基于数字调制抑制非线性效应的PAM-4光信号产生系统技术方案

本发明专利技术属于短距离光互联技术领域，具体是一种基于数字调制抑制非线性效应的PAM

【技术实现步骤摘要】
基于数字调制抑制非线性效应的PAM
‑
4光信号产生系统


[0001]本专利技术属于短距离光互联
，具体涉及基于数字调制抑制非线性效应的PAM
‑
4光信号产生系统。

技术介绍

[0002]随着高速光通信和电信数据网络的发展，流量需求急剧增长，迫切需要采用复杂的调制方式。多年来，不归零码（NRZ）调制一直是非相干光通信的主要技术，且当前的光通信系统大多数都使用 NRZ 调制，在不断提升传输速率时，传输过程会对高速率信号产生更高的串扰，如果采用更高阶的调制方式，在与 NRZ 相等的带宽下能承载更多数据。目前，100Gbit/s光传输系统正在实现商业化，当单通道速率超过10Gbit/s后，NRZ技术将难以满足长距离传输的需求，在NRZ调制方式的升级方案中，4级脉冲振幅调制（PAM
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4）受到广泛关注，采用PAM
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4技术能够改善NRZ调制在光电转换带宽、成本等方面的问题。产生PAM
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4信号有许多方式，早期有通过两路NRZ信号无源合成一路PAM
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4信号，但是合成的PAM
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4指标会严重恶化，且需要较多补偿；也有通过两路NRZ信号有源合成一路PAM
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4信号的方法，该方法使用了DAC转换器，相比于无源合成，该方案输出信号带宽高，上升时间快，但同样存在限制，且结构复杂；也可以基于AWG任意波形产生器输出PAM
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4信号，但硬件较为昂贵，且系统结构复杂；也有较高集成度的PAM
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4信号的光传输模块，应用范围较窄，只能为少数特定场景提供所需的PAM
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4信号，且模块化结构复杂度高，成本较高；常规的PAM
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4产生方法所使用的两路OOK信号功率相差较小，以更好地生成等幅间距的PAM
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4信号，但当输入信号功率较大时，光系统中存在着光纤的非线性效应，使生成的PAM
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4信号失真。因此有必要研究如何基于一个简单的架构实现抑制非线性效应的高功率PAM
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4光信号产生及传输，使其应用于短距离的光互联系统中。
[0003]针对上述情况，本专利技术提出了一种基于数字调制抑制非线性效应的PAM
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4光信号产生系统。该系统使用单个激光器，分别将幅值相差较大的两路二进制启闭键控（OOK）信号送入马赫—曾德尔光调制器（MZM）进行强度调制，通过光复用器将输出的两路光信号复用在一条光路，生成速率为100Gbps的PAM
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4光信号，PAM
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4光信号通过光纤输入光电二极管及滤波器后生成PAM
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4信号。本专利技术系统发射端结构复杂度低，无需数模变换，成本低，输入信号功率较大，同时通过灵活调节两路OOK信号幅值的预失真方法抑制系统中光纤的非线性效应，可以广泛应用于短距离光互联领域。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于数字调制抑制非线性效应的PAM
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4光信号产生系统。通过灵活调节两路OOK信号幅值的预失真方法抑制系统中光纤的非线性效应，在光域产生PAM
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4光信号，使其广泛应用于短距离光互联场景。
[0005]本专利技术提供的基于数字调制抑制非线性效应的PAM
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4光信号产生系统，具体包括：一个提供连续波光波的自由单模激光器，频率为fc；
两个数字信号发生器，分别采用数字调制的方法产生功率相差约14dB的OOK信号；两个马赫—曾德尔光调制器（MZM），处于推挽模式，用于生成携带OOK信息的光电信号；两个数字直流源，用于为光调制器提供直流偏置电压；两个可调光衰减器，用于调节进入光纤的光信号功率；一个光复用器，用于将两个光路的光信号复用在一条支路，生成PAM
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4光信号；一段2km光纤，用于传输PAM
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4光信号；一个光电二极管，用于将系统中传输的PAM
