專利名稱：用于接收相干、偏振-多路復(fù)用光信號(hào)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及光相千通信系統(tǒng)，并且更具體的，涉及用于接收 相干、偏振-多路復(fù)用光信號(hào)的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
光相干通信系統(tǒng)由于它們快速傳送大量信息的潛在能力而被廣泛研 究。在光相干通信系統(tǒng)中，使用所謂的"光混合器"來疊加接收的光 信號(hào)和本地振蕩器光信號(hào)，導(dǎo)致接收的光信號(hào)的解調(diào)制并且產(chǎn)生同相
分量i和L以及正交分量Q和Q。然后使用光電探測器將這些分量i、 i、 Q和i轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。這個(gè)配置有時(shí)稱為"相位分集接收器"。然
后可以使用電子邏輯電路來將該電子信號(hào)與另一個(gè)電子信號(hào)比較，或 者與一個(gè)或多個(gè)閾值比較，或者與這兩者比較，以產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)。
所述本地振蕩器光信號(hào)和接收的光信號(hào)應(yīng)該具有相同的偏振方向， 以便合適地彼此拍差。不幸的是，在所述接收的光信號(hào)到達(dá)接收器之 時(shí)，作為經(jīng)由光纖發(fā)送的結(jié)果它已經(jīng)經(jīng)歷了任意偏振變換。因此，接 收器或者在本地振蕩器光信號(hào)路徑中使用偏振控制器來跟蹤偏振態(tài)或 者使用所謂的"偏振分集接收器"配置。如果想使用偏振多路復(fù)用信 號(hào)以便使用兩個(gè)優(yōu)選的線性和正交偏振態(tài)來發(fā)送數(shù)據(jù)，則優(yōu)選使用偏 振分集接收器。傳統(tǒng)的偏振分集接收器采用偏振分束器來分束信號(hào)路 徑和兩個(gè)光混合器，每個(gè)被饋送適當(dāng)對(duì)齊的本地振蕩器光信號(hào)(例如，
參見，Kazovsky的"相位和偏振分集相干光4支術(shù)(Phase and Polarization-Diversity Coherent Optical Techniques) ，， ， J. 光 波技術(shù)，vol,LT-7， no. 2, 279-292頁，1989年2月)。
不幸的是，光混合器是相當(dāng)昂貴的設(shè)備。采用兩個(gè)光混合器的偏振 分集接收器可能太貴，使得能夠從中收益的許多應(yīng)用單單由于成本不 能簡單地證明其是有效的。
因此，當(dāng)前技術(shù)需要偏振分集接收器的更好的結(jié)構(gòu)。更具體的，當(dāng) 前技術(shù)需要偏振分集接收器具有降低的制造成本。為了解決當(dāng)前技術(shù)的上述不足，本發(fā)明一方面提供了一種設(shè)備。在
一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備包括(l)光學(xué)裝置，該光學(xué)裝置被配置用于 分離接收的光信號(hào)的同相和正交分量，將所述同相分量發(fā)送到其第一 光輸出并且將所述正交分量發(fā)送到其第二光輸出，(2 )在第一光輸出 耦合以接收光的第一偏振分束器和(3)在第二光輸出耦合以接收光的 第二偏振分束器。
在另一方面，本發(fā)明提供一種偏振分集接收器。在一個(gè)實(shí)施例，該 接收器包括(l)偏振分集光混合器，其被配置用于分離接收的光信 號(hào)的同相和正交分量，將所述同相分量發(fā)送到其第一光輸出并且將所 述正交分量發(fā)送到其第二光輸出，(2 )在第一光輸出耦合以接收光的 第一偏振分束器和(3)在第二光輸出耦合以接收光的第二偏振分束器。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了對(duì)接收的光信號(hào)進(jìn)行接收的一種方法。 在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括(1)分離光學(xué)裝置的接收的光信號(hào)的 同相和正交分量，(2 )將該同相分量發(fā)送到該光學(xué)裝置的第一光輸出， (3)將在該第一光輸出上的光接收到第一偏振分束器中，(4)將所 述正交分量發(fā)送到該光學(xué)裝置的第二光輸出，(5 )將在該第二光輸出 上的光接收到第二偏振分束器中。
