专利名称：高阶调制的光学调制器的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及光通信设备，更具体地涉及一种用于产生幅度调制和/或相位调制信 号的光学调制器。
背景技术：
这一部分介绍可以有助于更好理解本发明的方面。因此，应该这样理解这一部分 的陈述，而不应该理解为对于什么是现有技术或者什么不是现有技术的承认。对于传输容量的不断增加的需求和光通信系统中对于光谱带宽的多种限制致使 使用“光谱高效”调制格式。这种调制格式通常是基于高阶光调制，例如8元(8-ary)和 更高阶QAM (正交幅度调制)和APSK (幅移键控和相移键控)。QAM和APSK的各种亚种例 如在如下文件中有所描述(I)A. P. T. Lau 和 J. M. Kahn 2007 年在 Journal of Lightwave Technology, V25, pp.3008-3016 的"Signal Design and Detection in Presence of Nonlinear Phase Noise" ； (2)M. Seimetz φ A 2007 ^Ξ ^ Journal of Lightwave Technology, V25, pp.1515-1530 的"Optical System with High-Order DPSK and Star QAM Modulation Based on Interferometric Direct Detection，，；(3) J. Hongo 等 人 2007 年在 IEEE Photonics Technology Letters, v. 19，pp. 638-640 中的 “1-Gsymbol/ s 64-QAM Coherent Optical Transmission over 150km” ；(4)K. Sekine 等人 2006 年在 Proceedings of Optical Fiber Communications Conference(0FC' 06), paper JThB 13 中的“Modulation Parameter Tolerance for 8-and 16—APSK Signals，，;以及(5)M. Ohm禾口 J. Speidel 2005 年 5 月在德国莱比锡的 ITG-Fachtagung Photonische Netze，pp. 211-217 的"Receiver Sensitivity, Chromatic Dispersion Tolerance and Optimal Receiver Bandwidth for 40Gbit/s 8-Level0ptical ASK-DQPSK and Optical 8-DPSK”，所有这些文 件整体结合在此作为参考。适用于相对高调制速度(例如，大于IO(^baud)下的高阶调制的代表性现有技术光 学调制器采用相对较多的光调制元件，每一个光调制元件具有相应的驱动电路。结果，在现 有技术高阶光学调制器的实现中所涉及的光学器件和电学器件的总体复杂度相对较高。不 利地是，这种复杂度使得这些光学调制器不切实际和/或成本效率低下。
发明内容
根据本发明的一个实施例，一种16-QAM光学调制器具有与驱动电路耦合的马 赫-曾德调制器(MZM)，驱动电路基于两个电二元信号驱动MZM。MZM的输出对应于由相应 的同相/正交相(I-Q)平面内直线排列的四个星座坐标点(constellation points)构成 的中间星座坐标。这些星座坐标点中的两个星座坐标点与零相位相对应，其余的两个星座 坐标点与η弧度的相位相对应。该16-QAM光学调制器还包括移相器，移相器基于两个附 加电二元信号调制MZM的输出。所得到的光输出信号与星形16-QAM星座坐标相对应，实质 上由中间星座坐标的递增转动来产生星形16-QAM星座坐标。
