一种基于CPO技术的光纤收发模块的制作方法

一种基于cpo技术的光纤收发模块
技术领域
1.本发明属于光传输技术领域，具体涉及一种基于cpo技术的光纤收发模块。


背景技术：

2.在信息时代，光通信在迅速传递大量信息方面具有举足轻重的作用。光通信主要依靠光纤网络进行信息传输，利用其优良的传输特性和大容量的带宽，有效地提高了信息传递的速度和效率。然而，由于光信号在传输过程中会受到各种因素的影响，导致其传输性能受到影响，如信号的衰减、色散等问题，这也成为了光通信领域需要解决的重要技术难题。
3.在已经公开的现有技术中，为了解决光信号传输过程中的衰减和色散问题，提出了许多有效的解决方案。如引入了多种复杂的信号调制技术和信号处理方法，例如使用多级调制技术和特殊的信号编码技术，将信息编码到光信号的不同参数上，如振幅、频率、相位等。此外，还采用了多种高效的信号恢复技术，如均衡器和相位恢复技术等，对接收到的光信号进行处理，以尽可能地恢复出原始的信息信号。
4.然而，现有的技术中依然存在一些问题。一方面，现有的信号调制和编码技术在处理复杂信号和高速信号时，往往需要更复杂的硬件设备和更高的计算复杂度，这使得其在实际应用中受到限制。另一方面，现有的信号恢复技术在恢复出原始信号时，往往受到接收到的光信号质量的限制，如果接收到的光信号质量较差，例如信号的幅度较小，或者信号的相位有较大的偏差，那么这些信号恢复技术的效果将会大打折扣。
5.此外，现有的技术往往只关注单一的问题，例如只关注如何提高信号的传输速度，或者只关注如何降低信号的误码率，而忽视了这些问题之间的相互关联性。例如，提高信号的传输速度往往会导致信号的误码率增大，而降低信号的误码率往往会导致信号的传输速度降低。因此，如何在保证信号传输速度的同时，降低信号的误码率，成为了一个亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.本发明的主要目的在于提供一种基于cpo技术的光纤收发模块，有效地提升了光信号的传输性能和接收质量，大大增强了光通信系统的稳定性，效率和鲁棒性。
7.为解决上述技术问题，本发明提供一种基于cpo技术的光纤收发模块，一种基于cpo技术的光纤收发模块，所述模块包括：专用集成电路，配置用于接收待发送数据，并将待发送数据转换为模拟电信号形式的待发送信号；共封装光纤收发模块，包括：发射单元、光形状塑造单元、光传输单元、光电转换单元和相位恢复单元；所述发射单元用于将模拟电信号形式的待发送信号转换为光信号；所述光形状塑造单元，用于使用光形状塑造算法对光信号进行形状优化，得到优化后的光信号；所述光传输单元，用于将优化信号传输到光电转换单元；所述光电转换单元优化后的光信号转换为电信号；所述相位恢复单元用于使用基于贝叶斯方法的相位恢复算法对电信号进行相位恢复处理，从而得到最
终的信号输出。
8.进一步的，所述专用集成电路包括多个符号编码电路以将所述待发送数据转换为数字信号形式的符号数据；所述专用集成电路还包括数字信号处理电路以优化所述符号数据；所述专用集成电路还包括多个数模转换器以将数字信号形式的符号数据转换为模拟电信号形式的待发送信号。
9.进一步的，所述发射单元为激光二极管；所述激光二极管在将模拟电信号形式的待发送信号转换为光信号时，将对光信号进行16位的多级调制；所述光传输单元为光纤。
10.进一步的，所述光形状塑造算法为基于尾部衰减的弧子形状塑造算法；所述基于尾部衰减的弧子形状塑造算法对光信号进行形状优化，得到优化后的光信号的弧子波形的时域表示使用如下公式进行表示：其中，是孤子的振幅，是孤子中心的位置，为双曲余弦函数，为弧子波形的时域表示，为孤子尾部的衰减。
