，辅助信道的拟合参数p与该辅助信道中的原始功率值相关联。辅助信道的拟合参数α与由针对该辅助信道的RF放大器所施加的峰-峰电压摆动相关联。辅助信道的拟合参数β与由针对该辅助信道的光发射器的偏置控制电路所施加的偏置电压相关联。
在一些实现中，如果辅助信道的拟合参数p是功率不平衡的根本原因，则功率不平衡补偿器804(或处理器830)可以将控制信号发送到以下各项并且调整以下各项的属性：(1)来自VOA集合中的该辅助信道的VOA(2)半导体光放大器和/或(3)TOC。如果辅助信道的拟合参数α是功率不平衡的根本原因，则功率不平衡补偿器804(或处理器830)可以将控制信号发送到以下各项并且调整以下各项的属性：(1)FIR滤波器，使得该辅助信道的抽头系数和比例因子被调整，和/或(2)处于人工增益控制(MGC)模式的RF放大器的增益设置。如果辅助信道的拟合参数β是功率不平衡的根本原因，则功率不平衡补偿器840(或处理器830)可以将控制信号发送到偏置控制回路并且调整偏置控制回路的属性设置，使得偏置电压被调整。在一些实施例中，可以做出这些调整的任何组合来补偿功率不平衡并且提高光发射器的性能。
在光发射器的信号传输阶段期间，功率不平衡补偿器804(或处理器830)可以被配置为响应于针对每个辅助信道的比例因子变化，而从功率计接收指示输出信号的总光功率的信号。功率不平衡补偿器804(或处理器830)可以然后被配置为确定针对每个辅助信道的功率变化斜率。基于针对每个辅助信道的功率变化斜率，功率不平衡补偿器804(或处理器830)可以被配置为确定XI辅助信道与XQ辅助信道之间、YI辅助信道与YQ辅助信道之间、以及X辅助信道与Y辅助信道之间的所估计的功率不平衡。与在此所讨论的补偿过程类似，当光发射器处于校准阶段时，功率不平衡补偿器804(或处理器830)可以被配置为将控制信号发送到光发射器，以基于所估计的功率不平衡来调整来自光发射器的操作设置集合中的至少一个操作设置，使得所估计的功率不平衡在光发射器的信号传输阶段期间被降低。例如，功率不平衡补偿器804(或处理器830)可以将控制信号发送到以下各项并且调整以下各项的属性：VOA、半导体光放大器、TOC、FIR滤波器、RF放大器和/或偏置控制回路，使得功率不平衡被降低
在一些实施例中，在光发射器的校准阶段或信号传输阶段期间，在没有除了在此所描述的处理器830和存储器810之外的附加硬件的情况下，可以对功率不平衡进行补偿。
图9是根据实施例的图示在光发射器的校准阶段期间用于补偿光发射器的功率不平衡的方法900的流程图。可以例如在控制器(诸如关于图2所示和所描述的控制器206或关于图8所示和所描述的控制器806)处执行光发射器的校准阶段期间的功率不平衡补偿过程。
在902处，在相干光发射器的校准阶段期间，方法通过将第一信号发送到数字信号处理器(DSP)以调整来自所述辅助信道集合的该辅助信道的比例因子来确定与来自辅助信道集合的每个辅助信道相关联的参数集合。
相干光发射器包括光调制器和操作性地耦合到光调制器的DSP。相干光发射器经由辅助信道集合来输出由DSP处理并且由光调制器调制的光信号。辅助信道集合包括第一辅助信道和第二辅助信道。比例因子与FIR滤波器的抽头系数相关联并且被定义为
Figure BDA0002848421190000271
其中
Figure BDA0002848421190000272
是FIR滤波器的抽头系数。备选地，比例因子可以与RF放大器的增益设置相关联并且被定义为GainScale＝Gainamp/Gainamp-ini，其中Gainamp是针对RF放大器的增益设置点，并且Gainamp-ini是针对RF放大器的初始增益设置点。
方法900包括首先将控制信号发送到FIR滤波器(或RF放大器)，以在预定范围(例如，在0与1.2之间)内调整针对来自辅助信道集合的第一辅助信道的比例因子，同时保持来自辅助信道集合的其他辅助信道的比例因子不变。方法900包括从功率计接收指示当比例因子被调整时输出信号的总光功率的信号。基于第一辅助信道的比例因子和接收到的总光功率，控制器确定针对第一辅助信道的拟合参数p，α，β。控制器然后针对第二辅助信道重复该步骤并且确定针对第二辅助信道的拟合参数p，α，β。
在904处，基于与第一辅助信道相关联的拟合参数以及与第二辅助信道相关联的拟合参数，控制器确定第一辅助信道与第二辅助信道之间的功率不平衡。一旦第一辅助信道与第二辅助信道之间的功率不平衡被确定，控制器就基于(1)第一辅助信道与第二辅助信道之间的功率不平衡和(2)第一辅助信道与第二辅助信道之间的拟合参数(p，α，β)，来确定功率不平衡的(一个或多个)根本原因。在906处，控制器随后将控制信号发送到相干光发射器以调整与根本原因相关联的操作设置集合，使得第一辅助信道与第二辅助信道之间的功率不平衡被降低(或被补偿)。
在一些实现中，辅助信道的拟合参数p与该辅助信道中的原始功率值相关联。辅助信道的拟合参数α与由针对该辅助信道的RF放大器所施加的峰-峰电压摆动相关联。辅助信道的拟合参数β与由针对该辅助信道的光发射器的偏置控制电路所施加的偏置电压相关联。