前面已經(jīng)描繪了本發(fā)明的優(yōu)選和替代特征，使本領(lǐng)域技術(shù)人員可以 更好地理解下面的詳細(xì)說明。下文還將描述構(gòu)成權(quán)利要求的主體的附 加特征。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，他們能夠^艮容易地使用所公開的 概念和特定實(shí)施例作為基礎(chǔ)來設(shè)計(jì)或修改其它結(jié)構(gòu)，來執(zhí)行本發(fā)明的 相同目的。本領(lǐng)域技術(shù)人員還認(rèn)識(shí)到這樣的等價(jià)構(gòu)造不偏離本發(fā)明的 3晴神和范圍。


為了更全面地理解本發(fā)明，現(xiàn)在將參考下文結(jié)合附圖的說明，其中 圖1示出了偏振分集接收器的框圖，該偏振分集接收器配置用于解
調(diào)偏振多路復(fù)用光信號(hào)并且將該偏振多路復(fù)用光信號(hào)轉(zhuǎn)化為表示該偏
振多路復(fù)用光信號(hào)的同相和正交分量的電信號(hào)；
圖2更詳細(xì)地示出了依照本發(fā)明的原則構(gòu)造的圖1的偏振分集接收
器的光學(xué)部分；
5圖3示出了可以在圖2的所述光學(xué)部分中使用的光混合器的一個(gè)實(shí) 施例的框圖4示出了依照本發(fā)明的原則執(zhí)行的對(duì)接收的光信號(hào)進(jìn)行接收的方 法的 一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式
初始參照?qǐng)D1示出的是總體標(biāo)記為100的偏振分集接收器的框圖， 該偏振分集接收器配置用于解調(diào)接收的光信號(hào)S 110并且將該光信號(hào)S UO轉(zhuǎn)化為表示S 110的同相和正交分量的電信號(hào)，該光信號(hào)是相干和 偏振-多路復(fù)用的。與傳統(tǒng)的偏振分集接收器不同，接收器ioo只需要 一個(gè)光混合器。
接收器100接收S 110和使用相干、本地振蕩器光信號(hào)LO 120解調(diào) S 110。 S 110和LO 120被接收到光學(xué)部分130中，該光學(xué)部分可以包 括偏振不敏感光混合器。該光學(xué)部分130以將在圖3中示出的方式分 束和耦合S U0和LO 120,以產(chǎn)生分別提供給探測器140、 150的至少 兩個(gè)輸出光信號(hào)，該探測器是諸如光電二極管的光電探測器。接下來， 探測器140、 150提供電信號(hào)給信號(hào)處理單元160,該信號(hào)處理單元負(fù) 責(zé)從該電信號(hào)中提取數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。該數(shù)字?jǐn)?shù)椐在稱為數(shù)據(jù)輸出(DATA OUT) 的輸出上提供。數(shù)據(jù)輸出還被提供給時(shí)鐘恢復(fù)和本地振蕩器單元170, 該時(shí)鐘恢復(fù)和本地振蕩器單元負(fù)責(zé)提取時(shí)鐘信號(hào)和基于其生成LO 120。 盡管本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉圖1的接收器100的整體結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在參考圖2 將可以看到，所述接收器100的光學(xué)部分130的配置與傳統(tǒng)的偏振分 集接收器有本質(zhì)不同。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2,該圖更詳細(xì)地示出了依照本發(fā)明的原則構(gòu)造的圖1 的偏振分集接收器100的光學(xué)部分。該光學(xué)部分130包括光學(xué)裝置210， 該光學(xué)裝置210在圖2的實(shí)施例中是偏振不敏感光混合器。在本發(fā)明 的環(huán)境中，"偏振不敏感"指的是該光混合器對(duì)于它的目標(biāo)技術(shù)功能， 例如，插入損失，功率分離比率和相移，基本表現(xiàn)出偏振無關(guān)的特性。 例如，90° (n/2)的移相器對(duì)于所有偏振態(tài)應(yīng)該提供90。 土5°的相移。
