CN114696913B - 光通信设备与系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种光通信设备，包括第一激光器、第二激光器、光路组件、第一调制器、第二调制器、偏振旋转合束器和信号处理器，第一激光器发出波长为第一波长的第一光束，第二激光器用于发出波长为第二波长的第二光束；光路组件将一部分第一光束输出给第一调制器，且将一部分第二光束输出给第二调制器；第一调制器将第一电信号调制在一部分第一光束上，得到第一信号光；第二调制器将第二电信号调制在一部分第二光束上，得到第二信号光；偏振旋转合束器将第一信号光和第二信号光进行偏振旋转合束，得到合束信号光，并将合束信号光发送到第二光通信设备；光路组件将第一光束的另一部分第一光束和第二光束的另一部分第二光束发送到第二光通信设备。

Description

光通信设备与系统
技术领域
本申请涉及光通信领域，尤其涉及一种光通信设备与系统。
背景技术
相干传输系统是光通信技术领域中常用的一种数据传输系统。
在常见的相干传输系统中，发送端和接收端会各自设置有一个激光器。发送端对激光器发出的一部分连续光进行数据调制，得到信号光发送给接收端。发送端将激光器发出的另一部分连续光作为本振光发给接收端。接收端设置有相干接收机，将接收的信号光和本振光输入到相干接收机中进行相干检测，将光信号转换为电信号。
在上述传输系统中本振光也需进行传输，由于光纤传输损失和器件插损，到达接收端的相干接收机时，本振光的功率将会降低，本振光功率下降会限制相干传输系统的传输距离。若是通过增大激光器输出功率或者集成光放大器来解决上述问题，成本会大大增加。
发明内容
鉴于此，本申请实施例公开一种光通信设备、光通信系统和光通信方法。
第一方面，本申请实施例公开了一种第一光通信设备，该第一光通信设备包括第一激光器、第二激光器、光路组件、第一调制器、第二调制器、偏振旋转合束器PRC和信号处理器，其中：
第一激光器用于发出波长长度为第一波长的第一光束，第二激光器用于发出波长长度为第二波长的第二光束；
光路组件用于将第一光束的一部分第一光束输出给第一调制器，且将第二光束的一部分第二光束输出给第二调制器；
第一调制器用于将信号处理器发送的第一电信号调制在一部分第一光束上，得到第一信号光；
第二调制器用于将信号处理器发送的第二电信号调制在一部分第二光束上，得到第二信号光；
偏振旋转合束器用于将第一信号光和第二信号光进行偏振旋转合束，得到合束信号光，并将合束信号光发送到对端的第二光通信设备；
光路组件还用于将另一部分第一光束和另一部分第二光束发送到所述第二光通信设备。
一种可能的实现方式中，光路组件包括第一耦合器、第二耦合器和合波器，其中，
第一耦合器用于分出一部分第一光束输出给第一调制器，并分出另一部分第一光束输出给合波器；
第二耦合器用于分出一部分第二光束输出给第二调制器，并分出另一部分第二光束输出给合波器；
合波器用于将另一部分第一光束和另一部分第二光束合波发送到第二光通信设备。
一种可能的实现方式中，光路组件包括第三耦合器和分波器，其中，
第三耦合器用于将第一光束和第二光束进行合波后再进行功率分束得到第三光束和第四光束，并将第四光束发送到第二光通信设备，第三光束包括一部分第一光束和一部分第二光束，第四光束包括另一部分第一光束和另一部分第二光束；
分波器用于对第三光束进行分波得到一部分第一光束和一部分第二光束，并将一部分第一光束发送到第一调制器，一部分第二光束发送到第二调制器。
一种可能的实现方式中，第一光通信设备还包括相干接收机，相干接收机用于接收第二光通信设备发送的连续光或光信号。
一种可能的实现方式中，第一光通信设备还包括第一滤波器和第二滤波器；
第一滤波器用于将合束信号光发送到第二光通信设备或者将第二光通信设备发出的信号光发送到相干接收机；
第二滤波器用于将另一部分第一光束和另一部分第二光束发送到第二光通信设备或者将第二光通信设备发出的连续光发送到相干接收机。
第二方面，本申请实施例公开了另一种第一光通信设备，该第一光通信设备包括第一激光器、第二激光器、第三激光器、第四激光器、光路组件、第一调制器、第二调制器、第三调制器、第四调制器、第一移相器、第二移相器、第一合波器、第二合波器、偏振旋转合束器和信号处理器，其中：
第一激光器用于发出波长长度为第一波长的第一光束，第二激光器用于发出波长长度为第二波长的第二光束，第三激光器用于发出波长长度为第三波长的第三光束，第四激光器用于发出波长长度为第四波长的第四光束；
光路组件用于将第一光束的一部分第一光束输出给第一调制器，将第二光束的一部分第二光束输出给第二调制器，将第三光束的一部分第三光束输出给第三调制器，且将第四光束一部分第四光束输出给第四调制器；
第一调制器用于将信号处理器发送的第一电信号调制在一部分第一光束上，得到第一信号光；
第一移相器用于将第一调制光信号移相；
第二调制器用于将信号处理器发送的第二电信号调制在一部分第二光束上，得到第二信号光；
第三调制器用于将信号处理器发送的第三电信号调制在一部分第三光束上，得到第三信号光；
第二移相器用于将第三调制光信号移相；
第四调制器用于将信号处理器发送的第四电信号调制在一部分第四光束上，得到第四信号光；
第一合波器用于对移相后的第一信号光和第二信号光进行波分复用得到第一合波信号；
第二合波器用于对移相后的第三信号光和第四信号光进行波分复用得到第二合波信号；
偏振旋转合束器用于将第一合波信号和第二合波信号进行偏振旋转合束，得到合束信号光，并将合束信号光发送到对端的第二光通信设备；
光路组件还用于将另一部分第一光束、另一部分第二光束、另一部分第三光束和另一部分第四光束发送到第二光通信设备。
