用于低损耗可重配置的光正交幅度调制（QAM）信号生成的方法和装置与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年9月1日提交的美国专利申请no.15/255,078的优先权，其内容通过引用并入本文。

本文描述的一些实施例一般性地涉及用于光正交幅度调制(qam)信号生成的方法和装置。特别地，但不以限制的方式，本文描述的一些实施例涉及用于低损耗可重配置的光qam信号生成的方法和装置。

背景技术：

随着对具有高数据速率能力的光通信系统的增长的需求，光正交幅度调制(qam)信号被生成来提供高数据承载容量和高频谱效率。较高阶qam信号当前通过使用电子电路驱动同相和正交(iq)光调制器而被生成。然而，这些方法提出了挑战，诸如对昂贵数模转换器(dac)的需要、典型iq调制器的高调制损耗、调制器传递函数的非线性区域的低效使用、以及qam信号可重配置性的缺乏。

因此，存在对改进且简化的方法和装置的需要，以实现低损耗可重配置的光qam信号生成。

技术实现要素：

在一些实施例中，一种装置包括正交幅度调制(qam)光调制器，qam光调制器包括第一相位调制器、第二相位调制器、可调谐光耦合器和光组合器。第一相位调制器和第二相位调制器中的每个相位调制器操作地耦合到可调谐光耦合器和光组合器。可调谐光耦合器被配置为以可调节的功率拆分比率拆分光波以产生第一拆分光波和第二拆分光波。第一相位调制器被配置为响应于第一多电平电信号来调制第一拆分光波以产生第一经调制的光波。第二相位调制器被配置为响应于第二多电平电信号来调制第二拆分光波以产生第二经调制的光波。光组合器然后被配置为组合第一经调制的光波和第二经调制的光波以生成qam光信号。

在一些实施例中，一种装置包括正交幅度调制(qam)光调制器，qam光调制器包括分光器、第一相位调制器、第二相位调制器和光组合器。具有第一输出和第二输出的分光器被配置为接收光信号并且根据第一功率拆分比率拆分光信号。操作地耦合到分光器的第一输出的第一相位调制器被配置为从第一输出接收第一拆分光信号，并且调制第一拆分光信号以产生第一经调制的光信号，以使得第一经调制的光信号在星座图内被表示为覆盖圆上的第一多个星座点。操作地耦合到分光器的第二输出的第二相位调制器被配置为从分光器的第二输出接收第二拆分光信号，并且调制第二拆分光信号以产生第二经调制的光信号，以使得第二经调制的光信号在星座图内被表示为从圆上的点开始并且覆盖第二多个星座点。第一多个星座点和第二多个星座点表示qam光信号的所有星座点。以第二功率耦合比率操作地耦合到第一相位调制器和第二相位调制器的光组合器被配置为组合第一经调制的光信号和第二经调制的光信号，以产生输出的经调制的qam光信号。

在一些实施例中，一种装置包括并联正交幅度调制(qam)光调制器，并联qam光调制器包括第一可调谐光耦合器(toc)、第二toc、第一相位调制器(pm)、第二pm、第三pm、第一光组合器(oc)和第二光组合器(oc)。具有第一输出和第二输出的第一toc被配置为拆分光信号。第一pm操作地耦合到第一toc的第一输出和第一oc的第一输入。具有第一输出和第二输出的第二toc操作地耦合到第一toc的第二输出。第二pm操作地耦合到第二toc的第一输出和第二oc的第一输入。第三pm操作地耦合到第二toc的第二输出和第二oc的第二输入。第二oc的输出耦合到第一oc的第二输入。第一oc被配置为输出经调制的qam光信号。

在一些实施例中，一种装置包括串联正交幅度调制(qam)光调制器，串联qam光调制器包括第一相位调制器(pm)、第一可调谐光耦合器(toc)、第二pm、第二toc、第三pm、第一光组合器(oc)和第二光组合器(oc)。操作地耦合到第一toc的输入的第一pm被配置为接收输入光信号。第一toc具有操作地耦合到第二pm的第一输出和操作地耦合到第一oc的第二输出。第二pm操作地耦合到第二toc的输入。第二toc具有操作地耦合到第三pm的第一输出和操作地耦合到第二oc的第二输出。第三pm操作地耦合到第二oc的输入，并且第二oc的输出耦合到第一oc的第一输入。第一oc被配置为输出经调制的qam光信号。

附图说明

专利或申请文件包含至少一个以彩色执行的附图。具有(多个)彩色附图的这一专利或专利申请公布的副本一经请求且支付必要费用时将由专利局提供。

图1是图示了根据实施例的正交幅度调制(qam)光调制器的框图。

图2a-图2b是根据实施例的由qam光调制器生成的16-qam光信号的星座图。

图3图示了根据实施例的、基于由qam光调制器生成的输出的仿真的、16-qam光信号的星座图。

图4图示了根据实施例的、基于由qam光调制器生成的输出的仿真的、64-qam光信号的星座图。

图5图示了根据实施例的、基于由qam光调制器生成的所仿真的输出的、256-qam光信号的星座图。

图6是图示了根据实施例的被配置为生成m-qam光信号的并联光信号传输装置的框图。

图7是图示了根据实施例的被配置为生成m-qam光信号的串联光信号传输装置的框图。

图8是图示了根据实施例的利用具有两个相位调制器的qam光调制器来生成qam光信号的方法的流程图。

图9是图示了根据实施例的利用具有多于两个相位调制器的并联或串联qam光调制器来生成qam信号的方法的流程图。

具体实施方式

在一些实施例中，一种装置包括正交幅度调制(qam)光调制器，qam光调制器包括第一相位调制器、第二相位调制器、可调谐光耦合器和光组合器。第一相位调制器和第二相位调制器中的每个相位调制器操作地耦合到可调谐光耦合器和光组合器。可调谐光耦合器被配置为以可调节的功率拆分比率拆分光波以产生第一拆分光波和第二拆分光波。第一相位调制器被配置为响应于第一多电平电信号来调制第一拆分光波以产生第一经调制的光波。第二相位调制器被配置为响应于第二多电平电信号来调制第二拆分光波以产生第二经调制的光波。光组合器然后被配置为组合第一经调制的光波和第二经调制的光波以生成qam光信号。

