CN113872697B - 光发送机和光调制的方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种光发送机，包括：波长选择器和多个调制器组。其中，每个调制器组包括多个调制器，同一调制器组中的任意两个调制器的工作波长不同，波长选择器用于从多波长光源获取第一光束，并根据第一光束生成第二光束，第二光束包括多个波长中的部分波长。第一调制器组中的第一调制器用于将第一待发送数据调制于所述第二光束中的第一波长。本申请的光发送机可以应用于波长敏感的光交换系统，所述第一波长是所述第一待发送数据的接收端对应的波长，从而，能够降低光信号的转发时延。并且，能够在不使用波长可调的激光器的情况下满足波长敏感的光交换系统的要求，从而，降低光发送机的成本，节省了波长调节的时间，进而降低了光信号的发送时延。

Description

光发送机和光调制的方法

技术领域

本申请实施例涉及光通信领域，并且更具体地，涉及光发送机和光调制的方法。

背景技术

目前，已知一种光调制技术，通过光发送机将数据调制于激光而生成光信号，从而光纤中传播。通常，光发送机包括光源和光调制器。光源输出连续波（Continuous Wave，CW）激光，作为数据的载体。光调制器将数据调制到激光上。

在一种现有技术中，使用固定波长的激光器作为光源。此情况下，在光信号的转发过程中，由波长不敏感的光交换（Optical Cross Connect，OXC）控制，通过改变OXC端口之间的连接关系，实现光信号的转发。但是，OXC端口切换的时间通常高达几十毫秒，难以满足光信号的转发的低时延要求。

对此，提出了波长敏感的OXC，即光源的波长可调，从而，输出的光信号的波长可以根据需求变换，OXC的端口物理连接关系固定，每个端口可以和多个端口有连接关系，光信号的传输路径由光信号的波长决定。但是，波长可调的激光器的波长调节时间仍然较长，长达秒级，无法满足光信号的发送的低时延要求。另外为了获得足够的波长调整范围，目前波长可调的激光器通常基于外谐振腔技术，通过改变谐振腔的谐振波长来调整波长，使得可调激光器的器件组成更复杂，控制电路也更复杂，因而，另外成本也显著高于波长固定的激光器。

发明内容

本申请提供一种光发送机和光调制的方法，能够降低光信号的发送时延和转发时延，并且，能够降低光发送机的成本。

第一方面，提供一种光发送机。该光发送机包括：波长选择器和多个调制器组，每个调制器组包括多个调制器，同一调制器组中的任意两个调制器的工作波长不同。其中，波长选择器用于从多波长光源获取第一光束，并根据所述第一光束生成第二光束，其中，所述第一光束包括多个波长，所述第二光束包括多个波长中的部分波长；第一调制器组中的第一调制器用于将第一待发送数据调制于所述第二光束中的第一波长。其中，所述第一调制器的工作波长包括所述第一波长。

本申请的光发送机可以应用于波长敏感的OXC，即，光信号的传输路径由光信号的波长决定，或者说，光信号的波长为光信号的接收端的端口对应的波长，即，该光信号的波长满足：OXC能够基于该光信号的波长将该信号发送至该光信号承载的数据所需要发送至的接收端。即，所述第一波长是所述第一待发送数据对应的波长，或者说，所述第一波长是所述第一待发送数据的接收端对应的波长，或者说，OXC能够基于第一波长将承载所述第一待发送数据的光信号转发至所述第一待发送数据需要发送至的接收端。

根据本申请提供的光发送机，通过设置波长选择器和多个调制器组，能够通过波长选择器从包括多个波长的第一光束中，选择包括第一待发送数据对应的（或者说，该第一待发送数据的接收端对应的）第一波长的第二光束，并将该第二光束发送至第一调制器组，从而，第一调制器组中工作波长包括该第一波长的第一调制器，能够将该第一待发送数据调制在该第一波长上，即，能够生成第一波长的承载有该第一待发送数据的光信号，从而，例如波长敏感的OXC能够基于该第一波长，将该光信号转发至该第一待发送设备的目标接收端，降低了光信号的转发时延。并且，无需为了满足波长敏感的OXC的要求而使用长可调的激光器，降低了光发送机的成本，并且，节省了波长调节的时间，降低了光信号的发送时延。

在一种实现方式中，所述波长选择器和多个调制器组集成于同一芯片。作为示例而非限定，所述芯片包括波导型芯片，即，所述波长选择器和所述调制器为波导型器件。这么做能够实现光发送机的一体封装，进一步提高本申请的实用性。

可选地，所述第一波长包括一个波长，此情况下，适用于单播传输的情况。或者，所述第一波长包括多个波长，此情况下，适用于组播或广播传输的情况。

在一种实现方式中，所述波长选择器包括多个级联不等臂的马赫增德尔干涉仪。此情况下，所述波长选择器包括多个输出端口，所述多个调制器组与所述多个输出端口一一对应，每个调制器组从所对应的输出端口接收光束，以及所述波长选择器还用于从所述第一调制器组对应的输出端口输出所述第二光束。