一种可能的实现方式中，光路组件包括第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、第四耦合器和合波器，其中，
第一耦合器用于接收第一光束并分出一部分第一光束输出给第一调制器，分出另一部分第一光束输出给合波器；
第二耦合器用于接收第二光束并分出一部分第二光束输出给第二调制器，并分出另一部分第二光束输出给合波器；
第三耦合器用于接收第三光束并分出一部分第三光束输出给第三调制器，并分出另一部分第三光束输出给合波器；
第四耦合器用于接收第四光束并分出一部分第四光束输出给第四调制器，并分出另一部分第四光束输出给合波器；
合波器用于将另一部分第一光束、另一部分第二光束、另一部分第三光束和另一部分第四光束合波发送到第二光通信设备。
一种可能的实现方式中，光路组件包括第五耦合器、第六耦合器、第一分波器、第二分波器和合波器，其中，
第五耦合器用于接收第一光束和第二光束，并分出一部分第一光束和一部分第二光束给第一分波器，分出另一部分第一光束和另一部分第二光束给合波器；
第六耦合器用于接收第三光束和第四光束，并分出一部分第三光束和一部分第四光束给第二分波器，分出另一部分第三光束和另一部分第四光束给合波器；
合波器用于将另一部分第一光束、另一部分第二光束、另一部分第三光束和另一部分第四光束合波发送到第二光通信设备。
一种可能的实现方式中，第一光通信设备还包括相干接收机，相干接收机用于接收第二光通信设备发送的连续光或光信号。
一种可能的实现方式中，第一光通信设备还包括第一滤波器和第二滤波器；
第一滤波器用于将合束信号光发送到第二光通信设备或者将第二光通信设备发出的信号光发送到相干接收机；
第二滤波器用于将另一部分第一光束、另一部分第二光束、另一部分第三光束和另一部分第四光束发送到第二光通信设备或者将第二光通信设备发出的连续光发送到相干接收机。
第三方面，本申请实施例又公开了一种光通信系统，该光通信系统包括第一光通信设备和第二光通信设备，第一光通信设备和第二光通信设备之间通信连接，
第一光通信设备如第一方面中的任意一种设备。
一种可能的实现方式中，第二光通信设备包括第二信号处理器和第二相干接收机，第二相干接收机用于接收第一光通信设备发送的合束信号光和本振光并进行相干接收检测，第二信号处理器用于第二处理相干接收机输出的信号。
本申请提供了一种光通信系统通过在发端设备上使用两个激光器，并对光通信设备的信号调制方案进行改进，实现了信号光和本振光的功率提升，提高了光通信系统的输出功率，提高了光通信系统的接收灵敏度。
本申请提供的第一光通信设备通过使用至少两个激光器，每个激光器发射的连续光进入不同的调制器，在不需要增加激光器输出功率的基础上，提高了光通信系统的输出功率，实现了信号光和本振光的功率提升。
第四方面，本申请实施例公开了一种光通信方法，应用于第一光通信设备，该方法包括：
发出波长长度为第一波长的第一光束，发出波长长度为第二波长的第二光束；
将第一电信号调制在第一光束分出的一部分第一光束上，得到第一信号光；
将第二电信号调制在第二光束分出的一部分第二光束上，得到第二信号光；
将第一信号光和第二信号光进行偏振旋转合束，得到合束信号光；
将合束信号光发送到第二光通信设备；
并将另一部分第一光束和另一部分第二光束发送到第二光通信设备。
一种可能的实现方式中，第一光通信设备包括第一耦合器、第二耦合器、第一调制器和第二调制器，将第一电信号调制在从第一光束分出的一部分第一光束上，得到第一信号光，包括：
第一耦合器从第一光束分出一部分第一光束输出给第一调制器，第一调制器将第一电信号调制在从第一光束分出的一部分第一光束上，得到第一信号光；
将第二电信号调制在从第二光束分出的一部分第二光束上，得到第二信号光，包括：
第二耦合器从第二光束分出一部分第二光束输出给第二调制器，第二调制器将第二电信号调制在从第二光束分出的一部分第二光束上，得到第二信号光。
一种可能的实现方式中，第一光通信设备包括第三耦合器、分波器、第一调制器和第二调制器，将第一电信号调制在从第一光束分出的一部分第一光束上，得到第一信号光，将第二电信号调制在从第二光束分出的一部分第二光束上，得到第二信号光，包括：
第三耦合器将第一光束和第二光束进行合波后再进行功率分束得到第三光束，第三光束包括一部分第一光束和一部分第二光束，分波器对第三光束进行分波得到一部分第一光束和一部分第二光束，并将一部分第一光束发送到第一调制器，一部分第二光束发送到第二调制器，第一调制器将第一电信号调制在从第一光束分出的一部分第一光束上，得到第一信号光，第二调制器将第二电信号调制在从第二光束分出的一部分第二光束上，得到第二信号光。
第五方面，本申请实施例再公开了一种光通信方法，应用于第一光通信设备，该方法包括：
发出波长长度为第一波长的第一光束，发出波长长度为第二波长的第二光束，发出波长长度为第三波长的第三光束，发出波长长度为第四波长的第四光束；
将第一电信号调制在第一光束分出的一部分第一光束上，得到第一信号光；
将第一信号光移相；
将第二电信号调制在第二光束分出的一部分第二光束上，得到第二信号光；
将第三电信号调制在第三光束分出的一部分第三光束上，得到第三信号光；
将第三信号光移相；
将第一电信号调制在第四光束分出的一部分第四光束上，得到第四信号光；
将移相后的第一信号光和第二信号光进行合波得到第一合波信号；
将移相后的第三信号光和第四信号光进行合波得到第二合波信号；
对第一合波信号和第二合波信号进行偏振旋转合束，得到合束信号光，并将合束信号光发送到第二光通信设备；
将另一部分第一光束、另一部分第二光束、另一部分第三光束和另一部分第四光束发送到第二光通信设备。
一种可能的实现方式中，第一光通信设备包括第一耦合器、第二耦合器、第一调制器和第二调制器，将第一电信号调制在第一光束分出的一部分第一光束上，得到第一信号光，包括：
