CN117728896A - 一种光时分复用装置、方法、发射机及传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光通信技术领域，公开了一种光时分复用装置、方法、发射机及传输系统，该装置中功率分路器用于将相干光源输出的光信号分为多路功率相同的初始子载波；相位调制阵列用于根据外界输入的基频驱动电信号对多路功率相同的初始子载波的相位进行调制获得多路相位调制子载波；第一移相阵列用于对多路相位调制子载波进行相位补偿获得多路校正子载波；第一耦合器用于将多路校正子载波划分为同一周期内多路不同时隙的光载波，并将多路不同时隙的光载波分配到不同的输出通道输出。本发明通过控制基频驱动电信号的初始相位来精准输出不同时隙的光载波实现光时分复用，减小装置复杂度，降低系统功耗和维护成本。

Description

一种光时分复用装置、方法、发射机及传输系统

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光时分复用装置、方法、发射机及传输系统。

背景技术

光时分复用技术（Optical Time Division Multiplexing，OTDM）通过在时间域内对单波长光信号进行多路复用来实现高效的数据传输，允许在同一光纤上通过不同时间槽传输多个光信号，且不引入波分，因此显著增加了通信系统的传输容量，愈发受到人们关注。

传统光时分复用系统使用平面光波回路(Planar lightwave circuit, PLC)或利用光延时线集成MUX实现对光信号的光时延处理并合成一路高速OTDM信号，在实现过程中需要一个时钟精确的锁模激光器进行时钟同步，再通过设置不同长度的输出波导来实现光信号的时延处理后合成高速OTDM信号，因此现有光时分复用技术存在结构复杂，成本较高的问题。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种光时分复用装置、方法、发射机及传输系统，旨在解决现有光时分复用技术结构复杂，成本较高的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种光时分复用系统，该光时分复用装置包括：功率分路器、相位调制阵列、第一移相阵列和第一耦合器；

所述功率分路器的输出端与所述相位调制阵列的输入端连接，所述相位调制阵列的输出端与所述第一移相阵列的输入端相连，所述第一移相阵列的输出端与所述第一耦合器相连；

所述功率分路器，用于将相干光源输出的光信号分为多路功率相同的初始子载波；

所述相位调制阵列，用于根据外界输入的基频驱动电信号对所述多路功率相同的初始子载波的相位进行调制，获得多路相位调制子载波；所述多路相位调制子载波的相位均不相同，且满足预设相位关系；

所述第一移相阵列，用于对所述多路相位调制子载波进行相位补偿，获得多路校正子载波；

第一耦合器，用于将所述多路校正子载波划分为同一周期内多路不同时隙的光载波，并将所述多路不同时隙的光载波分配到不同的输出通道输出。

可选地，所述功率分路器、所述相位调制阵列、所述第一移相阵列和所述第一耦合器均单片集成在光子集成芯片上；

所述功率分路器、所述相位调制阵列、所述第一移相阵列和所述第一耦合器之间通过波导连接。

可选地，所述相位调制阵列包括多个调制器；所述调制器的数量与子载波的数量相同；

各所述调制器的输入端均与所述功率分路器连接，各所述调制器的输出端均与所述第一移相阵列连接；各所述调制器对应的所述基频驱动电信号的初始相位均不相同；

所述调制器，用于根据外界输入的对应的所述基频驱动电信号的初始相位和对应的所述初始子载波，生成对应的所述相位调制子载波；所述预设相位关系为各所述相位调制子载波之间的相位差与对应的所述基频驱动电信号的初始相位之间的相位差相同。

可选地，所述第一移相阵列包括多个移相器；所述移相器的数量与所述相位调制子载波的数量相同；

所述移相器的输入端与所述相位调制阵列连接，所述移相器的输出端与所述第一耦合器连接；

所述移相器，用于根据对应的所述相位调制子载波的相位与预设相位之间的相位之差，补偿对应的所述相位调制子载波的相位，获得对应的所述校正子载波。

可选地，所述功率分路器、所述相位调制阵列、所述第一移相阵列和所述第一耦合器单片集成的工艺体系，包括：绝缘体上硅工艺体系、氮化硅工艺体系、薄膜铌酸锂工艺体系、磷化铟工艺体系和/或砷化镓工艺体系。

此外，为实现上述目的，本发明还提出了一种基于上述光时分复用装置的光时分复用方法，该方法包括；

所述功率分路器将相干光源输出的光信号分为多路功率相同的初始子载波；

所述相位调制阵列根据外界输入的基频驱动电信号对所述多路功率相同的初始子载波的相位进行调制，获得多路相位调制子载波；所述多路相位调制子载波的相位均不相同，且满足预设相位关系；

所述第一移相阵列对所述多路相位调制子载波进行相位补偿，获得多路校正子载波；

第一耦合器将所述多路校正子载波划分为同一周期内多路不同时隙的光载波，并将所述多路不同时隙的光载波分配到不同的输出通道输出。

可选地，所述相位调制阵列包括多个调制器，所述调制器的数量与所述子载波的数量相同；各所述调制器输入的所述基频驱动电信号的初始相位均不相同；

所述相位调制阵列根据外界输入的基频驱动电信号对所述多路功率相同的初始子载波的相位进行调制，获得多路相位调制子载波的步骤，还包括：

所述调制器根据外界输入的对应的所述基频驱动电信号的初始相位和对应的所述初始子载波，生成对应的所述相位调制子载波；所述预设相位关系为各所述相位调制子载波之间的相位差与对应的所述基频驱动电信号的初始相位之间的相位差相同。

此外，为实现上述目的，本发明还提出了一种光时分复用发射机，该光时分复用发射机集成在光子集成芯片上，光时分复用发射机包括：如上述的光时分复用装置、信号调制单元和第二耦合器；

所述光时分复用装置的输出端与所述信号调制单元的输入端连接，所述信号调制单元的输出端与所述第二耦合器连接；

所述信号调制单元，用于将待传输电信号调制至所述光时分复用装置输出的所述多路不同时隙的光载波，获得多路调制信号；

所述第二耦合器，用于将所述多路调制信号组合为高速时分复用光信号，并将所述高速时分复用光信号同时分配到所有的输出通道输出；所述高速时分复用光信号为多倍基频速率的光信号。