可选地，所述波长选择器包括至少两种工作状态，其中，同一输出端口在不同工作状态下的输出的光束的波长不同，以及，所述光发送机还包括第一控制器，用于控制所述波长选择器的工作状态，以使所述第一调制器组对应的输出端口输出的光束的波长包括所述第一波长。

例如，所述波长选择器包括多个级联不等臂的马赫增德尔干涉仪。此情况下，第一控制器可以通过控制施加至所述马赫增德尔干涉仪的电压，控制所述波长选择器的工作状态。这么做能够容易地实现对所述波长选择器的工作状态的控制，能够进一步提高本申请的光发送机的实用性。

在另一种实现方式中，所述波长选择器包括多个滤波器和光交换器。其中，所述至少一个滤波器中的第一滤波器用于对所述第一波束进行滤波，以生成所述第二光束。即，所述第一滤波器的工作波长包括所述第一波长。所述光交换器包括多个输入端口，所述多个输入端口与所述多个滤波器一一对应，每个输入端口用于从所述对应的滤波器接收光束。

在一种实现方式中，该多个滤波器和光交换器集成于同一芯片，例如，该芯片可以为波导型芯片。应理解，前述实现方式仅为示例性。该多个滤波器也可以相对于波长选择器独立配置。

其中，所述光交换器包括多个输出端口，所述多个输出端口与所述多个调制器组一一对应，所述多个调制器组中的每一个调制器组从所对应的输出端口接收光束。此情况下，所述光交换器用于从所述第一调制器组对应的输出端口输出所述第二光束。

可选地，所述光交换器包括至少两种工作状态。同一输出端口在不同工作状态下的输出的光束的波长不同，此情况下，所述光发送机还包括所述第一控制器，所述第一控制器用于控制所述光开关的工作状态，以使所述第一调制器组对应的输出端口输出的光束的波长包括所述第一波长。

可选地，所述光交换器包括多个马赫增德尔干涉仪。此情况下，第一控制器可以通过控制施加至所述马赫增德尔干涉仪的电压，控制所述光交换器的工作状态。这么做能够容易地控制所述光交换器的工作状态，能够进一步提高本申请的光发送机的实用性。

可选地，每个滤波器包括多种滤波状态，同一滤波器在不同的滤波状态下输出的光束包括的波长不同，此情况下，所述光发送机还包括第二控制器，用于控制所述第一滤波器的滤波状态，以使所述第一滤波器输出的光束包括所述第一波长。

在一种实现方式中，所述第一控制器和所述第二控制器可以是同一控制器，或者说，所述第一控制器和所述第二控制器联合配置。在另一种实现方式中，所述第一控制器和所述第二控制器独立配置。

可选地，所述第一调制器包括多个工作波长，所述多个工作波长呈周期性分布。其中，所述第一波长属于所述多个工作波长。

具体地说，所述第一调制器的光输出频谱存在谐振峰，并且，谐振峰在频谱上具有周期特性，形成自由光谱区（Free Spectral Range，FSR），所述第一调制器的工作波长设置在谐振峰的侧壁。

可选地，所述光发送机还包括第三控制器，用于调节所述第一调制器的第一参数，以使所述第一调制器的工作波长包括所述第一波长，所述第一参数包括有效折射率。通过调节调制器的工作波长，减少调制器的数量要求，降低成本。

可选地，所述光发送机还包括所述多波长光源。

在一种实现方式中，由一个多波长光源产生所述第一波束。在另一种实现方式中，多个多波长光源分别产生多个波束，该多个波束包括的波长不同，并通过例如合波器件将该多个波束合成为所述第一波束。

第二方面，提供一种光调制的方法。该方法包括：根据第一光束生成第二光束，其中，所述第一光束包括多个波长，所述第二光束包括多个波长中的部分波长；将待发送数据调制于所述第二光束中的第一波长，所述第一波长是所述待发送数据的接收设备对应的波长。

根据本申请提供的光调制的方法，通过从包括多个波长的第一光束中，选择包括第一待发送数据对应的（或者说，该第一待发送数据的接收端对应的）第一波长的第二光束，并将该第一待发送数据调制在该第一波长上，即，能够生成第一波长的承载有该第一待发送数据的光信号，从而，例如波长敏感的OXC能够基于该第一波长，将该光信号转发至该第一待发送设备的目标接收端，降低了光信号的转发时延，并且，无需为了满足波长敏感的OXC的要求而使用长可调的激光器，降低了光发送机的成本，并且，节省了波长调节的时间，降低了光信号的发送时延。