第一耦合器接收第一光束并分出一部分第一光束输出给第一调制器，第一调制器将第一电信号调制在第一光束分出的一部分第一光束上，得到第一信号光；
将第二电信号调制在第二光束分出的一部分第二光束上，得到第二信号光，包括：
第二耦合器接收第二光束并分出一部分第二光束输出给第二调制器，第二调制器将第二电信号调制在第二光束分出的一部分第二光束上，得到第二信号光；
将第三电信号调制在第三光束分出的一部分第三光束上，得到第三信号光，包括：
第三耦合器接收第三光束并分出一部分第三光束输出给第三调制器，第三调制器将第三电信号调制在第三光束分出的一部分第三光束上，得到第三信号光；
将第四电信号调制在第四光束分出的一部分第四光束上，得到第四信号光，包括：
第四耦合器接收第四光束并分出一部分第四光束输出给第四调制器，第四调制器将第四电信号调制在第四光束分出的一部分第四光束上，得到第四信号光。
本申请提供的光通信方法，主要用于光相干系统中，通过使用至少两个不同波长长度的光束进行调制，提高了光通信系统的输出功率，实现了信号光和本振光的功率提升。相对于通过直接提升单个光束的功率的现有方案，大大降低了成本。
附图说明
图1为本申请实施例公开的一种光通信系统的结构示意图；
图2为本申请实施例公开的一种第一光通信设备10的结构示意图；
图3为本申请实施例公开的另一种第一光通信设备10的结构示意图；
图4为本申请实施例公开的另一种光通信系统的结构示意图；
图5为本申请实施例公开的一种第一光通信设备40的结构示意图；
图6为本申请实施例公开的另一种第一光通信设备40的结构示意图；
图7为本申请实施例公开的一种光通信方法示意图；
图8为本申请实施例公开的另一种光通信方法示意图。
具体实施方式
本申请提出的相干光接收技术方案可适用于不同网络场景，包括但不限于：骨干光传输网络、光接入网络、数据中心互连、短距离光互联和无线业务前传/回传等。具体地，本申请提出的技术方案可以用于上述不同网络对应的接收侧设备，或者包括接收侧设备的光系统。
本申请实施例提供了一种光通信系统，该光通信系统包括第一光通信设备10和第二光通信设备20，第一光通信设备10和第二光通信设备20之间通过光纤连接。第一光通信设备10和第二光通信设备20的结构和它们之间的连接方式可以如图1所示，下面对第一光通信设备10和第二光通信设备20分别进行介绍。
第一光通信设备10
如图1所示，第一光通信设备10包括激光器101、激光器102、光路组件103、调制器104、调制器105、信号处理器106和PRC(Polarization Rotator and Combiner,偏振旋转合束器)107。
激光器101和激光器102，可以为DFB激光器或其他可以适应本场景的激光器。各激光器产生的连续光的功率可以相同也可以不同。激光器101发射出连续光的波长为λ1，激光器102发射出连续光的波长为λ2，λ1和λ2的差值根据实际场景需求要设置大于一定的阈值。现称，激光器101发出的连续光为第一光束，激光器102发出的连续光为第二光束。一般未经调制的光称之为连续光，经过调制的光称之为信号光。
光路组件103，可以是单一的器件，如耦合器，也可以是由多个器件组成的组件，如波分复用器、分光器或分波合波器的组合。无论是单一器件还是组件，光路组件103是为了实现激光器101发出的第一光束中的一部分发送给调制器104，激光器102发出的第二光束中的一部分发送给调制器105，以及将另一部分第一光束和另一部分第二光束发送给第二光通信设备20。这里另一部分第一光束和另一部分第二光束是作为本振光发送到对端的第二光通信设备20的相干接收机208中。
调制器104将信号处理器106发出的一束电信号调制在一部分第一光束上生成第一信号光，调制器105将信号处理器106发出的另一束电信号调制在一部分第二光束上生成第二信号光。
PRC107对第一信号光和第二信号光进行偏振旋转合束得到合束信号光，并将合束信号光发送到对端的第二光通信设备20的相干接收机208中。在合束信号光中，经过PRC107后的第一信号光和第二信号光，其中一个是TE偏振模式，另外一个是TM偏振模式。一般来说，在第二光通信设备20的相干接收机中，合束光信号中第一信号光和第二信号光可以分别与自身波长对应的本振光进行相干检测。例如，在上述方案中，第一信号光的波长是λ1，那么在相干接收检测过程中，第一信号光可以与同样波长为λ1的本振光(即上述另一部分第一光束)进行拍频检测。PRC可以替换为PBC(Polarization Beam Combiner，偏振旋转合束器)和PR(Polarization Rotator，偏振旋转器)连接的组合。
第一光通信设备10还可以包括相干接收机108。该相干接收机用于接收第二通信设备20发送的本振光或信号光，将本振光和信号光进行相干接收检测进入信号处理器106进行处理获取数据。
第一光通信设备10还可以包括滤波器109和滤波器110。滤波器109用于将合束信号光发送到第二光通信设备20或者将第二光通信设备20发出的信号光发送到相干接收机108。滤波器110用于将另一部分第一光束和另一部分第二光束发送到第二光通信设备20或者将第二光通信设备发出的连续光发送到相干接收机108。滤波器109和滤波器110主要是为了使第一光通信设备10和第二光通信设备20之间的链路实现单纤双向的功能。
本申请上述方案提供的光通信设备通过使用两个激光器，每个激光器发射的连续光进入不同的调制器，在不需要增加激光器输出功率的基础上，提高了光通信系统的输出功率，实现了信号光和本振光的功率提升。增加激光器输出功率的成本是要远远高于新增一个现有的激光器。
第二光通信设备20