在一些实施例中，一种装置包括正交幅度调制(qam)光调制器，qam光调制器包括分光器、第一相位调制器、第二相位调制器和光组合器。具有第一输出和第二输出的分光器被配置为接收光信号并且根据第一功率拆分比率拆分光信号。操作地耦合到分光器的第一输出的第一相位调制器被配置为从第一输出接收第一拆分光信号，并且调制第一拆分光信号以产生第一经调制的光信号，以使得第一经调制的光信号在星座图内被表示为覆盖圆上的第一多个星座点。操作地耦合到分光器的第二输出的第二相位调制器被配置为从分光器的第二输出接收第二拆分光信号，并且调制第二拆分光信号以产生第二经调制的光信号，以使得第二经调制的光信号在星座图内被表示为从圆上的点开始并且覆盖第二多个星座点。第一多个星座点和第二多个星座点表示qam光信号的所有星座点。以第二功率耦合比率操作地耦合到第一相位调制器和第二相位调制器的光组合器被配置为组合第一经调制的光信号和第二经调制的光信号，以产生输出的经调制的qam光信号。

在一些实施例中，一种装置包括并联正交幅度调制(qam)光调制器，并联qam光调制器包括第一可调谐光耦合器(toc)、第二toc、第一相位调制器(pm)、第二pm、第三pm、第一光组合器(oc)和第二光组合器(oc)。具有第一输出和第二输出的第一toc被配置为拆分光信号。第一pm操作地耦合到第一toc的第一输出和第一oc的第一输入。具有第一输出和第二输出的第二toc操作地耦合到第一toc的第二输出。第二pm操作地耦合到第二toc的第一输出和第二oc的第一输入。第三pm操作地耦合到第二toc的第二输出和第二oc的第二输入。第二oc的输出耦合到第一oc的第二输入。第一oc被配置为输出经调制的qam光信号。

在一些实施例中，一种装置包括串联正交幅度调制(qam)光调制器，串联qam光调制器包括第一相位调制器(pm)、第一可调谐光耦合器(toc)、第二pm、第二toc、第三pm、第一光组合器(oc)和第二光组合器(oc)。操作地耦合到第一toc的输入的第一pm被配置为接收输入光信号。第一toc具有操作地耦合到第二pm的第一输出和操作地耦合到第一oc的第二输出。第二pm操作地耦合到第二toc的输入。第二toc具有操作地耦合到第三pm的第一输出和操作地耦合到第二oc的第二输出。第三pm操作地耦合到第二oc的输入，并且第二oc的输出耦合到第一oc的第一输入。第一oc被配置为输出经调制的qam光信号。

在一些实施例中，一种装置包括生成qam光信号的正交幅度调制(qam)光调制器。qam光调制器可以被配置为包括两个相位调制器(pm)、可调谐光耦合器(toc)、以及光组合器(oc)。两个pm中的每个pm可以操作地耦合到toc和oc。当qam光调制器操作地耦合到发出光信号的光源时，toc可以根据功率拆分比率拆分光信号以产生第一拆分光信号和第二拆分光信号。功率拆分比率在qam光调制器的设计过程、制造过程、重配置过程、故障排除过程期间、或在操作中可以被固定或动态地被调节。pm中的每个pm可以分别调制第一拆分光信号和第二拆分光信号，以产生第一经调制的光信号和第二经调制的光信号。oc然后可以根据功率耦合比率来组合第一经调制的光信号和第二经调制的光信号以产生qam光信号。类似地，功率耦合比率在qam光调制器的设计过程、制造过程、重配置过程、故障排除过程期间、或在操作中可以被固定或动态地被调节。不像执行强度调制的典型qam同相/正交(i/q)调制器，在一些实施例中，本文描述的qam光调制器可以执行仅相位调制。因此，qam光调制器的两个相位调制器覆盖圆上的星座点。与典型的qami/q调制器相比，本文描述的qam光调制器极大地减小调制损耗并且提供更多的可重配置性。

如在这一说明书中所使用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数的指示物，除非上下文另外清楚地指示。因此，例如，术语“光调制器”旨在意指单个光调制器或多个光调制器。作为另一示例，术语“相位调制器”旨在意指单个相位调制器或多个相位调制器。

图1是图示了根据实施例的光信号传输装置的框图。在一些实施例中，光信号传输装置100包括光源102和操作地耦合到光源102的正交幅度调制(qam)光调制器101。光源102例如可以是发出连续波形(cw)的光信号(或光波)110的激光二极管。光源102向qam光调制器101输出光信号110，qam光调制器101可以调制光信号110以输出用于在光通信系统(图1中未示出)中传输的qam光信号120。qam光信号120以可以被表示为2ⁿ个星座点之一个的方式而被调制。下面关于图2a-图2b来讨论2ⁿ个星座点的表示的细节。

在一些实施例中，qam光调制器101包括第一相位调制器(pm1)106、第二相位调制器(pm2)108、第一可调谐光耦合器(toc)104、光组合器(oc)105、以及光移相器(ps)130。pm1106和pm2108中的每个pm操作地耦合到toc104和oc110。toc104操作地耦合到光源102的输出，并且具有第一输出111和第二输出113。toc104可以在第一输出111与第二输出113之间拆分(或划分)从光源102接收的光信号110，以产生第一拆分光信号和第二拆分光信号。在一些实施例中，toc104可以按可调节(或可调谐)的功率拆分比率在第一输出111与第二输出113之间拆分光信号110。例如，toc104可以拆分光信号110以使得输出111处的第一拆分光信号具有光信号110的40％的光功率，并且输出113处的第二拆分光信号具有光信号110的60％的光功率。在其他实施例中，toc104可以相等地拆分光信号110，以使得第一拆分光信号和第二拆分光信号中的每个拆分光信号具有光信号110的50％的功率。在一些实施例中，toc104(或图1中未示出的外部控制器)可以在制造中时或操作中时的任何给定时间将功率拆分比率动态地调节(或重配置)到0％至100％之间的任何比率。在其他实施例中，功率拆分比率是固定的。