可选地，光时分复用发射机，还包括：第二移相阵列和第三耦合器；

所述第二移相阵列的输入端与所述第二耦合器连接，所述第二移相阵列的输出端与所述第三耦合器连接；

所述第二移相阵列，用于将所述多路高速时分复用光信号的相位均调整至预设输出相位，获得多路相位调节光信号；

所述第三耦合器，用于对所述多路相位调节光信号进行功率合并，获得功率无损时分复用光信号，并将所述功率无损时分复用光信号分配至预设输出通道输出。

此外，为实现上述目的，本发明还提出了一种光时分复用传输系统，该光时分复用传输系统包括：光时分解复用接收机和如上述的光时分复用发射机；

其中，所述光时分解复用接收机包括：光时分解复用装置和探测模块；所述光时分解复用装置的结构与如上述的光时分复用装置的结构相同。

本发明公开了一种光时分复用装置、方法、发射机及传输系统，该光时分复用装置包括：功率分路器的输出端与相位调制阵列的输入端连接，相位调制阵列的输出端与第一移相阵列的输入端相连，第一移相阵列的输出端与第一耦合器相连；功率分路器，用于将相干光源输出的光信号分为多路功率相同的初始子载波；相位调制阵列，用于根据外界输入的基频驱动电信号对多路功率相同的初始子载波的相位进行调制，获得多路相位调制子载波；多路相位调制子载波的相位均不相同，且满足预设相位关系；第一移相阵列，用于对多路相位调制子载波进行相位补偿，获得多路校正子载波；第一耦合器，用于将多路校正子载波划分为同一周期内多路不同时隙的光载波，并将多路不同时隙的光载波分配到不同的输出通道输出。相位调制阵列包括多个调制器；调制器的数量与子载波的数量相同；各调制器的输入端均与功率分路器连接，各调制器的输出端均与第一移相阵列连接；各调制器对应的基频驱动电信号的初始相位均不相同；调制器，用于根据外界输入的对应的基频驱动电信号的初始相位和对应的子载波，生成对应的相位调制子载波；预设相位关系为各相位调制子载波之间的相位差与对应的基频驱动电信号的初始相位之间的相位差相同。第一移相阵列包括多个移相器；移相器的数量与相位调制子载波的数量相同；移相器的输入端与相位调制阵列连接，移相器的输出端与第一耦合器连接；移相器，用于根据对应的相位调制子载波的相位与预设相位之间的相位之差，补偿对应的相位调制子载波的相位，获得对应的校正子载波。因此，本发明可通过上述装置直接控制基频时钟电信号的初始相位来控制相位调制子载波的相位，从而精确地实现并行的倍频开关以实现时分复用功能，并为多倍于基频速率的高速光信号合成提供了思路。本发明可直接通过控制基频驱动电信号的初始相位来控制输出各路光载波的时延，同时可控制一个周期内每一个端口的光载波输出的时延和顺序；而现有技术只能通过控制波导的长度来控制光载波的输出时间延迟，长度越长的时间延迟越大。因此相较于现有技术，本发明不仅对锁模激光器的时钟精确度不高，也不需要用很长的波导作为延迟线，可有效减小装置复杂度，降低系统功耗和维护成本。同时，本发明可采用基频驱动的电信号实现在光域内完成对信号的串并转换，突破电子瓶颈对高速单波长光信号的限制。此外，本发明中，功率分路器、相位调制阵列、第一移相阵列和第一耦合器均单片集成在光子集成芯片上；功率分路器、相位调制阵列、第一移相阵列和第一耦合器之间通过波导连接。功率分路器、相位调制阵列、第一移相阵列和第一耦合器单片集成的工艺体系，包括：绝缘体上硅工艺体系、氮化硅工艺体系、薄膜铌酸锂工艺体系、磷化铟工艺体系和/或砷化镓工艺体系。本发明提出的光时分复用装置集成片上的方式不仅可以避免现有不同低速信号调制通道在光纤传输存在的时间抖动和随机相位扰动的问题；也可极大压缩体积，方便进行设备小型化，从而进一步降低成本；同时还可使功耗进一步降低。

附图说明

图1为本发明光时分复用装置实施例的结构框图；

图2为本发明光时分复用装置实施例的功率分路器第一结构示意图；

图3为本发明光时分复用装置实施例的功率分路器第二结构示意图；

图4为本发明光时分复用装置实施例的结构示意图；

图5为本发明光时分复用装置实施例的调制器结构示意图；

图6为本发明光时分复用装置实施例的第一耦合器结构示意图；

图7为本发明光时分复用方法实施例的流程示意图；

图8为本发明光时分复用发射机实施例的第一结构示意图；

图9为本发明光时分复用发射机实施例的信号调制单元第一结构示意图；

图10为本发明光时分复用发射机实施例的信号调制单元第二结构示意图；

图11为本发明光时分复用发射机实施例的第二结构示意图；

图12为本发明光时分复用传输系统实施例的结构框图；

图13为本发明光时分复用传输系统实施例的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

可以理解的是，传统光时分复用装置需要时钟精确的锁模激光器，因此对激光光源要求较高的，成本较高；同时，现有光时分复用装置只能通过设置不同长度的波导实现光信号的延时输出，因此系统结构复杂且芯片面积大，本实施例提出了一种结构简单、易于控制的光时分复用装置，具体如下所示。

参照图1，图1为本发明光时分复用装置实施例的结构框图。如图1所示，本实施例中，光时分复用装置包括：功率分路器、相位调制阵列、第一移相阵列和第一耦合器；

所述功率分路器的输出端与所述相位调制阵列的输入端连接，所述相位调制阵列的输出端与所述第一移相阵列的输入端相连，所述第一移相阵列的输出端与所述第一耦合器相连；

所述功率分路器，用于将相干光源输出的光信号分为多路功率相同的初始子载波；

所述相位调制阵列，用于根据外界输入的基频驱动电信号对所述多路功率相同的初始子载波的相位进行调制，获得多路相位调制子载波；所述多路相位调制子载波的相位均不相同，且满足预设相位关系；

所述第一移相阵列，用于对所述多路相位调制子载波进行相位补偿，获得多路校正子载波；

第一耦合器，用于将所述多路校正子载波划分为同一周期内多路不同时隙的光载波，并将所述多路不同时隙的光载波分配到不同的输出通道输出。

需要理解的是，本实施例可直接通过控制相位调制阵列中的基频驱动电信号来对子载波进行相位调制，从而输出时隙分明的光载波，因此，本实施例中上述相干光源不需要达到现有光时分复用技术对时钟精确的高要求。