可选地，所述第一波长包括一个波长，此情况下，适用于单播传输的情况。或者，所述第一波长包括多个波长，此情况下，适用于组播或广播传输的情况。

可选地，所述根据第一光束生成第二光束，包括：通过波长选择器对所述第一光束进行处理，以生成第二光束。

可选地，所述将待发送数据调制于所述第二光束中的第一波长，包括：通过多个调制器组中的第一调制器组包括的多个调制器中的第一调制器，将待发送数据调制于所述第二光束中的第一波长，所述第一调制器的工作波长包括所述第一波长。

其中，每个调制器组包括多个调制器，同一调制器组中的任意两个调制器的工作波长不同。

在一种实现方式中，所述波长选择器包括多个级联不等臂的马赫增德尔干涉仪。此情况下，所述波长选择器包括多个输出端口，所述多个调制器组与所述多个输出端口一一对应，每个调制器组从所对应的输出端口接收光束，以及所述方法还包括：控制所述波长选择器从所述第一调制器组对应的输出端口输出所述第二光束。

可选地，所述波长选择器包括至少两种工作状态。其中，同一输出端口在不同工作状态下的输出的光束的波长不同，以及所述控制所述波长选择器从所述第一调制器组对应的输出端口输出所述第二光束，包括：控制所述波长选择器的工作状态，以使所述第一调制器组对应的输出端口输出的光束的波长包括所述第一波长。

在另一种实现方式中，所述波长选择器包括多个滤波器和光交换器。

其中，所述至少一个滤波器中的第一滤波器用于对所述第一波束进行滤波，以生成所述第二光束。

所述光交换器包括多个输入端口，所述多个输入端口与所述多个滤波器一一对应，每个输入端口用于从所述对应的滤波器接收光束。并且，所述光交换器包括多个输出端口，所述多个输出端口与所述多个调制器组一一对应，每个调制器组从所对应的输出端口接收光束。此情况下，所述通过波长选择器对所述第一光束进行处理，以生成第二光束，包括：通过滤波器对所述第一光束进行滤波处理，以生成所述第二波束。

可选地，所述滤波器包括多种滤波状态，同一滤波器在不同的滤波状态下输出的光束包括的波长不同，以及所述方法还包括：控制所述滤波器的滤波状态，以使所述滤波器输出的光束包括所述第一波长。此情况下，所述控制所述波长选择器从所述第一调制器组对应的输出端口输出所述第二光束，包括：控制所述光交换器从所述第一调制器组对应的输出端口输出所述第二光束。

可选地，所述第一调制器包括多个工作波长，所述多个工作波长呈周期性分布，其中，所述第一波长属于所述多个工作波长。

可选地，所述方法还包括：调节所述第一调制器的第一参数，以使所述第一调制器的工作波长包括所述第一波长，所述第一参数包括有效折射率。

第三方面，提供一种光发送机的控制方法，所述光发送机包括波长选择器和多个调制器组，每个调制器组包括多个调制器，同一调制器组中的任意两个调制器的工作波长不同，所述方法包括：控制波长选择器根据从多波长光源获取的第一光束生成第二光束，其中，所述第一光束包括多个波长，所述第二光束包括多个波长中的部分波长；控制第一调制器组中的第一调制器用于将第一待发送数据调制于所述第二光束中的第一波长。

其中，所述第一调制器的工作波长包括所述第一波长。

所述第一波长是所述第一待发送数据对应的波长，或者说，所述第一波长是所述第一待发送数据的接收端对应的波长，或者说，OXC能够基于第一波长将承载所述第一待发送数据的光信号转发至所述第一待发送数据需要发送至的接收端。

根据本申请提供的方法，通过设置波长选择器和多个调制器组，能够通过波长选择器从包括多个波长的第一光束中，选择包括第一待发送数据对应的（或者说，该第一待发送数据的接收端对应的）第一波长的第二光束，并将该第二光束发送至第一调制器组，从而，第一调制器组中工作波长包括该第一波长的第一调制器，能够将该第一待发送数据调制在该第一波长上，即，能够生成第一波长的承载有该第一待发送数据的光信号，从而，例如波长敏感的OXC能够基于该第一波长，将该光信号转发至该第一待发送设备的目标接收端，降低了光信号的转发时延。并且，无需为了满足波长敏感的OXC的要求而使用长可调的激光器，降低了光发送机的成本，并且，节省了波长调节的时间，降低了光信号的发送时延。

一些具体的可实现方式和有益效果说明，参见第一方面和第二方面的具体实现方式说明，在此不再赘述。

结合上述第一方面至第三方面及其各种可能的实现方式，在一种可能实现方式中，由一个多波长光源产生所述第一波束。

结合上述第一方面至第三方面及其各种可能的实现方式，在另一种实现方式中，多个多波长光源分别产生多个波束，该多个波束包括的波长不同，并通过例如合波器件将该多个波束合成为所述第一波束。