相位调制器pm1106和pm2108中的每个pm可以由相应的电信号(在图1中被标记为“m位”和“n位”)来驱动，并且可以通过改变光信号的瞬时相位来调制光信号。具体地，pm1106接收第一拆分光信号111作为向pm1106的输入。pm1106然后通过应用第一电信号(“m位”)来调制第一拆分光信号111，并且向光组合器(oc)105输出第一经调制的光信号115。类似地，pm2108接收第二拆分光信号113作为向pm2108的输入。pm2108然后通过应用第二电信号(“n位”)来调制第二拆分光信号113，以向oc105输出第二经调制的光信号117。

在一些实施例中，分别应用到相位调制器pm1106和pm2108的第一电信号和第二电信号可以由相应的数模转换器(dac，图1中未示出)来生成。操作地耦合到pm1106的第一dac(图1中未示出)可以是1位或多位(或m位)dac(例如，2位、4位、8位、16位)。操作地耦合到pm2108的第二dac(图1中未示出)也可以是1位或多位(或n位)dac(例如，2位、4位、8位、16位)。多位dac可以生成多电平电信号以被应用到pm1106和pm2108之一。第一dac的位数可以与第二dac的位数相同或不同。在一些实施例中，第一dac和第二dac的位数可以在设计过程、制造过程、重配置过程、故障排除过程期间、或者在操作中被选择(或重配置)，以调节(或优化)经调制的qam光信号120的星座图上的覆盖。下面关于图4-图6来讨论这种实施例的细节。

在一些实施例中，移相器(ps)130可以操作地耦合到pm2108和oc105。具体地，ps130从pm2108接收第二经调制的光信号117，并且向第二经调制的光信号117应用相位位移或旋转以产生第三经调制的光信号140。由控制信号(图1中未示出)驱动的ps130可以引起第一经调制的光信号115与第三经调制的光信号140之间的相位偏移。在一些实施方式中，相位偏移的度数可以动态地被调节(或重配置)到0度与90度之间的任何数字。在如图1中示出的一些实施方式中，ps130操作地耦合到pm2108的输出，并且ps130的输出操作地耦合到oc105的输入。在其他实施方式中，ps130可以被定位在pm1106和pm2108中的每个pm之前或之后。例如，ps可以操作地耦合到toc104的输出，并且ps的输出可以操作地耦合到pm2108的输入。如早前所讨论的，ps130是可选的并且因此在一些实施例中，qam光调制器101不包括移相器130。

光组合器(oc)105可以操作地耦合到pm1106的输出115和pm2108的输出117。在可选的ps130被使用的实施方式中，oc105可以操作地耦合到pm1106的输出115和第三经调制的光信号140，并且具有输出120。oc105可以组合第一经调制的光信号115和第二经调制的光信号117(或第三经调制的光信号140，如果可选的ps130被使用的话)以输出qam光信号120。在一些实施方式中，oc105可以按可调节(或可调谐)的功率耦合比率来组合第一经调制的光信号115和第二经调制的光信号117(或第三经调制的光信号140，如果可选的ps被使用的话)。例如，oc105可以组合第一经调制的光信号115和第二经调制的光信号117，以使得第一经调制的光信号115具有输出qam光信号120的60％的光功率，并且第二经调制的光信号117具有输出qam光信号120的40％的光功率。在其他实施方式中，oc105可以组合第一经调制的光信号115和第二经调制的光信号117，以使得第一经调制的光信号115和第二经调制的光信号117中的每个经调制的光信号具有输出qam光信号120的50％的功率比率。在一些实施方式中，oc105(或图1中未示出的外部控制器)可以将功率耦合比率动态地调节(或重配置)到0至100％之间的任何比率。在其他实施方式中，功率耦合比率是固定的。在一些实施方式中，oc105的功率耦合比率可以与toc104的功率拆分比率相同。在其他实施方式中，oc105的功率耦合比率可以与toc104的功率拆分比率不同(或不平衡)。

图2a-图2b是根据实施例的由qam光调制器101生成的16-qam光信号的星座图。图2a是星座图200，其表示由qam光调制器(诸如上面关于图1讨论的qam光调制器101)生成的16-qam光信号。如上面关于图1讨论的，pm1106调制光信号以产生第一经调制的光信号115，并且pm2108调制光信号以产生第二经调制的光信号117。qam光调制器101输出qam光信号120。如图2a中示出的，当qam光信号120是16-qam光信号时，16个星座点可以由阴影区250中的黑点(201-208)来表示。

星座图200的横轴230表示16-qam光信号的同相(i)分量，并且星座图200的纵轴240表示16-qam光信号的正交(q)分量。在一些实施例中，关于图1描述的qam光调制器101执行仅相位调制。因此，图1中的第一相位调制器pm1106可以覆盖包括四个星座点(例如，202、203、204和205)的圆210上的任何点。图1中的第二相位调制器pm2108可以从圆210上的任何地方开始。例如，如果pm2108从圆210上的交叉点209开始，则pm2108可以在与来自pm1106的第一经调制的光信号115的向量加法之后覆盖圆220上的任何点。因为pm2108可以从圆210上的任何点开始，所以它可以覆盖阴影区250内的所有点。在一些实施例中，qam信号不占用星座图中靠近中心点的区域。在一些实施例中，来自例如图1中的toc104的功率拆分比率可以被调节远离50:50，以利用有限的dac数目来调节阴影区250内部的覆盖区域的密度。

典型的qam同相/正交(i/q)调制器包括用于同相(i)强度调制的i臂和用于正交(q)强度调制的q臂。当使用典型的qam光调制器生成16-qam信号时，例如，i臂调制器覆盖水平地沿着星座图的i轴的四个星座点，并且q臂调制器覆盖垂直地沿着星座图的q轴的四个星座点。i臂调制器和q臂调制器中的每个调制器通常由独立的四电平电信号来驱动。在一些实施例中，不像执行强度调制的典型qam同相/正交(i/q)调制器，上面关于图1描述的qam光调制器101执行仅相位调制。因此，代替由典型的qami/q调制器的i臂调制器覆盖水平地沿着i轴的星座点并且由q臂调制器覆盖垂直地沿着q轴的星座点，qam光调制器101的两个相位调制器(pm1106和pm2108)覆盖圆(例如，图2a中的圆210和圆220)上的星座点。与典型的qami/q调制器相比，调制损耗利用qam光调制器101极大地被减小。

