[发明专利]一种双MZI多电平PAM信号全光整形器及其设计方法

说明书

本发明涉及光纤通信技术领域，具体涉及一种双MZI多电平PAM信号全光整形器及其设计方法，其中，所述全光整形器包括前后连接的匹配可调光放大器和双MZI整形单元，所述双MZI整形单元的上臂为内嵌MZI模块，下臂设有光纤，所述内嵌MZI模块的上下两臂分别设有同长度的光纤；所述双MZI整形单元还包括输入耦合器C1和输出耦合器C3，所述内嵌MZI模块还包括输入耦合器C4和输出耦合器C2。本发明提供了一种双MZI结构的全光整形器，通过进行参数设计，有效解决了多电平PAM信号的劣化问题，丰富了多电平PAM信号在全光整形领域的实现方式，并确保了多电平PAM光信号在光纤通信系统中的长距离有效传输，而且通过增加参考功率点的值，可进一步提升整形性能。

【技术领域】

本发明涉及光纤通信技术领域，具体涉及一种双MZI多电平PAM信号全光整形器及其设计方法。

【背景技术】

在光纤通信系统中，随着全球通信业务的快速增长，人们对传输容量的要求越来越高，而且近年来，随着大数据、物联网以及5G相关技术的发展，尤其是近几年数据中心的发展，人们对传输容量需求的增速也越来越快。通常，增加通信容量一般有两种方式：提升比特速率和增加波分复用的通道数。波分复用技术早已在业界获得大规模的应用，目前已做到50G通道间隔、96通道的波分复用技术，其后续的提升有待于加工工艺的优化，目前进展较为缓慢。在提升比特速率中，对于通断键控(On-OffKeying，简写为OOK)调制信号，其比特速率的提升受限于电子速率瓶颈。相比于OOK调制信号，在相同的波特速率下，多电平的脉幅调制(pulseamplitudemodulation，简写为PAM)信号的比特率更高；同时在客户侧领域，PAM调制信号比相干调制更具成本优势。因此，目前在客户侧100G、400G方案中，PAM信号已经受到业界的广泛关注与应用。

在光通信系统中，由于光放大器自发辐射噪声积累以及光纤损耗等因素的影响，致使信号在传输过程中劣化，造成信息的丢失，为此需要对劣化的信号整形再生。相比于OOK信号，PAM信号的整形技术更难，虽然目前在电域有比较成熟的方案，但是在光域整形要困难的多，这需要一种多电平PAM信号的全光整形器加以指导。目前已有多电平PAM信号的全光整形器用于对劣化的信号整形再生，比如在专利文件CN201610163853.6中，提供了一种马赫曾德尔干涉(Mach-ZehnderInterferometer，简写为MZI)结构的多电平PAM信号全光整形器，包括线性匹配光放大器和MZI整形模块，但是整形性能仍需进一步优化，还急需一种更优性能的多电平PAM信号全光整形器加以指导。

鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

【发明内容】

本发明需要解决的技术问题是：

多电平PAM光信号在传输过程中容易发生信号劣化，需要对劣化的信号整形再生，虽然目前已出现多电平PAM信号的全光整形器，但整形性能仍需进一步优化。

本发明通过如下技术方案达到上述目的：

第一方面，本发明提供了一种双MZI多电平PAM信号全光整形器，包括前后连接的匹配可调光放大器和双MZI整形单元，所述双MZI整形单元的上臂为内嵌MZI模块，下臂设有光纤，所述内嵌MZI模块的上下两臂分别设有同长度的光纤；所述双MZI整形单元还包括输入耦合器C1和输出耦合器C3，所述内嵌MZI模块还包括输入耦合器C4和输出耦合器C2；

多电平PAM信号经过所述匹配可调光放大器放大后，被所述输入耦合器C1分为两路进入所述双MZI整形单元，一路通过上臂内嵌MZI模块发生非线性效应，另一路通过下臂光纤发生非线性效应，两路信号由所述输出耦合器C3耦合输出，得到整形后的多电平PAM信号；

其中，在所述内嵌MZI模块中，多电平PAM信号又被所述输入耦合器C4分为两路进入所述内嵌MZI模块，进而分别在两臂同长度的光纤中发生非线性效应，两路信号由所述输出耦合器C2耦合输出。