在一些实现中，如果辅助信道的拟合参数p是功率不平衡的根本原因，则控制器将控制信号发送到以下各项并且调整以下各项的属性：(1)来自VOA集合中的该辅助信道的VOA(2)半导体光放大器和/或(3)TOC。如果辅助信道的拟合参数α是功率不平衡的根本原因，则控制器将发送控制信号到以下各项并且调整以下各项的属性：(1)FIR滤波器，使得该辅助信道的抽头系数和比例因子被调整，和/或(2)处于人工增益控制(MGC)模式的RF放大器的增益设置。如果辅助信道的拟合参数β是功率不平衡的根本原因，则控制器将控制信号发送到偏置控制回路并且调整偏置控制回路的属性设置，使得偏置电压被调整。在一些实施例中，可以做出这些调整的任何组合来补偿功率不平衡并且提高光发射器的性能。
图10是根据实施例的图示在光发射器的信号传输(或操作)阶段期间用于补偿光发射器的功率不平衡的方法1000的流程图。可以例如在控制器(诸如关于图2所示和所描述的控制器206或关于图8所示和所描述的控制器806)处执行在光发射器的信号传输阶段期间的功率不平衡补偿过程。
在1002处，在光发射器的操作阶段期间，方法包括将信号发送到光发射器的FIR滤波器(或RF放大器)，以在预定范围内(例如，在0.9与1.1之间)调整来自辅助信道集合的每个辅助信道的比例因子。响应于当比例因子改变时针对每个辅助信道的比例因子的变化，控制器从功率计接收指示输出信号的总光功率的信号。控制器然后基于来自功率计的接收到的信号，确定针对第一辅助信道和针对第二辅助信道的功率变化斜率。
在1004处，基于针对第一辅助信道和第二辅助信道的功率变化斜率，控制器确定第一辅助信道与第二辅助信道之间的所估计的功率不平衡。
在1006处，方法包括向光发射器发送控制信号，以基于第一辅助信道与第二辅助信道之间的功率不平衡来调整光发射器的操作设置集合，使得第一辅助信道与第二辅助信道之间的功率不平衡被降低。与在此所讨论的补偿过程(图9)类似，当光发射器处于校准阶段时，例如，控制器将控制信号发送以下各项到并且调整以下各项的属性：VOA，半导体光放大器、TOC、FIR滤波器、RF放大器和/或偏置控制回路，使得功率不平衡被降低。
在此所描述的一些实施例涉及具有非瞬态计算机可读介质(还可以被称为非瞬态处理器可读介质)的计算机存储产品，其在其上具有用于执行各种计算机实现的操作的指令或计算机代码。在计算机可读介质(或处理器可读介质)不包括瞬态传播信号自身(传播的携带关于传输介质(诸如空间或电缆)的信息的电磁波)的意义上，计算机可读介质(或处理器可读介质)是非瞬态的。可以出于(一个或多个)特定目的那些设计并且构建介质和计算机代码(还可以被称为代码)。非瞬态计算机可读介质的示例包括但不限于：磁性存储介质(诸如硬盘、软盘和磁带)；光学存储介质(诸如压缩光盘/数字视频盘(CD/DVD)、压缩光盘只读存储器(CD-ROM)和全息摄影设备)；磁光存储介质(诸如光盘)；载波信号处理模块；以及特别地配置为存储和执行程序代码的硬件设备，诸如专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)、只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)设备。在此所描述的其他实施例涉及计算机程序产品，其可以包括例如在此所讨论的指令和/或计算机代码。
计算机代码的示例包括但不限于微代码或微指令、诸如由编译器所产生的机器指令、产生网络服务所使用的代码和包含使用解译器由计算机所执行的高级指令的文件。例如，可以使用命令式编程语言(例如，C、Fortran等)、功能编程语言(Haskell、Erlang等)、逻辑编程语言(例如，Prolog)、面向对象编程语言(例如，Java、C++等)或其他适合的编程语言和/或开发工具来实现实施例。计算机代码的附加示例包括但不限于控制信号、加密代码和压缩代码。
虽然上文已经描述各种实施例，但是应当理解，其已经仅以示例而非限制的方式被呈现。在上文所描述的方法指示以某个顺序发生的特定事件的情况下，可以修改某些事件的顺序。此外，事件中的某些事件当可能时可以在并行过程中同时地执行以及如上文所描述的顺序地执行。

Claims (1)

1.一种方法，包括：
向光发射器的有限脉冲响应(FIR)滤波器发送第一信号，以调整所述光发射器的第一辅助信道的第一比例因子，所述第一比例因子与所述FIR滤波器的抽头特性相关联；
基于所述第一比例因子被调整，确定与所述第一辅助信道相关联的第一参数集合；
基于所述第一参数集合以及与所述光发射器的第二辅助信道相关联的第二参数集合，确定所述光发射器的所述第一辅助信道和所述第二辅助信道之间的功率不平衡，所述第二参数集合与所述第二辅助信道的第二比例因子以及所述FIR滤波器的所述抽头特性相关联；以及
向所述光发射器的光学组件或所述光发射器的电学组件中的至少一个发送第二信号，以基于所述功率不平衡来调整所述光学组件或所述电学组件中的所述至少一个的操作设置，以降低所述第一辅助信道与所述第二辅助信道之间的所述功率不平衡。
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