此外，典型的qami/q调制器仅使用调制器传递函数的相对线性的区域，这导致星座图的星座点的非均匀性并且进一步增大调制损耗。相对照地，上面关于图1描述的qam光调制器101可以使用调制器传递函数的更宽区域，包括非线性区域和典型qami/q调制器使用的线性区域。qam光调制器101的调制器传递函数的这种高效使用可以进一步减小调制损耗。

图2b是根据实施例的由qam光调制器101生成的16-qam光信号的星座图。在一些实施例中，如图2b中示出的星座图可以被用来反向地确定qam光调制器(例如，图1中的101)的两个相位调制器(例如，图1中的pm1106和pm2108)的调制指令。具体地，例如，如果星座点282需要由qam光调制器来生成，则具有中心点282的由第二相位调制器(例如，图1中的pm2)覆盖的圆290可以被确定。基于由第一相位调制器(例如，图1中的pm1)覆盖的圆210，两个交叉点284和286可以被确定。用于第二pm的配置指令可以基于具有中心点284的圆和具有中心点286的圆而被确定。

图3图示了根据实施例的、基于由qam光调制器生成的输出的仿真的、16-qam光信号的星座图。六个星座图310-360中的每个星座图是由qam光调制器(诸如关于图1描述的qam光调制器)的一种配置生成的16-qam光信号的所仿真的星座图。每个星座图(例如，310)的横轴(例如，图310中的301)表示16-qam光信号的同相(i)分量，并且星座图(例如，310)的纵轴(例如，图310中的302)表示16-qam光信号的正交(q)分量。每个图(例如，310)上的蓝点(例如，311)表示由qam光调制器覆盖的所仿真的星座点，并且点之间的白色区域表示未由qam光调制器覆盖的星座区域。每个图(例如，310)上的红点(例如，391)表示16-qam光信号的理论星座点。如上面关于图1讨论的，qam光调制器的特性集合是可配置(或可重配置、可调节、可调谐)的。例如，可调谐光耦合器(诸如图1中的toc104)的功率拆分比率(或光耦合比率“ocr”)、光组合器(诸如图1中的oc105)的功率耦合比率、生成驱动相位调制器(诸如图1中的pm1和pm2)的电信号的dac的位数、以及第一经调制的光信号(诸如图1中的115)与第二经调制的光信号(诸如图1中117)之间的相移(诸如图1中的ps130)是可重配置的。

如图3中示出的，六个星座图310-360中的每个星座图表示由具有qam光调制器的不同特性集合的qam光调制器生成的16-qam星座图。例如，星座图310利用具有“305”光耦合比率(“ocr”)为0.5、由具有位数为六的dac驱动、以及零度相移的qam光调制器而被仿真。星座图320利用具有“306”ocr为0.5、由具有位数为六的dac驱动、以及十五度相移的qam光调制器而被仿真。星座图330利用具有“307”ocr为0.5、由具有位数为六的dac驱动、以及三十度相移的qam光调制器而被仿真。星座图340利用具有“308”ocr为0.4、由具有位数为六的dac驱动、以及零度相移的qam光调制器而被仿真。星座图350利用具有“309”ocr为0.3、由具有位数为六的dac驱动、以及零度相移的qam光调制器而被仿真。星座图360利用具有“321”ocr为0.2、由具有位数为六的dac驱动、以及零度相移的qam光调制器而被仿真。如图3中示出的，星座图320、330和340具有比其他三个星座图310、350和360更多的星座点覆盖。因此，在产生16-qam光信号的qam光调制器的设计过程、制造过程、重配置过程、故障排除过程期间、或操作中，qam光调制器的特性集合可以动态地被选取为类似于与星座图320、330和340相关联的特性(306、307和308)。换言之，通过动态地配置ocr、oc的功率耦合比率、dac的位数、以及qam光调制器的相移，在从设计和制造过程到当qam光调制器处于操作中时的任何给定时间，qam光调制器的星座图的覆盖可以被调节或改进。

图4图示了根据实施例的、基于由qam光调制器生成的输出的仿真的、64-qam光信号的星座图。六个星座图410-460中的每个星座图是由qam光调制器(诸如关于图1描述的qam光调制器)的一种配置生成的64-qam光信号的所仿真的星座图。每个星座图(例如，410)的横轴(例如，图410中的401)表示64-qam光信号的同相(i)分量，并且星座图(例如，410)的纵轴(例如，图410中的402)表示64-qam光信号的正交(q)分量。类似于如关于图3描述的16-qam光信号的星座图，每个图(例如，410)上的蓝点(例如，411)表示由qam光调制器覆盖的所仿真的星座点，并且点之间的白色区域表示未由qam光调制器覆盖的星座区域。每个图(例如，410)上的红点(例如，491)表示64-qam光信号的理论星座点。如上面关于图1和图3所讨论的，qam光调制器的特性集合是可配置(或可重配置、可调节、可调谐)的，并且包括可调谐光耦合器(诸如图1中的toc104)的功率拆分比率(或光耦合比率“ocr”)、光组合器(诸如图1中的oc105)的功率耦合比率、生成驱动相位调制器(诸如图1中的pm1和pm2)的电信号的dac的位数、以及第一经调制的光信号(诸如图1中的115)与第二经调制的光信号(诸如图1中117)之间的相移(诸如图1中的ps130)是可配置的。

