专利名称：一种产生时分复用的光差分相移键控码的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信网络技术领域，特别是涉及一种产生时分复用的光差分相移键控 码的装置。
背景技术：
目前，高速光通信系统中已经采用不同码型进行信号的传输，而光差分相移键控 码(DPSK)作为一种矢量调制格式受到了广泛的关注和研究。在光通信领域，实现时分复 用的光差分相移键控码信号的方法主要有两种一种方法是利用电时分复用器将多路低速 率的非归零码(NRZ)复用得到高速率的电非归零码，再利用高速电差分编码器进行差分编 码，然后调制相位或强度调制器，得到时分复用的光差分相移键控信号，这种方法需要使用 高速电差分编码器；另一种方法是采用光时分复用技术，先将低速率的电非归零码进行差 分编码，然后将信息调制在光短脉冲上，再利用光时分复用器复用到更高的速率，这种方法 需要用到短脉冲产生技术，只能产生归零(RZ)码的复用，无法产生时分复用的非归零差分 相移键控信号，复用后的光信号相邻脉冲之间的相位差不是严格的0或π，因而不再是真 正的差分相移键控信号。显然，第一种方法中需要使用高速率的电时分复用器，制作难度大，成本高，价格 昂贵；第二种方法需要用到光短脉冲源，目前的短脉冲源主要有各种锁模激光器以及通过 脉冲压缩技术获得，价格昂贵，结构复杂，而且这种方法只能用于归零差分相移键控码，复 用后的光信号是几路归零差分相移键控码的简单穿插，不再是真正意义上的差分相移键控 码，即相邻脉冲间的相位差并不携带信息。因此，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是如何能够创新地 提出一种实现方式，以解决现有技术中存在的问题，有效满足实际应用的需求的同时降低 实现成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种产生时分复用的光差分相移键控码的装 置，用以低成本实现。为了解决上述问题，本发明公开了一种产生时分复用的光差分相移键控码的装 置，所述装置包括连续波激光器，数据信号源，差分编码器，多个强度调制器和多个光延时线，其中， 所述连续波激光器，用于产生并输出光信号；所述数据信号源，用于输出非归零码的数据信号；所述数据信号为多个；所述差分编码器，用于对数据信号源所输出的数据信号进行编码；所述强度调制器，用于将编码后的数据信号加载到激光器所输出的光信号的相位 上；所述光延时线，用于控制强度调制器加载数据信号的时刻；
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第一个强度调制器的输入端与连续波激光器的输出端相连，第一个强度调制器的 输出端与第二个强度调制器的输入端通过一个光延时线相连接，每增加一个强度调制器都 通过一个光延时线连接；多个数据信号源的调制速率相同；最后一个调制器的输出为时分复用的光差分相移键控信号。优选的，所述的光延时线控制强度调制器加载数据信号的时刻时，控制后一个调 制器所加载的数据信号比前一个调制器的数据信号滞后1/N个信号周期，N为级联强度调 制器的个数，所述的信号周期为所述的数据信号源输出的非归零码数据的时钟周期。优选的，所述连续激光器的光输出端与强度调制器的光输入端相连接。优选的，所述信号数据源的输出与差分编码器的输入相连接。优选的，所述差分编码器的输出端与强度调制器的射频输入端相连接。优选的，所述强度调制器的光输出端为光信号的输出端。与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明通过光学的方法实现数据的时分复用，更加充分的利用时隙，增加通信容 量，从而替代高速电时分复用器件和高速电差分编码器见的使用而达到与使用电时分复用 方法相同的功能，节省了昂贵的短脉冲源的使用，所采用的功能模块除了数据信号源和差 分编码器以外，全都采用光学器件实现，而且结构简单。采用通用的光纤通信元件，实现了 价格低廉、技术可行的目的。
图1是本发明实施例所述的一种产生时分复用的光差分相移键控码的装置结构 示意图；图2是本发明实施例所述的级联两级强度调制器产生两倍码率的时分复用差分 相移键控信号的装置结构示意图；图3是本发明实施例所述的级联四级强度调制器产生四倍码率的时分复用差分 相移键控信号的装置结构示意图；图4是本发明实施例所述的在光纤链路中所在的位置结构示意图；图5是本发明实施例所述的所产生的40(ib/S时分复用的非归零差分相移键控信 号的背靠背眼图；图6是本发明实施例所述的所产生的40(ib/S时分复用的非归零差分相移键控信 号的非平衡探测时的解调眼图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实 施方式对本发明作进一步详细的说明。