差分驱动马赫曾德强度调制器及方法技术

本发明专利技术公开了一种差分驱动马赫曾德强度调制器及方法，涉及光通信技术领域。该调制器包括差分驱动调制器、第一差分电信号驱动器、第二差分电信号驱动器、可调电信号衰减器和可调电延迟线，差分驱动调制器包括差分正驱动电极和差分负驱动电极，差分正驱动电极和差分负驱动电极各对应一个调制臂，第一差分电信号驱动器与可调电信号衰减器连接，第二差分电信号驱动器与可调电延迟线连接，可调电信号衰减器、可调电延迟线均与差分驱动调制器连接，该调制器用于在无需DAC芯片的情况下，实现四级脉冲幅度调制。本发明专利技术在无需DAC芯片的情况下，实现四级脉冲幅度调制，能降低发送端的复杂度，降低系统光通信系统的成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光通信
，具体是涉及一种差分驱动马赫曾德强度调制器及方法。
技术介绍
随着社会的不断进步和发展，人类对信息的需求量越来越大，从而使得现代社会信息数据量呈现指数式的爆发增长。光通信网络技术的迅猛发展为这一难题的解决提供了有效可靠的方案。随着光通讯技术的不断发展，传输容量已经达到100T比特量级，网络建设中100G已经逐渐成为主流，甚至400G也有部分使用。在如此高速的光网络中，除了各种算法以外，高速电光调制器也是一个至关重要的因素。高速电光调制器是构建高速光网络的器件基石，它负责整个光通信网络的电信号到光信号的转换。因此调制器的性能直接决定了整个光通信网络中传输的光信号质量。目前，在长距大容量光通信系统中相干光通信技术被大量的采用，但是中短跨距以及数据中心的光互联系统之间使用相干系统，会使得系统复杂性和成本大幅提升。因此，受到成本的制约，中短距离光通信和数据中心之间的光互联一般使用强度调制和直接探测的技术方案。其中，PAM(PulseAmplitudeModulation，脉冲幅度调制)因其具有高光谱效率的优势，而成为一种强度调制格式被广泛采用。然而，对于传统的强度调制器，在PAM调制格式下，发送端需要一个DAC(Digital-AnalogConverter，数模转换器)芯片来产生加载到调制器上的射频信号，这种方案，会增加发送端的成本，尤其是高速大带宽的DAC芯片成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决在短跨距以及数据中心的光互联系统中，强度调制器需要DAC芯片来产生加载到调制器上的射频信号，造成发送端成本较高的问题，提供一种差分驱动马赫曾德强度调制器及方法，在无需DAC芯片的情况下，实现四级脉冲幅度调制，能降低发送端的复杂度，降低系统光通信系统的成本。本专利技术提供一种差分驱动马赫曾德强度调制器，应用于短跨距以及数据中心的光互联系统中，该调制器包括差分驱动调制器、第一差分电信号驱动器、第二差分电信号驱动器、可调电信号衰减器和可调电延迟线，其中，差分驱动调制器包括差分正驱动电极和差分负驱动电极，差分正驱动电极和差分负驱动电极各对应一个调制臂，第一差分电信号驱动器与可调电信号衰减器连接，第二差分电信号驱动器与可调电延迟线连接，可调电信号衰减器、可调电延迟线均与差分驱动调制器连接，该调制器用于在无需DAC芯片的情况下，实现四级脉冲幅度调制，形成四级脉冲幅度调制PAM4光信号。在上述技术方案的基础上，所述可调电信号衰减器、可调电延迟线与差分驱动调制器的差分正驱动电极或差分负驱动电极连接，具体连接方式有4种：可调电信号衰减器连接到差分驱动调制器的差分正驱动电极上，可调电延迟线连接到差分驱动调制器的差分负驱动电极上；可调电信号衰减器连接到差分驱动调制器的差分负驱动电极上，可调电延迟线连接到差分驱动调制器的差分正驱动电极上；可调电信号衰减器、可调电延迟线均连接到差分驱动调制器的差分正驱动电极上；可调电信号衰减器、可调电延迟线均连接到差分驱动调制器的差分负驱动电极上。