CN116762288A - 用于具有接收器可恢复时钟的脉冲激光光数据传输的系统 - Google Patents

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Abstract

一种系统，包括光发射器，其配置为基于多个数据信号调制脉冲激光信号以形成多个调制的光数据信号，对多个调制的光数据信号进行光时分复用以获得复用的光数据信号，以及将复用的光学数据信号与从脉冲激光信号中导出的光时钟信号一起传输；以及光接收器，其包括配置为将光时钟信号恢复为多个相移恢复的光时钟信号的时钟恢复支路和具有多个可饱和吸收体(SA)的数据支路，每个SA与相移恢复的光时钟信号中的一个光通信，并且配置为接收复用的光数据信号并且根据恢复的光时钟信号传输多个调制的光学数据信号中的一个。

Description

用于具有接收器可恢复时钟的脉冲激光光数据传输的系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2021年1月28日提交的第63/142,684号美国临时专利申请的优先权的权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本文公开的各种系统的实施例通常涉及信号传输，并且更具体地涉及用于传输高数据速率光信号的系统。
背景技术
用于诸如400Gbps及以上的高数据速率传输的相干和非相干光收发器通常使用数字信号处理器(DSP)。该DSP提供色散的前补偿或后补偿、其他信道损伤、复用和解复用、高级调制格式的实施和/或纠错中的一个或多个以实现这种高速率，诸如当使用PAM4(或其它调制)时。
所需的DSP具有高功耗——对于数据速率为400Gbps的系统中的DSP而言通常为8W,或者对于更高的数据速率而言具有更高的功耗，因此增加了高比特率系统的功率需求。此外，多个数据信道的复用和对电信号的其他信号处理将延迟引入信号传输中。更进一步地，由于电处理的限制DSP具有有限的最大处理量。因此，希望提供在不需要DSP的情况下具有高数据速率的传输系统，从而减少功耗和延迟并克服电带宽瓶颈。
发明内容
本文公开的实施例涉及实现具有减少的功耗和减少的延迟的高数据速率光信号的系统、设备和方法。本文所述的系统利用全光发射器和接收器，从而不需要DSP，从而降低了发送等效数据速率的系统的功率要求和延迟。全光发射器-接收器布置还降低了计算复杂度(诸如DSP所需的计算复杂度)。在一些实施例中，全光发射器和接收器设置为共享半导体基板上的集成电路(IC)，以进一步降低功率和尺寸要求。
为了设置全光接收器，在接收器处需要在传输的调制信号中使用的时钟(本地振荡器)。目前公开的系统使用调制脉冲激光器进行数据传输，利用周期性脉冲作为时钟。基于脉冲激光器的时钟与数据信号一起传输，并由接收器恢复，从而用作所需的本地振荡器。在一些实施例中，使用正交横向模式，一个承载数据，另一个承载时钟。在一些实施例中，单独的数据和时钟信道传输到接收器。为了能够基于接收的时钟进行全光解调，接收器有利地包括可饱和吸收器(SA)，该可饱和吸收器配置为在被时钟脉冲饱和时传输接收到的数据脉冲，从而恢复传输的数据信号。
在一些实施例中，光时分复用(OTDM)设置为多个数据信道的传输。与诸如DSP中的电复用相比，光复用的使用减少了延迟和复杂性。在一些实施例中，本文公开的系统可以是重复的，或者可以提供集成WDM系统，用于每根光纤电缆更多数量信道的传输。在一些实施例中，单模光纤电缆与单向操作一起使用。在一些实施例中，全双工光纤电缆与双向操作一起使用。此外，色散管理也在接收器中进行光学处理，以补偿传输中的色散和可能由可饱和吸收器引起的色散。如上所述，使用色散管理降低了解决方案的计算复杂性。
在一些实施例中，一种系统包括：光学发射器，其包括用于输出脉冲激光信号的脉冲激光器，其中。所述光发射器配置为基于多个数据信号调制所述脉冲激光信号以形成多个调制的光数据信号，对所述多个调制的光数据信号进行光时分复用以获得复用的光数据信号，以及将所述复用的光数据信号与从所述脉冲激光信号中导出的光时钟信号一起传输；以及光接收器，其包括时钟恢复支路和数据支路，其中，所述时钟恢复支路配置为将所述光时钟信号恢复并相移为多个相移恢复的光时钟信号，其中所述数据支路包括多个SA，并且其中每个SA与所述多个相移恢复的光时钟信号中的一个光通信，并且配置为接收所述复用的光数据信号并且根据所述多个相移恢复的光时钟信号中的一个传输在所述复用的光数据信号中接收的所述调制的光数据信号中的一个。
