[发明专利]多调制格式兼容的高速激光信号产生系统与方法

说明书

本发明涉及一种多调制格式兼容的高速激光信号产生系统与方法。本发明能够极大提升激光通信系统的调制格式兼容性，节约系统升级的价格及资源成本。其主要包括控制指令单元、串并转换开关单元、预编码开关单元、功率控制单元、IQ调制器、窄线宽激光器以及偏置点控制单元；控制指令单元分别与串并转换开关单元、预编码开关单元、功率控制单元、偏置点控制单元相连；串并转换开关单元、预编码开关单元、功率控制单元、IQ调制器依次电连接；窄线宽激光器与IQ调制器的光输入端相连；偏置点控制单元与IQ调制器连接。

技术领域

本发明属于激光通信领域，具体涉及一种多种调制格式兼容的高速激光信号产生系统与方法。

背景技术

与传统微波通信相比，激光通信系统的数据容量能够提升3～4个量级，因此激光通信在地面数据传输网络中得到了广泛应用，基于激光通信的地面骨干通信网络总数据吞吐量已经达到Tbit/s(10¹²)量级。同时在空间数据传输领域，激光通信由于其数据速率高、抗电磁干扰、保密性能好等突出优点，成为近年来各国在空间信息网络建设规划时首先考虑的链路形式，并相继成功进行演示验证，为未来星际大容量数据的激光传输奠定基础。

无论是地面激光传输还是空间激光通信，信息的调制格式都是多样的。

强度调制(IM)系统的结构简单，但接收端对光功率的要求较高，因此适于较短距离传输；二进制相位调制(BPSK/DPSK)具有抗传输损伤的优点，配合平衡探测技术，相比IM系统接收端对光功率的要求降低一半，是远距离传输的优选调制格式；面对更大容量的传输需求，高阶调制方式如四进制相位调制(QPSK/DQPSK)同时兼备抗传输损伤和高接收灵敏度优点，是目前商业激光通信的主流研究特点，近两年，各大光模块厂商相继推出基于QPSK的100G甚至400G光通信模块。

与多样的通信制式相比，现有高速激光通信系统中，一个激光数据发射终端只能产生单一调制方式，限制了激光通信网络的兼容性和扩展性，而如果需要支持多个通信制式的产生，需要相应数量的调制器进行堆叠，导致系统的价格、体积、重量、以及功耗(SWAP)等成本上升，代价较大。

发明内容

为了克服现有高速激光数据发射终端仅支持单一激光通信制式导致的兼容性受限以及扩展性差的问题，本发明提出一种能够同时兼容IM、BPSK、DPSK、QPSK及DQPSK等主流通信制式的高速激光信号产生系统及方法，具有多种调制格式兼容发射、系统结构可实现小型、轻量化等优点，能够极大提升激光通信系统的调制格式兼容性，节约系统升级的价格及资源成本。

本发明的具体技术解决方案是：

本发明提供了一种多调制格式兼容的高速激光信号产生系统，包括控制指令单元、串并转换开关单元、预编码开关单元、功率控制单元、IQ调制器、窄线宽激光器以及偏置点控制单元；

其中，控制指令单元分别与串并转换开关单元、预编码开关单元、功率控制单元、偏置点控制单元相连；

串并转换开关单元、预编码开关单元、功率控制单元、IQ调制器依次电连接；窄线宽激光器与IQ调制器的光输入端相连；偏置点控制单元与IQ调制器连接；

进一步地，该系统还包括与IQ调制器的光输出端连接的分束器，IQ调制器的输出的高速激光信号经过分束器分成两路，一路作为输出，另一路与偏置点控制单元的输入端相连。

进一步地，上述IQ调制器是由两个MZM调制器以马赫曾德尔型并联组成，且上下两臂之间具有的相位差；

所述窄线宽激光器是线宽≤100KHz的1550nm波段激光器；

所述分束器是1550nm波段的光功率分束器。

基于上述多调制格式兼容的高速激光信号产生系统，现对采用该系统进行高速激光信号的产生方法进行描述，根据不设置分束器的系统和设置分束器的系统该方法具有两种：