具体地，如上所示，本实施例中，光时分复用装置可由功率分路器、相位调制阵列、第一移相阵列、第一耦合器组成。其中，功率分路器的主要功能可以是实现相干光源输出的连续光波，即上述相干光源输出的光信号的等功率分路，获得多路功率相同的初始子载波，并将多路初始子载波传输至相位调制阵列，从而为输入相位调制阵列的基频驱动电信号提供光载波。该多路初始子载波的数量大于等于二，具体数目本实施例对此不加限制，同时，各路初始子载波不仅功率相同，且相位相同。

易理解的是，上述功率分路器实现的方式包括但不限于多模耦合器(MultimodeInterference, MMI)、级联Y分支(Y-branch)或使用逆设计方法(Inverse design)优化的功分器件等。具体地，参照图2和图3，图2为本发明光时分复用装置实施例的功率分路器第一结构示意图，图3为本发明光时分复用装置实施例的功率分路器第二结构示意图，图2所示结构一种典型的1×4 MMI结构的功率分路器示意图，可为初始光波，可为初始子载波；图3为一种典型的Y分支结构的功率分路器示意图，可为相干光源输出的光信号，/>可为初始子载波。

需要理解的是，上述相位调制阵列的主要功能是实现相位调制，即上述初始子载波的相位调控，具体地，本实施例中，可通过控制输入相位调制器的基频驱动电信号的初始相位，对多路初始子载波的相位进行调制，获得多路相位调制子载波。

进一步地，作为一种可实施方式，参照图4，图4为本发明光时分复用装置实施例的结构示意图，本实施例中，相位调制阵列包括多个调制器；所述调制器的数量与子载波的数量相同；

各所述调制器的输入端均与所述功率分路器连接，各所述调制器的输出端均与所述第一移相阵列连接；各所述调制器对应的所述基频驱动电信号的初始相位均不相同；

所述调制器，用于根据外界输入的对应的所述基频驱动电信号的初始相位和对应的所述初始子载波，生成对应的所述相位调制子载波；所述预设相位关系为各所述相位调制子载波之间的相位差与对应的所述基频驱动电信号的初始相位之间的相位差相同。

可理解的是，本实施例中，上述相位调制阵列可由多个调制器组成，即图4中的MOD（Modulator，调制器）。调制器的数量可与功率分路器的输出的初始子载波的数量相同。因此，各调制器的输入端均与功率分路器连接，同时，各调制器的输出端均与第一移相阵列连接。

需要理解的是，如图4所示，本实施例中上述基频驱动电信号可以是正弦信号。本实施例可通过控制各调制器输入的基频驱动电信号的初始相位来控制各调制器所输出的相位调制子载波，同时，各相位调制子载波的相位不同且满足预设相位关系，即各所述相位调制子载波之间的相位差与对应的所述基频驱动电信号的初始相位之间的相位差相同。因此，若本实施例控制输入至各调制器的基频驱动电信号的初始相位均不相同，且各基频驱动电信号之间存在一定的相位差，则各调制器输出的相位调制器子载波之间，也会存在与对应的基频驱动电信号相同的相位差。各初始相位之间的相位差可根据相位调制子载波的数量决定，例如，若本实施例中相位调制子载波共有四路，则各调制器输入的基频驱动电信号的初始相位之间相位差可以是360°/4=90°，相应地，相位调制阵列最后输出的四路相位调制子载波之间的相位差也可以是90°。

为了便于理解，参照图5，图5为本发明光时分复用装置实施例的调制器结构示意图，如图5所示，图中的灰色部分表示电极，u(t)表示在施加在电极上的射频调制信号，即上述基频驱动电信号。图5中，可表示光信号输入端，即上述初始子载波；/>可表示调制信号输出端，即上述相位调制子载波。当外部电场施加在光波导上时，它会引起波导材料中的电荷分布变化，从而导致折射率的变化。当光信号通过光波导时，受到折射率的影响，其传播速度和相位会随之变化。通过控制外部电场的强度，可以实现光信号的相位调制。

需要理解的是，本实施例中，上述第一移相阵列的主要功能是调整光载波相位，即上述多路相位调制子载波的相位。易理解的是，光信号在波导内传输过程中可能存在偏差，因此，为消除加工工艺带来的随机相位，使得各路光信号能满足预设的固定的时间延迟的需求，本实施例可增加上述第一移相阵列进行相位校正。

进一步地，作为一种可实施方式，本实施例中，第一移相阵列包括多个移相器；所述移相器的数量与所述相位调制子载波的数量相同；

所述移相器的输入端与所述相位调制阵列连接，所述移相器的输出端与所述第一耦合器连接；

所述移相器，用于根据对应的所述相位调制子载波的相位与预设相位之间的相位之差，补偿对应的所述相位调制子载波的相位，获得对应的所述校正子载波。

可理解的是，上述第一移相阵列可包含与相位调制子载波数量相同的移相器，以对相位调制阵列所输出的各路相位调制子载波分别进行相位校正，其中，移相器实现的方式包括但不限于采用电调制移相器和热调制移相器。以热调制移相器为例进行举例说明，本实施例可通过施加直流偏压到高电阻率的金属上从而对波导进行加热，通过波导材料的热光效应对相位调制子载波进行与预设相位之间的相对相位的调整，从而使各路相位调制子载波的相位均可达到预设相位，进而获得并输出校正子载波至第一耦合器，以保证后续输出的光时分复用光载波时间间隔的精确度。

需要说明的是，上述第一耦合器的主要功能是进行光信号合并，由于上述通过配置相位调制阵列和第一移相阵列使得多路校正子载波满足一定的相位关系，本实施例在通过上述第一耦合器进行耦合后，可以将多路校正子载波分为一个周期内时隙分明的多路不同时隙的光载波，并将多路不同时隙的光载波分配到不同的通道输出，最后实现光信号的时分复用功能。

易理解的是，上述第一耦合器的实现方式，包括但不限于多模干涉器(MultimodeInterference，MMI)，星形耦合器(Star Coupler)及多路定向耦合器(MultiportDirectional Coupler，MDC)。参照图6，图6为本发明光时分复用装置实施例的第一耦合器结构示意图，图6中的结构为一种典型的4×4 MMI（即多模干涉器）结构，图6中可以为上述多路校正子载波，/>可以为上述多路不同时隙的光载波。

