[发明专利]用于正交相移键控光发射器的同相和正交图案对准

说明书

技术领域

本公开大体上涉及光通信系统，并尤其涉及在正交相移键控（QPSK）光发射器中同相（I）和正交（Q）数据的对准。 

背景技术

下一代长距离光纤通信系统被设计成在1000千米或更长的距离上以每秒100千兆位进行操作。使用正交相移键控（QPSK）调制器来将数据编码在光载波信号上。在QPSK中，符号由I-Q平面中的四个点之一表示。因而，每个符号表示两个位。 

为了合适的操作，QPSK系统的I和Q通路中的数据被图案对准；即I和Q数据之间的多单位间隔偏斜（skew）被减少或消除。在实验室设置中，通过使用外部测试仪表和观察眼图可以手动执行消除偏斜（deskew）。然而，偏斜可能跨越功率循环或时钟重置而变化。如果I/Q对准可以作为自动、自校准过程的一部分的话，这将是方便的，所述自动、自校准过程可以在上电时、在时钟重置之后、或者在实际应用中期望的任何时候完成。 

因而，所需要的是用于在QPSK系统中的自动I/Q对准的方法。所述方法不应该依赖于MUX的高级特征。此外，所述方法应该能够校正偏斜偏移，所述偏斜偏移大于I或Q数据流的一个单位间隔。 

附图说明

图1A示出将数据馈送到光QPSK调制器的I和Q通路的集成电路。 

图1B提供图1的电路的展开图，其在多路复用器之前包括单位间隔可调延迟器。 

图2示出用于Mach-Zehnder光调制器的传递函数。 

图3示出在Mach-Zehnder光调制器中的输入数据和输出光信号之间的关系。 

图4图示在I和Q光信号之间的偏斜。 

图5A和5B示出检测到的平均功率对偏斜的图。 

图6A和6B是用于使用相同数据流的I/Q数据对准方法的流程图。 

图7A和7B是用于使用互补数据流的I/Q数据对准方法的流程图。 

具体实施方式

现描述用于最小化QPSK发射器中的I/Q数据偏斜的方法。在光域中，所述方法可以独立地应用于双极化QPSK发射器（DP-QPSK）的每个极化。 

在QPSK操作中，I和Q载波信号具有π/2的相对相移Φ。此处所述的方法涉及操作I/Q相位控制环以在I和Q载波之间暂时维持0或π的相移。当Φ是0或π，并且将相同的数据流引入I和Q通路时，在QPSK调制器的输出处观察到的平均输出功率指示I和Q数据之间的对准。此处“平均”意思是在远长于（10倍或更多）数据的一个单位间隔的时间上的平均，或者等价地，远长于数据速率的倒数的时间上的平均。 

例如，当Φ=π时，最小数据偏斜对应于最小平均输出功率；当Φ=0时，相反的情况是成立的-最小偏斜对应于最大平均输出功率。现更详细地描述导致这些效应的原理和用于利用该原理以去除多于一个单位间隔的偏斜的方法。 

图1A示出包括集成电路105的发射器系统100的示例，所述集成电路105将数据馈送到光QPSK调制器的I和Q通路。集成电路105将若干传入数据通道合并成两个输出数据流110和130。数据流110在被输入到相移键控（PSK）调制器120之前通过可选的可调延迟器115。类似地，数据流130在被输入到相移键控（PSK）调制器140之前通过可选的可调延迟器135。可调延迟器115或可调延迟器135是可选的；需要它们中的至少一个，以使得可以调整数据流110和130之间的相对延迟、或偏斜。PSK调制器120和140可以被实现为Mach-Zehnder调制器。激光器145是用于所述系统的光源。相位控制器150调整同相120和正交140 PSK调制器的输出之间的载波相位Φ。检测器155测量QPSK调制器的输出处的平均功率。尽管为了清晰而从附图中省略，归零（RZ）雕刻器（carver）可以被放置在激光器145的输出处，并且可选的放大器可以被插入在可调延迟器115和Mach-Zehnder调制器120之间或在可调延迟器135和Mach-Zehnder调制器140之间。 

尽管本文所述的方法主要参考光QPSK系统（例如，发射器系统100）来这样做，但它们也可应用于在较低频率下操作的QPSK系统，例如太赫兹、微波、UHF等。在较低频率下的组件实现方式是不同的（RF源代替激光器、传输线代替光纤），而操作的原理是相同的。