一种实现数据中心内部互连的高速光交换模块及其运行方法技术

本发明专利技术涉及一种实现数据中心内部互连的高速光交换模块及其运行方法，该高速光交换模块，用于数据中心内部互连，高速光交换模块包括电交换芯片和若干个光收发子系统，光收发子系统包括光发射子系统和光接收子系统；光发射子系统与相邻的光收发子系统中的光接收子系统相连接，光接收子系统包括自适应偏振解复用模块、电信号处理模块和零差接收模块。高速光交换模块采用在光发射子系统中添加导频的方法实现光域的自适应偏振解复用功能，采用同传的方法实现零差检测；该高速光交换模块中的交换芯片和相干光收发子系统采用距离拉近的封装方式，在板极上同时集成了交换芯片和相干光收发子系统，极大地减少高频信号传输损耗。

A high speed optical switching module and its operation method to realize the internal interconnection of data center

【技术实现步骤摘要】
一种实现数据中心内部互连的高速光交换模块及其运行方法
本专利技术涉及一种实现数据中心内部互连的高速光交换模块及其运行方法，属于信息传输领域。
技术介绍
当前云服务市场需求呈现出爆炸式的增长趋势，大量的传统业务逐渐移到云平台，促使以云服务为基础的市场规模持续高速增长。数据中心作为云服务的载体，承载了越来越大容量的数据，这些迅速增长的传输容量需求对数据中心传输技术提出了更高的要求。随着云服务用户的爆炸式增长以及新型服务模式与技术的出现，目前数据中心的传输能力越来越不能满足租户和应用的需求。目前用于数据中心的商用的光模块，采用的是强度调制-直接检测的光传输系统，传统的调制格式阻碍了传输速度的进一步提升，并且直接检测的方式灵敏度低。为了满足数据中心数据传输的需求，必须采用多维度复用和高阶的调制方式技术以及相对应的相干检测技术来提高传输的容量和频谱效率。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种实现数据中心内部互联的高速光交换模块；本专利技术还提供了上述实现数据中心内部互联的高速光交换模块的运行方法；...

【技术保护点】
1.一种实现数据中心内部互连的高速光交换模块，其特征在于，用于数据中心内部互连，所述高速光交换模块包括电交换芯片和若干个光收发子系统，/n所述光收发子系统包括光发射子系统和光接收子系统；所述光发射子系统与相邻的光收发子系统中的光接收子系统相连接；/n所述光接收子系统包括自适应偏振解复用模块、电信号处理模块和零差接收模块；/n电信号由电交换芯片传递到光发射子系统中，在光发射子系统中进行电光调制和光路复用，所述光发射子系统产生携带信息的数据信号光和本振光；所述携带信息的数据信号光通过第一环形器后，与通过第二环形器的本振光在全双工光纤中同传，发送至相邻的光收发子系统中的光接收子系统；在相邻的光收发子...

【技术特征摘要】
1.一种实现数据中心内部互连的高速光交换模块，其特征在于，用于数据中心内部互连，所述高速光交换模块包括电交换芯片和若干个光收发子系统，
所述光收发子系统包括光发射子系统和光接收子系统；所述光发射子系统与相邻的光收发子系统中的光接收子系统相连接；
所述光接收子系统包括自适应偏振解复用模块、电信号处理模块和零差接收模块；
电信号由电交换芯片传递到光发射子系统中，在光发射子系统中进行电光调制和光路复用，所述光发射子系统产生携带信息的数据信号光和本振光；所述携带信息的数据信号光通过第一环形器后，与通过第二环形器的本振光在全双工光纤中同传，发送至相邻的光收发子系统中的光接收子系统；在相邻的光收发子系统中的光接收子系统中，携带信息的数据信号光经过第三环形器、本振光通过第四环形器后均与自适应偏振解复用模块相连接，在所述自适应偏振解复用模块中实现偏振解复用和调解；再经过零差接收模块在相位和偏振态上对携带信息的数据信号光和本振光进行光电检测以及电信号处理模块的载波相位恢复，完成电信号的恢复。


2.根据权利要求1所述的一种实现数据中心内部互连的高速光交换模块，其特征在于，所述自适应偏振解复用模块包括偏振控制器，所述偏振控制器产生相位值用于偏振解复用，所述偏振控制器包括一个偏振分束器、第一移相器、第二移相器和3dB耦合器；
接收的携带信息的数据信号光先经过所述偏振分束器，分成TE偏振光信号和TM偏振光信号，TE偏振光信号和TM偏振光信号分别通过所述3dB耦合器的两个输入端口输入所述第一移相器，然后经过第一移相器和第二移相器完成偏振解复用；所述电信号处理模块通过导频估计出光纤的传输矩阵，再求出光纤的传输矩阵的逆矩阵以及矩阵各个元素所对应两组移相器的相移值，然后基于铌酸锂电光效应改变两组移相器的相位值，实现自适应偏振解复用。


3.根据权利要求1所述的一种实现数据中心内部互连的高速光交换模块，其特征在于，所述光发射子系统包括光源和调制器；所述光源发出的光信号由功率分配器分成两路信号，一路经过所述调制器进行偏振复用、正交幅度调制后产生携带信息的数据信号光，另一路作为解调数据光信号的本振光，直接与数据光信号耦合到全双工光纤中，两者在全双工光纤中同传。


4.根据权利要求1所述的一种实现数据中心内部互连的高速光交换模块，其特征在于，所述电交换芯片与所述光收发子系统之间为板级近距离高密度互连的封装方式。


5.如权利要求1-4任一项所述的实现数据中心内部互连的高速光交换模块的运行方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)所述光发射子系统产生携带信息的数据信号光及本振光；携带信息的数据信号光通过第一环形器、全双工光纤传输到相邻光收发子系统中的自适应偏振解复用模块，本振光通过第二环形器后，与携带信息的数据信号光在全双工光纤中共同传输至相邻光收发子系统中的所述自适应偏振解复用模块；
(2)所述自适应偏振解复用模块接收携带信息的数据信号光和本振光，对携带信息的数据信号光及本振光在光域上进行偏振解复用，并将处理后的光信号发送至所述零差接收模块；
(3)步骤(2)处理后的光信号进入所述零差接收模块，所述零差接收模块对相位和偏振态上携带信息的数据信号光进行光电检测；
(4)步骤(3)处理后的恢复的电信号进入所述电信号处理模块，所述电信号处理模块对恢复的电信号进行相位补偿和恢复。


6.根据权利要求5所述的实现数据中心内部互连的高速光交换模块的运行方法，其特征在于，步骤(2)中，所述自适应偏振解复用模块在光域上进行偏振解复用，分别在偏振复用和正交幅度调制产生的四个正交态信号中的任意一个正交态信号中加入导频；在电信号处理模块中，对偏振复用的四个正交态信号中的导频分量分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：季伟，刘鹏程，周晓腾，宋泽瑞，公姿苏，尹锐，张华，
申请(专利权)人：山东大学，青岛海信宽带多媒体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37