在一些实施例中，光时钟信号和复用的光数据信号由光发射器在单模光纤电缆上以正交横向模式传输。在一些实施例中，光时钟信号和复用的光数据信号分别由光发射器通过全双工光纤电缆中的单独电缆进行传输。在一些实施例中，其中，来自多个相移恢复的光时钟信号中的一个的时钟脉冲使相应SA饱和，从而使相应SA释放来自多个调制的光学数据信号中的一个的脉冲。
在一些实施例中，时钟恢复支路包括分离器和移相器，用于将光时钟信号提取到多个相移提取的光时钟信号。在一些实施例中，光接收器还包括一个或多个色散管理器，该一个或多个色散管理器配置为对多个调制的光数据信号和多个相移提取的光时钟信号进行色散校正。在一些实施例中，光接收器还包括输出部件，该输出部件配置为从多个调制的光数据信号中的每一个提取多个数据信号。
在一些实施例中，脉冲激光器选自包括体激光器、量子阱激光器、量子点激光器、半导体锁模激光器和锁模集成外腔表面发射激光器的组。在一些实施例中，脉冲激光器具有在5GHz到100GHz之间的脉冲重复率。在一些实施例中，光接收器包括光放大器(OA)。在一些实施例中，OA是量子点半导体光放大器。
在一些实施例中，调制是脉冲幅度调制(PAM)或正交幅度调制(QAM)中的一种。在一些实施例中，多个数据信号包括每波长2-16个数据信号。在一些实施例中，多个数据信号是数字信号和/或模拟信号。
在一些实施例中，一种传输系统包括第一收发器和第二收发器，其中，第一收发器和第二收发器中的每一个都包括光发射器、光接收器和控制器，其中，每个光发射器配置为基于多个数据信号调制脉冲激光信号以形成多个调制的光数据信号，对所述多个调制的光数据信号进行光时分复用以获得复用的光数据信号，以及将所述复用的光数据信号与从所述脉冲激光信号中导出的光时钟信号一起传输，并且其中每个光接收器包括时钟恢复支路和数据支路，其中所述时钟恢复支路配置为将所述光时钟信号恢复并相移为多个相移恢复的光时钟信号，其中所述数据支路包括多个SA，并且其中每个SA与所述多个相移恢复的光时钟信号中的一个光通信，并且配置为接收所述复用的光数据信号，并且根据所述多个相移恢复的光时钟信号中的一个传输在所述复用的光数据信号中接收的所述调制的光数据信号中的一个。
在一些实施例中，每个控制器配置为监测收发器性能并且用于执行发射器和接收器的调节，以便优化收发器性能。在一些实施例中，监测包括对误码率、数据吞吐量、帧丢失或抖动中的一个或多个的监测。在一些实施例中，每个收发器形成在作为IC的公共半导体基板上。
本概述设置为以简化的形式介绍概念的选择，这些概念将在下面的详细说明中进一步描述。本概述不旨在识别所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。
附图说明
本文公开的实施例仅通过示例的方式参考以下附图来描述，其中：
图1A示出了根据一些实施例的用于在单模光纤上进行数据传输的光系统；
图1B示出了根据一些实施例的用于与单模光纤一起使用的发射器；
图1C示出了根据一些实施例的发射器内的光信号的说明性信号幅度图；
图1D示出了根据一些实施例的用于与单模光纤一起使用的接收器；
图1E示出了根据一些实施例的接收器内的光信号的说明性信号幅度图；
图1F和图1G示出了根据一些实施例的多个光传输系统；
图2A示出了根据一些实施例的用于在全双工光纤上进行数据传输的光系统；
图2B示出了根据一些实施例的用于与全双工光纤一起使用的发射器；
图2C示出了根据一些实施例的用于与全双工光纤一起使用的耦合组件；
图2D示出了根据一些实施例的用于与全双工光纤一起使用的接收器；
图2E和图2F示出了根据一些实施例的多个光传输系统。
具体实施方式
实施例的各个方面涉及实现高数据速率光信号的系统、设备和方法，该高数据速率光信号具有降低的功耗、降低的延迟和降低的计算复杂性。图1A-1G示出了根据一些实施例的用于数据传输的光系统。如图1A所示，光传输系统100包括收发器108-1和108-2。每个收发器108包括光发射器110、光接收器140和控制器160。