需要理解的是，本实施例还可基于上述光时分复用装置避免现有基于电芯片的时分复用技术面临电子瓶颈对高速单波长光信号的限制。一方面，由上述分析可知，本申请相较于现有技术并对锁模激光器的时钟精确度不高作为激光光源；另一方面，本实施例可突破关于电信号的处理限制，具体地，以一分四路光时分复用为例，本实施例实现光时分复用的原理如下：

假设，1×N光功率分路器的传输矩阵S为1×N的矩阵，每个元素为1/N表示将光功率平均分配，可表示为：

；

相位调制阵列的传输矩阵P可为N×N的对角矩阵，对角线上的元素为，其中/>表示调制器的调制深度，/>表示第 i 路相位调制器基频时钟信号的初始相位，可表示为：

；

第一移相阵列的传输矩阵Q可为N×N的对角矩阵，对角线上的元素为，表示第i 路移相器对光信号的附加相移（即上述相位调制子载波的相位与预设相位之间的相位之差，可在实验过程中确定），可表示为：

；

第一耦合器的传输矩阵M可为N×N的矩阵，可表示为：

；

则本实施例中光时分复用装置的总传输矩阵为：M×Q×P×S，最后输出的四路光载波可以表示为：

；

式中，、/>、/>、/>分别为四路光载波的相位，是子载波经相位调制阵列、第一移相阵列和第一耦合器之后的输出结果。因此，本实施例可通过调节相位调制阵列中基频驱动电信号的初始相位，使得四路输出光信号的相位之间两两相差π/2（或90°），这样四路输出光信号在一个时间周期内时隙分明地从不同的端口分别输出，实现了时分复用的功能。

因此，本实施例可通过上述装置直接控制基频时钟信号的初始相位来控制相位调制子载波的相位，从而精确地实现并行的倍频开关以实现时分复用功能，并为多倍于基频速率的高速光信号合成提供了思路。即本实施例可直接通过控制电信号的初始相位来控制输出各路光载波的时延，同时可控制每一个端口信号输出光载波的顺序；而现有的只能通过控制波导延时线的长度来控制光载波的输出，长度越长的输出越晚，因此相较于现有技术，本实施例不仅对锁模激光器的时钟精确度不高，也不需要用很长的波导线，可有效减小装置复杂度。同时，本实施例可采用基频驱动的电信号实现在光域内完成对信号的串并转换，突破电子瓶颈对高速单波长光信号的限制。

此外，现有光纤系统中包含了昂贵的光电器件，如光纤、耦合器、光放大器等，系统通常具有较高的硬件成本和维护成本。因此，为进一步降低成本，本实施例还可将上述光时复用装置集成在光子集成芯片上，以实现多倍速率的光时分复用与解复用。

进一步地，作为一种可实施方式，本实施例中，功率分路器、相位调制阵列、第一移相阵列和第一耦合器均单片集成在光子集成芯片上；

功率分路器、相位调制阵列、第一移相阵列和第一耦合器之间通过波导连接。

易理解的是，相较于现有的使用分立器件组合为光时分复用系统的方法，本实施例可直接将光时分复用装置集成在芯片上，从而避免了分立器件之间用光纤传输信号存在的功率损耗，并可避免随机相位扰动，确保各路信号的相位差相对固定。且本实施例提出的集成化的光时分复用装置 ，可支持多路信号光时分复用，而不是两路，并且对于多路信号调制格式方面的要求降低。

进一步地，作为一种可实施方式，本实施例中，功率分路器、相位调制阵列、第一移相阵列和第一耦合器单片集成的工艺体系，包括：绝缘体上硅工艺体系、氮化硅工艺体系、薄膜铌酸锂工艺体系、磷化铟工艺体系和/或砷化镓工艺体系。

易理解的是，本实施例中上述功率分路器、第一移相阵列、相位调制阵列、第一耦合器均可以单片集成，集成工艺体系包括但不限于绝缘体上硅（Silicon on insulator，SOI）、氮化硅（Silicon nitride，SiN）（包括但不限于矩形波导、窗型波导、双层波导）、薄膜铌酸锂（Thin-film Lithium niobate, TFLN）、磷化铟（Indium phosphide，InP）、砷化镓（gallium arsenide，GaAs）和/或平面光波导回路（Planar lightwave circuit，PLC）等体系。通过上述集成工艺体系制成的光时分复用装置，相比于传统光时分复用系统具有更小的硬件成本，在系统小型化、低功耗及维护成本上更具优势；且光子集成芯片避免了光纤传输系统中不同通道存在时间抖动和随机相位扰动，提高数据传输的速率和质量。相较于使用离散器件构建的传统系统，单片集成极大的压缩了体积，方便进行设备小型化，进一步降低功耗。

综上，本实施例提出的单片集成的光时分复用装置不仅可以避免现有不同低速信号调制通道在光纤传输存在的时间抖动和随机相位扰动的问题；还可极大压缩体积，方便进行设备小型化，从而降低资本性成本（CAPEX）和运营性成本（OPEX）；同时还可使功耗进一步降低。