如图4中示出的，六个星座图410-460中的每个星座图表示由具有qam光调制器的不同特性集合的qam光调制器生成的64-qam星座图。例如，星座图410利用具有“405”光耦合比率(“ocr”)为0.5、由具有位数为六的dac驱动、以及零度相移的qam光调制器而被仿真。星座图420利用具有“406”ocr为0.5、由具有位数为六的dac驱动、以及十五度相移的qam光调制器而被仿真。星座图430利用具有“407”ocr为0.5、由具有位数为六的dac驱动、以及三十度相移的qam光调制器而被仿真。星座图440利用具有“408”ocr为0.4、由具有位数为六的dac驱动、以及零度相移的qam光调制器而被仿真。星座图450利用具有“409”ocr为0.4、由具有位数为六的dac驱动、以及十五度相移的qam光调制器而被仿真。星座图460利用具有“421”ocr为0.3、由具有位数为六的dac驱动、以及零度相移的qam光调制器而被仿真。如图4中示出的，星座图420和430具有比其他四个星座图410、440、450和460更多的星座点覆盖。因此，在产生64-qam光信号的qam光调制器的设计过程、制造过程、重配置过程、故障排除过程期间、或操作中，qam光调制器的特性集合可以动态地被选取为类似于与星座图420和430相关联的特性(406和407)。换言之，通过动态地配置ocr、oc的功率耦合比率、dac的位数、以及qam光调制器的相移，在从设计和制造过程到当qam光调制器处于操作中时的任何给定时间，qam光调制器的星座图的覆盖可以被调节或改进。

图5图示了根据实施例的、基于由qam光调制器生成的所仿真的输出的、256-qam光信号的星座图。两个星座图510和520中的每个星座图是由qam光调制器(诸如关于图1描述的qam光调制器)的一种配置生成的256-qam光信号的所仿真的星座图。每个星座图的横轴501表示256-qam光信号的同相(i)分量，并且星座图的纵轴502表示256-qam光信号的正交(q)分量。类似于如关于图3描述的16-qam光信号的星座图以及如关于图4描述的64-qam光信号的星座图，每个图(例如，510和520)上的阴影蓝色区域(例如，511和521)表示由qam光调制器覆盖的所仿真的星座点和/或区域，并且点之间的白色区域表示未由qam光调制器覆盖的星座区域。每个图(例如，图510)上的红点(例如，591)表示256-qam光信号的理论星座点。

如图5中示出的，两个星座图510和520中的每个星座图表示由具有qam光调制器的可配置特性的不同集合的qam光调制器生成的256-qam星座图。例如，星座图510利用具有“505”光耦合比率(“ocr”)为0.5、由具有位数为八的dac驱动、以及零度相移的qam光调制器而被仿真。星座图520利用具有“506”ocr为0.435、由具有位数为八的dac驱动、以及零度相移的qam光调制器而被仿真。如图5中示出的，星座图520具有比星座图510的星座点的覆盖511更多的星座点的覆盖521。因此，在产生256-qam光信号的qam光调制器的设计过程、制造过程、重配置过程、故障排除过程期间、或操作中，qam光调制器的特性集合可以动态地被选取为类似于与星座图520相关联的特性506。换言之，通过动态地配置ocr、oc的功率耦合比率、dac的位数、以及qam光调制器的相移，在从设计和制造过程到当qam光调制器处于操作中时的任何给定时间，qam光调制器的星座图的覆盖可以被调节或改进。

图6是图示了根据实施例的被配置为生成m-qam光信号的并联光信号传输装置的框图。如图6中示出的，并联光信号传输装置600包括光源602和操作地耦合到光源602的并联qam光调制器601。光源602例如可以是发出连续波形(cw)的光信号(或光波)的激光二极管，物理上和功能上类似于图1中的光源102。光源602向并联qam光调制器601输出光信号，并联qam光调制器601可以调制光信号以输出m-qam光信号620用于在光通信系统(图6中未示出)中传输。

在一些实施方式中，图1中的qam光调制器101包括两个相位调制器(pm1106和pm2108)，其中的每个由多位dac所生成的多电平电信号来驱动。例如，在如图3中描述的一个实施方式中，为了生成16-qam光信号，qam光调制器(诸如图1中的qam光调制器101)中的两个相位调制器中的每个相位调制器可以由具有位数为六的dac来驱动。与如图4中描述的类似地，在一个实施方式中，为了生成64-qam光信号，qam光调制器(诸如图1中的qam光调制器101)中的两个相位调制器中的每个相位调制器可以由具有位数为六的dac来驱动。如图5中描述的，在一个实施方式中，为了生成256-qam光信号，qam光调制器(诸如图1中的qam光调制器101)中的两个相位调制器中的每个相位调制器可以由具有位数为八的dac来驱动。关于图1描述的qam光调制器101的相位调制器、toc和oc可以被用作构件块，以提供如图6中描述的并联qam光调制器601以及如图7中描述的串联qam光调制器701。

返回到图6，在一个实施方式中，并联qam光调制器601可以包括操作地彼此并联耦合的多于两个相位调制器，诸如n个相位调制器(pm1621a、pm2621b……pmn621n)。省略号690表示可以存在多个pm、多个可调谐光耦合器(toc)、以及多个光组合器(oc)。来自相位调制器集合(n个相位调制器)的每个相位调制器可以由多位dac(未示出)所生成的多电平电信号(未示出)来驱动。在一些实施方式中，每个dac的位数可以是两个或四个，因此分别生成二进制或四电平电信号。因此，为了生成m-qam光信号，代替仅具有两个相位调制器，其中的每个如关于图1描述的由具有较高电平数目的电信号(例如，六电平或八电平电信号)来驱动，如图6中的601描述的并联qam光调制器可以包括并联连接的多于两个相位调制器(例如，n个相位调制器)，其中的每个由具有较低电平数目的电信号(例如，二进制或四电平电信号)来驱动。

具体地，并联qam光调制器601可以包括相位调制器集合(例如，n个相位调制器，n大于3)、可调谐光耦合器集合(toc)、以及光组合器集合(oc)。在一些实施方式中，当并联qam光调制器601中所包括的相位调制器的数目为n时，并联qam光调制器601中所包括的toc的数目可以为(n-1)，并且并联qam光调制器601中所包括的oc的数目可以为(n-1)。在一个实施方式中，例如，当n等于3时，并联qam光调制器601包括三个相位调制器，第一相位调制器pm1621a、第二调制器pm2621b、以及第n调制器pmn621n。并联qam光调制器601还可以包括第一toc603、第二toc613、第一oc604、以及第二oc614。可选地，并联qam光调制器601还可以包括与图1中的移相器130类似的移相器集合(ps，图6中未示出)。

