基于MZM和VSB的PAM4信号产生及传输系统

本发明属于光纤通信，具体涉及基于mzm和vsb的pam4信号产生及传输系统。

背景技术：

1、随着5g、大数据、云计算和物联网时代的到来，流量需求的急剧增长，光器件带宽提升越来越困难，迫切需要采用复杂调制方式。在不归零码（nrz）调制方式升级方案中，四阶脉幅调制（pam4）是最被看好的高阶调制方式之一，它将支持光通信向更高速率迈进。在未来 5g 承载高速光模块中将广泛地采用 pam4技术。pam4调制方式采用4个不同的信号电平来进行数据传输，每个符号周期可以表示2bit的信息。由于 pam4信号每个符号周期可以传输 2 bit 的信息，因此要实现同样的信号传输能力，pam4信号的符号速率只有nrz信号的一半，在同样的带宽下，pam4信号能够传输更多的信息。

2、传统上可以直接使用数字调制的方式直接产生pam4信号，但是利用mzm（马赫曾德尔调制器）推免模式，我们可以直接进行强度调制将两路ook信号直接合成为pam4信号。

3、另外，长距离光纤传输由于受到损耗、色散以及非线性失真的影响，信号失真非常严重。其中，又以色散效应在长距离传输中尤为显著。高速率的光信号也会加剧色散效应。对光信号采用vsb滤波能够滤除一半的频率分量，能够有效降低色散的影响，保证接收信号眼图的质量。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种结构简单、成本低廉、稳定性强、效率高的基于mzm和vsb的pam4信号产生及传输系统。

2、本发明提供的基于mzm和vsb的pam4信号产生及传输系统，包括基于mzm的pam4信号产生，同时通过vsb滤波实现pam4信号在5km的标准单模光纤中的高速率传输。

3、本发明提供的基于mzm和vsb的pam4信号产生及传输系统，具体包括：

4、一个离线软件，使用数字调制产生两路ook信号作为输入发送数据，两路信号幅度不一样，需要拉高电平保证mzm工作在线性区间；

5、一个单模激光器，用于提供连续波光波，输入mzm中；

6、一个马赫曾德尔调制器，设置工作在推挽模式，进行强度调制；

7、一个vsb滤波器，将mzm产生的光信号进行处理，使其拥有较好的抗色散特性；

8、一个5km标准单模光纤，用于传输光信号；

9、一个光电二极管，用于将mzm产生的光信号转换为电信号；

10、一个示波器，从接收信号中恢复出原始的发送数据。

11、本发明系统的工作流程为：

12、在发送端，利用离线软件分别产生携带调制信息的两路幅度不同的ook信号，并将二者分别输入mzm的双臂；同时单个激光器输出的连续光信号也进入mzm，mzm将两路ook信号的信息通过强度调制到光信号上面，产生pam4的光基带信号；接着将光信号通过vsb滤波器进行处理，提高抗色散的能力；最后光信号进入5km的标准单模光纤，通过光电二极管转换为电信号。

13、本发明仅利用单个mzm，通过输入两路ook电信号，在推挽模式下合成产生pam4光信号，同时在高传输速率下通过vsb滤波减少色散对信号的影响。该技术方案可避免由两路ook电信号合成pam4后经过mzm调制产生光信号，而利用mzm的差分工作模式，直接利用两路电信号产生pam4光信号。该技术通过vsb滤波可以提高传输速率下信号在标准单模光纤中的抗色散能力，使得到的信号质量更高。

14、本发明基于mzm差分工作原理，可用于光通信系统中方便快捷地产生pam4光信号。

15、本发明使用vsb滤波器对产生的pam4信号进行处理，处理后的光信号在100gb/s速度下通过5km标准单模光纤传输后仍然保持良好的信号质量。

16、本发明的主要特点为：

17、可直接将两路ook电信号转化为pam4光信号；

18、可利用离线软件就可分别产生携带调制信息两路ook信号；

19、仅利用单个激光器和单个mzm，可产生四电平的光信号；

20、产生的pam4信号比nrz信号能携带更多的信息；

21、能够将高速率的pam4信号进行长距离传输；

22、能够降低光纤色散在长距离传输中的影响；

23、仅利用一个vsb滤波就使得pam4信号的有效传输距离大幅提升；

24、仅使用简单的vsb滤波器就能实现较好的色散管理。

25、本发明系统结构简单，成本低廉，稳定性强。可用于光通信系统中方便快捷地产生pam4光信号。

技术特征：

1.一种基于mzm和vsb的pam4信号产生及传输系统，其特征在于，包括基于mzm的pam4信号产生，同时通过vsb滤波实现pam4信号在5km的标准单模光纤中的高速率传输；具体包括：

2.根据权利要求1所述基于mzm和vsb的pam4信号产生及传输系统，其特征在于，其工作流程为：

技术总结
本发明属于光纤通信技术领域，具体是一种基于MZM和VSB的PAM4信号产生及传输系统。本发明仅利用单个MZM，通过输入两路OOK电信号，在推挽模式下合成产生PAM4光信号，可避免由两路OOK电信号合成PAM4后经过MZM调制产生光信号，而利用MZM的差分工作模式，直接利用两路电信号产生PAM4光信号。同时，使用VSB滤波器对产生的PAM4信号进行处理，处理后的光信号在100Gb/s速度下通过5km标准单模光纤传输后仍然保持良好的信号质量。本发明系统结构简单，成本低廉，稳定性强。本发明基于MZM差分工作原理，可用于光通信系统中方便快捷地产生PAM4光信号。

技术研发人员：余建军,周雯,周志勇,高南京
受保护的技术使用者：复旦大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13