本实施例公开了一种光时分复用装置，该光时分复用装置包括：功率分路器的输出端与相位调制阵列的输入端连接，相位调制阵列的输出端与第一移相阵列的输入端相连，第一移相阵列的输出端与第一耦合器相连；功率分路器，用于将相干光源输出的光信号分为多路功率相同的初始子载波；相位调制阵列，用于根据外界输入的基频驱动电信号对多路功率相同的初始子载波的相位进行调制，获得多路相位调制子载波；多路相位调制子载波的相位均不相同，且满足预设相位关系；第一移相阵列，用于对多路相位调制子载波进行相位补偿，获得多路校正子载波；第一耦合器，用于将多路校正子载波划分为同一周期内多路不同时隙的光载波，并将多路不同时隙的光载波分配到不同的输出通道输出。相位调制阵列包括多个调制器；调制器的数量与子载波的数量相同；各调制器的输入端均与功率分路器连接，各调制器的输出端均与第一移相阵列连接；各调制器对应的基频驱动电信号的初始相位均不相同；调制器，用于根据外界输入的对应的基频驱动电信号的初始相位和对应的子载波，生成对应的相位调制子载波；预设相位关系为各相位调制子载波之间的相位差与对应的基频驱动电信号的初始相位之间的相位差相同。第一移相阵列包括多个移相器；移相器的数量与相位调制子载波的数量相同；移相器的输入端与相位调制阵列连接，移相器的输出端与第一耦合器连接；移相器，用于根据对应的相位调制子载波的相位与预设相位之间的相位之差，补偿对应的相位调制子载波的相位，获得对应的校正子载波。因此，本实施例可通过上述装置直接控制基频时钟电信号的初始相位来控制相位调制子载波的相位，从而精确地实现并行的倍频开关以实现时分复用功能，并为多倍于基频速率的高速光信号合成提供了思路。本实施例可直接通过控制基频驱动电信号的初始相位来控制输出各路光载波的时延，同时可控制一个周期内每一个端口的光载波输出光载波的时延和顺序；而现有技术只能通过控制波导的长度来控制光载波的输出时间延迟，长度越长的时间延迟越大。因此相较于现有技术，本实施例不仅对锁模激光器的时钟精确度不高，也不需要用很长的波导线作为延迟线，可有效减小装置复杂度，降低系统功耗和维护成本。同时，本实施例可采用基频驱动的电信号实现在光域内完成对信号的串并转换，突破电子瓶颈对高速单波长光信号的限制。此外，本实施例中，功率分路器、相位调制阵列、第一移相阵列和第一耦合器均单片集成在光子集成芯片上；功率分路器、相位调制阵列、第一移相阵列和第一耦合器之间通过波导连接。功率分路器、相位调制阵列、第一移相阵列和第一耦合器单片集成的工艺体系，包括：绝缘体上硅工艺体系、氮化硅工艺体系、薄膜铌酸锂工艺体系、磷化铟工艺体系和/或砷化镓工艺体系。本实施例提出的光时分复用装置集成片上的方式不仅可以避免现有不同低速信号调制通道在光纤传输存在的时间抖动和随机相位扰动的问题；也可极大压缩体积，方便进行设备小型化，从而进一步降低成本；同时还可使功耗进一步降低。

本发明实施例提供了一种基于上述光时分复用系统的光时分复用方法，参照图7，图7为本发明光时分复用方法实施例的流程示意图。

需要理解的是，传统光时分复用方法对光源要求较高，需要使用时钟精确的锁模激光器作为光源，成本较高；同时，现有光时分复用装置只能通过设置不同长度的波导实现光信号的延时输出，因此结构复杂。为避免上述情况发生， 本实施例提出了一种结构简单、易于控制的基于上述光时分复用系统的光时分复用方法，如图7所示，本实施例中，光时分复用方法包括以下步骤：

步骤S10：所述功率分路器将相干光源输出的光信号分为多路功率相同的初始子载波；

步骤S20：所述相位调制阵列根据外界输入的基频驱动电信号对所述多路功率相同的初始子载波的相位进行调制，获得多路相位调制子载波；所述多路相位调制子载波的相位均不相同，且满足预设相位关系；

步骤S30：所述第一移相阵列对所述多路相位调制子载波进行相位补偿，获得多路校正子载波；

步骤S40：第一耦合器将所述多路校正子载波划分为同一周期内多路不同时隙的光载波，并将所述多路不同时隙的光载波分配到不同的输出通道输出。

可理解的是，本实施例可直接通过控制相位调制阵列中的基频驱动电信号来控制光载波的输出时延，输出不同相位的相位调制子载波，并通过第一移相阵列对相位调制子载波进行再次校正，获得精确的不同相位且符合预设相位关系的校正子载波，最后通过第一耦合器处理，在不同时隙通过不同输出通道输出光载波。因此，本实施例对光源的时钟精确度要求不高，也不需要设置波导延时线，结构简单且易于实现时钟同步，有效降低光时分复用的成本。

进一步地，作为一种可实施方式，本实施例中，相位调制阵列包括多个调制器，所述调制器的数量与所述子载波的数量相同；各调制器输入的基频驱动电信号的初始相位均不相同；步骤S20包括：

步骤S201：所述调制器根据外界输入的对应的所述基频驱动电信号的初始相位和对应的所述初始子载波，生成对应的所述相位调制子载波；所述预设相位关系为各所述相位调制子载波之间的相位差与对应的所述基频驱动电信号的初始相位之间的相位差相同。

易理解的是，上述相位调制阵列的主要功能是实现初始子载波的相位调控，具体地，本实施例中，可通过控制输入相位调制器的基频驱动电信号的初始相位，对多路初始子载波的相位进行调制，获得多路相位调制子载波。因此本实施例需控制输入至各调制器的基频驱动电信号的初始相位均不相同。且各初始相位之间的相位差可根据相位调制子载波的数量决定，例如，若本实施例中相位调制子载波共有四路，则各路相位调制子载波之间的相位差可以是360°/4=90°。

需要理解的是，上述第一移相阵列的主要功能是调整光载波相位，即上述多路相位调制子载波的相位。易理解的是，光信号在波导内传输过程中可能存在偏差，因此，为消除加工工艺带来的随机相位，使得各路光载波能满足预设的固定的时间延迟的需求，本实施例可增加上述第一移相阵列进行相位校正。

其中，移相器实现的方式包括但不限于采用电调制移相器和热调制移相器。以热调制移相器为例进行举例说明，本实施例可通过施加直流偏压到高电阻率的金属上从而对波导进行加热，通过波导材料的热光效应对相位调制子载波进行与预设相位之间的相对相位的调整，从而使各路相位调制子载波的相位均可达到预设相位，进而获得并输出校正子载波至第一耦合器，以保证后续输出的光时分复用光载波时间间隔的精确度。

需要说明的是，上述第一耦合器的主要功能是进行光信号合并，由于上述通过配置相位调制阵列和第一移相阵列使得多路校正子载波满足一定的相位关系，本实施例在通过上述第一耦合器进行耦合后，可以将多路校正子载波分为一个周期内时隙分明的多路不同时隙的光载波，并将多路不同时隙的光载波分配到不同的通道输出，最后实现光信号的时分复用功能。

因此，本实施例可通过上述方法直接控制基频时钟电信号的初始相位来控制相位调制子载波的相位，从而精确地实现并行的倍频开关以实现时分复用功能，并为多倍于基频速率的高速光信号合成提供了思路。即本实施例可直接通过控制电信号的初始相位来控制输出光载波的时延，同时可控制每一个端口信号输出光载波的顺序；而现有的只能通过控制波导的长度来控制信号的输出，长度越长的输出越晚，因此相较于现有技术，本实施例不仅对锁模激光器的时钟精确度不高，也不需要用很长的波导延时线，可有效减小装置复杂度。同时，本实施例可采用基频驱动的电信号实现在光域内完成对信号的串并转换，突破电子瓶颈对高速单波长光信号的限制。