根据另一个实施例，一种光学器件包括(A)马赫-曾德调制器(MZM)，适用于调 制光输入信号的相位和幅度；以及(B)第一驱动电路，适用于基于j+Ι个电二元信号驱动 MZM，以使MZM施加第一相移或者与第一相移相差约π弧度的第二相移，其中j是正整数。 该光学器件适用于基于k-Ι个附加电二元信号施加2H个不同的相移，以进一步调制相位， 并且产生与星形M-QAM星座坐标相对应的已调制光输出信号，其中k是大于1的整数，并且 M = 2J+k。根据另一个实施例，一种光学器件包括(A)光学调制器，适用于调制光输入信号 以产生已调制的光输出信号；以及(B)驱动电路，适用于基于j+Ι个电二元信号驱动光学调 制器，其中j是正整数。驱动电路包括多个放大器，每一个放大器均适用于对所述j+Ι个电 二元信号中的相应信号进行放大以产生相应的已放大电信号。驱动电路还适用于将所得到 的j+Ι个已放大电信号进行组合以产生多值驱动信号来驱动光学调制器。根据另一个实施例，一种调制光信号的方法包括(A)使用马赫-曾德调制器 (MZM)并且基于j+Ι个电二元信号来调制光输入信号的相位和幅度，其中MZM施加第一相移 或者与第一相移相差约η弧度的第二相移，其中j是正整数；以及(B)基于k-Ι个附加电 二元信号施加2H个不同的相移，来进一步调制相位，以产生与星形M-QAM星座坐标相对应 的已调制光输出信号，其中k是大于1的整数，并且M = 2j+k。根据另一实施例，一种光学器件包括(A)光学调制器，适用于调制光输入信号的 相位和幅度；以及(B)第一驱动电路，适用于基于j+Ι个电二元信号驱动光学调制器，以使 光学调制器施加第一相移或者与第一相移相差约η弧度的第二相移，其中j是正整数。该 光学器件适用于基于k-Ι个附加电二元信号施加2k—1个不同的相移，以进一步调制相位，并 且产生与星形M-QAM星座坐标相对应的已调制光输出信号，其中k是大于1的整数，并且M =2J+k0
根据以下详细描述、所附权利要求和附图，本发明的其他方面、特征和益处将变得 更加清楚，其中图1示出了根据本发明一个实施例的高阶光学调制器的方框图；图2用图形示出了与图1所示调制器的光输出信号相对应的星形16-QAM星座坐 标；图3示出了根据本发明另一实施例的高阶光学调制器的方框图；图4用图形示出了与图3所示调制器的光输出信号相对应的星形16-QAM星座坐 标；图5示出了根据本发明又一实施例的高阶光学调制器的方框图；图6示出了根据本发明又一实施例的高阶光学调制器的方框图；图7用图形示出了与图6所示调制器的光输出信号相对应的直线16-QAM星座坐 标；以及图8示出了根据本发明一个实施例的光发射机的方框图。
具体实施例方式图1示出了根据本发明一个实施例的高阶光学调制器100的方框图。调制器100 接收四个电学二元信号Datal" Data4，并且产生相应的已调制光输出信号132。可以将信 号132分类为2-ASK/8-PSK信号，其中缩写2-ASK和8-PSK分别代表二元幅移键控(binary amplitude-shift keying)禾口 8 兀才目移键控(8-ary phase-shift keying)。图2用图形示出了与信号132相对应的星形16-QAM星座坐标 (constellation) 200。星座坐标200包括(i)在半径r的圆上排列的8个星座坐标点；以 及(ii)半径R的圆上排列的8个星座坐标点，其中R > r。每一个圆上的相邻星座坐标点 之间的角距是45°。星座坐标200的4个星座坐标点落在同相(I)轴上，另外4个星座坐 标点落在正交相(Q)轴上。图2中每一个星座坐标点后面括号中的二进制值示出了对于由 信号DataPHDataM参见图1)构成的4比特信号的代表比特映射。下面更加详细地描述 该比特映射。本领域技术人员将易于理解，可以更改所述比特映射，例如通过利用合适的二 元预编码方法和/或外部预编码设备(图1中未明确示出)。在代表性实施例中，r/R的比 率在约0. 2至约0. 8之间，例如0. 5。再参考图1，调制器100具有与驱动电路140相耦合的马赫-曾德调制器 (MZM) 110。MZM 100接收来自激光器(在图1中未明确示出)的光输入(例如连续波)信 号102，并且响应于从驱动电路140接收到的驱动信号108，产生已调制光信号112。然后将 信号112施加至移相器120。驱动电路140基于二元信号Data 1和Data 2产生驱动信号108。在驱动电路140 中，信号Data 1和Data 2分别施加至放大器14^i-b。典型地，信号Data 1和Data 2是 具有相同干线间隔(rail separation)的零均值(例如AC耦合高速)数字信号。例如，这 些信号的下干线和上干线分别可以是-IV和+IV。驱动电路140配置用于使用dc偏置电 压(Vtl),所述dc偏置电压使驱动信号108平均起来在MZM 110中产生最大可能消光的电压 (即，与MZM的光学零值相对应)周围两侧对称地摆动。换句话说，如果驱动信号108是电 压Vtl，那么MZM 110实质上不透光，从而使信号112成为零值。放大器配置用于分别提供信号增益&和&，例如，所述信号增益的相对值 可以如下表示Sa =^(^ + '')(la)gb=^{R-r)(lb)基于信号Data 1，放大器14 产生具有电压V1/2和V1/2的二值 (bi-level)输出信号，其中Δνι/2是信号Data 1/Data 2中上干线和下干线之间间隔的一 半。类似地，基于信号Data 2，放大器142b产生具有电压+gbAV1/2和_gbAV1/2的二值输出 信号。对放大器14 +的输出信号求和，并且将所得到的信号叠加到偏置电压Vtl上。表1示出了光信号112作为二元信号Data 1和Data 2的函数的特性。表1 作为Data 1和Data 2的函数的MZM输出