附图说明

图1是本申请的光发送机的结构的一例的示意图。

图2是同一调制器组中的多个调制器的输出频谱的一例的示意图。

图3是一个调制器的输出频谱的一例的示意图。

图4是本申请的一个调制器组中的多个调制器的一种配置方式的示意图。

图5是本申请的一个调制器组中的多个调制器的另一种配置方式的示意图。

图6是本申请的波长选择器的一种实现方式的示意图。

图7是本申请的波长选择器的另一种实现方式的示意图。

图8是本申请的光调制的方法的一例的示意性流程图。

图9是适用本申请的光发送机的计算系统的一例的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。

图1示出了本申请的光发送机100的结构，如图1所示，该光发送机100包括：波长选择器110和多个调制器组120。该波长选择器110包括多个输出端口112。该多个输出端口112与多个调制器组120一一对应，并且，每个输出端口130与所对应的调制器组光通信连接，即，从一个输出端口130输出的光束能够传输至该输出端口1112的调制器组。

每个调制器组120包括多个调制器。其中，每个调制器组内的任意两个调制器的工作波长不同。调制器用于将数据或信息调制于所输入的光束，具体地说，是调制于光束中与该调制器的工作波长匹配的波长上，进而生成光信号。

需要说明的是，调制器也可以称为光调制器，用于将输入电信号转换成光信号，并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路，其中把电信号转换为光信号的过程就是光调制。本申请的调制器可以包括但不限于：声光调制器、磁光调制器、电光调制器或电吸收调制器等。

其中，电光调制器是利用电光晶体（如铌酸锂）的折射率随外加电场而变即电光效应实现光调制，即，通过电压或电场的变化最终调控输出光的折射率、吸收率、振幅或相位。作为示例而非限定，在本申请中，电光调制器可以列举例如微环调制器、马赫增德尔干涉仪（Mach-Zehnder Interferometer，MZI）调制器或体材料调制器等。

磁光调制器是利用光通过磁光晶体（如钇铁石榴石）时，在磁场作用下其偏振面可发生旋转实现光调制。声光调制器是利用材料（如铌酸锂）在声波作用下产生应变而引起折射率变化即光弹效应实现光调制。波导型光调制器是用集成光学技术在基片上制成薄膜光波导实现电光、磁光或声光调制。

在本申请中，调制器具有工作波长，即，调制器能够将数据调制于波长与其工作波长匹配（例如，相同）的光束上。

图2和图3出了调制器的输出光信号（即，经过调制后的光信号）的频谱的示意图。如图2所示，例如，当使用微环调制器作为本申请的调制器时，每个调制器输出的光信号存在谐振峰。调制器的工作波长设置在谐振峰的附近，例如，谢振峰的侧壁。因此，如果输入至调制器（例如，微环调制器）的光束的波长不满足工作波长条件，则调制器不会将数据调制于该光束。

应理解，图2所示工作波长的设置方式仅为示例性说明，本申请并未限定于此，调制器的工作波长可以根据调制器的类型不同而相应变化。

在一种实施方式中，可以调节调制器的工作状态（或者说，调节调制器的工作波长），使得调制器的工作波长与输入光束的波长匹配，从而实现对输入光的调制。

作为示例而非限定，可以通过热光效应，改变调制器（例如，微环调制器或MZI调制器）的波导的有效折射率，进而改变调制器的工作波长。即，可选地，光发送机100还可以包括控制器130（即，第三控制器的一例），该控制器130可以确定待发送数据（或者说，待调制数据）对应的波长。具体地说，本申请的光发送机100可以应用于基于波长敏感的OXC的光交换网络，该待发送数据对应的波长可以理解为该待发送数据的接收端对应的波长，即光交换网络能够基于待发送数据对应的波长将，该待发送数据传输至该待发送数据的接收端。

控制器130可以确定该光发送机100中的各调制器组中的各调制器的工作波长是否包括待发送数据对应的波长，例如，控制器130可以通过使用者输入或出厂设置等方式确定各调制器组中的各调制器的初始工作波长，并在每次调节工作波长后，更新并记录各调制器的更新后的工作波长。

如果各调制器的工作波长不包括待发送数据对应的波长，则控制器130还可以调节一个或多个调制器组中的一个或多个调制器的工作波长，以使至少一个调制器的经过调节后的工作波长包括待发送数据对应的波长。

如图2所示的调制器R1，R2，R3，R4分别被设置工作波长为λ1，λ2，λ3，λ4，四个波长间间隔不等于FSR的整数倍。因此，4个调制器仅分别调制波长与各自的工作波长匹配的光信号，而不会对波长与其余3个调制器的工作波长匹配的光信号进行调制。

在本申请中，一个调制器可以包括多个工作波长。具体地说，如图3所示，调制器的输出光信号在频谱上具有周期特性，具体地说是输出光信号的谐振峰在频谱上具有周期特性，形成自由光谱区（Free Spectral Range，FSR）。设波长λi满足调制器的工作波长条件，则当调制器的输入光束的波长λj满足λj =λi+k*FSR，k为整数时，该输入光束的波长符合微环调制器的工作波长条件，可以被调制器调制。