光學(xué)裝置210具有兩個(gè)光輸入和四個(gè)光輸出。如圖2所示，第一光 輸入接收L0 120，第二光輸入接收SllO。第一光輸出提供I,第二光 輸出提供Q,第三光輸出提供丄，第四光輸出提供Q。偏振分束器(PBS)與該四個(gè)光輸出中的每一個(gè)耦合。特別地，第一 PBS 220與第一光輸 出(I)耦合，第二 PBS 230與第三光輸出(Q)耦合，第三PBS 240 與第二光輸出(丄)耦合，第四PBS 2S0與第四光輸出(￡)耦合。PBS 220、 230、 240、 250的每一個(gè)具有兩個(gè)輸出，都標(biāo)記為"H"和"V"。 這樣，產(chǎn)生了八個(gè)信號(hào)。PBS 220產(chǎn)生lH和Iv， PBS 230產(chǎn)生lH和工v， PBS 240產(chǎn)生QH和Qv, PBS 250產(chǎn)生^和仏。IH, Iv，丄H，丄v, QH, Qv, 仏和^被提供給配置為四個(gè)差分對(duì)的光電探測器260。光電探測器260 的四個(gè)差分對(duì)與各自的前置放大器270耦合。該前置放大器270可以 是平衡的或單端的。
PBS 220、 230、 240和250的每個(gè)可以與所述光學(xué)裝置210對(duì)齊，使 得對(duì)于在第一或第二光輸入的線性偏振輸入信號(hào)，PBS 220、 230、 240 和250中每一個(gè)在兩個(gè)輸出端口 H和V上的光功率比率對(duì)于所有四個(gè) PBS 220、 230、 240和250基本相同。盡管本發(fā)明不要求在PBS 220、 230、 240和250或LO的部分上特別對(duì)齊，為了圖1的接收器100工作 得最好，LO的偏振態(tài)應(yīng)該與所述光學(xué)裝置210對(duì)齊，以使得前述的功 率比率接近于1。
重新參考圖1,光學(xué)部分130 (其包括光學(xué)裝置210和四個(gè)PBS220、 230、 240和250 )和探測器140 (其包括光電探測器260 )可以采用分 立裝置的形式或者相反可以被集成(位于單個(gè)基片上或者在共同模塊 中)。在后一種情況下，所迷單個(gè)基片或共同模塊還可以包括前置放 大器270或看起來對(duì)給定應(yīng)用有利的其它電路。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3,其示出了可以在圖2的光學(xué)部分中使用的光混合器的 一個(gè)實(shí)施的框圖。光混合器210示出為90°光混合器210。光混合器 210具有分別用于接收LO 120和S 110的第一和第二光輸入。
第一分束器310配置用于接收S IIO和分束S 110。第一分束器310 可以是3db分束器。第二分束器320配置用于接收LO 120和分束LO 120。 第二分束器320可以是3db分束器。n/2移相器330與第二分束器320 耦合。n/2移相器330配置用于將從第二分束器320向n/2移相器330 發(fā)送的光相位延遲(phase-retard)大約90。。
第一耦合器340與第一分束器310和第二分束器320耦合。第一耦 合器340配置用于致使從第一分束器310和第二分束器320發(fā)送的光 耦合和干涉。第一耦合器340具有兩個(gè)輸出。第一個(gè)輸出產(chǎn)生I,該I是S+L0。第二輸出產(chǎn)生丄，該1_是-(S - L0)。
笫二耦合器350與第一分束器310和n/2移相器330耦合。第二耦 合器350配置用于致使從第一分束器310和n/2移相器330發(fā)送的光 耦合和干涉。第二耦合器350具有兩個(gè)輸出。第一輸出產(chǎn)生Q，該Q是 S+jL0，其中j代表復(fù)數(shù)。(LO和JL0具有由n/2移相器創(chuàng)建的n/2相 差。)第二輸出產(chǎn)生Q,該^_是-(S-jLO)。如上所述，I，丄，Q， Q 被提供給四個(gè)PBS,該四個(gè)PBS分別提供Ih， Iv, L, iv， Q , Qv， ^和Qv。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖4 ，其示出了依照本發(fā)明的原則執(zhí)行的對(duì)接收的光信號(hào)進(jìn) 行接收的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。應(yīng)理解，盡管該方法的各個(gè)步 驟描述地好像它們是順序執(zhí)行的，但是一些步驟是同時(shí)執(zhí)行的。給定 極端的光速，甚至那些順序發(fā)生的步驟也可能顯得是同時(shí)的。
該方法開始于起始步驟410。在步驟415,接收的光信號(hào)的同相和正 交分量被接收到光學(xué)裝置中并且在其中分離。在一個(gè)實(shí)施例中，該光 學(xué)裝置是偏振不敏感光混合器。
在步驟420,同相分量被發(fā)送到所述光學(xué)裝置的第一光輸出。在步驟 425,在第一光輸出上的光被接收到第一偏振分束器中。在步驟430, 正交分量被發(fā)送到所述光學(xué)裝置的第二光輸出。在步驟435，在第二光 輸出上的光被接收到第二偏振分束器中。