11.进一步的，所述优化后的光信号的弧子速度使用如下公式进行表示：其中，是第一阶色散，是第二阶色散，是第三阶色散，是第四阶色散，为在时刻的弧子速度。
12.进一步的，将光纤的色散参数在频域上进行四阶展开，、、和满足以下约束关系：；其中，是光纤的折射率，是光纤的色散参数，为光纤频率，为光纤的中心频率。
13.进一步的，所述光电转换单元优化后的光信号转换为电信号时，得到的电信号使用如下公式进行表示：；其中，是幅度，是相位，是优化后的光信号的频域表示，为虚数单位；其中，。
14.进一步的，所述相位恢复模块使用基于贝叶斯方法的相位恢复算法对电信号进行相位恢复处理，从而得到最终的信号输出的方法包括：对电信号中的每个信号点进行初相位估计；基于初相位估计，计算出相位误差；基于相位误差，使用贝叶斯方法来进行相位修正，计算出相位的后验概率分布，基于后验概率分布找到使后验概率最大化的相位，作为预测相位，使用预测相位来修正收到的电信号，从而完成相位恢复。
15.进一步的，对电信号中的每个信号点进行初相位估计后得到的初相位估计使用如
下公式进行表示：；其中，为电信号中的一个信号点，为电信号中的一个信号点的相位；表示取复数的角度，即相位；是虚数单位；为初相位估计；所述相位误差使用如下公式计算得到：；是真实相位，为初相位估计。
16.进一步的，基于相位误差，使用贝叶斯方法来进行相位修正，计算出相位的后验概率分布，基于后验概率分布找到使后验概率最大化的相位，作为预测相位，使用预测相位来修正收到的电信号，从而完成相位恢复的方法包括：使用如下公式，计算出真实相位的后验概率分布：；其中，为真实相位；为真实相位的后验概率分布，为相位噪声的方差；使用如下公式找到使后验概率最大化的相位，作为预测相位：；最后，使用预测的相位来修正收到的电信号，从而完成相位恢复。
17.本发明的一种基于cpo技术的光纤收发模块，具有以下有益效果：首先，光形状塑造算法的设计充分考虑了光信号在传输过程中可能出现的色散和衰减问题。通过弧子形状的塑造，我们能够在传输过程中，对光信号进行有效的控制和管理，使得光信号在复杂环境中的传输性能得到显著提升。这个算法的实现不仅减少了对复杂硬件设备的依赖，降低了实施难度，同时也提高了光信号的传输稳定性和效率。
18.其次，采用基于贝叶斯方法的相位恢复算法，能够在电信号接收环节对于信号进行更精确的恢复。基于贝叶斯的原理，该算法能够更好地估计和修正相位误差，从而获得更高质量的信号恢复。相较于传统的相位恢复技术，该方法对于接收到的光信号质量要求更低，能够在光信号质量较差的情况下，也能恢复出高质量的原始信号，从而大大提高了系统的鲁棒性。
19.另外，本发明专利在提升光信号传输性能的同时，也充分考虑了系统的实施成本和复杂性。整个算法的实现过程，既没有引入复杂的硬件设备，也没有使用复杂的计算过程，整个系统的实施难度和成本都得到了有效控制。因此，这种方法既能保证光信号的传输性能，又能满足现实应用中对于成本和复杂性的要求。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
21.图1为本发明实施例提供的一种基于cpo技术的光纤收发模块的共封装光纤收发
模块的结构示意图。
具体实施方式
22.下面结合附图及本发明的实施例对本发明的方法作进一步详细的说明。
23.实施例1：一种基于cpo技术的光纤收发模块，所述系统包括：专用集成电路，配置用于接收待发送数据，并将待发送数据转换为模拟电信号形式的待发送信号；共封装光纤收发模块，包括：发射单元、光形状塑造单元、光传输单元、光电转换单元和相位恢复单元；所述发射单元用于将模拟电信号形式的待发送信号转换为光信号；所述光形状塑造单元，用于使用光形状塑造算法对光信号进行形状优化，得到优化后的光信号；所述光传输单元，用于将优化信号传输到光电转换单元；所述光电转换单元优化后的光信号转换为电信号；所述相位恢复模块用于使用基于贝叶斯方法的相位恢复算法对电信号进行相位恢复处理，从而得到最终的信号输出。