发射器110-1通过单模光纤电缆170-1与接收器140-2进行光通信以传输单向数据信号102，并且发射器110-2通过单模光纤电缆170-2与接收器140-1进行光通信以传输单向数据信号104。在一些实施例中，单个光纤电缆170可以用于双向光通信，诸如通过使用不同的波长来传输数据信号102和104。诸如信号102和104的数据信号在本文中也被称为“信道”。在一些实施例中，每个收发器108-1和108-2均被设置为共享半导体基板上的集成电路(IC)。
数据信号102、104是电数据信号。在一些实施例中，数据信号102、104是数字信号，并且激光脉冲重复率等于或大于数字信号率。在一些实施例中，数据信号102、104是模拟电信号，并且激光脉冲重复率等于或大于模拟电信号的奈奎斯特频率。在一些实施例中，数据信号102、104是数字信号和模拟信号的组合。为了简单起见，图1A-1G示出了在每个传输方向上的两个信道(数据信号102-1和102-2以及数据信号104-1和104-2)的传输，但是应当理解的是，系统100可以复用和传输两个以上的信道。在一些实施例中，支持每波长2-16个数据信号。
控制器160是如本文所定义的计算装置。控制器160-1与发射器110-1和接收器140-1进行数据通信，并且控制器160-2与发射器110-2和接收器140-2进行数据通信以如下面进一步描述的控制收发器108-1和108-2中的每一个进行系统100的操作。
参考图IB进一步描述了每个发射器110的部件，并且每个发射器110的部件都包括脉冲激光器112、偏振分离器114、3dB分离器116、驱动器118、电光(EG)调制器120、可调谐移相器122、3dB耦合器124、偏振耦合器126和脉冲整形器128。在一些实施例中，发射器110的部件形成在作为IC的公共半导体上。
脉冲激光器112提供了可以基于数据信号102进行调制的用于数据信号102的光传输的源脉冲激光信号。脉冲激光信号也被用作时钟，并且与调制的数据一起传输以使得能够解调数据信号。在一些实施例中，脉冲激光器112以此处表示为λ1的固定波长工作。脉冲激光器112以周期性的重复频率发射脉冲。在一些实施例中，脉冲激光器112可以是体激光器、量子阱激光器、量子点激光器、半导体锁模激光器、高功率半导体激光器或锁模集成外腔表面发射激光器中的任何一种。在一些实施例中，脉冲激光器112可以支持5GHz到100GHz之间的脉冲重复率。在一些实施例中，脉冲激光器112可以支持100GHz-400GHz之间的脉冲重复。
偏振分离器114将脉冲激光信号分成正交的横向模式。在系统100中，一种模式用于数据传输，而另一种模式则用于时钟传输。数据在TE(横向电)模式下在数据支路113上传输，时钟在TM(横向磁)模式下在时钟支路111上传输，或相反的(数据在TM上和时钟在TE上)。在一些实施例中，偏振分离器114在两种模式之间不相等地分割脉冲激光信号强度。分割比率的非限制性实例包括90/10和80/20。在一些实施例中，偏振分离器114在两种模式之间相等地分割脉冲激光信号。两种模式可预期的在传输期间可能遭受相同的失真，而对正交性没有影响。
在数据支路113中，发射器112提供多个数据信号102(或104)的OTDM。示例性地，为了简单起见，示出了两个数据信号102-1和102-2以及两个驱动器118-1、118-2和两个EO调制器120-1、120-2，但是应当理解的是，可以支持多个(多于两个)数据信号。3dB分离器116根据所支持的数据信号的数量(此处显示为两个)来分割脉冲横模激光信号。在一些实施例中，每个数据信号102经由驱动器118输入到发射器112中。驱动器118可以向EO调制器120供电，并且可以调节输入数据信号102的电信号电平。
EO调制器120基于输入数据信号102调制源脉冲激光信号。在一些实施例中，EO调制器可以包括用于处理模拟电输入的数模转换器(DAC)(未示出)。在一些实施例中，脉冲(时钟)速率以及由此调制的信道速率为：R/(信道数)。
可以应用包括但不限于脉冲幅度调制(PAM)或正交幅度调制(QAM)的各种调制方案。可调谐移相器122对第二和其他信道的相位进行移位，以获得调制(相移)信道(指示为λ1S1-MOD、λ1S2-MOD，SHIFT)，使得信道脉冲将在3dB耦合器124处组合时交错。耦合器124组合调制(相移)信道(指示为λ1S1-MOD、λ1S2-MOD，SHIFT)，以形成数据支路113的OTDM输出信号(指示为λ1OTDM)，其脉冲速率为：R×(信道数)。
