一种光信号调制系统及其产生的调制光信号的传输系统技术方案

本发明专利技术提供一种新型APol

【技术实现步骤摘要】
一种光信号调制系统及其产生的调制光信号的传输系统


[0001]本专利技术涉及光信号调制领域，尤其涉及一种新型光信号调制、解调技术及其产生的DWDM传输系统。

技术介绍

[0002]目前，主要有几种方法可以用于提升高速光传输系统的通信容量。第一种方法采用更多的光纤来传输信号，这种方法需要更多的光源、光接收机，敷设更多的光纤光缆，导致系统成本不断增高；第二种方法是通过电时分复用技术（ETDM）将每根光纤中传输业务信号的速率从155Mbit/s提升到100Gbit/s甚至更高；光纤损耗、非线性效应、放大器自发辐射噪声（ASE）、色散等引起信号损伤的常见因素在10Gbit/s以下的系统中相对来说比较容易克服，然而，当传输速率提高到40Gbit/s以上时，传统的强度调制格式已经无法抵抗提高信号速率带来的传输损伤。第三种方法是采用波分复用技术并行传输信号，通过增加波长数量和提高每个波长所传输的信号速率提高系统容量，但可用的波长范围常受到放大器增益带宽和波长间隔的限制，目前，光传输系统已实现了S(1450nm
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1520nm) + C(1528nm
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1565nm) + L(1570nm
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1610nm)波段信号的同时传输，复用信道间隔己小于50GHz，达到了25GHz，并向更小的间隔发展，但信道间隔的进一步减小将使光纤的非线性效应的抑制变得更加困难，因此提高光谱效率成为了提升通信容量的有效途径之一。
[0003]具有高非线性容限和高频谱利用率的先进调制格式可以有效克服系统速率提高和信道间隔变窄所造成的传输损伤，降低单比特传输成本，同时，如果采用先进码型调制格式来提高系统的传输容量，不需要改造线路就可以实现对系统的升级改造，耗费成本相对较低且易于解决光信号频谱效率的问题，因而得到了研究人员们的广泛关注和研究。
[0004]迄今为止，先进调制技术一直是国际上光通信研究组织关注的热点技术。历年的OFC、ECOC、AOE、CLEO、APOC等知名国际会议上都有大量先进调制格式的专题出现，并且每年都有大量通过先进调制格式改进系统性能的研究报道。调制格式的选择对于发展高速光通信技术具有格外重要的意义，可以更好的满足大容量和长距离传输和交换的需求。具有恒定光功率的调制格式能减少自相位调制和交叉相位调制的影响；窄光谱的调制格式能提高色散容限和光谱效率；与二进制调制格式相比，多进制调制格式还可以承载更多的信息，具有更高的信道利用率；此外，在长距离传输系统中，掺饵光纤放大器（EDFA）的引入会带来ASE噪声，这也要求调制格式能够对ASE噪声有更高的容限。先进调制格式和其他关键技术（如新型光纤、低噪声的光放大器和前向纠错技术等）成为了实现高光谱效率、高容量光通信系统的关键技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种具有高非线性抗性的先进调制格式—交替偏振啁啾归零码频移键控(APol
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CRZ
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FSK) 的解决方案，实现一种具有高非线性抗性的DWDM系统解决方案，调制格式可以作为面向6G的光传输网的一种候选方案，与传
统的FSK、Apol
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FSK信号相比，具有更高的非线性抗性，在一定程度上可以克服6G时代持续提高光传送网系统速率和信道间隔变窄所造成的传输损伤，提升高速系统系能;此外，与传统光传送网中间节电设备处理数据的光电光转换相比，还可基于该格式实现正交调制的全光域处理，减小通信网络时延，无需更换线路和相干接收即可实现升级改造，降低运营成本，提高系统速率和传输性能。
[0006]根据本专利技术的第一方面，提供了一种光信号调制系统，包括：激光器CW、马赫曾德尔调制器MZM1、马赫曾德尔调制器MZM2、马赫曾德尔调制器MZM3、马赫曾德尔延时干涉仪MZDI、第一相位调制器和偏振交替装置；所述激光器CW发射的光信号送入MZM1，MZM1调制器工作在推挽状态，射频驱动电压的幅度为半波电压的一半，直流偏置在传输曲线零点，这时就可以通过对MZM1调制器进行载波抑制从而获得所需要的两个波长，波长间隔为射频信号频率的两倍。接下来将所述信号发送给所述MZM2；所述MZM2对两个频率不同的光信号进行DPSK调制后产生两个DPSK信号后发送给所述MZM3；所述MZM3对所述DPSK信号进行脉冲切割后产生50%占空比的两个RZ
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DPSK信号发送给所述MZDI；所述MZDI为1比特延时的马赫曾德尔延时干涉仪，所述MZDI对所述RZ
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DPSK信号进行处理后产生一个在每一个比特间隔都携带有光脉冲的RZ
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FSK信号发送给所述相位调制器；所述相位调制器用来控制预啁啾量，产生CRZ
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FSK信号后发送给所述偏振交替装置；所述偏振交替装置对所述频移键控啁啾归零码信号进行交替偏振调制后产生APol
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CRZ
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FSK信号。