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4光信号转变成电信号；一个低通滤波器，用于对光电二极管输出的PAM
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4电信号进行滤波；一个示波器，用于观察形成的PAM
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4信号。
[0006]本专利技术提供的基于数字调制抑制非线性效应的PAM
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4光信号产生系统，在发送端，系统使用直接由数字调制生成功率相差约14dB的OOK信号分别通过马赫—曾德尔光调制器，配合外腔调制激光器与直流电源对信号进行强度调制，通过光复用器将生成的两路光信号复用在一条光路，生成100Gbps速率的PAM
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4光信号，PAM
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4光信号通过光纤传输至光电探测器并进行滤波，最后进入示波器进行接收，可得到PAM
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4信号。
[0007]上述基于数字调制抑制非线性效应的PAM
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4光信号产生系统，所使用的功率相差约14dB的两路OOK信号通过数字调制直接生成。
[0008]上述基于数字调制抑制非线性效应的PAM
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4光信号产生系统，可调整直流电源和OOK信号使光调制器工作在推挽模式。
[0009]上述基于数字调制抑制非线性效应的PAM
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4光信号产生系统，仅利用单个激光器和两个参数相同的光调制器，可通过强度调制产生两路光信号在系统中传输。
[0010]基于数字调制抑制非线性效应的PAM
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4光信号产生系统，通过令两路OOK信号功率相差约14dB来抑制系统中光纤的非线性效应。
[0011]本专利技术系统基于数字调制原理，系统使用单个激光器，分别将幅值相差较大的两路二进制启闭键控（OOK）信号送入马赫—曾德尔光调制器（MZM），通过光复用器将输出的两路光信号复用在一条光路，生成100Gbps速率的PAM
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4光信号，PAM
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4光信号通过光纤输入光电二极管及滤波器后生成PAM
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4信号。
[0012]本专利技术系统发射端结构简单，无需数模变换，可输入功率较大信号，同时通过灵活调节两路OOK信号幅值的预失真方法抑制系统中光纤的非线性效应，可以广泛应用于短距离光互联领域。
[0013]本专利技术的PAM
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4光信号产生系统，可避免使用价格昂贵的任意波形发生器，仅使用激光器和光调制器就可实现高功率PAM
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4光信号的产生，能够有效抑制系统中光纤的非线性效应，同时系统结构简单，成本低廉，稳定性强。可以应用在短距离光互联领域中。
附图说明
[0014]图1 是本专利技术提出的基于数字调制抑制非线性效应的PAM
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4光信号产生方法系统架构。
[0015]图2是在VPI软件中搭建的仿真系统。
[0016]图3是输入幅值分别为2.5V和0.5V的OOK信号时，接收端得到的PAM4信号眼图。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字调制抑制非线性效应的PAM
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4光信号产生系统，其特征在于，包括：一个提供连续波光波的自由单模激光器，频率为fc；两个数字信号发生器，分别采用数字调制的方法产生两路功率相差14dB的OOK信号；两个马赫—曾德尔光调制器（MZM），用于将系统中的电信号转换为光信号；两个数字直流源，用于为光调制器提供合适的直流偏置电压；两个可调光衰减器，用于灵活调节进入光纤的光信号功率；一个光复用器，用于将两个光路的光信号复用在一条支路，生成PAM
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4光信号；一段2km光纤，用于传输PAM
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4光信号；一个光电二极管，用于将系统中传输的PAM
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4光信号转变成电信号；一个低通滤波器，用于对光电二极管输出的PAM
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4电信号进行滤波；一个示波器，用于观察形成的PAM
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4信号。2.根据权利要求1所述的基于数字调制抑制非线...

【专利技术属性】
技术研发人员：周雯，余建军，周志勇，高南京，
申请(专利权)人：武汉永鼎光通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：