图1C示出了调制(相移)信道(指示为λ1S1-MOD、λ1S2-MOD，SHIFT)和数据支路113的组合OTDM输出(指示为λ1OTDM)以及时钟信号(指示为λ1-CLOCK)的说明性信号幅度图。
偏振耦合器126将数据支路113和时钟支路111的横向模式组合在一起，以形成正交横向信号，以承载OTDM输出和时钟，指示为λ1OTDM+CLOCK。在一些实施例中，脉冲整形器128整形并均衡λ1OTDM+CLOCK的脉冲高度和形状以形成发射器输出106。在一些实施例中，脉冲整形器128可以耦合到光纤电缆170。在一些实施例中，脉冲整形器128可以如下面进一步描述的馈送到WDM复用器中。在一些实施例中，可以使用滤波器组来实现脉冲整形。在一些实施例中，可以使用嵌套的不平衡马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉仪(MZI)、环形谐振器或MZI和环形谐振器的组合来实现脉冲整形。发射器输出106在光纤电缆170上朝向接收器140传输。
在发射器110中，控制器160可以监测和控制所有部件，并提供可调节部件的自动调节诸如移相器122、脉冲整形器128和驱动器118的自动调节。
参考图1D进一步描述了每个接收器140的部件，并且每个接收器140的部件可以包括光放大器(OA)142、偏振分离器144、分离器146、偏振/相位控制器(PC)148、可调谐移相器150、色散管理器152、可饱和吸收器(SA)154、驱动器155、循环器156和输出部件158。在一些实施例中，接收器140的部件可以作为IC形成在公共半导体基板上。
OA 142对从发射器110接收到的信号进行升压。在一些实施例中，OA 142可以耦合到光纤电缆170。在一些实施例中，OA 142可以连接到如下面进一步描述的WDM解复用器。在一些实施例中，OA 142可以是具有低功耗和不同波长之间最小串扰的量子点半导体光放大器。在一些实施例中，驱动器145可以向OA 142供电。
OA 142(λ1OTDM+CLOCK)的输出馈送到偏振分离器144，该偏振分离器144将接收信号(λ1OTDM+CLOCK)分割为正交横向模式。在数据支路141上传输数据模式(如在发射器中定义的TM或TE)，并且在时钟恢复支路143上传输时钟模式(如在接收器中定义的TM或TE)。在一些实施例中，偏振分离器144在两种模式之间不相等地分割所接收的信号。分割比的非限制性实例包括90/10和80/20。在一些实施例中，偏振分离器144在两种模式之间相等地分割所接收的信号。
图1E示出了在数据支路141内分割的组合OTDM信号(此处表示为λ1OTDM)、时钟支路143的恢复时钟和相移时钟(此处表示为λ1-CLOCK,λ1-CLOCK SHIFT)以及恢复的调制(相移)信道(此处表示为λ1S1-MOD、λ1S2-MOD，SHIFT)的说明性信号幅度图。
在数据支路141中，分离器146-1根据由发射器110时分复用的信道的数量来分割OTDM。因此，数据支路141的每个支路都携带λ1OTDM。类似地，在时钟支路143中，分离器146-2根据由发射器110时分复用的信道数来分割时钟信号λ1-CLOCK。如上所述，为了简单起见，示出了两个OTDM信道和对应的两个时钟信道，但是应当理解的是，可以对多个信道进行解复用。
在一些实施例中，偏振/相位控制器(PC)148可以设置为匹配偏振并校正相位失配。示例性地，提供了多个PC 148-1..148-4，每个PC在单独的信号或时钟支路上。可调谐移相器150-1和150-2对时钟信道的相位进行移位，使得时钟脉冲将定时为与数据支路141中的OTDM信号的交织信道一致。每个色散管理器(DM)152可以校正已经影响数据和/或时钟信号的光信道中的色散。示例性地，提供了多个DM 152-1…152-4，每个DM在单独的支路上。DM152还可以引入对由SA 154引入的色散的预校正。在一些实施例中，DM 152可以包括由温度控制器153控制的啁啾布拉格光栅。在一些实施例中，驱动器155可以向相应的SA 154供电。