应理解，图3所示的周期性特性仅为示例性，本申请并未限定于此。在使用其他类型调制器（例如，MZI调制器）的情况下，输出光信号的频率不具有谐振峰，但是输出光信号的频率也具有周期特性。

此情况下，假设光发送机100包括4个调制器组，4个调制器组中的各调制器组包括的调制器的工作波长组成的集合分别为{λ1，λ2，λ3，λ4}，{λ5，λ6，λ7，λ8}，{λ9，λ10，λ11，λ12}，{λ13，λ14，λ15，λ16}，则在一种可能的实现方式中，任意两个集合中位置对应（例如，相同）的波长间隔为FSR的整数倍，例如λ1，λ5，λ9，λ13中的任意两个波长的间隔为FSR整数倍。此情况下，4个调制器组包括的调制器相同，能够降低调制器组的配置难度，进一步提高本申请的实用性。

图5示出了本申请的调制器组中的各调制器的配置的一例的示意图。如图5所示，同一调制器组中的多个调制器可以串联连接，即，输入该调制器组的光束依次经过态调制器组中的各调制器，并且，各调制器将待发送数据分别调制到该光束中与该调制器的工作波长匹配的波长上，图5所示的调制器组的配置方式可以应用于使用例如微环调制器作为本申请的调制器的场景。

图4示出了本申请的调制器组中的各调制器的配置的另一例的示意图，如图4所示，同一调制器组中的多个调制器可以并联连接。即，可以通过如分路器等器件将输入该调制器组的光束分别输入至调制器组中的各调制器。并且，各调制器将待发送数据分别调制到该光束中与该调制器的工作波长匹配的波长上，其后，通过合路器等将从调制器输出的光束进行合路。

在本申请中，不同调制器组包括的调制器的数量可以相同也可以不同，本申请并未特别限定。

并且，光发送机100的多个调制器组中的部分或全部调制器组之间可以包括一个或多个工作波长相同的调制器。或者，光发送机100的多个调制器组中的部分或全部调制器组之间可以不包括工作波长相同的调制器。

另外，图4和图5所示的调制器的配置仅为示例性说明，本申请并未限定于此。例如，每个调制器还可以包括（或者说，对应）一个或多个滤波器，滤波器可以用于从所输入的光束中获取与该调制器的工作波长匹配的波长。

下面，对波长选择器110的结构和功能进行说明。在本申请中，波长选择器110包括两个功能。

功能1.根据从多波长光源接收的光束（为了便于理解和说明，记做，光束#1，即，第一光束的一例），获取一个或多个光束，当获取的光束为多个时，针对每个光束的处理过程相似，这里，为了避免赘述，以一个光束（为了便于理解和说明，记做，光束#2，即，第二光束的一例）的处理过程为例进行说明。

功能2.将该光束#2传输至多个调制器组中的调制器组#1，其中，该调制器组#1中的调制器的工作波长包括待发送数据对应的波长，并且，该光束#2包括该待发送数据对应的波长。

作为示例而然非限定，可以列举以下任意结构的能够实现上述功能的波长选择器110。

结构1

图6示出了本申请的波长选择器110的一例。如图6所示，波长选择器110由多个级联不等臂马赫增德尔干涉仪（Mach-Zehnder Interferometer，MZI）构成。并且，MZI的调谐臂上配有具有纳秒（nano second，NS）级响应速度的电光相移器。即，通过图6所示的多个级联不等臂马赫增德尔干涉仪能够同时完成上述波长选择器110的两个功能。

设光束#1包括16波长，即，λ1~λ16，则在一种实现方式中波长选择器110可以将该16个波长分为4组，即，光束#2包括4个波长。

并且，在本申请中，通过改变级联MZI的配置状态，能够将光束#2传输不同的光调制器组。即，在级联MZI的配置状态#1下，λ1~λ4被传输至一个光调制器组#1；在级联MZI的配置状态#2下，λ1~λ4被传输至光调制器组#2；在级联MZI的配置状态#3下，λ1~λ4被传输至光调制器组#3；在级联MZI的配置状态#4下，λ1~λ4被传输至光调制器组#4。

作为示例而非限定，可以通过变更施加至级联MZI的电压的方式，改变级联MZI的配置状态。即，可选地，光发送机100还可以包括控制器140（即，第一控制器的一例），该控制器140可以确定待发送数据（或者说，待调制数据）对应的波长。

并且，控制器140确定该光发送机100中工作波长包括待发送数据对应的波长的调制器组（记做，调制器组#A）。其后，控制器140改变级联MZI的配置状态（例如，改变施加至级联MZI的电压），以使通过波长选择器110从光束#1中选择的包括待发送数据对应的波长的光束传输至该调制器组#A。