实施例参照图1，示出了本发明所述的一种产生时分复用的光差分相移键控码的装置结 构示意图，所述装置具体包括连续波激光器A，数据信号源B1、B2，差分编码器C1、C2，多个强度调制器D1、D2和多个光延时线E1，其中，X2. . . XN具有与Xl类似的结构；所述连续波激光器，用于产生并输出光信号；所述数据信号源，用于输出非归零码的数据信号；所述数据信号为多个；所述差分编码器，用于对数据信号源所输出的数据信号进行编码；所述强度调制器，用于将编码后的数据信号加载到激光器所输出的光信号的相位 上；所述光延时线，用于控制强度调制器加载数据信号的时刻；第一个强度调制器的输入端与连续波激光器的输出端相连，第一个强度调制器的 输出端与第二个强度调制器的输入端通过一个光延时线相连接，每增加一个强度调制器都 通过一个光延时线连接；多个数据信号源的调制速率相同；最后一个调制器的输出为时分复用的光差分相移键控信号。优选的，所述的光延时线控制强度调制器加载数据信号的时刻时，控制后一个调 制器所加载的数据信号比前一个调制器的数据信号滞后1/N个信号周期，N为级联强度调 制器的个数，所述的信号周期为所述的数据信号源输出的非归零码数据的时钟周期。优选的，所述连续激光器的光输出端与第一个强度调制器的光输入端相连接。优选的，所述信号数据源的输出与差分编码器的输入相连接。优选的，所述差分编码器的输出端与强度调制器的射频输入端相连接。优选的，所述强度调制器的光输出端为光信号的输出端。连续波激光器产生并输出光信号，所述的光信号通过多个级联的强度调制器进行 多路数据的加载；所述的强度调制器之间的光延时线用于精确调节数据加载的时刻，使得 相邻两个所述的调制器所加载的数据信号错开一个固定的时隙；所述的时隙一般应为数据 信号的周期除以所述的强度调制器的个数；所述的多路数据通过多个强度调制器错位加载 的数据信号通过最后一个强度调制器输出时分复用的光差分相移键控码。其中，多个强度调制器由多个数据信号源输出的非归零码(NRZ)并经过差分编码 后的数据信号进行调制，所述的第一个强度调制器的输入端与连续波激光器的输出端相 连，第一个强度调制器的输出端与第二个强度调制器的输入端通过一个光延时线相连接， 之后每增加一个强度调制器都需要通过一个光延时线连接；所述的多个数据信号源的调制 速率相同；所述的光延时线用于调节相邻两个调制器的调制时机，使得后一个调制器所加 载的数据信号比前一个调制器的数据信号滞后1/N个信号周期，N为级联强度调制器的个 数，所述的信号周期为所述的数据信号源输出的非归零码数据的时钟周期；所述的最后一 个调制器的输出为时分复用的光差分相移键控信号。更进一步的，采用应用实例对本实施例所述的方法进行介绍，在图2中，连续波激 光器(1)发出连续波光信号数据信号源O)、(3)分别产生速率为10(ib/S的NRZ码，分别 经过电差分编码器G)、(5)进行差分编码，然后分别加载到强度调制器(6)、(7)上，两个 调制器都偏置在零传输点，调节光延时线(8)使得两个调制器对光信号的调制时隙错开 50ps，则在强度调制器(7)的输出端得到两路时分复用的非归零差分相移键控信号，速率 为 20(ib/s。在图3所示的实例中，可以实现由4路10(ib/S的电信号产生40(ib/S的时分复用的非归零差分相移键控信号，3个光延时线(8)、(15)、(16)分别连接强度调制器(6)、(7)、 (13)的输出口和(7)、(13)、(14)的输入口，所有调制器都偏置在零传输点，调节光延时线 使得调制器(7)、(13)、(14)对光信号的调制时机相对(6)分别滞后25ps、50ps和75ps。图4为时分复用的非归零差分相移键控信号产生装置17与光纤通信链路的连接 图。强度调制器(7)(如图2)或(14)(如图3)的光输出端可直接由图4所示的线路分别 接入光纤通信链路18中，然后再与平衡检测接收机19相连。图5为本发明所产生的40(ib/S时分复用的非归零差分相移键控信号(前两路信 号为伪随机码，后两路信号始终为0)的背靠背眼图20。图6为本发明所产生的40(ib/S时 分复用的非归零差分相移键控信号(同图4)的非平衡探测时的解调眼图21。需要说明的是，本实施例所述的装置可以直接应用到光信号传输系统的发送端， 其通过光学的方法实现数据的时分复用，更加充分的利用时隙，增加通信容量，从而替代 高速电时分复用器件的使用。该发明只适用于光差分相移键控调制格式，对于光开关键控 (OOK)信号并不适用。所采用的功能模块除了数据信号源和差分编码器以外，全都采用光学 器件实现，而且结构简单。本发明所采用的元件都是通用的光纤通信元件，从而实现了价格 低廉、技术可行的目的。本发明所产生的时分复用的光差分相移键控信号可以通过平衡接 收机进行信号解调和接收，并利用电时分解复用器还原各路信号。更为具体的，对本实施例所述方法进行补充介绍，所述的产生装置主要由差分相 移键控码发生装置和若干级联调制单元级联组成，所述的“级联”是指按照一定的先后顺序 相串联。其中，所述的差分相移键控码发生装置由一个连续波激光器(简称激光器，)、一个 单驱动X切铌酸锂强度调制器(简称调制器，)、一个数据信号源(简称信号源，)和一个差 分编码器(简称编码器，)组成，其作用在于产生与信号源相同速率的光差分相移键控码信 号。