24.具体的，光形状塑造是指使用一定的设备或技术，改变光波的振幅、相位或极化等特性，使光波在空间、时间或频率上具有所需的分布特性。这种技术广泛应用于光通信、激光加工和光学成像等领域。
25.在光通信中，光形状塑造通常通过光学系统（如透镜、镜子和光栅等）或使用空间光调制器（spatiallightmodulator,slm）等设备实现。光形状塑造可以对光信号进行优化，例如减小波束发散、减少模式分散、提高光斑质量等，从而提高光通信的传输质量和效率。
26.相位恢复是指在接收端，通过某种算法，估计并恢复传输过程中可能由于各种原因（如噪声、干扰、信道不完美等）而失去的信号相位信息。在光通信中，信号在光纤中传输过程中，由于光纤的非线性和色散效应，会引起信号的相位漂移，导致接收端的信号相位与发送端的信号相位不一致。如果不进行相位恢复，就会导致接收端无法正确解调信号，从而增大误码率。相位恢复的方法有很多，例如最大似然估计、维特比解码、卡尔曼滤波等。其中，基于贝叶斯方法的相位恢复算法是一种有效的相位恢复方法，它可以充分利用信号的统计特性，准确地恢复信号的相位信息。
27.在光通信系统中，发送端首先通过光形状塑造技术优化光信号，然后将优化后的光信号通过光纤传输到接收端。在接收端，由于光纤的非线性和色散效应，传输过程中可能会导致信号的相位漂移。因此，接收端需要通过相位恢复技术恢复信号的相位信息，从而确保信号的正确解调。
28.在这个过程中，光形状塑造和相位恢复互相配合，共同提高光通信的传输质量和效率。光形状塑造技术可以改善光信号的传输特性，从而降低信号在传输过程中的损失和失真；相位恢复技术则可以恢复信号在传输过程中失去的相位信息，从而降低误码率，提高数据传输的精度。
29.实施例2：在上一实施例的基础上，所述专用集成电路包括多个符号编码电路以将所述待发送数据转换为数字信号形式的符号数据；所述专用集成电路还包括数字信号处理电路以优化所述符号数据；所述专用集成电路还包括多个数模转换器以将数字信号形式的符号数据转换为模拟电信号形式的待发送信号。
30.具体的：符号编码：在这一步中，数据被转换为符号数据。符号编码是通信中常见的技术，它的作用是将待发送的原始数据（比如二进制数据）转换为更适合在特定通信通道
中传输的格式。符号编码电路可能会使用诸如qam（四象限幅度调制）、psk（相移键控）或者其他的数字调制方案来将待发送数据转换为符号数据。这些调制方案对于不同的数据流和通信通道可能会有不同的优化效果。数字信号处理：这一步中，符号数据被进一步优化以准备成为模拟电信号。数字信号处理电路可能会对信号进行一些优化处理，例如滤波、均衡化、增益控制等，以减小噪声、消除干扰，优化信号的质量。这有助于在后续步骤中更有效地将数字信号转化为模拟电信号，并最终改进光信号的质量。数模转换：在这一步中，优化后的符号数据被转换为模拟电信号。数模转换器（dac）是专用集成电路中的关键组件，它将数字信号转化为模拟信号。在光通信中，数模转换器的作用是将数字信号转化为可以通过激光器转化为光信号的模拟电信号。
31.实施例3：在上一实施例的基础上，所述发射单元为激光二极管；所述激光二极管在将模拟电信号形式的待发送信号转换为光信号时，将对光信号进行16位的多级调制；所述光传输单元为光纤。