三个相位调制器(pm1621a、pm2621b、pmn621n)中的每个相位调制器在结构和功能上可以类似于图1中的相位调制器pm1和pm2。例如，三个相位调制器(pm1621a、pm2621b、pmn621n)中的每个相位调制器可以由相应的电信号来驱动，并且可以通过改变光信号的瞬时相位来调制光信号。如之前讨论的，在一个实施方式中，驱动三个相位调制器(pm1621a、pm2621b、pmn621n)中的每个相位调制器的电信号可以是由dac(例如，2位dac或4位dac，图6中未示出)生成的较低电平电信号(例如，二进制或四电平)。在另一实施方式中，驱动三个相位调制器(pm1621a、pm2621b、pmn621n)中的每个相位调制器的电信号可以是由dac(例如，6位dac或8位dac，图6中未示出)生成的较高电平电信号(例如，六电平或八电平)。用于每个pm(pm1621a、pm2621b、pmn621n)的dac的位数可以与用于其他pm(pm1621a、pm2621b、pmn621n)的dac的位数相同或不同。

两个toc603和613中的每个toc在结构和功能上可以类似于图1中的toc104。oc604和614中的每个oc在结构和功能上可以类似于图1中的oc105。例如，与toc603和613中的每个toc相关联的功率拆分比率在设计过程、制造过程、重配置过程、故障排除过程期间、或在操作中可以是固定的或动态地可调谐的。toc603和613中的每个toc可以相等地(即，50％)或不相等地(即，不是50％)拆分光信号。类似地，与oc604和614中的每个oc相关联的功率耦合比率在设计过程、制造过程、重配置过程、故障排除过程期间、或在操作中可以是固定的或动态地可调谐的。oc604和614中的每个oc可以相等地(即，50％)或不相等地(即，不是50％)组合两个光信号。如上面关于图3-图5讨论的，并联qam光调制器601的每个组件的特性是可重配置的。例如，每个toc603和613的功率拆分比率、oc604和614中的每个oc的功率耦合比率、驱动每个pm(pm1621a、pm2621b、pmn621n)的每个dac的位数、以及每个ps(图6中未示出)的相移是可重配置的。

在使用中，光源602可以向并联qam光调制器601的toc1603输出光信号。toc1603可以根据功率拆分比率将光信号拆分为第一拆分光信号和第二拆分光信号。第一拆分光信号被输出到第一pm(pm1621a)，并且第二拆分光信号被输出到第二toc(toc2613)。第一pm(pm1621a)然后接收第一拆分光信号，并且响应于由多位dac(图6中未示出)产生的多电平电信号来调制第一拆分光信号以产生第一经调制的光信号。pm1621a可以向第一oc604输出第一经调制的光信号。

一经接收到第二拆分光信号，第二toc(toc2613)可以根据功率拆分比率来拆分第二拆分光信号以产生第三拆分光信号和第四拆分光信号。toc2613可以向pm2621b输出第三拆分光信号，并且向pmn621n输出第四拆分光信号。pm2621b然后接收第三拆分光信号，并且响应于由多位dac(图6中未示出)产生的多电平电信号来调制第三拆分光信号以产生第二经调制的光信号。pm2621b可以向第二oc614输出第二经调制的光信号。

在一个实施方式中，pmn621n然后接收第四拆分光信号，并且响应于由多位dac(图6中未示出)产生的多电平电信号来调制第四拆分光信号以产生第三经调制的光信号。pmn621n也可以向第二oc614输出第三经调制的光信号。一经接收到第二经调制的光信号和第三经调制的光信号，第二oc614可以根据功率耦合比率来组合第二经调制的光信号和第三经调制的光信号以产生组合光信号，并且向第一oc604输出组合光信号。一经接收到来自第二oc614的组合光信号和来自pm1621a的第一经调制的光信号，第一oc604根据功率耦合比率来组合两个信号以产生并输出经调制的qam光信号620。

图7是图示了根据实施例的被配置为生成m-qam光信号的串联光信号传输装置的框图。在一些实施例中，类似于关于图6描述的并联光信号传输装置600，串联光信号传输装置700包括光源702和操作地耦合到光源702的串联qam光调制器701。光源702例如可以是发出连续波形(cw)的光信号(或光波)的激光二极管，物理上和功能上类似于图1中的光源102。光源702向串联qam光调制器701输出光信号，串联qam光调制器701可以调制光信号以输出m-qam光信号720用于在光通信系统(图7中未示出)中传输。

类似于上面与图6中描述的实施例和图1中描述的实施例之间的比较有关的讨论，在一些实施方式中，串联qam光调制器701可以包括操作地彼此串联耦合的多于两个相位调制器，诸如n个相位调制器(pm1721a、pm2721b……pmn721n)。省略号790表示可以存在多个pm、多个可调谐光耦合器(toc)、以及多个光组合器(oc)。来自相位调制器集合(n个相位调制器)的每个相位调制器可以由多位dac(未示出)所生成的多电平电信号(未示出)来驱动。在一些实施方式中，每个dac的位数可以是两个或四个，因此分别生成二进制或四电平电信号。因此，为了生成m-qam光信号，代替仅具有两个相位调制器，其中的每个相位调制器如关于图1描述的由具有较高电平数目的电信号(例如，六电平或八电平电信号)来驱动，如图7中的701描述的串联qam光调制器可以包括串联连接的多于两个相位调制器(例如，n个相位调制器)，其中的每个相位调制器由具有较低电平数目的电信号(例如，二进制或四电平电信号)来驱动。

具体地，串联qam光调制器701可以包括相位调制器集合(例如，n个相位调制器，n大于3)、可调谐光耦合器集合(toc)、以及光组合器集合(oc)。在一些实施方式中，当并联qam光调制器601中所包括的相位调制器的数目为n时，并联qam光调制器601中所包括的toc的数目可以为(n-1)，并且并联qam光调制器601中所包括的oc的数目可以为(n-1)。在一个实施方式中，例如，当n等于3时，串联qam光调制器701包括三个相位调制器，第一相位调制器pm1721a、第二调制器pm2721b、以及第三调制器pmn721n。串联qam光调制器701还可以包括第一toc703、第二toc713、第一oc704、以及第二oc714。可选地，串联qam光调制器701还可以包括移相器集合(ps，图7中未示出)，诸如图1中的移相器130。