本实施例公开了一种光时分复用方法，该方法包括：功率分路器将相干光源输出的光信号分为多路功率相同的初始子载波；相位调制阵列根据外界输入的基频驱动电信号对多路功率相同的初始子载波的相位进行调制，获得多路相位调制子载波；多路相位调制子载波的相位均不相同，且满足预设相位关系；第一移相阵列对多路相位调制子载波进行相位补偿，获得多路校正子载波；第一耦合器将多路校正子载波划分为同一周期内多路不同时隙的光载波，并将多路不同时隙的光载波分配到不同的输出通道输出。相位调制阵列包括多个调制器，调制器的数量与子载波的数量相同；各调制器输入的基频驱动电信号的初始相位均不相同；调制器根据外界输入的对应的基频驱动电信号的初始相位和对应的子载波，生成对应的相位调制子载波；预设相位关系为各相位调制子载波之间的相位差与对应的基频驱动电信号的初始相位之间的相位差相同。本实施例可通过上述方法直接控制基频时钟信号的初始相位来控制相位调制子载波的相位，从而精确地实现并行的倍频开关以实现时分复用功能，并为多倍于基频速率的高速光信号合成提供了思路。即本实施例可直接通过控制电信号的初始相位来控制输出光载波的时延，同时可控制一个周期内每一个端口信号输出光载波输出的顺序；而现有技术只能通过控制波导的长度来控制光载波的输出时间延迟，长度越长的时间延迟越大，因此相较于现有技术，本实施例不仅对锁模激光器的时钟精确度不高，也不需要用很长的波导延时线，可有效减小装置复杂度，降低系统功耗和维护成本。同时，本实施例可采用基频驱动的电信号实现在光域内完成对信号的串并转换，突破电子瓶颈对高速单波长光信号的限制。

本发明光时分复用方法的其他实施例或具体实现方式可参照上述各系统实施例，此处不再赘述。

本发明实施例提供了一种基于上述光时分复用装置的光时分复用发射机，参照图8，图8为本发明光时分复用发射机实施例的结构示意图。

本实施例中，光时分复用发射机集成在光子集成芯片上，如图8所示，光时分复用发射机包括：如上文的光时分复用装置、信号调制单元和第二耦合器；

所述光时分复用装置的输出端与所述信号调制单元的输入端连接，所述信号调制单元的输出端与所述第二耦合器连接；

所述信号调制单元，用于将待传输电信号调制至所述光时分复用装置输出的所述多路不同时隙的光载波，获得多路调制信号；

所述第二耦合器，用于将所述多路调制信号组合为高速时分复用光信号，并将所述高速时分复用光信号同时分配到所有的输出通道输出；所述高速时分复用光信号为多倍基频速率的光信号。

需要说明的是，本实施例可提供一种基于上述光时分复用装置作为发射端的光子集成芯片配置方案，即本实施例除了可将上述光时分复用装置集成在芯片上之外，还可使用异质异构技术将信号调制单元和第二耦合器也集成在光子集成芯片上，从而构成一个完整的光时分复用发射端芯片。

需要理解的是，本实施例所提出的光时分复用技术具有调制格式透明的特点，因此集成的调制器阵列的具体结构因调制格式的不同可能会有差异。具体地，本实施例中，上述信号调制单元的光载波信号调制格式透明，本实施例可以强度调制作为举例，也可以是其他格式的调制信号，例如：OOK调制(On-off key，OOK)、IQ调制（ In-phase Quadrature，IQ）、多元相位调制(X phase shift keying，XPSK)、正交幅度调制(Quadrature AmplitudeModulation，QAM)等任意调制格式调制等，所使用的调制器类型根据调制格式的类型而会有区别。该信号调制单元可以是MZM-IQ调制器阵列，可以是MZM强度调制器阵列，或者其他结构的强度调制器阵列。而上述第二耦合器的结构可以与上述第一耦合器的结构相同。

易理解的是，将光时分复用装置和信号调制单元等集成在同一块光子集成芯片上，一方面可大幅减小系统发射端的大小，降低系统功耗，另一方面保证了光时分复用装置输出的光载波信号在输入调制器阵列前具有相同的光程差和相位差，避免由光纤系统带来的时延抖动和相位扰动。

具体地，参照图9和图10，图9为本发明光时分复用发射机实施例的信号调制单元第一结构示意图，图10为本发明光时分复用发射机实施例的信号调制单元第二结构示意图。图9为马赫-曾德尔强度调制器(Mach-Zehnder modulator，MZM)结构的信号调制单元，其中黑框灰色部分表示电极，和/>分别表示施加在电极上的射频调制信号，即上述待传输电信号。图9中/>表示光信号输入端，可以是上述多路不同时隙的光载波；表示调制信号输出端，可以是上述多路调制信号。光载波进入输入端后被分入两个不同的光波导，分别进行相位调制，调制后的两路光信号在汇聚处发生干涉，从而影响输出光信号的强度，实现强度调制。

此外，图10为一种典型的马赫-曾德尔IQ调制器(MZ-IQ Modulator)结构的信号调制单元，可以实现对光信号的相位和幅度进行独立调制，从而实现复杂的调制方案，如QPSK（Quadrature Phase Shift Keying，正交相移键控）调制、16QAM（QuadratureAmplitude Modulation，正交幅度调制）等高阶调制等。IQ调制器通常由两个互相垂直的分支组成，一个用于调制光信号的实部(In-phase，I)，另一个用于调制光信号的虚部(Quadrature，Q)。图10中IQ调制器包括一个电光相位调制器，用于控制相位，和两个马赫-曾德尔强度调制器，用于控制幅度。图10中的是I分支的强度调制电压，/>是Q分支的强度调制电压，/>可将Q分支的相位调节90°与I分支垂直。