第二光通信设备20是第一光通信设备10的对端设备，一般来说，它们的构造互为对称，相互发送信号光和本振光。如图1所示，第二光通信设备20包括激光器201、激光器202、光路组件203、第一调制器204、第二调制器205、信号处理器206、PRC207和相干接收机208。其功能构造与第一光通信设备10对应的器件相同或类似。第二光通信设备20也可以包括滤波器209和滤波器210，来用于实现单纤双向的功能。
值得注意的是，激光器201和激光器202的波长也可以分别为λ1和λ2，即分别与激光器101和激光器102对应。激光器201和激光器202的波长也可以根据场景自行设置为λ3和λ4，不与激光器101和激光器102对应。
在某些单向传输的场景下，第二光通信设备20也可能只包括相干接收机208和信号处理器206。这时第二光通信设备20只接收第一光通信设备10发送过来的信号光和本振光，并不会向第一光通信设备10发送信号光或本振光。那么在此场景下，第一光通信设备10也不需要相干接收机108。
综上，本申请提供了一种光通信系统，包括第一光通信设备10和第二光通信设备20，通过在发端设备上使用两个激光器，并对光通信设备的信号调制方案进行改进，实现了信号光和本振光的功率提升，提高了光通信系统的输出功率。另外，同时使用两束连续光对进行调制，这样第二光通信设备20中的相干接收机可以同时接收两束信号光，每束信号光都对应一个偏振态，每束信号光在该相干接收机中可以与自身波长相同的本振光进行相干检测，加之本振光的功率得到提升，进一步提高了光通信系统的接收灵敏度。
本申请还提供了上述实施例中光路组件103的可能的设计结构。实际依据本申请提供的设计结构进行相关显而易见的改动，亦在本申请的保护范围内。
如图2所示，图2为本申请实施例提供的一种光路组件103的结构光路组件103-A，光路组件103-A包括耦合器1031、耦合器1032和合波器1033。
耦合器1031接收激光器101射出的波长长度为λ1的第一光束，耦合器1032接收激光器102射出的波长长度为λ2的第二光束。耦合器1031对第一光束进行分光，将一部分第一光束输出给调制器104，将另一部分第一光束输出给合波器1033。耦合器1032对第二光束进行分光，将一部分第二光束输出给调制器105，将另一部分第二光束输出给合波器1033。耦合器1031和耦合器1032的分光比例可以根据实际场景需求进行设置。
合波器1033将另一部分第一光束和另一部分第二光束进行合波后输出给滤波器110或者直接通过光纤输出。一种可能的实现方式中，合波器1033可以与滤波器110集成在一起。
如图3所示，图3为本申请实施例提供的另一种光路组件103的结构光路组件103-B，光路组件103-B包括耦合器1035和分波器1036。
耦合器1035接收波长长度为λ1的第一光束和波长长度为λ2的第二光束，并将一部分第一光束和一部分第二光束输出给分波器1036，将另一部分第一光束和另一部分第二光束输出给滤波器110或直接通过光纤输出。耦合器1035可以是2*2耦合器，即2个输入端口和2个输出端口。
分波器1036对一部分第一光束和一部分第二光束分波，将一部分第一光束输出给调制器104，将一部分第二光束输出给调制器105。
本申请提到的分波器可以是波分解复用器，合波器可以是波分复用器。
本申请实施例还提供了另一种光通信系统，该光通信系统包括第一光通信设备40和第二光通信设备50，第一光通信设备40和第二光通信设备50之间通过光纤连接。第一光通信设备40和第二光通信设备50的结构和他们之间的连接方式可以如图4所示，下面着重对第一光通信设备40进行介绍。
第一光通信设备40
第一光通信设备40包括激光器401、激光器402、激光器403、激光器404、光路组件405、调制器406、调制器407、调制器408、调制器409、移相器410、移相器411、合波器412、合波器413、PRC414和信号处理器415。
激光器401、激光器402、激光器403和激光器404，可以为DFB激光器或其他可以适应本场景的激光器。各激光器产生的连续光的功率可以相同也可以不同。激光器401发射出连续光的波长为λ1，激光器402发射出连续光的波长为λ2，激光器403发射出连续光的波长为λ3，激光器404发射出连续光的波长为λ4。λ1，λ2，λ3和λ4一般不同，它们彼此之间的差值根据实际场景需求要设置大于一定的阈值。在本实施例中称，激光器401发出的连续光为第一光束，激光器402发出的连续光为第二光束，激光器404发出的连续光为第三光束，激光器404发出的连续光为第四光束。一般未经调制的光称之为连续光，经过调制的光称之为信号光。
光路组件405，可以是单一的器件，如耦合器，也可以是由多个器件组成的组件，如波分复用器、分光器或分波合波器的组合。无论是单一器件还是组件，光路组件405是为了实现激光器401发出的第一光束中的一部分发送给调制器406，激光器402发出的第二光束中的一部分发送给调制器407，激光器403发出的第三光束中的一部分发送给调制器408，激光器404发出的第四光束中的一部分发送给调制器409，以及将另一部分第一光束、另一部分第二光束、另一部分第三光束和另一部分第四光束发送给第二光通信设备50。这里另一部分第一光束、另一部分第二光束、另一部分第三光束和另一部分第四光束是作为本振光发送到对端的第二光通信设备50中的相干接收机中。
调制器406将信号处理器415发出的第一电信号调制在一部分第一光束上生成第一信号光，调制器407将信号处理器415发出的第二电信号调制在一部分第二光束上生成第二信号光，调制器408将信号处理器415发出的第三电信号调制在一部分第三光束上生成第三信号光，调制器409将信号处理器415发出的第四电信号调制在一部分第四光束上生成第四信号光。
移相器410将第二信号光进行移相，移相器411将第四信号光进行移相。移相器410和移相器411可以是90度相移器。