32.具体的，发射单元（激光二极管）：激光二极管（laserdiode,ld）是光纤收发模块中的关键元件，用于将模拟电信号形式的待发送信号转换为光信号。激光二极管具有小体积、低功耗、长寿命、高效率等优点，适合用作光纤通信的光源。在这个系统中，激光二极管采用16位的多级调制技术。多级调制是一种先进的调制技术，能够同时在幅度和相位上调制信号，从而在每个符号中传输更多的信息位，大大提高了光纤通信的数据传输率。例如，16位的多级调制意味着每个符号可以表示2的16次方种状态，相当于每个符号可以携带16比特的信息，这远高于传统的二元调制（每个符号只能携带1比特的信息）。
33.光传输单元（光纤）：光纤是光纤收发模块的另一个关键元件，用于将优化后的光信号传输到光电转换单元。光纤具有传输带宽大、传输距离远、抗电磁干扰能力强等优点，是光纤通信的理想传输介质。在光纤中，信号以光的形式进行传输，这不仅可以避免电磁干扰，而且由于光的传输速度非常快，因此光纤通信具有非常高的数据传输速率。此外，光纤的带宽非常宽，可以同时传输大量的数据，满足现代通信的高带宽需求。
34.具体的，孤子形状塑造是在信号发射之前对信号进行优化的过程。通过这种优化，可以使得信号在传输过程中保持其形状，减少失真和衰减，从而提高了信号的质量。这对于后面的相位恢复来说是非常重要的，因为如果信号的质量太差，那么即使使用最好的相位恢复算法，也可能无法恢复出原始的信号。在孤子形状塑造过程中，需要计算孤子的相位，这个相位信息在信号传输过程中会被保留下来。而在相位恢复过程中，就需要利用这个相位信息来恢复信号。
35.实施例4：在上一实施例的基础上，所述光形状塑造算法为基于尾部衰减的弧子形状塑造算法；所述基于尾部衰减的弧子形状塑造算法对光信号进行形状优化，得到优化后的光信号的弧子波形的时域表示使用如下公式进行表示：；其中，是孤子的振幅，是孤子中心的位置，为双曲余弦函数，为弧子波形的时域表示，为孤子尾部的衰减。
36.具体的，是弧子波形在时域的表示。弧子是一种特殊的脉冲形状，它的形状被
设计成能够在光纤中以恒定的速度传播，而不会发生失真。这是因为弧子形状的光信号在传播过程中自己会调整形状以保持其形状和速度的稳定性，因此弧子在长距离高速光通信中被广泛使用。是弧子的振幅，决定了信号的强度。是弧子中心的位置，这是信号的时间参考点。是尾部衰减系数，这是一个控制弧子波形在远离其中心位置时衰减速度的参数。的选择将影响光信号的优化效果。是双曲余弦函数，这是一种在实数域上的偶函数。弧子形状塑造算法的主要作用是优化光信号的传输性能。由于弧子在特定条件下可以在光纤中无畸变地传播，因此形状优化后的光信号在传输过程中会具有更好的稳定性和抗干扰能力。
37.实施例5：在上一实施例的基础上，所述优化后的光信号的弧子速度使用如下公式进行表示：；其中，是第一阶色散，是第二阶色散，是第三阶色散，是第四阶色散，为在时刻的弧子速度。
38.具体的，公式描述了在光纤中，光脉冲（弧子）的传播速度如何随着其形状（振幅和波形）以及光纤的色散参数（）变化。其原理基于光纤通信中的非线性薛定谔方程，该方程包括了色散和非线性效应对光脉冲传播的影响。对于光纤通信系统来说，理解和控制光脉冲在光纤中的传播速度是非常重要的。因为由于光纤的色散特性，不同频率的光会以不同的速度传播，导致光脉冲会在光纤中扩展和失真，这就影响了接收端能否准确接收到信息。通过这个公式，可以看出，光脉冲的传播速度不仅取决于光纤的色散参数，还取决于光脉冲的形状，因此可以通过调整光脉冲的形状，来控制其在光纤中的传播速度，减少由于色散导致的信号失真，提高光纤通信的效率。
39.实施例6：在上一实施例的基础上，将光纤的色散参数在频域上进行四阶展开，、、和满足以下约束关系：；其中，是光纤的折射率，是光纤的色散参数，为光纤频率，为光纤的中心频率。
40.具体的，色散参数公式描述了光纤的色散特性，即光纤中不同频率的光的传播速度是如何变化的。这个公式是通过在频域上对光纤的色散参数进行泰勒级数展开得到的，它包括了色散参数随频率变化的各阶导数（）。