三个相位调制器(pm1721a、pm2721b、pmn721n)中的每个相位调制器在结构和功能上可以类似于图1中的相位调制器pm1和pm2。例如，三个相位调制器(pm1721a、pm2721b、pmn721n)中的每个相位调制器可以由相应的电信号来驱动，并且可以通过改变光信号的瞬时相位来调制光信号。如之前讨论的，在一个实施方式中，驱动三个相位调制器(pm1721a、pm2721b、pmn721n)中的每个相位调制器的电信号可以是由dac(例如，2位dac或4位dac，图7中未示出)生成的较低电平电信号(例如，二进制或四电平)。在另一实施方式中，驱动三个相位调制器(pm1721a、pm2721b、pmn721n)中的每个相位调制器的电信号可以是由dac(例如，7位dac或8位dac，图7中未示出)生成的较高电平电信号(例如，六电平或八电平)。用于每个pm(pm1721a、pm2721b、pmn721n)的dac的位数可以与用于其他pm(pm1721a、pm2721b、pmn721n)的dac的位数相同或不同。

两个toc703和713中的每个toc在结构和功能上可以类似于图1中的toc104。oc704和714中的每个oc在结构和功能上可以类似于图1中的oc105。例如，与toc703和713中的每个toc相关联的功率拆分比率在设计过程、制造过程、重配置过程、故障排除过程期间、或在操作中可以是固定的或动态地可调谐的。toc703和713中的每个toc可以相等地(即，50％)或不相等地(即，不是50％)拆分光信号。类似地，与oc704和714中的每个oc相关联的功率耦合比率在设计过程、制造过程、重配置过程、故障排除过程期间、或在操作中可以是固定的或动态地可调谐的。oc704和714中的每个oc可以相等地(即，50％)或不相等地(即，不是50％)组合两个光信号。如上面关于图3-图5讨论的，串联qam光调制器701的每个组件的特性是可重配置的。例如，每个toc703和713的功率拆分比率、oc704和714中的每个oc的功率耦合比率、驱动每个pm(pm1721a、pm2721b、pmn721n)的每个dac的位数、以及每个ps(图7中未示出)的相移是可重配置的。

在使用中，光源702可以向串联qam光调制器701的pm1721a输出光信号。一经从光源702接收到光信号，pm1721a可以通过应用由多位dac(图7中未示出)产生的多电平电信号来调制光信号，以产生第一经调制的光信号。pm1721a然后可以向第一toc1703输出第一经调制的光信号。toc1703可以根据功率拆分比率将第一经调制的光信号拆分为第一拆分光信号和第二拆分光信号。第一拆分光信号被输出到pm2721b，并且第二拆分光信号被输出到第一oc(oc1704)。

一经接收到第一拆分光信号，pm2721b然后可以通过应用由多位dac(图7中未示出)产生的多电平电信号来调制第一拆分光信号，以产生第二经调制的光信号。pm2721b然后可以向toc2713输出第二经调制的光信号。toc2713可以根据功率拆分比率将第二经调制的光信号拆分为第三拆分光信号和第四拆分光信号。第三拆分光信号被输出到pmn721n，并且第四拆分光信号被输出到第二oc(oc2714)。

一经接收到第三拆分光信号，pmn721n然后可以通过应用由多位dac(图7中未示出)产生的多电平电信号来调制第三拆分光信号，以产生第三经调制的光信号。pm2721b然后可以向oc2714输出第三经调制的光信号。oc2714根据功率耦合比率来组合第四拆分光信号和第三经调制的光信号以产生第一组合光信号。oc2714向oc1704输出第一组合光信号。一经接收到来自toc1703的第一拆分光信号和来自oc2714的第一组合光信号，oc1704可以组合两个信号以产生经调制的qam光信号720。

图8是图示了根据实施例的利用具有两个相位调制器的qam光调制器来生成qam光信号的方法的流程图。这一方法800可以被实施在qam光调制器(例如，图1中的qam光调制器101)处。操作地耦合到光源的qam光调制器包括可调谐光耦合器(toc)、第一相位调制器(pm)、第二相位调制器(pm)、以及光组合器(oc)。qam光调制器在一些实施方式中可以可选地包括移相器(ps)。该方法包括，在802处，在qam光调制器的toc处从光源接收光信号。toc然后根据第一功率拆分比率拆分光信号以产生第一拆分光信号和第二拆分光信号。在一些实施方式中，toc可以相等地拆分光信号，并且因此第一功率拆分比率为0.5。在其他实施方式中，toc可以不相等地拆分光信号。第一功率拆分比率还可以是可调谐的或固定的。

在804处，toc向第一pm输出第一拆分光信号并且向第二pm输出第二拆分光信号。一经接收到第一拆分光信号，第一pm通过应用由第一多位dac生成的多电平电信号来调制第一拆分光信号，并且产生第一经调制的光信号。第一pm然后向oc输出第一经调制的光信号。当第一pm被第一多电平电信号驱动时，第一拆分光信号的瞬时相位被改变。第一经调制的光信号可以被表示为覆盖qam光信号的星座图中的圆上的第一星座点集合。

在806处，一经接收到第二拆分光信号，第二pm通过应用由第二多位dac生成的多电平电信号来调制第二拆分光信号，并且产生第二经调制的光信号。第二pm然后向oc输出第二经调制的光信号。当第二pm被第二多电平电信号驱动时，第二拆分光信号的瞬时相位被改变。第一dac的位数可以与第二dac的位数相同或不同。例如，操作地耦合到第一pm的第一dac可以具有位数六以生成16-qam光信号。操作地耦合到第二pm的第二dac可以具有位数六或八。第二经调制的光信号在星座图内可以被表示为从第一经调制的光信号所覆盖的圆上的点开始并且覆盖第二星座点集合。第一星座点集合和第二星座点集合表示qam光信号的所有星座点。