合波器412将第一信号光和经过移相后的第二信号光进行合波得到第一合波信号，合波器413将第三信号光和经过移相后的第四信号光进行合波得到第二合波信号。PRC414将第一合波信号和第二合波信号进行偏振旋转合束得到合束信号光，并将合束信号光发送到对端的第二光通信设备50的相干接收机中。合束信号光进入对端第二光通信设备50的相干接收机后，合束信号光中包括的各个波长的信号光分别与自身波长对应的本振光进行相干拍频。例如，在上述方案中，第一信号光的波长是λ1，那么在相干接收检测中过程中，第一信号光可以与同样波长为λ1的本振光(即上述另一部分第一光束)进行拍频检测。PRC可以替换为PBC(Polarization Beam Combiner，偏振旋转合束器)和PR(PolarizationRotator，偏振旋转器)连接的组合。
第一光通信设备40还可以包括相干接收机416。该相干接收机416用于接收第二通信设备50发送的本振光或信号光，将本振光和信号光进行相干接收检测后输入到信号处理器415进行处理获取数据。
第一光通信设备40还可以包括滤波器417和滤波器418。滤波器417用于将合束信号光发送到第二光通信设备50和/或将所述第二光通信设备50发出的信号光发送到相干接收机416。滤波器418用于将另一部分第一光束和另一部分第二光束发送到第二光通信设备50和/或将第二光通信设备50发出的连续光输出到相干接收机416。滤波器417和滤波器418也是是在光路组件405内，也可以是在光路组件405之外。滤波器417和滤波器418主要是为了使第一光通信设备40和第二光通信设备50之间的链路实现单纤双向的功能。
本申请上述方案提供的光通信设备使用4个激光器，每个激光器发射的连续光进入不同的调制器，在不需要增加激光器输出功率的基础上，进一步提高了光通信系统的输出功率，实现了信号光和本振光的功率提升。另外，同时使用4束连续光对4路电信号进行调制，相干接收机可以同时接收4束信号光，进一步提高了光通信系统的通信效率。
第二光通信设备50
第二光通信设备50是第一光通信设备40的对端设备，一般来说，它们的构造互为对称，相互发送信号光和本振光。值得注意的是，第二光通信设备50的4个激光器的发射波长与第一光通信设备40的4个激光器分别对应相同，第二光通信设备50的4个激光器的发射波长也可以与第一光通信设备40的4个激光器中的每个都不相同，本申请对此不做限制，可以根据实际场景自行设置。
在某些单向传输的场景下，第二光通信设备50也可能只包括相干接收机和信号处理器。这时第二光通信设备50只接收第一光通信设备40发送过来的信号光和本振光，并不会向第一光通信设备40发送信号光或本振光。那么在此场景下，第一光通信设备40也不需要相干接收机416。
综上，本申请提供了一种光通信系统，包括第一光通信设备40和第二光通信设备50，通过在发端设备上使用4个激光器，并对光通信设备的信号调制方案进行改进，实现了信号光和本振光的功率提升，提高了光通信系统的输出功率，提高了光通信系统的通信效率。
本申请提供了上述实施例中光路组件405的可能的设计结构。实际依据本申请提供的设计结构进行相关显而易见的改动，亦在本申请的保护范围内。
如图5所示，图5为本申请实施例提供的一种光路组件405的结构光路组件405-A，光路组件405-A包括耦合器4051、耦合器4052、耦合器4053、耦合器4054和合波器4055。
耦合器4051接收激光器401射出的波长长度为λ1的第一光束，耦合器4052接收激光器402射出的波长长度为λ2的第二光束，耦合器4053接收激光器403射出的波长长度为λ3的第三光束，耦合器4054接收激光器404射出的波长长度为λ4的第四光束。耦合器4051对第一光束进行分光，将一部分第一光束输出给调制器406，将另一部分第一光束输出给合波器4055。耦合器4052对第二光束进行分光，将一部分第二光束输出给调制器407，将另一部分第二光束输出给合波器4055。耦合器4053对第三光束进行分光，将一部分第三光束输出给调制器408，将另一部分第三光束输出给合波器4055。耦合器4054对第四光束进行分光，将一部分第四光束输出给调制器409，将另一部分第四光束输出给合波器4055。耦合器4051、耦合器4052、耦合器4053和耦合器4054的分光比例可以根据实际场景需求进行设置。
合波器4055将另一部分第一光束、另一部分第二光束、另一部分第三光束和另一部分第四光束进行合波后输出给滤波器418或者直接通过光纤输出。一种可能的实现方式中，合波器4055可以与滤波器418集成在一起。
如图6所示，图6为本申请实施例提供的另一种光路组件405的结构光路组件405-B，光路组件405-B包括耦合器4056、耦合器4057、分波器4058、分波器4059和合波器40510。
耦合器4056接收波长长度为λ1的第一光束和波长长度为λ2的第二光束，并将一部分第一光束和一部分第二光束输出给分波器4058，将另一部分第一光束和另一部分第二光束输出给合波器40510。耦合器4057接收波长长度为λ3的第三光束和波长长度为λ4的第四光束，并将一部分第三光束和一部分第四光束输出给分波器4059，将另一部分第一光束和另一部分第二光束输出给合波器40510。耦合器4056和耦合器4057可以是2*2耦合器，即2个输入端口和2个输出端口。
合波器40510将另一部分第一光束、另一部分第二光束、另一部分第三光束和另一部分第四光束进行合波后输出给滤波器418或者直接通过光纤输出。一种可能的实现方式中，合波器4010可以与滤波器418集成在一起。
本申请公开了一种光通信方法，应用于第一光通信设备，如图7所示，该方法包括：