41.在光纤通信系统中，光脉冲的频率是会变化的，因为通常会使用多个频率的光来传输信息。由于光纤的色散特性，这些不同频率的光在光纤中的传播速度是不同的，这就可能导致光脉冲在光纤中扩展和失真。色散参数公式就可以帮助理解和预测这种扩展和失真
的程度，从而可以通过设计合适的光脉冲形状和选择合适的传输频率，来减少色散对光纤通信的影响。
42.实施例7：在上一实施例的基础上，所述光电转换单元优化后的光信号转换为电信号时，得到的电信号使用如下公式进行表示：；其中，是幅度，是相位，是优化后的光信号的频域表示，为虚数单位；其中，。
43.具体的，在光纤通信中，发送的信息是通过操纵光的强度（幅度）和颜色（频率）来进行编码的。接收端的光电转换单元的任务就是将这些光信号转换回电信号，从而可以用电子设备来处理和解码这些信号。
44.在这个公式中，代表得到的电信号。代表经过优化处理后的光信号在频域的表示。这个公式告诉，电信号由三部分组成：幅度、相位，以及频域表示。
45.的公式是基于非线性薛定谔方程的解析解。这个公式描绘了一个尾部衰减的孤子脉冲在频域上的形状。孤子是非线性光学中的一种特殊的光脉冲，它可以在光纤中不发散地传播，而且孤子之间可以无失真地相互穿越。这使得孤子非常适合用于光纤通信。
46.在这个公式中，是孤子的振幅，是孤子的相位，是双曲余弦函数，是衰减参数。其中，部分描述了孤子脉冲在频域上的衰减，这是一个基于的指数衰减，表示在高频部分，孤子脉冲的强度会快速衰减。
47.这个公式的作用在于，可以通过控制孤子的振幅和相位，以及选择合适的衰减参数，来优化光信号的形状，从而在光电转换时可以得到最优的电信号，提高光纤通信的效率和准确性。
48.实施例8：在上一实施例的基础上，所述相位恢复模块使用基于贝叶斯方法的相位恢复算法对电信号进行相位恢复处理，从而得到最终的信号输出的方法包括：对电信号中的每个信号点进行初相位估计；基于初相位估计，计算出相位误差；基于相位误差，使用贝叶斯方法来进行相位修正，计算出相位的后验概率分布，基于后验概率分布找到使后验概率最大化的相位，作为预测相位，使用预测相位来修正收到的电信号，从而完成相位恢复。
49.具体的，基于贝叶斯方法的相位恢复是一个广泛应用于通信系统的重要算法，其目的是在接收端恢复传输过程中由于各种非理想因素（如噪声、干扰、设备非线性等）导致的相位偏移，从而能够准确解码出原始的信息信号。
50.首先，这个算法对每个收到的信号点进行初相位估计。这个初相位估计可以使用各种方法进行，比如使用最大似然法，或者使用某种预先设定的相位估计算法。
51.然后，基于这个初相位估计，算法计算出相位误差。这个相位误差表示了的初相位估计与真实相位之间的偏差。
52.接着，这个算法使用贝叶斯方法来进行相位修正。贝叶斯方法是一种统计方法，它
的基本思想是利用先验信息和新的观测数据来更新对某个参数的概率分布。在这里，贝叶斯方法用于更新对相位的估计。
53.具体来说，算法首先计算出相位的后验概率分布。这个后验概率分布表示了在考虑了相位误差后，对每个可能的相位值的信任程度。然后，算法找出使这个后验概率分布最大化的相位值，作为预测相位。这个预测相位是在考虑了新的观测数据（也就是相位误差）后的最佳估计。
54.最后，算法使用这个预测相位来修正收到的电信号，从而完成相位恢复。这个修正过程通常涉及到一个复数乘法，其中修正的相位被表示为一个复数的角度。
55.总的来说，基于贝叶斯方法的相位恢复算法的作用在于恢复传输过程中发生偏移的相位，从而提高通信系统的性能。这种恢复方法的优点在于它能够有效地处理各种复杂的非理想因素，如噪声和干扰，而且它的性能随着收到的数据量的增加而提高，因为更多的数据提供了更多的信息来进行相位估计。