在一些实施例中，移相器(ps)可以可选地耦合到第二pm和oc。具体地，ps从第二pm接收第二经调制的光信号，并且对第二经调制的光信号应用相位旋转以产生第三经调制的光信号。由控制信号驱动的ps可以引起第一经调制的光信号与第三经调制的光信号之间的相位偏移。在一些实施方式中，相位偏移的度数可以动态地被调节(或重配置)到0度与90度之间的任何数字。在如图1示出的一些实施方式中，ps操作地耦合到第二pm的输出并且ps的输出操作地耦合到oc的输入。在其他实施方式中，ps可以被定位在第一pm和第二pm中的每个pm之前或之后。例如，ps可以操作地耦合到toc的输出，并且ps的输出可以操作地耦合到第二pm的输入。如早前所讨论的，ps是可选的并且因此在一些实施例中，qam光调制器不包括移相器。

在808处，当接收到来自第一pm的第一经调制的光信号和来自第二pm的第二经调制的光信号时，oc根据功率耦合比率来组合第一经调制的光信号和第二经调制的光信号以输出qam光信号。在一些实施方式中，oc可以相等地组合第一经调制的光信号和第二经调制的光信号，并且因此功率耦合比率为0.5。在其他实施方式中，oc可以不相等地组合第一经调制的光信号和第二经调制的光信号。功率耦合比率还可以是动态地可调谐的或固定的。在一些实施方式中，oc的功率耦合比率可以与toc的功率拆分比率相同。在其他实施方式中，oc的功率耦合比率可以与toc的功率拆分比率不同(或不平衡)。因此，在产生qam光信号的qam光调制器的设计过程、制造过程、重配置过程、故障排除过程期间、或在操作中，qam光调制器的特性集合可以动态地被选取为类似于与具有星座点的较高覆盖的所仿真的星座图相关联的特性。换言之，通过动态地配置ocr、dac的位数、oc的功率耦合比率、以及qam光调制器的相移，在从设计和制造过程到当qam光调制器处于操作中时的任何给定时间，qam光调制器的星座图的覆盖可以被调节或改进。

在一些实施方式中，qam光调制器的特性集合是可配置(或可重配置、可调节、可调谐)的。例如，toc的功率拆分比率(或光耦合比率“ocr”)、光组合器的功率耦合比率、生成驱动相位调制器的电信号的dac的位数、以及相移是可重配置的。

图9是图示了根据实施例的利用具有三个或更多相位调制器的并联或串联qam光调制器来生成qam信号的方法的流程图。方法900可以被实施在并联qam光调制器(例如，图6中的并联qam光调制器601)或串联qam光调制器(例如，图7中的串联qam光调制器701)中。操作地耦合到光源的并联或串联qam光调制器包括三个或更多相位调制器、两个或更多toc、两个或更多oc、以及可选的移相器。

在902处，并联或串联qam光调制器从光源接收光信号，并且拆分光信号以产生拆分光信号集合。在904处，来自pm集合的每个pm通过应用多电平电信号来调制拆分光信号以产生经调制的光信号集合。在906处，oc集合组合经调制的光信号集合以输出经调制的qam光信号。在一些实施方式中，每个dac的位数可以为两个或四个，因此分别生成二进制或四电平电信号。因此，为了生成m-qam光信号，如图6中的601和图7中的701描述的并联或串联qam光调制器可以包括并联或串联连接的三个或更多相位调制器(例如，n个相位调制器)，其中的每个相位调制器由具有较低电平数目的电信号(例如，二进制或四电平电信号)来驱动。

本文描述的一些实施例涉及一种包括处理器的系统。处理器可以包括一个或多个模块，其被配置为执行与生成qam光信号相关联的不同功能，包括但不限于，执行可调谐光耦合器的功率拆分比率、光组合器的功率耦合比率、dac的位数、以及qam光调制器的相移的动态调节。在一些实施例中，处理器可以生成和/或传输控制信号和/或调制信号。在一些实施例中，控制信号可以与移相器(ps)相关联以调节两个光信号之间的相移的度数。在一些实施例中，控制信号可以与针对特定m进制值的配置相关联。在一些实施例中，处理器中所包括的(多个)模块可以是基于硬件的模块(例如，asic、dsp、fpga)、基于软件的模块(例如，在处理器处执行的计算机代码的模块、在处理器处执行的处理器可读指令集合)、和/或基于硬件和软件的模块的组合。本文描述的一些实施例涉及一种具有非瞬态计算机可读介质(还可以被称为非瞬态处理器可读介质)的计算机存储产品，非瞬态计算机可读介质上具有用于执行各种计算机实施的操作的指令或计算机代码。计算机可读介质(或处理器可读介质)在它不包括瞬态传播信号本身(例如，承载与传输介质(诸如空间或电缆)有关的信息的传播电磁波)的意义上是非瞬态的。介质和计算机代码(也被称为代码)可以是为了特定目的或多个目的设计并构造的那些介质和计算机代码。非瞬态计算机可读介质的示例包括但不限于：磁存储介质(诸如硬盘、软盘和磁带)；光存储介质(诸如紧凑盘/数字视频盘(cd/dvd)、紧凑盘只读存储器(cd-rom)、以及全息设备)；磁光存储介质(诸如光碟)；载波信号处理模块；以及被具体配置为存储并执行程序代码的硬件设备，诸如专用集成电路(asic)、可编程逻辑设备(pld)、只读存储器(rom)、以及随机访问存储器(ram)设备。本文描述的其他实施例涉及一种计算机程序产品，其可以包括例如本文所讨论的指令和/或计算机代码。

计算机代码的示例包括但不限于，微代码或微指令、诸如由编译器产生的机器指令、被用来产生web服务的代码、以及包含由计算机使用解释器执行的高级指令的文件。例如，实施例可以使用命令式编程语言(例如，c、fortran等)、功能编程语言(haskell、erlang等)、逻辑编程语言(例如，prolog)、面向对象的编程语言(例如，java、c++等)、或者其他适合的编程语言和/或开发工具而被实施。计算机代码的另外示例包括但不限于，控制信号、经加密的代码、以及经压缩的代码。

虽然上面描述了各种实施例，但应当理解，它们通过仅为示例而不是限制的方式的被提出。在上面描述的方法指示以某个顺序发生的某些事件的场合，某些事件的排序可以被修改。另外，除了如上面描述的依次地被执行之外，事件中的某些事件在可能时可以在并行过程中并发地被执行。