S701、发出波长长度为第一波长的第一光束，发出波长长度为第二波长的第二光束。
S702、将第一电信号调制在第一光束分出的一部分第一光束上，得到第一信号光；将第二电信号调制在第二光束分出的一部分第二光束上，得到第二信号光。
S703、将第一信号光和第二信号光进行偏振旋转合束，得到合束信号光。
S704、将合束信号光发送到第二光通信设备；并将另一部分第一光束和另一部分第二光束发送到所述第二光通信设备。
一种可能的实现方式中，所述将第一电信号调制在从所述第一光束分出的一部分第一光束上，得到第一信号光，包括：第一耦合器从第一光束分出一部分第一光束输出给第一调制器。
所述将第二电信号调制在从所述第二光束分出的一部分第二光束上，得到第二信号光，包括：第二耦合器从第二光束分出一部分第二光束输出给第二调制器。
一种可能的实现方式中，所述将第一电信号调制在从所述第一光束分出的一部分第一光束上，得到第一信号光，将第二电信号调制在从所述第二光束分出的一部分第二光束上，得到第二信号光，包括：
第三耦合器将第一光束和所述第二光束进行合波后再进行功率分束得到第三光束，第三光束包括所述一部分第一光束和所述一部分第二光束；分波器对所述第三光束进行分波得到所述一部分第一光束和所述一部分第二光束，并将所述一部分第一光束发送到第一调制器，所述一部分第二光束发送到第二调制器。
本申请还公开了一种光通信方法，应用于第一光通信设备，如图8所示，该方法包括：
S801、发出波长长度为第一波长的第一光束，发出波长长度为第二波长的第二光束，发出波长长度为第三波长的第三光束，发出波长长度为第四波长的第四光束。
S802、将第一电信号调制在第一光束分出的一部分第一光束上，得到第一信号光；将该第一信号光移相；将第二电信号调制在第二光束分出的一部分第二光束上，得到第二信号光；将第三电信号调制在第三光束分出的一部分第三光束上，得到第三信号光；将第三信号光移相；将第四电信号调制在第四光束分出的一部分第四光束上，得到第四信号光。
S803、将移相后的第一信号光和第二信号光进行合波得到第一合波信号；将移相后的第三信号光和第四信号光进行合波得到第二合波信号；
S804、对第一合波信号和第二合波信号进行偏振旋转合束，得到合束信号光，并将合束信号光发送到第二光通信设备；将另一部分第一光束、另一部分第二光束、另一部分第三光束和另一部分第四光束发送到该第二光通信设备。
一种可能的实现方式中，将另一部分第一光束、另一部分第二光束、另一部分第三光束和另一部分第四光束发送到第二光通信设备。
所述将第一电信号调制在所述第一光束分出的一部分第一光束上，得到第一信号光，包括：第一耦合器接收所述第一光束并分出所述一部分第一光束输出给第一调制器。
所述将第二电信号调制在所述第二光束分出的一部分第二光束上，得到第二信号光，包括：第二耦合器接收所述第二光束并分出一部分所述第二光束输出给第二调制器。
所述将第三电信号调制在所述第三光束分出的一部分第三光束上，得到第三信号光，包括：第三耦合器接收所述第三光束并分出所述一部分第三光束输出给第三调制器。
所述将第一电信号调制在所述第四光束分出的一部分第四光束上，得到第四信号光，包括：第四耦合器接收所述第四光束并分出一部分所述第四光束输出给第四调制器。
上述图7和图8所示的方法实施例中，该第一光通信设备具体可以包括如前述图1至6中所示的器件。这些器件可以执行上述方法实施例中的相应步骤。
本申请提供的光通信方法，主要用于光相干系统中，通过使用至少两个不同波长长度的光束进行调制，提高了光通信系统的输出功率，实现了信号光和本振光的功率提升。
本申请的术语“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，以便这里描述的实施例能够以本申请未描述的顺序实施。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
还需要说明的是，除非特殊说明，一个实施例中针对一些技术特征的具体描述也可以应用于解释其他实施例提及对应的技术特征。
最后应说明的是：以上所述仅为本申请的具体实施方式，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。

Claims (16)

1.一种第一光通信设备，其特征在于，所述第一光通信设备包括第一激光器、第二激光器、光路组件、第一调制器、第二调制器、偏振旋转合束器和信号处理器，其中：
所述第一激光器用于发出波长长度为第一波长的第一光束，所述第二激光器用于发出波长长度为第二波长的第二光束；
所述光路组件用于将所述第一光束的一部分第一光束输出给所述第一调制器，且将所述第二光束的一部分第二光束输出给所述第二调制器；
所述第一调制器用于将所述信号处理器发送的第一电信号调制在所述一部分第一光束上，得到第一信号光；
所述第二调制器用于将所述信号处理器发送的第二电信号调制在所述一部分第二光束上，得到第二信号光；
所述偏振旋转合束器用于将所述第一信号光和所述第二信号光进行偏振旋转合束，得到合束信号光，并将所述合束信号光发送到对端的第二光通信设备，其中第一信号光和第二信号光中一个是TE偏振模式，一个是TM偏振模式；
所述光路组件还用于将所述第一光束的另一部分第一光束和第二光束的另一部分第二光束发送到所述第二光通信设备。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述光路组件包括第一耦合器、第二耦合器和合波器，其中，
所述第一耦合器用于分出所述一部分第一光束输出给所述第一调制器，并分出所述另一部分第一光束输出给所述合波器；
所述第二耦合器用于分出所述一部分第二光束输出给所述第二调制器，并分出所述另一部分第二光束输出给所述合波器；
