[发明专利]光信号调制

说明书

技术领域

本发明涉及2ⁿ正交幅度调制(QAM)光调制器、2ⁿ正交幅度调制的方法及包括2ⁿ-QAM光调制器的光信号传输设备。

背景技术

带有16个电平的正交幅度调制(16-QAM)是用于到光纤中每秒100千兆比特(Gbit/s)传输的候选调制格式之一。它在十六个点的星座上将四个比特编码，传送的信号的同相和正交分量均带有四个不同幅度值。在考虑用于100Gbit/s的传输的偏振分集16-QAM格式时，传送器所需的符号率为12.5Gbaud。甚至在此降低的符号率，多电平驱动信号的生成可能是复杂的。进一步的复杂产生于必需在光调制前将差分数字编码应用到光信号，以解决QAM星座的π/2相位模糊度，否则在接收器处估计载波相位时将产生该相位模糊度。

有如下四个已知16-QAM传送器/调制器方案。第一个方案包括常规同相/正交(I-Q)调制器，其中，每个同相和正交分量是能够通过使用四电平驱动电压获得的四电平信号。不管光方案的简单性如何，生成四电平驱动电压的要求使得该传送器对于实现100Gbit/s系统不具吸引力。

如在K.-P.Ho和H.-W.Cuei所著“使用一个双驱动调制器的任意正交信号的生成”(″Generation of arbitrary quadrature signals using one dual-drive modulator，″J.Lightwave Technol.，vol.23，no.2，pp.764-770，Feb.2005)中报告的一样，第二个方案包括单个双驱动Mach Zehnder调制器(MZM)。输出信号能够通过为两个MZM适当选择驱动电压而在复平面中采用任何值。此方案以最简单的光组件为特色，然而，16-QAM星座的生成要求带有多达16电平信号的极其复杂的驱动电压方案。

已在M.Seimetz所著“用于相干光M-PSK和M-QAM传输的多格式传送器”(″Multi-format transmitters for coherent optical M-PSK and M-QAM transmission″，in Proc.ICTON′05，2005，pp.225-229，paper Th.B1.5)中报告包括相位和幅度I-Q调制器的第三个16-QAM传送器结构，其只要求双电平驱动电压。基本结构类似于常规I-Q调制器，但每个分支也包括相位调制器。在每个分部，MZM生成双幅度电平{1/3，1}，并且相位调制器(PM)将相位设为零或π，以在星座图的每个象限中获得所需的四电平信号。

如J.M.Kahn和E.Ip所著“用于每符号3和4比特光传输的载波同步”(″Carrier synchronization for 3-and 4-bit-per-symbol optical transmission″，J.Lightwave Technol.，vol.23，no.12，pp.4110-4114，Dec.2005)中报告的一样，第四个16-QAM传送器结构包括嵌套在具有80∶20输出合并比的Mach-Zehnder干涉仪内的两个四相相移键控(QPSK)调制器。此方案通过为每个QPSK调制器使用二进制驱动信号来实现16-QAM调制。然而，它仍需要输入比特序列的电处理以应用象限差分编码。

诸如四相幅度调制(4-QAM)和64-QAM等较低和较高阶QAM对于数字数据编码也是已知的，并且将在本文中统称为2ⁿ-QAM。

发明内容

目的是减轻至少部分上述缺点和提供改进的2ⁿ-QAM光调制器和光信号传输设备。

根据本发明的第一方面，提供了一种2ⁿ正交幅度调制光调制器，包括：

光输入端；

第一光调制设备，配置为将2^n-2幅度调制方案应用到收到的光信号，该2^n-2幅度调制方案在其星座图的第一象限中具有在星座中布置的2^n-2个星座点；以及第二光调制设备，配置为选择性地旋转收到的光信号的相位，

其中光输入端配置为将要调制的光信号输送到第一光调制设备和第二光调制设备之一，所述设备生成中间光信号并且还配置为将中间光信号输送到第一光调制设备和第二光调制设备的另一设备，

由此生成调制的输出光信号，该信号具有包括在星座图的四个象限上分布的2ⁿ个星座点的方形星座图。