时钟支路143的每个输出(此处表示为λ1-CLOCK和λ1-CLOCK SHIFT)馈送到数据支路141中的相应循环器156。示例性地，两个循环器156-1、156-2、两个SA 154-1、154-2和两个驱动器155-1、155-2都示出为对应于两个复用的数据信道。在一些实施例中，循环器156可以是非往复式、单向、三端口循环器。在图1D中，循环器156被示出为具有顺时针方向，但是应当理解的是，所采用的方向将是功能性的。在使用中，时钟输入循环到SA 154。在一些实施例中，每个SA 154可以是量子阱(QW)半导体SA、量子点SA或体半导体SA中的任何一种。
时钟脉冲将使SA 154饱和，迫使SA 154透明，从而通过对应于脉冲周期的SA 154“释放”或“传输”当前OTDM交织的信道脉冲。因此，λ1-CLOCK和λ1-CLOCK SHIFT将分别在不同的时间段使SA 154-1和SA 154-2饱和，每个时间段对应于单独的OTDM信道，从而通过SA 154释放当前OTDM信道脉冲。当时钟信号在脉冲之间时(低时钟信号)，SA 154未饱和，从而阻塞其他OTDM信道。在一些实施例中，每个SA 154-1或154-2提供了每个恢复的时钟159-1或159-2的电输出。
释放的OTDM脉冲将进入循环器156，并且将被循环到输出部件(OC)158。每个OC158包括将释放的光信道转换回电数据信号102所必需的那些部件。示例性地，示出了对应于两个复用数据信道的两个OC 158-1、158-2。OC 158可以包括用于光电转换的光电二极管(PD)或PD阵列、跨阻抗放大器(TIA)、DAC和/或限幅放大器(LA)中的一个或多个。
在接收器140中，控制器160可以监测和控制所有部件，并提供对诸如移相器150、OA 142、驱动器145、155和DM 152的可调节部件的自动调节。在一些实施例中，控制器160依据误比特率、数据吞吐量、帧丢失、抖动和其他参数中的一个或多个来监测收发器108的性能，然后执行可调节部件(在传输器110和接收器140两者中)的调整，以优化收发器108性能。
如图1F所示，在一些实施例中，可以并行地提供多个系统100-1、100-2至100-X(其中X＝N/2)，每个系统100在单独的一对光纤电缆170-1和170-2上操作。如进一步示出的，系统100中的每一个可以在每个方向(102、104)上提供多达四个信道的OTDM。在一些实施例中，可以提供多于四个的信道。系统100-1、100-2、100-X中的每一个都可以使用具有相同波长或不同波长或波长组合的脉冲激光器112来操作。
如图1G所示，在一些实施例中，多个系统100-1至100-X可以与波分复用(WDM)复用器172-1和174-2以及解复用器172-2和174-1并行设置，每个复用器172-1和174-2在各自的单个光纤电缆170-1和170-2上操作。对于使用WDM的操作，系统100-1、100-2...100-N中的每一个使用具有不同波长的相应脉冲激光器112。如图1G中进一步示出的，系统100中的每一个可以在每个方向(102，104)上提供多达四个信道的OTDM。在一些实施例中，可以提供多于四个的信道。
图2A-2F示出了根据一些实施例的用于在全双工光纤上双向数据传输的光系统。如图2A所示，光传输系统200包括收发器208-1和208-2。每个收发器208包括光发射器210、光接收器240、耦合组件209和控制器260。
发射器210-1通过全双工光缆270与接收器240-2进行光纤通信，以使用第一波长(λ1)传输数据信号102，并且发射器210-2通过全双功光缆270与接收器240-1进行光纤通信以使用第二波长(λ2)传输数据信号104。在一些实施例中，收发器208中的每一个被提供为共享半导体基板上的IC。
数据信号102、104是电数据信号。在一些实施例中，数据信号102、104是数字信号，并且激光脉冲重复率等于或大于数字信号率。在一些实施例中，数据信号102、104是模拟电信号，并且激光脉冲重复率等于或大于模拟电信号的奈奎斯特频率。在一些实施例中，数据信号102、104是数字信号和模拟信号的组合。为了简单起见，图2A-2F示出了在每个传输方向(数据信号102-1和102-2以及数据信号104-1和104-2)上的两个信道的传输，但是应当理解的是，系统200可以传输两个以上的信道。在一些实施例中，支持每波长2-16个数据信号。