所述合波器用于将所述另一部分第一光束和所述另一部分第二光束合波发送到所述第二光通信设备。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述光路组件包括第三耦合器和分波器，其中，
所述第三耦合器用于将所述第一光束和所述第二光束进行合波后再进行功率分束得到第三光束和第四光束，并将所述第四光束发送到所述第二光通信设备，所述第三光束包括所述一部分第一光束和所述一部分第二光束，所述第四光束包括所述另一部分第一光束和所述另一部分第二光束；
所述分波器用于对所述第三光束进行分波得到所述一部分第一光束和所述一部分第二光束，并将所述一部分第一光束发送到所述第一调制器，所述一部分第二光束发送到所述第二调制器。
4.如权利要求1至3任一所述的设备，其特征在于，所述第一光通信设备还包括相干接收机，所述相干接收机用于接收所述第二光通信设备发送的连续光或光信号。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述第一光通信设备还包括第一滤波器和第二滤波器；
所述偏振旋转合束器用于通过所述第一滤波器将所述合束信号光发送到所述第二光通信设备和/或所述第一滤波器将所述第二光通信设备发出的信号光发送到所述相干接收机；
所述光路组件用于通过所述第二滤波器将所述另一部分第一光束和所述另一部分第二光束发送到所述第二光通信设备和/或所述第二滤波器将所述第二光通信设备发出的连续光发送到所述相干接收机。
6.一种第一光通信设备，其特征在于，所述第一光通信设备包括第一激光器、第二激光器、第三激光器、第四激光器、光路组件、第一调制器、第二调制器、第三调制器、第四调制器、第一移相器、第二移相器、第一合波器、第二合波器、偏振旋转合束器和信号处理器，其中：
所述第一激光器用于发出波长长度为第一波长的第一光束，所述第二激光器用于发出波长长度为第二波长的第二光束，所述第三激光器用于发出波长长度为第三波长的第三光束，所述第四激光器用于发出波长长度为第四波长的第四光束；
所述光路组件用于将所述第一光束的一部分第一光束输出给所述第一调制器，将所述第二光束的一部分第二光束输出给所述第二调制器，将所述第三光束的一部分第三光束输出给所述第三调制器，且将所述第四光束一部分第四光束输出给所述第四调制器；
所述第一调制器用于将所述信号处理器发送的第一电信号调制在所述一部分第一光束上，得到第一信号光；
所述第一移相器用于将第一调制光信号移相；
所述第二调制器用于将所述信号处理器发送的第二电信号调制在所述一部分第二光束上，得到第二信号光；
所述第三调制器用于将所述信号处理器发送的第三电信号调制在所述一部分第三光束上，得到第三信号光；
所述第二移相器用于将第三调制光信号移相；
所述第四调制器用于将所述信号处理器发送的第四电信号调制在所述一部分第四光束上，得到第四信号光；
所述第一合波器用于对所述移相后的第一信号光和所述第二信号光进行波分复用得到第一合波信号；
所述第二合波器用于对所述移相后的第三信号光和所述第四信号光进行波分复用得到第二合波信号；
所述偏振旋转合束器用于将所述第一合波信号和所述第二合波信号进行偏振旋转合束，得到合束信号光，并将所述合束信号光发送到对端的第二光通信设备，其中第一合波信号和第二合波信号中一个是TE偏振模式，一个是TM偏振模式；
所述光路组件还用于将所述第一光束的另一部分第一光束、所述第二光束的另一部分第二光束、所述第三光束的另一部分第三光束和所述第四光束的另一部分第四光束发送到所述第二光通信设备。
7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述光路组件包括第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、第四耦合器和合波器，其中，
所述第一耦合器用于接收所述第一光束并分出所述一部分第一光束输出给所述第一调制器，分出所述另一部分第一光束输出给所述合波器；
所述第二耦合器用于接收所述第二光束并分出一部分所述第二光束输出给所述第二调制器，并分出所述另一部分第二光束输出给所述合波器；
所述第三耦合器用于接收所述第三光束并分出所述一部分第三光束输出给所述第三调制器，并分出所述另一部分第三光束输出给所述合波器；
所述第四耦合器用于接收所述第四光束并分出一部分所述第四光束输出给所述第四调制器，并分出所述另一部分第四光束输出给所述合波器；
所述合波器用于将所述另一部分第一光束、所述另一部分第二光束、所述另一部分第三光束和所述另一部分第四光束合波发送到所述第二光通信设备。
8.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述光路组件包括第五耦合器、第六耦合器、第一分波器、第二分波器和合波器，其中，
所述第五耦合器用于接收所述第一光束和所述第二光束，并分出所述一部分第一光束和所述一部分第二光束给所述第一分波器，分出所述另一部分第一光束和所述另一部分第二光束给所述合波器；
所述第六耦合器用于接收所述第三光束和所述第四光束，并分出所述一部分第三光束和所述一部分第四光束给所述第二分波器，分出所述另一部分第三光束和所述另一部分第四光束给所述合波器；
所述合波器用于将所述另一部分第一光束、所述另一部分第二光束、所述另一部分第三光束和所述另一部分第四光束合波发送到所述第二光通信设备。
9.如权利要求6至8任一所述的设备，其特征在于，所述第一光通信设备还包括相干接收机，所述相干接收机用于接收所述第二光通信设备发送的连续光或光信号。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述第一光通信设备还包括第一滤波器和第二滤波器；