在上述技术方案的基础上，所述可调电信号衰减器的衰减值在3dB-9dB之间。在上述技术方案的基础上，所述可调电信号衰减器的衰减值为6dB。在上述技术方案的基础上，所述差分驱动马赫曾德强度调制器还用于替换光同相正交IQ调制器中的I路和Q路的强度调制器，在不需要DAC芯片的情况下，产生16正交幅度调制器QAM信号。本专利技术还提供一种基于上述差分驱动马赫曾德强度调制器实现四级脉冲幅度调制的方法，应用于短跨距以及数据中心的光互联系统中，该方法包括以下步骤：S1、第一差分电信号驱动器产生第一驱动信号，第二差分电信号驱动器同步产生第二驱动信号，可调电信号衰减器将第一驱动信号的电压峰值降低为第二驱动信号的一半，可调电延迟线将第二驱动信号的时序延迟，使得第二驱动信号的时序与第一驱动信号的上升沿或者下降沿在时间上同步；S2、光信号由差分驱动调制器的输入端输入，输入的光信号经过衰减后的第一驱动信号和延迟后的第二驱动信号分别进行脉冲幅度调制，再线性叠加后输出，形成PAM4光信号。在上述技术方案的基础上，所述可调电信号衰减器、可调电延迟线与差分驱动调制器的差分正驱动电极或差分负驱动电极连接，具体连接方式有4种：可调电信号衰减器连接到差分驱动调制器的差分正驱动电极上，可调电延迟线连接到差分驱动调制器的差分负驱动电极上；可调电信号衰减器连接到差分驱动调制器的差分负驱动电极上，可调电延迟线连接到差分驱动调制器的差分正驱动电极上；可调电信号衰减器、可调电延迟线均连接到差分驱动调制器的差分正驱动电极上；可调电信号衰减器、可调电延迟线均连接到差分驱动调制器的差分负驱动电极上。在上述技术方案的基础上，所述可调电信号衰减器的衰减值在3dB-9dB之间。在上述技术方案的基础上，所述可调电信号衰减器的衰减值为6dB。本专利技术还提供一种基于上述差分驱动马赫曾德强度调制器产生16正交幅度调制器信号的方法，应用于短跨距以及数据中心的光互联系统中，该方法包括以下步骤：采用所述差分驱动马赫曾德强度调制器替换光同相正交IQ调制器中的I路和Q路的强度调制器，在不需要DAC芯片的情况下，产生16正交幅度调制器QAM信号。与现有技术相比，本专利技术的优点如下：(1)本专利技术利用差分驱动调制器的两个调制电极：差分正驱动电极和差分负驱动电极，通过幅度不同的信号驱动，并且施加驱动的电压峰值比例为2：1，同时直接使用两路差分信号来产生PAM4信号，能够显著提高效率，避免使用DAC芯片，在无需DAC芯片的情况下，实现四级脉冲幅度调制，形成PAM4(PulseAmplitudeModulation4，四级脉冲幅度调制)光信号。本专利技术对现有的强度调制器进行改进，利用一种简单的方案产生PAM信号，不需要对现有的驱动电路做出修改，从而降低发送端的复杂度，以降低系统光通信系统的成本。(2)本专利技术有效地利用了差分驱动调制器的两个信号电极，不仅避免了浪费，还提高了工作效率，而且适用于短距光传输的直调直检系统和数据中心的光互联系统。(3)本专利技术中的差分驱动马赫曾德强度调制器还可以用于替换光IQ调制器中的I路和Q路的强度调制器，这样，在不需要DAC芯片的情况下，很容易地实现16QAM信号的产生。附图说明图1是本专利技术实施例中差分驱动马赫曾德强度调制器的结构示意图。图2为本专利技术实施例中只有差分正驱动电极处于工作状态时，差分正驱动电极上加载的时序脉冲序列示意图。图3为本专利技术实施例中只有差分正驱动电极处于工作状态时，输出光信号的眼图。图4为本专利技术实施例中只有差分负驱动电极处于工作状态时，差分负驱动电极上加载的时序脉冲序列示意图。图5为本专利技术实施例中只有差分负驱动电极处于工作状态时，输出光信号的眼图。