[發(fā)明專利]一種高速光信號產(chǎn)生裝置及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011187209.5
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112398542B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮振華
• 申請（專利權(quán)）人: 烽火通信科技股份有限公司
• 主分類號: H04B10/50
• 分類號: H04B10/50;H04B10/572;H04B10/516
• 代理公司: 深圳市六加知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44372
• 代理人: 宋建平

本發(fā)明公開了一種高速光信號產(chǎn)生裝置及其控制方法，該高速光信號產(chǎn)生裝置包括可調(diào)激光器、波長倍增器、驅(qū)動器?調(diào)制器陣列、基帶信號產(chǎn)生器和主控制器；可調(diào)激光器的光輸出端與波長倍增器的光輸入端連接，波長倍增器的光輸出端與驅(qū)動器?調(diào)制器陣列的光輸入端連接，驅(qū)動器?調(diào)制器陣列的電輸入端與基帶信號產(chǎn)生器的輸出端連接；波長倍增器的控制端、驅(qū)動器?調(diào)制器陣列的控制端和基帶信號產(chǎn)生器的控制端分別與主控制器連接。在本發(fā)明中，利用波長雙向平移器同時產(chǎn)生兩個頻率鎖定的波長，結(jié)合N個并行的波長雙向平移器，讓其工作于不同的驅(qū)動頻率下，實現(xiàn)一個激光器輸入，2N+1個等間隔的多波長輸出，頻率間隔、中心波長連續(xù)可調(diào)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種高速光信號產(chǎn)生裝置及其控制方法。

背景技術(shù)

隨著5G網(wǎng)絡(luò)和云數(shù)據(jù)中心等新基建的興起，大量帶寬密集型應(yīng)用將不斷出現(xiàn)和普及，例如VR/AR、云計算、遠程醫(yī)療、視頻會議等，網(wǎng)絡(luò)流量將呈指數(shù)級增長，近幾年的年復(fù)合增長速率高達26％，這無疑對光纖承載網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率和容量提出了提高的要求。

在短距應(yīng)用方面，近幾年內(nèi)數(shù)據(jù)中心光互連場景下服務(wù)器的接口速率至少為50G/100G，柜頂交換機(Top of Rack，簡寫為TOR)速率需求達100G/200G，葉脊(leaf/spine)交換機速率達400G，預(yù)計到2022年左右800G甚至1.6T左右的需求將出現(xiàn)。而在骨干網(wǎng)長途傳輸方面，自2010年第一代100G相干光通信系統(tǒng)商用以來，單波速率和光纖容量不斷增長。當前單波100G雖然仍是主流，但設(shè)備部署量增長速率逐漸趨緩，隨著客戶側(cè)400GE的成熟應(yīng)用，單波200G甚至400G必然將替代現(xiàn)有的單波100G相干技術(shù)。當前國內(nèi)外的主流運營商已經(jīng)開展400G相干光傳輸設(shè)備的小規(guī)模部署和商用試點。在5G的推動下，未來三年內(nèi)單波超400G以上速率的光傳輸技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)備將在中長距相干光通信中占據(jù)更加重要的位置和相當大的市場份額。最近，甚至有少數(shù)國內(nèi)外廠商已經(jīng)開發(fā)出單波800G可調(diào)相干光模塊，并聯(lián)合運營商客戶開布超高速解決方案，完成現(xiàn)場傳輸試驗。隨著800G以太網(wǎng)規(guī)范的出臺，毫無疑問800G甚至更高速率的單波傳輸技術(shù)將成為未來商用的主流選擇。因為更高的單波速率不僅可以降低單比特成本，而且可以簡化光網(wǎng)絡(luò)波長管理、降低運維成本，相比于其它低速率密集波分復(fù)用(DWDM)解決方案更具競爭優(yōu)勢。

然而超高速光傳輸系統(tǒng)將面臨多個方面的技術(shù)挑戰(zhàn)：在采用圖1所示的方案時，在單波提速的同時，還希望能提高單纖容量，這就希望單波速率提升的同時可以盡量壓縮信號譜寬和WDM波道間隔，從而保持頻譜效率的增加。由于目前商用系統(tǒng)發(fā)射端普遍采用多個獨立的窄線寬可調(diào)諧激光器，多個獨立運轉(zhuǎn)的激光器之間通常會存在高達5GHz的相對頻偏，減小波道間隔時，相鄰波道之間的頻偏可能會導(dǎo)致不同波段信道之間的串擾，影響通信質(zhì)量。為避免波道間串擾，一般需要保留一定的波長保護間隔以防止不同波道信號頻譜發(fā)生重疊。可見相鄰波道間的頻偏和波長漂移將限制超高速光傳輸系統(tǒng)的頻譜效率和單纖容量。

其次，高速光通信系統(tǒng)短期內(nèi)面臨電子瓶頸，調(diào)制驅(qū)動組件、數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換器及光接收組件的帶寬決定了系統(tǒng)波特率難以突破100Gbaud以上。波特率的限制直接導(dǎo)致系統(tǒng)單波速率難以進一步突破Tbit/s。在采用圖2所示的方案時，基于光頻率梳的超信道技術(shù)可以在一定程度上解決上述問題。通過光梳產(chǎn)生多個頻率鎖定的波長，降低激光器的成本，可以避免相鄰波道間的波長偏移，縮小甚至避免波長保護間隔，提高頻譜效率。遺憾的是，這種基于光頻梳的光傳輸系統(tǒng)在發(fā)端需要使用波長敏感的濾波器件，如波長選擇開關(guān)(Wavelength Selective Switch，簡寫為WSS)或波分解復(fù)用器(Demultiplexer，簡寫為DeMux)將不同波長分開然后送進不同的調(diào)制器進行信號調(diào)制，這不僅增加系統(tǒng)成本，而且限制了系統(tǒng)的靈活度，比如中心波長、波道間隔難以靈活調(diào)整，影響實用性。同時，光頻梳的不同波長信道之間的光功率波動大，傳輸性能差異明顯，一定程度上存在性能短板效應(yīng)，即超信道的傳輸性能最終受限于最差質(zhì)量的信道，限制系統(tǒng)總?cè)萘康倪M一步提升。

發(fā)明內(nèi)容