所述第一滤波器用于将所述合束信号光发送到所述第二光通信设备或者将所述第二光通信设备发出的信号光发送到所述相干接收机；
所述第二滤波器用于将所述另一部分第一光束、所述另一部分第二光束、另一部分第三光束和所述另一部分第四光束发送到所述第二光通信设备或者将所述第二光通信设备发出的连续光发送到所述相干接收机。
11.一种光通信系统，其特征在于，所述光通信系统包括第一光通信设备和第二光通信设备，所述第一光通信设备和所述第二光通信设备之间通信连接，
所述第一光通信设备如权利要求1至10所述的任意一种设备。
12.一种光通信方法，应用于第一光通信设备，其特征在于，所述方法包括：
发出波长长度为第一波长的第一光束，发出波长长度为第二波长的第二光束；
将第一电信号调制在从所述第一光束分出的一部分第一光束上，得到第一信号光；
将第二电信号调制在从所述第二光束分出的一部分第二光束上，得到第二信号光；
将所述第一信号光和所述第二信号光进行偏振旋转合束，得到合束信号光，其中第一信号光和第二信号光中一个是TE偏振模式，一个是TM偏振模式；
将所述合束信号光发送到第二光通信设备；
将从所述第一光束分出的另一部分第一光束和从所述第二光束分出的另一部分第二光束发送到所述第二光通信设备。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一光通信设备包括第一耦合器、第二耦合器、第一调制器和第二调制器，所述将第一电信号调制在从所述第一光束分出的一部分第一光束上，得到第一信号光，包括：
所述第一耦合器从所述第一光束分出所述一部分第一光束输出给所述第一调制器，所述第一调制器将所述第一电信号调制在从所述第一光束分出的一部分第一光束上，得到所述第一信号光；
所述将第二电信号调制在从所述第二光束分出的一部分第二光束上，得到第二信号光，包括：
所述第二耦合器从所述第二光束分出所述一部分第二光束输出给所述第二调制器，所述第二调制器将所述第二电信号调制在从所述第二光束分出的一部分第二光束上，得到所述第二信号光。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一光通信设备包括第三耦合器、分波器、第一调制器和第二调制器，所述将第一电信号调制在从所述第一光束分出的一部分第一光束上，得到第一信号光，将第二电信号调制在从所述第二光束分出的一部分第二光束上，得到第二信号光，包括：
所述第三耦合器将所述第一光束和所述第二光束进行合波后再进行功率分束得到第三光束，所述第三光束包括所述一部分第一光束和所述一部分第二光束，所述分波器对所述第三光束进行分波得到所述一部分第一光束和所述一部分第二光束，并将所述一部分第一光束发送到所述第一调制器，所述一部分第二光束发送到所述第二调制器，所述第一调制器将所述第一电信号调制在从所述第一光束分出的一部分第一光束上，得到所述第一信号光，所述第二调制器将所述第二电信号调制在从所述第二光束分出的一部分第二光束上，得到所述第二信号光。
15.一种光通信方法，应用于第一光通信设备，其特征在于，所述方法包括：
发出波长长度为第一波长的第一光束，发出波长长度为第二波长的第二光束，发出波长长度为第三波长的第三光束，发出波长长度为第四波长的第四光束；
将第一电信号调制在所述第一光束分出的一部分第一光束上，得到第一信号光；
将所述第一信号光移相；
将第二电信号调制在所述第二光束分出的一部分第二光束上，得到第二信号光；
将第三电信号调制在所述第三光束分出的一部分第三光束上，得到第三信号光；
将所述第三信号光移相；
将第四电信号调制在所述第四光束分出的一部分第四光束上，得到第四信号光；
将所述移相后的第一信号光和所述第二信号光进行合波得到第一合波信号；
将所述移相后的第三信号光和所述第四信号光进行合波得到第二合波信号；
对所述第一合波信号和所述第二合波信号进行偏振旋转合束，得到合束信号光，并将所述合束信号光发送到第二光通信设备，其中第一合波信号和第二合波信号中一个是TE偏振模式，一个是TM偏振模式；
将另一部分第一光束、另一部分第二光束、另一部分第三光束和另一部分第四光束发送到所述第二光通信设备。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一光通信设备包括第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、第四耦合器、第一调制器、第二调制器、第三调制器和第四调制器，所述将第一电信号调制在所述第一光束分出的一部分第一光束上，得到第一信号光，包括：
所述第一耦合器接收所述第一光束并分出所述一部分第一光束输出给所述第一调制器，所述第一调制器将所述第一电信号调制在所述第一光束分出的一部分第一光束上，得到所述第一信号光；
所述将第二电信号调制在所述第二光束分出的一部分第二光束上，得到第二信号光，包括：
所述第二耦合器接收所述第二光束并分出一部分所述第二光束输出给所述第二调制器，所述第二调制器将所述第二电信号调制在所述第二光束分出的一部分第二光束上，得到所述第二信号光；
所述将第三电信号调制在所述第三光束分出的一部分第三光束上，得到第三信号光，包括：
所述第三耦合器接收所述第三光束并分出所述一部分第三光束输出给所述第三调制器，所述第三调制器将所述第三电信号调制在所述第三光束分出的一部分第三光束上，得到所述第三信号光；
所述将第四电信号调制在所述第四光束分出的一部分第四光束上，得到第四信号光，包括：
所述第四耦合器接收所述第四光束并分出一部分所述第四光束输出给所述第四调制器，所述第四调制器将所述第四电信号调制在所述第四光束分出的一部分第四光束上，得到所述第四信号光。
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