载波抑制归零交替偏振/频移键控正交调制光通信系统

本发明涉及光信号调制领域，尤其涉及一种载波抑制归零交替偏振/频移键控正交调制光通信系统。

背景技术：

1、先进调制格式在高速光通信中的应用不需要系统更换线路和设备，只需要在发送和接收设备上更换相应的单板或者光模块，是一种非常有效的解决方案。传统的强度调制直接探测跟其他的调制格式相比，实现简单，器件少，具有一定的成本优势，但随着信号速率的提升，系统中的色散效应随着速率的平方增大，当业务信号速率提升到10gbps以上时，强度调制信号的强度变化将加剧信号的非线性效应，导致脉冲畸变，引起频率偏移，产生新的频率成分，导致信道间码间串扰、光功率转移等，成为了限制系统速率和性能的主要因素，光纤的非线性效应、放大器的自发辐射噪声、色散等引起的传统强度调制信号的损伤则难以抵杭和消除，因此，传统的强度调制虽然成本低，实现简单，但一般适用于低速光通信系统，它们由于受限于信号速率、灵敏度、低非线性抗性，在40gbps或100gbps以上的高速互连场景下无法提供具有成本、功耗和容量优势的解决方案；此外，传统的40gbps或100gbps单通道系统中一根光纤只能提供一路40gbps或100gbps信号传输，多路信号传输需要采用多根光纤，或采用wdm波分复用系统传输，成本也急剧加大。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种载波抑制归零交替偏振/频移键控正交调制光通信系统，针对现有csrz技术应用在高速光通信系统中时，因非线性效应导致信号传输性能急剧恶化的缺陷，本发明提供一种可用于100gbps以上高速光通信系统中的csrz-ap（carrier suppressed return-to-zero-alternately polarized，载波抑制归零交替偏振）的编码调制和解调解码方法、通信装置，并在此基础上提出了一种载波抑制归零交替偏振/频移键控正交调制解调方案。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种载波抑制归零交替偏振调制解调方法，包括：信号发送侧和信号接收侧，信号发送侧包括：激光器cw、马赫曾德尔调制器mzm1、马赫曾德尔调制器mzm2、光起偏器pbs和合偏器pbc；

3、所述cw连续发光产生一路光信号进入所述mzm1；

4、所述mzm1对所述光信号进行强度调制后输入所述mzm2；

5、所述mzm2对所述光信号进行脉冲切割，在所述光信号每个相邻符号位的载波之间加入了π的相位差后，生成载波抑制归零csrz信号输入所述pbs；

6、所述pbs将所述csrz信号分成两路强度相同、偏振态正交的csrz信号，通过1、0交替的半速率的时钟信号对其中的一路csrz信号光载频进行调制实现相位调制后，将两路csrz信号输入所述pbc进行耦合，所述pbc输出载波抑制归零交替偏振csrz-ap信号。

7、在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。

8、可选的，所述mzm1对所述光信号进行强度调制的过程中，施加在所述mzm1上的电信号；

9、其中，为所述光信号的半波电压，。

10、可选的，所述mzm2对所述光信号进行脉冲切割的过程中，将两个速率为nrz码速率一半的正弦时钟信号分别送入mzm2的两个电极之中，即时钟信号的幅度和频率分别为vπ/2和速率的一半，所述mzm2偏置在vπ/2处，vπ为所述光信号的半波电压；

11、当直流分量产生的相位φvbias为0时，在所述光信号每个相邻符号位的载波之间加入了π的相位差，使所述光信号占空比为67%，所述光信号的半极大全宽对应的宽度为所述光信号的周期的，得到所述csrz信号。

12、可选的，所述信号接收侧包括：光电二极管探测器；

13、所述光电二极管探测器检测信号强度将光信号进行解调，解调恢复得到csrz-ap信号。

14、根据本发明的第二方面，提供一种载波抑制归零交替偏振/频移键控正交调制光通信系统，包括：信号发送侧和信号接收侧，所述信号发送侧包括：激光器cw1、激光器cw2、马赫曾德尔调制器mzm1、马赫曾德尔延时干涉仪mzdi、马赫曾德尔调制器mzm2、马赫曾德尔调制器mzm3、光起偏器pbs和合偏器pbc；