每个控制器260是如本文所定义的计算设备。控制器260-1与发射器210-1和接收器240-1进行数据通信，并且控制器260-2与发射器210-2和接收器240-2进行数据通信，以控制收发器208-1和208-2中的每一个用于系统200的操作，如下面进一步描述的。在一些实施例中，耦合组件209-1、209-2中的每一个与其相应的控制器260-1、260-2进行数据通信。
参考图2B进一步描述了每个发射器210的部件，并且包括脉冲激光器112、分离器214、3dB分离器116、驱动器118、EO调制器120、可调谐移相器122、3dB耦合器124和脉冲整形器228。在一些实施例中，发射器210的部件形成在作为IC的公共半导体上。发射器110的相同标号的部件是相同的部件，并且在发射器210中提供相同的功能，因此不再描述。
分离器214将脉冲激光信号分割成准备用于传输的OTDM信号的数据支路213和用于时钟传输的时钟支路211。在一些实施例中，分离器214在两个支路之间不相等地分割脉冲激光信号强度。分割比的非限制性实例包括90/10和80/20。在一些实施例中，分离器214在两个支路之间相等地分割脉冲激光信号。
在数据支路213中，发射器212提供了多个数据信号102(或104)的OTDM。为了简单起见，示出了两个数据信号102-1和102-2，但是应当理解的是，可以支持多个数据信号。数据支路213的功能与系统100相同，并形成脉冲速率为R×(信道数)的数据支路233的OTDM输出(表示为λ1OTDM)。
在一些实施例中，脉冲整形器228-1整形并均衡λ1OTDM的脉冲高度和形状。在一些实施例中，脉冲整形器228-2整形并均衡λ1-CLOCK的脉冲高度。在一些实现例中，可以使用滤波器组实现脉冲整形。在一些实施例中，可以使用嵌套的不平衡MZI或环形谐振器或MZI和环形谐振器的组合来实现脉冲整形。
如图2C所示，发射器210的输出馈送到耦合组件209中。每个耦合组件209包括循环器230和耦合器232。脉冲整形器228-1将λ1OTDM馈送到光循环器230-1，脉冲整形器288-2将λ1CLOCK馈送到光循环器230-2。在一些实施例中，循环器230可以是非往复式、单向、三端口循环器。在图2C中，循环器230被示出为具有顺时针方向，但是应当理解的是，所采用的方向将是功能性的。
循环器230端口中的一个连接到耦合器232。耦合器232-1将输出(Tx)λ1OTDM耦合到电缆270中的第一光纤，耦合器232-2将输出λ1-CLOCK耦合到光纤电缆270的第二光纤。输入(Rx)时钟以及OTDM信号λ2OTDM和λ2-CLOCK从电缆270、离开耦合器232并由循环器230引导到循环器230的出口，该出口耦合到“同侧”接收器240的输入。
在发射器210中，控制器160可以监测和控制所有部件，并提供对诸如移相器122、脉冲整形器228和驱动器118的可调节部件的自动调节。
参考图2D进一步描述了每个接收器140的部件，并且该每个接收器140的部件可以包括光放大器(OA)242、分离器146、偏振/相位控制器(PC)148、可调谐移相器150、色散管理器152、可饱和吸收器154、驱动器155、循环器156和输出部件158。在一些实施例中，接收器240的部件可以形成在作为IC的公共半导体上。接收器140的相同标号的部件是相同的部件，并且在接收器240中提供相同的功能，因此不再描述。
OA 242-1将从发射器210接收到的OTDM信号进行升压。OA 242-2将从发射器210接收的时钟信号进行升压。两个OA242都可以经由耦合组件209耦合到光纤电缆270。在一些实施例中，OA 242可以连接到如下面进一步描述的WDM解复用器。在一些实施例中，OA 242可以是具有低功耗和不同波长之间最小串扰的量子点半导体光放大器。在一些实施例中，驱动器245可以向OA242供电。
OA 242-1的输出馈送到数据支路241，并且OA 242-2的输出在时钟支路243上传输。数据支路241的功能和操作与如上所述的数据支路141相同，并且时钟支路243的功能和操作与如上所示的时钟支路143相同。