在步驟440中，所述同相分量還被發(fā)送到所述光學(xué)裝置的第二光輸 出和第四光輸出。在步驟445中，在第四光輸出上的光被接收到第四 偏振分束器中。在步驟450,正交分量還被發(fā)送到所述光學(xué)裝置的第一 光輸出和第三光輸出。在步驟455,在第三光輸出上的光被接收到第三 偏振分束器中。在一個(gè)實(shí)施例中，該笫一和笫三光輸出被配置用于作 為差分輸出對(duì)。類似的，第二和第四光輸出被配置用于作為差分輸出 對(duì)。
在步驟460中，在多個(gè)H光輸出上產(chǎn)生多個(gè)偏振分量。在步驟465 中，在多個(gè)V光輸出上產(chǎn)生多個(gè)正交偏振分量。該方法在結(jié)束步驟470 結(jié)束。
盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解他們可以在 其中進(jìn)行各種修改、替代、替換，而不偏離在最廣泛形式上本發(fā)明的 精神和范圍。
權(quán)利要求
1. 一種設(shè)備，包括光學(xué)裝置，該光學(xué)裝置被配置用于分離接收的光信號(hào)的同相和正交分量，將所述同相分量發(fā)送給其第一光輸出并且將所述正交分量發(fā)送給其第二光輸出；在所述第一光輸出耦合以接收光的第一偏振分束器；和在所述第二光輸出耦合以接收光的第二偏振分束器。
2. —種偏振分集接收器，包括偏振分集光混合器，該偏振分集光混合器被配置用于分離接收的光信號(hào)的同相分量和正交分量，將所述同相分量發(fā)送給其第一光輸出，和將所述正交分量發(fā)送給其第二光輸出；在所述第一光輸出耦合以接收光的第一偏振分束器；和在所述第二光輸出耦合以接收光的第二偏振分束器。
3. 權(quán)利要求8所述的接收器，還包括與所述偏振分集光混合器的第一光輸入耦合的本地光振蕩器，所述偏振分集光混合器具有用于接收所述接收的光信號(hào)的第二光輸入。
4. 權(quán)利要求9所述的接收器，其中所述第一和第二偏振分束器中的每一個(gè)在H光輸出上產(chǎn)生一個(gè)偏振分量并且在V光輸出上產(chǎn)生正交偏振分量，所迷本地光振蕩器與所述偏振分集光混合器耦合以使得來自所述本地光振蕩器的光被發(fā)送到所迷H和V光輸出。
5. 權(quán)利要求9所述的接收器，其中所述本地光振蕩器按所述第一和第二偏振分束器定時(shí)偏振。
6. 權(quán)利要求8所述的接收器，其中所述偏振分集光混合器被配置為將所述同相分量發(fā)送到所述第二光輸出和第四光輸出和將所述正交分量發(fā)送到所迷第一光輸出和第三光輸出，所述第一和第三光輸出被配置用于作為差分輸出對(duì)，并且所述第二和第四光輸出被配置用于作為差分輸出對(duì)。
7. 權(quán)利要求12所述的接收器，還包括耦合用以接收來自所述第三光輸出的光的第三偏振分束器；和耦合用以接收來自所述第四光輸出的光的第四偏振分束器。
8. 權(quán)利要求8所述的接收器，其中所述偏振分集光混合器包括90°移相器。
9. 權(quán)利要求8所述的接收器，其中所述偏振分集光混合器和所迷第一和第二偏振分束器被集成。
10. —種對(duì)接收的光信號(hào)進(jìn)行接收的方法，包括分離光學(xué)裝置的所迷接收的光信號(hào)的同相和正交分量；將所述同相分量發(fā)送給所述光學(xué)裝置的第一光輸出；將在所述第一光輸出上的光接收到第一偏振分束器；將所迷正交分量發(fā)送給所述光學(xué)裝置的第二光輸出；和將在所述第二光輸出上的光接收到第二正交分束器中。
全文摘要
一種設(shè)備，偏振分集接收器和對(duì)接收的光學(xué)信號(hào)進(jìn)行接收的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備包括光學(xué)裝置，該光學(xué)裝置被配置用于分離接收的光信號(hào)的同相和正交分量，將所述同相分量發(fā)送給其第一光輸出并且將所述正交分量發(fā)送給其第二光輸出，(2)在所述第一光輸出耦合以接收光的第一偏振分束器和(3)在所述第二光輸出耦合以接收光的第二偏振分束器。
文檔編號(hào)H04B10/148GK101479967SQ200780023497
公開日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2007年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月23日
發(fā)明者A·B·利文, N·卡內(nèi)達(dá) 申請(qǐng)人:盧森特技術(shù)有限公司