图6为本专利技术实施例中差分正驱动电极和差分负驱动电极都处在工作状态时，差分正驱动电极和差分负驱动电极上加载的两路调制电信号的时序脉冲序列没对准的示意图。图7为本专利技术实施例中差分正驱动电极和差分负驱动电极都处在工作状态时，差分正驱动电极和差分负驱动电极上加载的两路调制电信号同步的时序脉冲序列分布示意图。图8为本专利技术实施例中差分正驱动电极和差分负驱动电极合成输出的PAM4光信号的PAM4电信号时序幅度分布示意图。图9为本专利技术实施例中差分正驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种差分驱动马赫曾德强度调制器，应用于短跨距以及数据中心的光互联系统中，其特征在于：该调制器包括差分驱动调制器(1)、第一差分电信号驱动器(2)、第二差分电信号驱动器(3)、可调电信号衰减器(4)和可调电延迟线(5)，其中，差分驱动调制器(1)包括差分正驱动电极(1a)和差分负驱动电极(1b)，差分正驱动电极(1a)和差分负驱动电极(1b)各对应一个调制臂，第一差分电信号驱动器(2)与可调电信号衰减器(4)连接，第二差分电信号驱动器(3)与可调电延迟线(5)连接，可调电信号衰减器(4)、可调电延迟线(5)均与差分驱动调制器(1)连接，该调制器用于在无需DAC芯片的情况下，实现四级脉冲幅度调制，形成四级脉冲幅度调制PAM4光信号。

【技术特征摘要】
1.一种差分驱动马赫曾德强度调制器，应用于短跨距以及数据中心的光互联系统中，其特征在于：该调制器包括差分驱动调制器(1)、第一差分电信号驱动器(2)、第二差分电信号驱动器(3)、可调电信号衰减器(4)和可调电延迟线(5)，其中，差分驱动调制器(1)包括差分正驱动电极(1a)和差分负驱动电极(1b)，差分正驱动电极(1a)和差分负驱动电极(1b)各对应一个调制臂，第一差分电信号驱动器(2)与可调电信号衰减器(4)连接，第二差分电信号驱动器(3)与可调电延迟线(5)连接，可调电信号衰减器(4)、可调电延迟线(5)均与差分驱动调制器(1)连接，该调制器用于在无需DAC芯片的情况下，实现四级脉冲幅度调制，形成四级脉冲幅度调制PAM4光信号。2.如权利要求1所述的差分驱动马赫曾德强度调制器，其特征在于：所述可调电信号衰减器(4)、可调电延迟线(5)与差分驱动调制器(1)的差分正驱动电极(1a)或差分负驱动电极(1b)连接，具体连接方式有4种：可调电信号衰减器(4)连接到差分驱动调制器(1)的差分正驱动电极(1a)上，可调电延迟线(5)连接到差分驱动调制器(1)的差分负驱动电极(1b)上；可调电信号衰减器(4)连接到差分驱动调制器(1)的差分负驱动电极(1b)上，可调电延迟线(5)连接到差分驱动调制器(1)的差分正驱动电极(1a)上；可调电信号衰减器(4)、可调电延迟线(5)均连接到差分驱动调制器(1)的差分正驱动电极(1a)上；可调电信号衰减器(4)、可调电延迟线(5)均连接到差分驱动调制器(1)的差分负驱动电极(1b)上。3.如权利要求1所述的差分驱动马赫曾德强度调制器，其特征在于：所述可调电信号衰减器(4)的衰减值在3dB-9dB之间。4.如权利要求3所述的差分驱动马赫曾德强度调制器，其特征在于：所述可调电信号衰减器(4)的衰减值为6dB。5.如权利要求1所述的差分驱动马赫曾德强度调制器，其特征在于：所述差分驱动马赫曾德强度调制器还用于替换光同相正交IQ调制器中的I路和Q路的强度调制器，在不需要DAC芯片的情况下，产生16正交幅度调制器QAM信号。6.一种基于权利要求1所述差...

【专利技术属性】
技术研发人员：李淼峰，肖希，王磊，陈代高，杨奇，余少华，
申请(专利权)人：武汉邮电科学研究院，
类型：发明
国别省市：湖北;42