56.实施例9：在上一实施例的基础上，对电信号中的每个信号点进行初相位估计后得到的初相位估计使用如下公式进行表示：；其中，为电信号中的一个信号点，为电信号中的一个信号点的相位；表示取复数的角度，即相位；是虚数单位；为初相位估计；所述相位误差使用如下公式计算得到：；是真实相位，为初相位估计。
57.具体的，公式中的初相位估计使用的是复数的角度或相位。这个公式的基本原理是利用了复数的旋转性质：一个复数乘以相当于将该复数旋转弧度。这个公式首先对每个信号点做了一个对应的旋转，然后对所有旋转后的复数做了一个求和。这个求和的结果是一个复数，然后取这个复数的角度，作为初相位估计。
58.此公式的目的是基于接收到的所有信号点及其对应的相位来计算一个统一的相位估计。这个相位估计可以被视为是所有信号点相位的一种"平均"或"集中趋势"。在实际应用中，的值通常是由接收端的硬件设备（例如相位解调器）直接测量得到的。
59.相位误差是真实相位与初相位估计的差。这个误差度量了的初相位估计离真实相位有多远。在贝叶斯相位恢复算法中，这个相位误差将被用于计算相位的后验概率分布，然后基于这个后验概率分布来修正的相位估计。
60.实施例10：在上一实施例的基础上，基于相位误差，使用贝叶斯方法来进行相位修正，计算出相位的后验概率分布，基于后验概率分布找到使后验概率最大化的相位，作为预测相位，使用预测相位来修正收到的电信号，从而完成相位恢复的方法包括：使用如下公式，计算出真实相位的后验概率分布：；其
中，为真实相位；为真实相位的后验概率分布，为相位噪声的方差；使用如下公式找到使后验概率最大化的相位，作为预测相位：；最后，使用预测的相位来修正收到的电信号，从而完成相位恢复。
61.具体的，公式计算出真实相位的后验概率分布。这个公式是贝叶斯方法的基础，通过已知条件（这里是相位误差）来推断某一未知量（这里是真实相位）的概率。这个公式是一种高斯分布（或者称为正态分布），其中是相位噪声的方差，影响分布的宽度。这个公式的含义是给定相位误差时，真实相位的概率。
62.公式寻找后验概率最大化的相位，这个值是真实相位的最佳预测，这里的操作表示寻找函数的最大值对应的值。简单来说，就是寻找哪个相位值使得后验概率最大。
63.最后，预测的相位被用来修正接收到的电信号。这个过程叫做相位恢复。实际上，由于传播过程中的噪声和干扰，接收到的电信号的相位与发送端的原始相位可能会有偏差，相位恢复就是尽可能地减小这个偏差，使得接收端的信号相位尽可能接近发送端的原始信号相位。这个过程对于保证数据传输的正确性是非常重要的。
64.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统的细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

技术特征：
1.一种基于cpo技术的光纤收发模块，其特征在于，所述模块包括：专用集成电路，配置用于接收待发送数据，并将待发送数据转换为模拟电信号形式的待发送信号；共封装光纤收发模块，包括：发射单元、光形状塑造单元、光传输单元、光电转换单元和相位恢复单元；所述发射单元用于将模拟电信号形式的待发送信号转换为光信号；所述光形状塑造单元，用于使用光形状塑造算法对光信号进行形状优化，得到优化后的光信号；所述光传输单元，用于将优化信号传输到光电转换单元；所述光电转换单元优化后的光信号转换为电信号；所述相位恢复单元用于使用基于贝叶斯方法的相位恢复算法对电信号进行相位恢复处理，从而得到最终的信号输出。2.如权利要求1所述的基于cpo技术的光纤收发模块，其特征在于，所述专用集成电路包括多个符号编码电路以将所述待发送数据转换为数字信号形式的符号数据；所述专用集成电路还包括数字信号处理电路以优化所述符号数据；所述专用集成电路还包括多个数模转换器以将数字信号形式的符号数据转换为模拟电信号形式的待发送信号。