[0007]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以作出如下改进。
[0008]可选的，为调制器的半波电压，所述MZM3的偏置在处，时钟信号的幅度和频率分别为/4和B，两时钟信号相位差为π；两臂电压和分别为：（1）（2）此时，（3）（4）由此可得出MZM2的输出两个频率信号光场E和光强I分别可表示为：(5)(6)(7)
(8)令得，得或，所以占空比为，这样就产生了50%占空比的RZ
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DPSK信号。
[0009]可选的，所述MZDI包括两个级联的2
×
2耦合器；所述RZ
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DPSK信号进入第一个2
×
2耦合器后分成两路，分别送入两根单模光纤中传输，光纤臂输出的光场在第二个2
×
2耦合器处叠加后，产生干涉效应。
[0010]可选的，所述MZDI输出的所述RZ
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FSK信号的两个载频分别为：(9)(10)其中，为比特周期，m和n表示序号数,M和N分别为载频可选的最大序号数。
[0011]可选的，MZDI的输出呈周期性变化的梳状滤波特性，所述MZDI将输入的两个不同频率的所述RZ
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DPSK信号分别被调制到MZDI传输曲线的峰值和谷值处，MZDI对于RZ
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DPSK信号处理后的输出在两个干涉臂上的光功率互补。这两个解调信号虽然是同源，但是逻辑上相反、功率互补，在时域光强度上表现为连续光，而光频率随信息的变化在两个波长上跳变，因此可以产生在每一个比特间隔都携带有光脉冲的RZ
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FSK信号。由此可知，RZ
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FSK信号可以看做是两个强度调制信号的组合。
[0012]可选的，所述RZ
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FSK信号通过一个相位调制器来控制输入的预啁啾量，产生CRZ
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FSK信号。
[0013]可选的，所述偏振交替装置包括：第二相位调制器、45度偏振分束器和偏振合束器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光信号调制系统，其特征在于，所述调制系统包括：激光器CW、马赫曾德尔调制器MZM1、马赫曾德尔调制器MZM2、马赫曾德尔调制器MZM3、马赫曾德尔延时干涉仪MZDI、第一相位调制器和偏振交替装置；所述激光器CW发射光信号送入所述MZM1，所述MZM1工作在推挽状态，射频驱动电压的幅度为半波电压的一半，直流偏置在传输曲线零点，通过对所述MZM1进行载波抑制从而获得所需要的两个波长间隔为射频信号频率的两倍的光信号后，将所述光信号发送给所述MZM2；所述MZM2对两个波长不同的光信号进行调制后，产生两个DPSK信号后发送给所述MZM3；所述MZM3对所述DPSK信号进行脉冲切割后产生50%占空比的两个RZ
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DPSK信号发送给所述MZDI；所述MZDI为1比特延时的马赫曾德尔延时干涉仪，所述MZDI对所述RZ
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DPSK信号进行处理后产生一个在每一个比特间隔都携带有光脉冲的50%占空比的RZ
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FSK信号发送给所述相位调制器；所述相位调制器用来控制预啁啾量，产生CRZ
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FSK信号后发送给所述偏振交替装置；所述偏振交替装置对所述CRZ
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FSK信号进行交替偏振调制后产生APol
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CRZ
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FSK信号。2.根据权利要求1所述的调制系统，其特征在于，所述MZDI包括两个级联的2
×
2耦合器；所述MZDI由两个2
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2耦合器级联组成，其上下两臂长度差为；光信号被第一个耦合器分成两路后，分别送入两根单模光纤中传输，光纤臂输出的光场在第二个耦合器处叠加后，将产生干涉效应；所述MZDI的输出信号呈周期性变化的梳状滤波特性，所述MZDI两个输出端口输出的180度相移和0度相移的传输曲线在波长上相差半个周期。3.根据权利要求2所述的调制系统，其特征在于，所述MZDI对于DPSK信号处理后的输出在两个干涉臂上的光功率互补；所述MZDI两个输出端口输出的两个解调信号在逻辑上相反且功率互补，在时域光强度上表现为连续光，而光频率随信息的变化在两个波长上跳变，产生在每一个比特间隔都携带有光脉冲的RZ
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FS...

【专利技术属性】
技术研发人员：何舟，张鹏，丁丹，平萍，王正，陈晓辉，肖泳，李莹玉，
申请(专利权)人：华中科技大学武汉慧联无限科技有限公司中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：