在接收器240中，控制器260可以监测和控制所有部件，并提供对诸如移相器150、OA242、驱动器155和DM 152之类的可调节部件的自动调节。在一些实施例中，控制器260依据误码率、数据吞吐量、帧丢失、抖动和其他参数中的一个或多个来监测收发器208的性能，然后执行可调节部件的调节(在发射器210和接收器240两者中)，以优化收发器208性能。
如图2E所示，在一些实施例中，可以并行地提供多个系统200-1、200-2至200-X(其中X＝N/2)，每个系统在单独的全双工光纤电缆270-1、270-2…270-X上操作。如进一步示出的，每个系统200可以在每个方向(102，104)上提供多达四个信道的OTDM。在一些实施例中，可以提供多于四个的信道。系统200-1、200-2…200-X中的每一个都可以使用具有相同波长或不同波长或波长组合的脉冲激光器112来操作。
如图2F所示，在一些实施例中，可以并行地提供多个系统200以及在全双工光纤电缆270上操作的双WDM复用器272-1和272-2和解复用器274-1和274-2。为了简单起见，在图2F中仅示出了一个传输方向。使用WDM对272-1和274-1传输OTDM信号，并且使用WDM对272-2和274-2传输时钟信号。在一些实施例中，一个OA 242被定位在解复用器274-1之前，并且一个OA 242被定位在解复用器274-2之前。对于使用WDM的操作，系统200-1、200-2…200-X中的每一个都使用具有不同波长的脉冲激光器112。如进一步示出的，每个系统200可以提供多达四个信道的OTDM。在一些实施例中，可以提供多于四个的信道。
在本申请的权利要求或说明书中，除非另有说明，否则修改了本发明的实施例的一个或多个特征的条件或关系特性的形容词(诸如“实质上”和“关于”)，被理解为意指条件或特性被定义为在对实施例的操作可接受的公差范围。
本公开的方法和系统的实现可以涉及手动、自动或其组合执行或完成某些选定的任务或步骤。此外，根据本公开的方法和系统的优选实施例的实际仪器和设备，可以通过任何固件的任何操作系统上的硬件(HW)或软件(SW)，或者通过它们的组合来实现几个选择的步骤。例如，作为硬件，本公开的选定步骤可以实现为芯片或电路。作为软件或算法，本公开的所选步骤可以被实现为由计算机使用任何合适的操作系统执行的多个软件指令。在任何情况下，本公开的方法和系统的选定步骤可以被描述为由数据处理器执行，诸如用于执行多个指令的计算平台。
尽管本公开是关于计算设备或计算机来描述的，但是应当注意的是，可选地，任何具有数据处理器和执行一个或多个指令的能力的设备都可以被描述为计算设备，包括但不限于任何类型的个人计算机(PC)、服务器、分布式服务器、主控制单元、虚拟服务器、云计算平台、蜂窝电话、IP电话、智能手机、智能手表或PDA(个人数字助理)。相互通信的任何两个或多个这种设备可以选择性地形成“网络”或“计算机网络”。
应当理解的是，在权利要求或说明书提及“一(a，an)”元件的情况下，这种提及不应被解释为该元件只有一个。在本申请的说明书和权利要求书中，每个动词“包括”、“包含”和“有”及其共轭词都用于表示动词的宾语不一定是动词主语的组成部分、元件或部分的完整列表。
虽然本公开描述了有限数量的实施例，但是应当理解的是，可以对这种实施例进行许多变型、修改和其他应用。本公开将被理解为不受本文所描述的特定实施例的限制，而仅受所附权利要求的范围的限制。

Claims (18)

1.一种系统，包括：
光发射器，所述光发射器包括用于输出脉冲激光信号的脉冲激光器，其中，所述光发射器配置为基于多个数据信号调制所述脉冲激光信号以形成多个调制的光数据信号、对所述多个调制的光数据信号进行光时分复用以获得复用的光数据信号、以及将所述复用的光数据信号与从所述脉冲激光信号中导出的光时钟信号一起传输；以及
光接收器，所述光接收器包括时钟恢复支路和数据支路；
其中，所述时钟恢复支路配置为将所述光时钟信号恢复并相移为多个相移恢复的光时钟信号；
其中，所述数据支路包括多个可饱和吸收器(SA)；以及