结构2

图7示出了本申请的波长选择器110的一例。如图7所示，波长选择器110由多个滤波器115和光交换器117构成。

其中，该多个滤波器用于实现上述功能1。即，每个滤波器115可以对光束#1进行滤波，进而获得包括波长与该滤波器的滤波波长对应（例如，相同）光束。

作为示例而非限定，该滤波器115可以包括微环滤波器。

在一种实施方式中，可以调节滤波器115的滤波状态（或者说，调节滤波器的滤波波长），使得滤波器的滤波波长与待发送数据对应的波长的匹配。即，可选地，光发送机100还可以包括控制器150（即，第二控制器的一例），该控制器150可以确定待发送数据（或者说，待调制数据）对应的波长。

并且，控制器150可以确定该光发送机100中的各滤波器的滤波波长是否包括待发送数据对应的波长，例如，控制器150可以通过使用者输入或出厂设置等方式确定各滤波器的初始工作波长，并在每次调节滤波波长后，更新并记录各滤波器的更新后的工作波长。

如果各滤波器的滤波长不包括待发送数据对应的波长，则控制器150还可以调节一个或多个滤波器的工作波长，以使至少一个滤波器的经过调节后的滤波波长包括待发送数据对应的波长。从而，能够确保波长选择器110输出的光束中的至少一个光束的波长包括获得包括待发送数据对应的波长。

另外，该光交换器117用于实现上述功能2。具体地说，假设波长选择器110包括N个滤波器，光发送机包括M个光调制器组，则该光交换器117可以是N*M的光交换器。即，通过控制波长选择器110的工作状态，能够将N个滤波器中的任意一个滤波器输出的光束传输至M个光调制器组中的任意一个光调制器。

作为示例而非限定，可通过多个马赫增德尔干涉仪配合工作实现光交换器117的功能。

在本申请中，通过改变光交换器117（例如，级联MZI）的配置状态，能够将光束#2传输至不同的光调制器组。即，在级联MZI的配置状态#1下，λ1~λ4被传输至一个光调制器组#1；在级联MZI的配置状态#2下，λ1~λ4被传输至光调制器组#2；在级联MZI的配置状态#3下，λ1~λ4被传输至光调制器组#3；在级联MZI的配置状态#4下，λ1~λ4被传输至光调制器组#4。

作为示例而非限定，可以通过变更施加至级联MZI的电压的方式，改变级联MZI的配置状态。即，可选地，光发送机100还可以包括控制器160（即，第一控制器的一例），该控制器160可以确定待发送数据（或者说，待调制数据）对应的波长。

并且，控制器160确定该光发送机100中工作波长包括待发送数据对应的波长的调制器组（记做，调制器组#A）。其后，控制器160改变级联MZI的配置状态（例如，改变施加至级联MZI的电压），以使通过波长选择器110从光束#1中选择的包括待发送数据对应的波长的光束传输至该调制器组#A。

应理解，以上列举的光发送机100的结构仅为示例性说明，本申请并未限定于此。

例如，该光发送机100还可以包括光源，该光源用于生成多波长光束，即光束#1。

在一种实现方式中，该光源可以为1个。在另一种实现方式中，该光源可以为多个，并且，每个光源用于生成光束#1中的部分波长，并且，此情况下，光发送机100还可以包括合路器（未图示），该合路器用于将各光源产生的光束进行合路，生成光束#1。

再例如，该光发送机100可以包括多个波长选择器，该多个波长选择器中的每个波长选择器的结构和功能与上述波长选择器110相似，这里为了避免赘述，省略其详细说明。

在一种实现方式中，该多个波长选择器可以共用一个光源170。再另一种实现方式中，每个波长选择器对应一个或多个光源，每个波长选择器从所对应的一个或多个光源接收光束。

需要说明的是，上述控制器140~160可以联合配置。即，可以通过一个控制器实现控制器140~160的功能，或者控制器140~160也可以独立配置，本申请并未特别限定。并且，在本申请中，光发送机100可以通过例如波导型集成光学技术实现，即，波长选择器110和调制器组120集成在同一芯片集成。

图8示出了本申请的光调制的方法200的示意性流程图。如图8所示，在S210，光发送机100（例如，光发送机100中的控制器或处理器）从计算节点获取待发送数据（记做，数据#A），并确定该数据#A对应的波长#A，其中，例如基于波长敏感的OXC能够将该波长#A的光信号传输至接收端。

在一种实现方式中，该波长#A的信息可以由配置有该光发送机100的计算节点确定并通知光发送机100。在另一种实现方式中，使用者或管理员可以将多个波长与多个计算节点的对应关系配置在光发送机100中。从而，光发送机100可以将该对应关系中与作为该数据#A的接收端的计算节点对应的波长，确定为波长#A。

在S240，光发送机100的波长选择器110从多波长光源接收光束#A，并根据该波束#A生成光束#B，该光束#B包括该波长#A，并且，光发送机100（例如，光发送机100中的控制器或处理器）控制波长选择器110的工作状态，以将该光束#A发送至调制器组#A，该调制器组#A中的调制器#A的工作波长包括该波长#A。