可理解的是，上述第二耦合器可以是基于N×N的耦合器，包括但不限于多模干涉器(Multimode Interference, MMI)，星形耦合器(Star Coupler)及多路定向耦合器(Multiport Directional Coupler)。通过第二耦合器可将信号调制单元输出的各路调制信号组合为N个合并信号，即上述高速时分复用光信号，并将高速时分复用光信号同时分配到所有的输出通道输出。同时，高速时分复用光信号为多倍基频速率的光信号。该基频速率可以是驱动相位调制阵列的基频驱动电信号的速率，该速率可决定时分复用光载波的周期。本实施例中，若一个周期内有四个光载波从四个通道输出，且信号调制单元输出的每个光载波分别调制上待传输电信号，则本实施例中由第二耦合器合成的高速时分复用光信号为四倍基频速率的高速光信号。

然而，如果上述第二耦合器是N×N耦合器，任选一路作为输出且每个输出端口均为合并信号时，各路合并信号均会有-10log(1/N) dB的功率损耗。以4×4耦合器为例，若任选4×4耦合器的任一输出端口作为输出端，则每个输出端口均有6 dB的功率损失。

因此，为实现发射端的无损功率合并，避免耦合器产生的耦合损耗。进一步地，作为一种可实施方式，参照图11，图11为本发明光时分复用发射机实施例的第二结构示意图。本实施例中，光时分复用发射机，还包括：第二移相阵列和第三耦合器；

所述第二移相阵列的输入端与所述第二耦合器连接，所述第二移相阵列的输出端与所述第三耦合器连接；

所述第二移相阵列，用于将所述多路高速时分复用光信号的相位均调整至预设输出相位，获得多路相位调节光信号；

所述第三耦合器，用于对所述多路相位调节光信号进行功率合并，获得功率无损时分复用光信号，并将所述功率无损时分复用光信号分配至预设输出通道输出。

需要理解的是，在上述光时分复用发射机的基础上，本实施例还可通过第二移相阵列对第二耦合器耦合之后的高速时分复用光信号再进行相位调控，使多路高速时分复用光信号的相位均调整至预设输出相位，获得多路相位调节光信号输入到第三耦合器，该第三耦合器亦可为N×N耦合器。具体地，本实施例可通过第二移相阵列的调控，使得多路输入最终耦合到某一路，即上述预设输出通道进行输出，实现最后功率无损输出。易理解的是，所有的输出通道中除预设输出通道之外的其他输出通道均没有光信号。

如图11所示，如果将第二耦合器的各个输出端信号同时通过第二移相阵列，就可以调整各路信号的相位关系，使得四路合并信号在经过第三耦合器时可以实现所有光功率都从一个输出端口输出(具体哪个端口可在仿真过程中通过调节第二移相器传递矩阵的具体值确定)，获得并输出上述功率无损时分复用光信号，而其他三个端口没有光信号输出，从而实现了功率无损合并的高速时分复用光信号。

本实施例提出了一种光时分复用发射机，光时分复用发射机集成在光子集成芯片上，光时分复用发射机包括：上述光时分复用装置、信号调制单元和第二耦合器；光时分复用装置的输出端与信号调制单元的输入端连接，信号调制单元的输出端与第二耦合器连接；信号调制单元，用于将待传输电信号调制至光时分复用装置输出的多路不同时隙的光载波，获得多路调制信号；第二耦合器，用于将多路调制信号组合为高速时分复用光信号，并将高速时分复用光信号同时分配到所有的输出通道输出；高速时分复用光信号为多倍基频速率的光信号。光时分复用发射机，还包括：第二移相阵列和第三耦合器；第二移相阵列的输入端与第二耦合器连接，第二移相阵列的输出端与第三耦合器连接；第二移相阵列，用于将多路高速时分复用光信号的相位均调整至预设输出相位，获得多路相位调节光信号；第三耦合器，用于对多路相位调节光信号进行功率合并，获得功率无损时分复用光信号，并将功率无损时分复用光信号分配至预设输出通道输出。本实施例可使所有光功率都从一个输出端口，即上述预设输出通道输出，即本实施例可获得并输出上述功率无损时分复用光信号，而其他三个端口没有光信号输出，从而实现了功率无损合并。

本发明实施例提供了一种基于上述光时分复用发射机的光时分复用传输系统，参照图12，图12为本发明光时分复用传输系统实施例的结构框图。

如图12所示，本实施例中，光时分复用传输系统包括：光时分解复用接收机和如上述的光时分复用发射机；

其中，所述光时分解复用接收机包括：光时分解复用装置和探测模块；所述光时分解复用装置的结构与如上述的光时分复用装置的结构相同。

易理解的是，传统全光解复用需要另一个时钟精确的锁模激光器，且光域并串/串并转换单元体积大集成度低通用性差，调制不透明，系统复杂度高。同时，现有电光调制器带宽多为100GHz左右，光时分解复用所调制波特率也受限于单个调制器带宽。此外，由于时分复用装置也能实现解复用的功能，即实现一路光信号到多路光信号，因此，上述光时分复用装置所包含的功率分路器、相位调制阵列、移相器阵列和耦合器的结构，以及集成化配置方案不仅可用于光时分复用，还可用于光时分解复用。本实施例提出的光时分复用传输系统的光时分解复用接收机中，光时分解复用装置的结构可与上述光时分复用装置的结构相同。

为了便于理解，参照图13对本实施例进行举例说明，图13为本发明光时分复用传输系统实施例的结构示意图。具体地，图13中的功率合并器可包含上述第二耦合器（以及第二移相阵列和第三耦合器），图13中与激光（CW）相连的DEMUX（Demultiplexer，解复用器）可为上述光时分复用装置，另一个DEMUX则可为上述光时分解复用装置。此外，图13中的 “CW”表示为“连续波，Continuous Wave”；“NRZ”表示为“不归零编码，Non-Return-to-Zero”；“PD”表示为“光电二极管，Photo-Diode”；“ADC”表示为“模数转换器，Analog to DigitalConverter”。在具体实现中，如图13所示，连续波激光可在经过第一个DEMUX结构，即上述光时分复用装置后，输出四路时隙分明的光载波信号。光载波信号再经过四路IQ调制器(In-phase Quadrature-phase modulator)阵列，即上述信号调制单元后，可将基频速率的待输出电数据调制到光载波信号上，并由功率合并器合成一路四倍基频速率的高速时分复用光信号（或功率无损高速时分复用信号）。高速时分复用光信号到达光时分解复用接收机时再由第二个DEMUX结构，即上述光时分解复用装置实现解复用功能，将高速时分复用光信号分解为四路基频信号，由光电二极管PD接收光信号，并通过ADC进行数字处理。具体地，图13为收发对称的四倍基频速率的高速光时分复用传输系统结构示意图。需要理解的是，图13的高速光时分复用传输系统中，上述探测模块由PD加ADC组成的方式为IM-DD强度调制-直接检(Intensity-Modulation Direct Detection，IM-DD)系统，本实施例中探测模块也可以是相干探测系统。