其中，每个SA与所述多个相移恢复的光时钟信号中的一个光通信，并且配置为接收所述复用的光数据信号并且根据所述多个相移恢复的光时钟信号中的一个传输在所述复用的光数据信号中接收的所述调制的光数据信号中的一个。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光时钟信号和所述复用的光数据信号由所述光发射器在单模光纤电缆上以正交横向模式进行传输。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光时钟信号和所述复用的光数据信号均由所述光发射器在全双工光纤电缆中的单独电缆上进行传输。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，来自所述多个相移恢复的光时钟信号中的一个的时钟脉冲使相应SA饱和，从而使相应SA释放来自所述多个调制的光数据信号中的一个的脉冲。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述时钟恢复支路包括分离器和移相器，用于将所述光时钟信号提取到多个相移提取的光时钟信号相移恢复的光时钟信号中。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光接收器还包括一个或多个色散管理器，所述一个或更多个色散管理器配置为对所述多个调制的光数据信号和所述多个相位恢复的光时钟信号进行色散校正。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光接收器还包括输出部件，所述输出部件配置为从所述多个调制的光数据信号中的每一个提取所述多个数据信号。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述脉冲激光器选自包括体激光器、量子阱激光器、量子点激光器、半导体锁模激光器和锁模集成外腔表面发射激光器的组。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述脉冲激光器具有在5GHz到100GHz之间的脉冲重复率。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光接收器包括光放大器(OA)。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述OA是量子点半导体光放大器。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述调制是脉冲幅度调制(PAM)或正交幅度调制(QAM)中的一种。
13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个数据信号包括每波长2-16个数据信号。
14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个数据信号包括数字信号和/或模拟信号。
15.一种传输系统，包括：
第一收发器；以及
第二收发器，
其中，所述第一收发器和所述第二收发器中的每一个都包括光发射器、光接收器和控制器，
其中，每个光发射器配置为基于多个数据信号调制脉冲激光信号以形成多个调制的光数据信号、对所述多个调制的光数据信号进行光时分复用以获得复用的光数据信号、以及将所述复用的光数据信号与从所述脉冲激光信号中导出的光时钟信号一起传输，
其中，每个光接收器包括时钟恢复支路和数据支路，其中所述时钟恢复支路配置为将所述光时钟信号恢复并相移为多个相移恢复的光时钟信号，
其中，所述数据支路包括多个可饱和吸收器(SA)；以及
其中，每个SA与所述多个相移恢复的光时钟信号中的一个光通信，并且配置为接收所述复用的光数据信号并且根据所述多个相移恢复的光时钟信号中的一个传输在所述复用的光数据信号中接收的所述调制的光数据信号中的一个。
16.根据权利要求15所述的传输系统，其中，每个控制器配置为监测收发器性能并且执行发射器和接收器的调节以便优化所述收发器性能。
17.根据权利要求16所述的传输系统，其中，所述监测包括对误码率、数据吞吐量、帧丢失或抖动中的一个或多个的监测。
18.根据权利要求15所述的传输系统，其中，每个收发器作为IC形成在公共半导体基板上。
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