可选地，当波长选择器110的结构为上述结构2时，在S220，光发送机100（例如，光发送机100中的控制器或处理器）确定各滤波器115的滤波波长是否包括波长#A，或者说，光发送机100（例如，光发送机100中的控制器或处理器）确定是否存在至少一个能够输出包括波长#A的光束的滤波器115。如果各滤波器115的滤波波长不包括波长#A，则光发送机100（例如，光发送机100中的控制器或处理器）可以调节至少一个滤波器115的滤波波长，以使至少一个滤波器115能够输出波束#A，该波束#A包括波长#A。

可选地，在S230，光发送机100（例如，光发送机100中的控制器或处理器）确定各调制器组120中的各调制器的工作波长是否包括波长#A，或者说，光发送机100（例如，光发送机100中的控制器或处理器）确定是否存在至少一个能够对波长#A调制的调制器。如果各调制器的工作波长不包括波长#A，则光发送机100（例如，光发送机100中的控制器或处理器）可以调节至少一个调制器的工作波长，以使至少一个调制器（即，调制器#A）能够对波长#A进行调制。

在S250，调制器#A将数据#A调制于波长#A。

可选地，该调制器#A所属于的调制器组中的其他调制器还可以将其他数据分别调制在该光束#B中除该波长#A以外的波长。

在例如人工智能（Artificial Intelligence, AI）训练等算力密集型计算过程中，使用搭载有高算力图形处理器（Graphic Processing Unit, GPU）的AI训练服务器搭建的服务器集群是一种常见的计算网络方案。与任务种类繁杂，单项任务运算时间短的普通数据中心相比，这种服务器集群具有以下特点：

1）同时执行一种计算任务，执行时间较长，通常需要几小时甚至几天。

2）集群规模较小，以典型的搭载有8片GPU为例，通常使用128台服务器搭建集群。每片GPU称为一个计算节点。

3）执行的算法通常为多步骤迭代运算，需要各个节点之间的通信。

4）计算需求低时延。

上述服务器集群的网络连接则具有以下特点：

a）不同计算任务需要服务器间的互联关系不同，即集群搭建不同的网络拓扑。该网络拓扑搭建完成后，在任务执行期间均不会变化。

b）一个计算任务之内，存在多个计算步骤，每个计算步骤需求不同计算节点之间的网络连接关系，即每个计算步骤需要一种子网络拓扑。并且步骤之间允许的切换时间较短，通常在百微秒以下。

c）节点间每次通信的数据流量较大，使用更宽的网络带宽可以有效减小通信时间。

d）数理模型分析和人工智能训练均需要大量次数的反复迭代，即需要数据反复在节点间通信，使得这类计算应用中网络通信时间在任务执行时间中的占比上升，因此对网络时延敏感。

根据本申请提供的光发送机和光调制的方法可以有效应用于上述算力密集型计算系统，图9示出了该计算系统的一例。如图9所示，该计算系统包括多个计算节点，每个计算节点之间通过波长敏感的OXC网络连接，在每个节点上配置有本申请的光发送机100。

通过配置多个调制器组120，能够实现单光纤端口传输多路波长信号，提高光交换网络中物理端口的带宽效率，并且，波长选择器110既满足了AI算法步骤间切换的极低切换时间需求，也使得多路调制器共享光源信号，可以利用固定波长的光源，降低成本，且避免了多路信号间发生波长冲突，降低全局网络控制复杂度。

通过在单芯片集成波长选择器110和调制器组120，能够降低成本、节省封装空间、降低网络设备复杂度、降低控制难度。

上述方法200中由控制器或处理器执行的步骤，或者上述光发送机100中由控制器执行的动作，可以由控制器自动执行，即，控制器可以读取存储单元中的软件程序，解释并执行软件程序的指令，处理软件程序的数据，进而控制光发送机100的各器件执行各自的功能，从而执行上述方法200。

例如，控制器可以通过处理器实现，并且，处理器可以包括中央处理器，中央处理器主要用于对整个终端设备进行控制，执行软件程序，处理软件程序的数据。

应理解，本申请实施例中，该处理器可以为中央处理单元（central processingunit，CPU）、其他通用处理器、数字信号处理器（digital signal processor，DSP）、专用集成电路（application specific integrated circuit，ASIC）、现成可编程门阵列（fieldprogrammable gate array，FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

还应理解，本申请实施例中的存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器（read-only memory，ROM）、可编程只读存储器（programmable ROM，PROM）、可擦除可编程只读存储器（erasable PROM，EPROM）、电可擦除可编程只读存储器（electrically EPROM，EEPROM）或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器（random access memory，RAM），其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的随机存取存储器（random accessmemory，RAM）可用，例如静态随机存取存储器（static RAM，SRAM）、动态随机存取存储器（DRAM）、同步动态随机存取存储器（synchronous DRAM，SDRAM）、双倍数据速率同步动态随机存取存储器（double data rate SDRAM，DDR SDRAM）、增强型同步动态随机存取存储器（enhanced SDRAM，ESDRAM）、同步连接动态随机存取存储器（synchlink DRAM，SLDRAM）和直接内存总线随机存取存储器（direct rambus RAM，DR RAM）。

