[发明专利]一种基于眼图监控的电光调制器闭环非线性补偿系统

说明书

本发明公开一种基于眼图监控的电光调制器闭环非线性补偿系统，属于光电芯片领域。包括：监控模块，用于实时检测电光调制器输出光信号强度，转化成电信号；眼图监控模块，用于将电信号转化为眼图；自适应非线性补偿模块，用于判断当前眼图电平是否分布均匀，若不均匀，自适应调整预失真参数，使眼图电平趋向均匀；判断当前眼图子眼图是否分布均匀且最大，若不均匀，自适应调整FFE系数，使眼图子眼图趋向均匀，若均匀但非最大，继续调整FFE系数，使均匀的子眼图趋向最大。本发明通过自适应非线性补偿模块，自动调节预失真系数及FFE系数，实现电平分布均匀、子眼图分布均匀且最大的光学PAM眼图，避免人工手动调节，满足大规模电光调制器应用需求。

技术领域

本发明属于光电芯片设计领域，更具体地，涉及一种基于眼图监控的电光调制器闭环非线性补偿系统。

背景技术

电光调制器具有高调制带宽、低能量损耗以及易于大规模集成等诸多优点，在数据中心、无线通信等领域具有广泛的应用。为了进一步提升电光调制器的数据速率，通常会利用脉冲幅度调制(PAM,Pulse Amplitude Modulation)将仅有2个电平的非归零码(NRZ,Non Return Zero)信号转换为具有多个电平的PAM信号，从而实现数据速率的提升。如图1所示，为了保证稳定的数据传输，通常需要PAM信号中多个电平之间眼图区域保持均匀并且尽可能地大，从而保证在相同的调制幅度下实现最大的信噪比以及更低的误码率。当眼图分布均匀的电学PAM信号通过驱动器驱动电光调制器时，由于电光调制器的传输特性存在非线性对应关系，会导致电平不均匀的光学PAM信号眼图，即电光调制器的静态非线性效应；同时，由于电光调制器在不同的电平下具有不同的电光调制带宽，会导致不同电平之间的转换过程不同，因此在不同的电平处会产生不同的码间串扰，导致PAM信号的眼图形状发生恶化，即电光调制器的动态非线性效应。

为了补偿电光调制器存在的静态非线性效应，在已有工作中通常在驱动器之前将电学PAM信号进行预失真，从而使得预失真的电学PAM调制信号经过驱动器加载到电光调制器后输出电平分布均匀的光学PAM眼图。但是此方法需要在片外通过测试仪器观察眼图形状，手动调节预失真参数，从而实现均匀的光学眼图输出。由于手动调节需要大量的人工操作过程，所以当面对大规模电光调制器阵列应用时，手动调节方式会导致巨大的人工成本，并且一经设置完成，难以再次动态调节。因此基于手动调节方式的静态非线性补偿方案不适合大规模电光调制器应用。

为了补偿电光调制器存在的动态非线性效应，在已有工作中通常在驱动器之前将电学PAM信号进行均衡处理，如前向反馈均衡(FFE，Feed Forward Equalization)等，从而减小电光调制器输出光学眼图的码间串扰。但是这种方法仍需要在片外通过测试仪器观察眼图形状，并手动调节FFE系数，从而实现更小的码间串扰。与基于手动调节方式的静态非线性补偿方案类似，基于手动调节的动态非线性补偿方案同样也不适合大规模电光调制器应用。

由于静态非线性效应与动态非线性效应会随着设备老化而缓慢变化，因此通过手动设置的预失真参数与FFE系数在使用过程中仍然需要长期的人工操作来保证稳定的工作状态，并且每次手动调节过程中都可能需要暂停设备，因此增大使用成本。

发明内容

针对现有技术基于手动调节的预失真与FFE的电光调制器非线性补偿方法中存在的瓶颈的缺陷和改进需求，本发明提供了一种基于眼图监控的电光调制器闭环非线性补偿系统，其目的在于实现对电光调制器的静态非线性效应以及动态非线性效应等的稳定补偿。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种基于眼图监控的电光调制器闭环非线性补偿系统，所述电光调制器受驱动器驱动对光源输出光进行调制，并产生随PAM信号变化的光信号，所述驱动器的输入信号为经过预失真/FFE模块处理过后的PAM信号，所述系统包括：

监控模块，用于实时检测电光调制器输出的光信号强度，将其转化成电信号，发送给眼图监控模块；

眼图监控模块，用于将接收到的电信号转化为眼图，发送给自适应非线性补偿模块；