本实施例提出了一种光时分复用传输系统，包括：光时分解复用接收机和如上述的光时分复用发射机；其中，光时分解复用接收机包括：光时分解复用装置和探测模块；光时分解复用装置的结构与如上述的光时分复用装置的结构相同。因此，本实施例提供了一种光时分复用/解复用的高速光信号传输系统，其具体的时分复用和解复用原理与上述光时分复用装置相同，本实施例不再赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种光时分复用装置，其特征在于，光时分复用装置包括：功率分路器、相位调制阵列、第一移相阵列和第一耦合器；

所述功率分路器的输出端与所述相位调制阵列的输入端连接，所述相位调制阵列的输出端与所述第一移相阵列的输入端相连，所述第一移相阵列的输出端与所述第一耦合器相连；

所述功率分路器，用于将相干光源输出的光信号分为多路功率相同的初始子载波；

所述相位调制阵列，用于根据外界输入的基频驱动电信号对所述多路功率相同的初始子载波的相位进行调制，获得多路相位调制子载波；所述多路相位调制子载波的相位均不相同，且满足预设相位关系；

所述第一移相阵列，用于对所述多路相位调制子载波进行相位补偿，获得多路校正子载波；

第一耦合器，用于将所述多路校正子载波划分为同一周期内多路不同时隙的光载波，并将所述多路不同时隙的光载波分配到不同的输出通道输出。

2.如权利要求1所述的光时分复用装置，其特征在于，所述功率分路器、所述相位调制阵列、所述第一移相阵列和所述第一耦合器均单片集成在光子集成芯片上；

所述功率分路器、所述相位调制阵列、所述第一移相阵列和所述第一耦合器之间通过波导连接。

3.如权利要求1所述的光时分复用装置，其特征在于，所述相位调制阵列包括多个调制器；所述调制器的数量与子载波的数量相同；

各所述调制器的输入端均与所述功率分路器连接，各所述调制器的输出端均与所述第一移相阵列连接；各所述调制器对应的所述基频驱动电信号的初始相位均不相同；

所述调制器，用于根据外界输入的对应的所述基频驱动电信号的初始相位和对应的所述初始子载波，生成对应的所述相位调制子载波；所述预设相位关系为各所述相位调制子载波之间的相位差与对应的所述基频驱动电信号的初始相位之间的相位差相同。

4.如权利要求1所述的光时分复用装置，其特征在于，所述第一移相阵列包括多个移相器；所述移相器的数量与所述相位调制子载波的数量相同；

所述移相器的输入端与所述相位调制阵列连接，所述移相器的输出端与所述第一耦合器连接；

所述移相器，用于根据对应的所述相位调制子载波的相位与预设相位之间的相位之差，补偿对应的所述相位调制子载波的相位，获得对应的所述校正子载波。

5.如权利要求2所述的光时分复用装置，其特征在于，所述功率分路器、所述相位调制阵列、所述第一移相阵列和所述第一耦合器单片集成的工艺体系，包括：绝缘体上硅工艺体系、氮化硅工艺体系、薄膜铌酸锂工艺体系、磷化铟工艺体系和/或砷化镓工艺体系。

6.一种基于权利要求1至5任一项所述的光时分复用装置的光时分复用方法，其特征在于，方法包括；

所述功率分路器将相干光源输出的光信号分为多路功率相同的初始子载波；

所述相位调制阵列根据外界输入的基频驱动电信号对所述多路功率相同的初始子载波的相位进行调制，获得多路相位调制子载波；所述多路相位调制子载波的相位均不相同，且满足预设相位关系；

所述第一移相阵列对所述多路相位调制子载波进行相位补偿，获得多路校正子载波；

第一耦合器将所述多路校正子载波划分为同一周期内多路不同时隙的光载波，并将所述多路不同时隙的光载波分配到不同的输出通道输出。

7.如权利要求6所述的光时分复用方法，其特征在于，所述相位调制阵列包括多个调制器，所述调制器的数量与所述子载波的数量相同；各所述调制器输入的所述基频驱动电信号的初始相位均不相同；

所述相位调制阵列根据外界输入的基频驱动电信号对所述多路功率相同的初始子载波的相位进行调制，获得多路相位调制子载波的步骤，还包括：

所述调制器根据外界输入的对应的所述基频驱动电信号的初始相位和对应的所述初始子载波，生成对应的所述相位调制子载波；所述预设相位关系为各所述相位调制子载波之间的相位差与对应的所述基频驱动电信号的初始相位之间的相位差相同。

8.一种光时分复用发射机，其特征在于，所述光时分复用发射机集成在光子集成芯片上，所述光时分复用发射机包括：如权利要求1~5任一项所述的光时分复用装置、信号调制单元和第二耦合器；

所述光时分复用装置的输出端与所述信号调制单元的输入端连接，所述信号调制单元的输出端与所述第二耦合器连接；

所述信号调制单元，用于将待传输电信号调制至所述光时分复用装置输出的所述多路不同时隙的光载波，获得多路调制信号；

所述第二耦合器，用于将所述多路调制信号组合为高速时分复用光信号，并将所述高速时分复用光信号同时分配到所有的输出通道输出；所述高速时分复用光信号为多倍基频速率的光信号。

9.如权利要求8所述的光时分复用发射机，其特征在于，所述光时分复用发射机，还包括：第二移相阵列和第三耦合器；

所述第二移相阵列的输入端与所述第二耦合器连接，所述第二移相阵列的输出端与所述第三耦合器连接；

所述第二移相阵列，用于将所述多路高速时分复用光信号的相位均调整至预设输出相位，获得多路相位调节光信号；

所述第三耦合器，用于对所述多路相位调节光信号进行功率合并，获得功率无损时分复用光信号，并将所述功率无损时分复用光信号分配至预设输出通道输出。

10.一种光时分复用传输系统，其特征在于，所述光时分复用传输系统包括：光时分解复用接收机和如权利要求8~9任一项所述的光时分复用发射机；

其中，所述光时分解复用接收机包括：光时分解复用装置和探测模块；所述光时分解复用装置的结构与如权利要求1~5任一项所述的光时分复用装置的结构相同。