权利要求
1.一种光学器件，包括马赫-曾德调制器MZM，适用于调制光输入信号的相位和幅度；以及 第一驱动电路，适用于基于j+Ι个电二元信号驱动所述MZM，以使所述MZM导致第一相 移或者与第一相移相差约η弧度的第二相移，其中所述光学器件适用于基于k-1个附加电 二元信号施加2H个不同的相移，以进一步地调制相位，并且产生与星形M-QAM星座坐标相 对应的已调制光输出信号，其中j是正整数，k是大于1的整数，并且M = 2j+k。
2.根据权利要求1所述的光学器件，其中所述第一驱动电路适用于基于所述j+Ι个电 二元信号驱动所述MZM，以便在所述已调制光输出信号中产生2」个不同的幅度。
3.根据权利要求1所述的光学器件，其中所述MZM适用于施加所述2k—1个不同的相移， 并且产生所述已调制光输出信号。
4.根据权利要求3所述的光学器件，其中 所述MZM是双驱动MZM ；所述第一驱动电路还适用于基于所述k-Ι个附加电二元信号来驱动所述MZM ； 所述光学器件还包括第二驱动电路，所述第二驱动电路适用于基于所述j+Ι个电二元 信号和所述k-Ι个附加电二元信号驱动所述MZM ；以及 所述第一和第二驱动电路适用于驱动所述MZM以使用所述j+Ι个电二元信号实现推挽式调制；以及 进一步驱动所述MZM以使用所述k-Ι个附加电二元信号实现推起式调制。
5.根据权利要求1所述的光学器件，还包括所述MZM外部的移相器，所述移相器适用于 施加所述2H个不同的相移。
6.根据权利要求5所述的光学器件，其中所述MZM适用于产生与由相应的同相/正交相平面内直线排列的个星座坐标点组 成的中间星座坐标相对应的中间已调制光信号；以及向所述中间已调制光信号施加所述2k_i个不同的相移，导致所述中间星座坐标的递增 转动，所述转动产生所述星形M-QAM星座坐标。
7.根据权利要求1所述的光学器件，其中j= 1并且k = 3。
8.根据权利要求1所述的光学器件，还包括逻辑电路，所述逻辑电路适用于处理所述 j+Ι个电二元信号的一部分或全部，以得出针对所述星形M-QAM星座坐标的一个或多个圆 的一个或多个标识符，其中所述光学器件进一步适用于基于所述一个或多个标识符向相位 施加附加的相移。
9.根据权利要求1所述的光学器件，其中所述第一驱动电路包括多个放大器，每一个放大器均适用于对所述j+Ι个电二元信号 中的相应信号进行放大以产生相应的已放大电信号；所述第一驱动电路适用于将所得到的j+Ι个已放大电信号进行组合以产生多值驱动 信号来驱动所述MZM;以及所述第一驱动电路进一步适用于将所述多值驱动信号叠加到与所述MZM的光学零点相对应的偏置电压；以及 用所得到的叠加信号驱动所述MZM0
10.一种调制光信号的方法包括使用马赫-曾德调制器MZM并且基于j+1个电二元信号来调制光输入信号的相位和幅 度，其中所述MZM导致第一相移或者与所述第一相移相差约π弧度的第二相移，其中j是 正整数；以及基于k-Ι个附加电二元信号施加2H个不同的相移来进一步调制相位，以产生与星形 M-QAM星座坐标相对应的已调制光输出信号，其中k是大于1的整数，并且M = 2j+k。
全文摘要
根据本发明的一个实施例，16-QAM光学调制器具有与驱动电路耦合的马赫-曾德调制器(MZM)，驱动电路基于两个电二元信号驱动MZM。MZM的输出对应于由相应的同相/正交相(I-Q)平面内直线排列的四个星座坐标点构成的中间星座坐标。这些星座坐标点中的两个星座坐标点与零相位相对应，其余的两个星座坐标点与π弧度的相位相对应。16-QAM光学调制器还包括移相器，移相器基于两个附加电二元信号调制MZM的输出。所得到的光输出信号与星形16-QAM星座坐标相对应，由中间星座坐标的递增转动来产生星形16-QAM星座坐标。
文档编号G02F1/21GK102077136SQ200980125137
公开日2011年5月25日 申请日期2009年6月29日 优先权日2008年6月30日
发明者彼得·J·温瑟 申请人:阿尔卡特朗讯美国公司