15、所述cw1和cw2分别产生一路频率为193.1thz和193.0thz的光信号后耦合进入所述mzm1；

16、所述mzm1对两个频率的所述光信号进行dpsk调制后输入所述mzdi；

17、所述mzdi对输入的光信号进行解调后产生一路50gbps的fsk信号后输入所述mzm2；

18、所述mzm2对输入的光信号进行正交调制后输入所述mzm3；

19、所述mzm3对所述光信号进行脉冲切割，在所述光信号每个相邻符号位的载波之间加入了π的相位差后输入所述pbs；

20、所述pbs将所述csrz信号分成两路强度相同、偏振态正交的csrz信号，通过1、0交替的半速率的时钟信号对其中的一路csrz信号光载频进行调制实现相位调制后，将两路csrz信号输入所述pbc进行耦合，所述pbc输出100gbps csrz-ap/50gbps fsk信号。

21、可选的，所述cw1和cw2输出的光信号通过耦合器后合到一根光纤进入所述mzm1。

22、可选的，所述mzm1对两个频率的所述光信号进行dpsk调制的过程中，加载在所述mzm1上的数据为100gbps数据。

23、可选的，所述mzm2对输入的光信号进行正交调制的过程中，加载在所述mzm2上的数据为50gbps信号数据。

24、可选的，所述mzm3对所述光信号进行脉冲切割的过程中，所述mzm2偏置在vπ/2处，时钟信号的幅度和频率分别为vπ/2和25gbps；

25、当直流分量产生的相位φvbias为0时，在所述光信号每个相邻符号位的载波之间加入了π的相位差。

26、可选的，所述信号接收侧包括：分光器、光电二极管探测器a、带通滤波器和光电二极管探测器b；

27、所述分光器将接收到的光信号分成两路光信号，其中一路光信号通过所述光电二极管探测器a检测信号强度将光信号进行解调，解调恢复出100gbps csrz-ap信号；

28、另一路光信号通过所述带通滤波器滤出50gbps fsk信号后，通过所述光电二极管探测器b检测完成光电转换，实现50gbps fsk信号的解调。

29、本发明提供的一种载波抑制归零交替偏振/频移键控正交调制光通信系统，其有益效果包括：

30、传统强度调制信号易于实现、成本低，但传统的csrz调制基于强度调制，用于高速光通信系统中时，随着信道功率的增加，信号强度的变化易引起信道内的非线性效应，并成为了限制信号传输性能的主要因素，无法实现高速、长距离传输。因此，本发明公开了一种优化方案，在传统csrz信号基础上加上交替偏振产生新的调制格式，可以进一步提升调制信号的非线性抗性，提高信号传输性能，可实现100gbps以上的大容量、长距离信号的传输，用低成本就可以解决高速长距离传输系统中强度调制的大非线性损伤的问题；

31、随着万物智联时代的到来，用户数量和业务流量大幅度增长，同时进行信息交互的数据中心的服务器数量也在不断增加，连接速率不断提升，这将对数据中心的连接传输扩展性有更高的要求。传统wdm系统中需通过不同波长承载信号，需要合波、分波期间实现波长合分，实际工程中光纤信道的波道数量有限，使用多波道系统将带来器件和系统成本增加，如何以低成本方式扩展数据中心网络光互连系统的容量已经成为业界关注的重点和难点。本发明公开了一种通过100gbps csrz-ap信号和50gbps fsk信号通过正交调制和解调的实现方式，可以承载两路来自不同服务器的信号，被正交调制在同一通道上进行传输，不用增加波长通道，也无需像wdm系统一样额外使用合波和分波器件，因为它们采用相互正交的不同调制格式，这样更容易在中间节点实现两路信号的分离以及信息的识别与更新。csrz-ap信号和fsk信号都具有高非线性抗性，可以通过低成本方式实现数据中心中不同服务器的高速信号的互联互通。