器件的连接关系为激光器的光输出端与调制器的光输入端相连接，数据源的输出与编 码器的输入相连接，编码器的输出端与调制器的射频输入端相连接，调制器的光输出端为 光信号的输出端。由信号源产生的非归零码电信号经过编码器转换成差分编码的非归零码 电信号加载到调制器上。调制器被偏置在传输曲线的零传输点位置。从激光器中发射出来 的连续波激光经过调制器的调制，光载波的相位差将携带上比特信息，从而产生差分相移 键控码光信号并由调制器的光输出端输出。该装置已在相干光通信中得到广泛应用。本发 明所要实现的产生时分复用的光差分相移键控码的功能主要依赖于依次级联在差分相移 键控码发生装置之后的若干级联调制单元来实现。所述的级联调制单元由一个光延时线、一个单驱动χ切铌酸锂强度调制器、一个 数据信号源和一个差分编码器组成。器件的连接关系为光延时线的输入端为整个级联单 元的光输入端，与上一级装置的光输出端相连接，光延时线的输出端与调制器的光输入端 相连接，数据源的输出端与编码器的输入端相连接，编码器的输出端与调制器的射频输入 端相连接，调制器的光输出端为级联调制单元光信号的输出端。由信号源产生的非归零码 电信号经过编码器转换成差分编码的非归零码电信号加载到调制器上。调制器被偏置在传 输曲线的零传输点位置。从上一级装置的输出端中发射出来的经过调制后的光信号再一次 经过调制器的调制，附加到光载波上的相位差将再次携带上比特信息，从而产生时分复用 的差分相移键控码光信号并由调制器的光输出端输出。为保证对光信号的再次调制既能 保留输入光信号中携带的相位信息，防止原有信息被擦除，又能将新的信息成功加载到载波相位上，需要利用光延时线来调节光信号到达的时刻，使得调制器的调制时机与原有信 号的时隙不完全重合，即错开一定的时隙。同时，为了保证可靠解调输出，错开的时隙应为 nT
T7-S (Τ为信号源输出的信号周期，N为级联调制单元的个数，η为该级联调制单元的序 数)。 以上对本发明所提供的一种产生时分复用的光差分相移键控码的装置进行了详 细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说 明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据 本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不 应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.一种产生时分复用的光差分相移键控码的装置，其特征在于，所述装置包括 连续波激光器，数据信号源，差分编码器，多个强度调制器和多个光延时线，其中，所述连续波激光器，用于产生并输出光信号；所述数据信号源，用于输出非归零码的数据信号；所述数据信号为多个； 所述差分编码器，用于对数据信号源所输出的数据信号进行编码； 所述强度调制器，用于将编码后的数据信号加载到激光器所输出的光信号的相位上； 所述光延时线，用于控制强度调制器加载数据信号的时刻；第一个强度调制器的输入端与连续波激光器的输出端相连，第一个强度调制器的输出 端与第二个强度调制器的输入端通过一个光延时线相连接，每增加一个强度调制器都通过 一个光延时线连接；多个数据信号源的调制速率相同；最后一个调制器的输出为时分复用的光差分相移键控信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的光延时线控制强度调制器加载数据信号的时刻时，控制后一个调制器所加载的 数据信号比前一个调制器的数据信号滞后1/N个信号周期，N为级联强度调制器的个数，所 述的信号周期为所述的数据信号源输出的非归零码数据的时钟周期。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述连续激光器的光输出端与强度调制器的光输入端相连接。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于所述信号数据源的输出与差分编码器的输入相连接。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述差分编码器的输出端与强度调制器的射频输入端相连接。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于 所述强度调制器的光输出端为光信号的输出端。
全文摘要
本发明提供了一种产生时分复用的光差分相移键控码的装置，通过光学的方法实现数据的时分复用，更加充分的利用时隙，增加通信容量，从而替代高速电时分复用器件和高速电差分编码器见的使用而达到与使用电时分复用方法相同的功能，节省了昂贵的短脉冲源的使用，所采用的功能模块除了数据信号源和差分编码器以外，全都采用光学器件实现，而且结构简单。采用通用的光纤通信元件，实现了价格低廉、技术可行的目的。
文档编号H04L27/18GK102118336SQ20111005060
公开日2011年7月6日 申请日期2011年3月3日 优先权日2011年3月3日
发明者娄采云, 邢燕飞, 霍力 申请人:清华大学