控制器执行的动作或方法，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时，控制器执行的动作或方法可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令或计算机程序。在计算机上加载或执行所述计算机指令或计算机程序时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以为通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线（例如红外、无线、微波等）方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集合的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质（例如，软盘、硬盘、磁带）、光介质（例如，DVD）、或者半导体介质。半导体介质可以是固态硬盘。

应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种光发送机，其特征在于，包括：波长选择器和多个调制器组，每个调制器组包括多个调制器，同一调制器组中的任意两个调制器的工作波长不同，其中：

波长选择器用于从多波长光源获取第一光束，并根据所述第一光束生成第二光束，其中，所述第一光束包括多个波长，所述第二光束包括多个波长中的部分波长；

第一调制器组中的第一调制器用于将第一待发送数据调制于所述第二光束中的第一波长,

所述波长选择器包括多个滤波器和光交换器，所述光交换器包括多个输入端口和多个输出端口，所述多个输入端口与所述多个滤波器一一对应，所述多个输入端口的每一个输入端口用于从所述对应的滤波器接收光束，所述多个调制器组与所述多个输出端口一一对应，所述多个调制器组的每一个调制器组从所对应的输出端口接收光束，所述波长选择器包括至少两种工作状态，其中，同一输出端口在不同工作状态下的输出的光束的波长不同，其中：

所述多个滤波器中的第一滤波器用于对所述第一光束进行滤波，以生成所述第二光束；

所述光发送机还包括：第一控制器，用于根据所述第一滤波器对应的输入端口，控制所述光交换器的工作状态，以使所述第一调制器组对应的输出端口输出的光束的波长包括所述第一波长。

2.根据权利要求1所述的光发送机，其特征在于，所述波长选择器还用于从所述第一调制器组对应的输出端口输出所述第二光束。

3.根据权利要求1或2所述的光发送机，其特征在于，所述多个滤波器的每一个滤波器包括多种滤波状态，同一滤波器在不同的滤波状态下输出的光束包括的波长不同，以及

所述光发送机还包括：第二控制器，用于控制所述第一滤波器的滤波状态，以使所述第一滤波器输出的光束包括所述第一波长。

4.根据权利要求1或2所述的光发送机，其特征在于，所述光交换器包括多个马赫增德尔干涉仪。

5.根据权利要求1或2所述的光发送机，其特征在于，所述波长选择器包括多个马赫增德尔干涉仪。

6.根据权利要求1或2所述的光发送机，其特征在于，所述第一调制器包括呈周期性分布的多个工作波长，其中，所述第一波长属于所述多个工作波长。

7.根据权利要求1或2所述的光发送机，其特征在于，所述光发送机还包括：第三控制器，用于调节所述第一调制器的第一参数，以使所述第一调制器的工作波长包括所述第一波长，所述第一参数包括有效折射率。

8.一种光调制的方法，其特征在于，包括：

根据第一光束生成第二光束，其中，所述第一光束包括多个波长，所述第二光束包括多个波长中的部分波长；

将待发送数据调制于所述第二光束中的第一波长，所述第一波长是所述待发送数据的接收设备对应的波长，

波长选择器包括光交换器和滤波器，所述光交换器的多个输出端口，多个调制器组与所述多个输出端口一一对应，所述多个调制器组的每一个调制器组从所对应的输出端口接收光束；

所述方法还包括：控制所述光交换器从所述多个调制器组中的第一调制器组对应的输出端口输出所述第二光束；

所述根据所述第一光束生成所述第二光束，包括：

通过所述波长选择器对所述第一光束进行处理，以生成所述第二光束，包括：

通过所述滤波器对所述第一光束进行滤波处理，以生成所述第二光束；

所述滤波器包括多种滤波状态，同一滤波器在不同的滤波状态下输出的光束包括的波长不同；

所述方法还包括：控制所述滤波器的滤波状态，以使所述滤波器输出的光束包括所述第一波长。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，

所述将待发送数据调制于所述第二光束中的第一波长，包括：

通过多个调制器组中的所述第一调制器组包括的多个调制器中的第一调制器，将待发送数据调制于所述第二光束中的第一波长，所述第一调制器的工作波长包括所述第一波长。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述波长选择器包括至少两种工作状态，其中，同一输出端口在不同工作状态下的输出的光束的波长不同；

所述控制所述波长选择器从所述第一调制器组对应的输出端口输出所述第二光束，包括：控制所述波长选择器的工作状态，以使所述第一调制器组对应的输出端口输出的光束的波长包括所述第一波长。

11.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述第一调制器包括呈周期性分布的多个工作波长，其中，所述第一波长属于所述多个工作波长。

12.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

调节所述第一调制器的第一参数，以使所述第一调制器的工作波长包括所述第一波长，所述第一参数包括有效折射率。