3.如权利要求1所述的基于cpo技术的光纤收发模块，其特征在于，所述发射单元为激光二极管；所述激光二极管在将模拟电信号形式的待发送信号转换为光信号时，将对光信号进行16位的多级调制；所述光传输单元为光纤。4.如权利要求3所述的基于cpo技术的光纤收发模块，其特征在于，所述光形状塑造算法为基于尾部衰减的弧子形状塑造算法；所述基于尾部衰减的弧子形状塑造算法对光信号进行形状优化，得到优化后的光信号的弧子波形的时域表示使用如下公式进行表示：其中，是孤子的振幅，是孤子中心的位置，为双曲余弦函数，为弧子波形的时域表示，为孤子尾部的衰减。5.如权利要求4所述的基于cpo技术的光纤收发模块，其特征在于，所述优化后的光信号的弧子速度使用如下公式进行表示：其中，是第一阶色散，是第二阶色散，是第三阶色散，是第四阶色散，为在时刻的弧子速度。6.如权利要求5所述的基于cpo技术的光纤收发模块，其特征在于，将光纤的色散参数在频域上进行四阶展开，、、和满足以下约束关系：其中，是光纤的折射率，是光纤的色散参数，为光纤频率，为光纤的中心频率。7.如权利要求6所述的基于cpo技术的光纤收发模块，其特征在于，所述光电转换单元优化后的光信号转换为电信号时，得到的电信号使用如下公式进行表示：；
其中，是幅度，是相位，是优化后的光信号的频域表示，为虚数单位；其中，。8.如权利要求7所述的基于cpo技术的光纤收发模块，其特征在于，所述相位恢复单元使用基于贝叶斯方法的相位恢复算法对电信号进行相位恢复处理，从而得到最终的信号输出的方法包括：对电信号中的每个信号点进行初相位估计；基于初相位估计，计算出相位误差；基于相位误差，使用贝叶斯方法来进行相位修正，计算出相位的后验概率分布，基于后验概率分布找到使后验概率最大化的相位，作为预测相位，使用预测相位来修正收到的电信号，从而完成相位恢复。9.如权利要求8所述的基于cpo技术的光纤收发模块，其特征在于，对电信号中的每个信号点进行初相位估计后得到的初相位估计使用如下公式进行表示：其中，为电信号中的一个信号点，为电信号中的一个信号点的相位；表示取复数的角度，即相位；是虚数单位；为初相位估计；所述相位误差使用如下公式计算得到：；是真实相位，为初相位估计。10.如权利要求9所述的基于cpo技术的光纤收发模块，其特征在于，基于相位误差，使用贝叶斯方法来进行相位修正，计算出相位的后验概率分布，基于后验概率分布找到使后验概率最大化的相位，作为预测相位，使用预测相位来修正收到的电信号，从而完成相位恢复的方法包括：使用如下公式，计算出真实相位的后验概率分布：；其中，为真实相位；为真实相位的后验概率分布，为相位噪声的方差；使用如下公式找到使后验概率最大化的相位，作为预测相位：；最后，使用预测的相位来修正收到的电信号，从而完成相位恢复。

技术总结
本发明属于技术领域，具体涉及一种基于CPO技术的光纤收发模块。所述系统包括：专用集成电路，配置用于接收待发送数据，并将待发送数据转换为模拟电信号形式的待发送信号；共封装光纤收发模块，包括：发射单元、光形状塑造单元、光传输单元、光电转换单元和相位恢复单元；所述发射单元用于将模拟电信号形式的待发送信号转换为光信号；所述光形状塑造单元，用于使用光形状塑造算法对光信号进行形状优化，得到优化后的光信号；所述光电转换单元优化后的光信号转换为电信号；所述相位恢复模块得到最终的信号输出。本发明有效地提升了光信号的传输性能和接收质量，大大增强了光通信系统的稳定性，效率和鲁棒性。效率和鲁棒性。效率和鲁棒性。


技术研发人员：许广俊 王峻岭 陈享郭 邬俊峰 周毅 周平 梁雄俦
受保护的技术使用者：深圳市光为光通信科技有限公司
技术研发日：2023.08.21
技术公布日：2023/9/26