專利名稱：相干光接收系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于光傳輸系統(tǒng)的光接收機(jī)，具體涉及一種與信號(hào)光的 偏振狀態(tài)無關(guān)的相干光接收系統(tǒng)的光接收機(jī)和一種光通信系統(tǒng)。
為了實(shí)現(xiàn)40 Gbps或更大的超快速光傳輸系統(tǒng)，人們開發(fā)了諸如 RZ-DQPSK(歸零差分正交相移鍵控)的基于多值相位調(diào)制的光接收機(jī)-發(fā) 射機(jī)。需要進(jìn)一步改進(jìn)基于多值相位調(diào)制的光接收機(jī)-發(fā)射機(jī)的光噪容限， 并在今后通過用強(qiáng)大的電信號(hào)處理代替大規(guī)模光可變色散補(bǔ)償器，來減 小光接收機(jī)-發(fā)射機(jī)的大小。作為實(shí)現(xiàn)它的手段，相干光接收系統(tǒng)優(yōu)選地 包括例如零差(homodyne)系統(tǒng)、內(nèi)差(intradyne)系統(tǒng)和外差(heterodyne)系 統(tǒng)，并且對(duì)它們的應(yīng)用進(jìn)行了研究(例如，參見文獻(xiàn)F. Derr， "Coherent optical QPSK intradyne system: Concept and digital receiver realization", Journal of Lightwave Technology, Vol. 10, No. 9, pp. 1290 1296， September, 1992)。對(duì)于相干光接收系統(tǒng)，光噪容限被提高了3dB，并且與延遲檢測(cè) 相比，被認(rèn)為極大增加了對(duì)于光電轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)處理所造成的波長(zhǎng)色 散失真的補(bǔ)償能力。
然而，相干光接收系統(tǒng)存在這樣的根本性問題當(dāng)從為光接收機(jī)設(shè) 置的本地振蕩器光源輸出的本地振蕩器光的偏振狀態(tài)與所接收的信號(hào)光 的偏振狀態(tài)正交時(shí)，無法進(jìn)行接收。因?yàn)榻?jīng)由光路線(optical line)傳播和 接收的信號(hào)光的偏振狀態(tài)總是依賴于光路線的狀態(tài)而變，所以解決這個(gè) 問題的系統(tǒng)是非常重要的。
作為用于消除相干光接收機(jī)的偏振依賴性的常規(guī)技術(shù)，下面的系統(tǒng) 是公知的(例如參見文獻(xiàn)L. G. Kazovsky， "Phase-and polarization-diversity coherent optical techniques", Journal of Lightwave Technology, Vol. 7， No. 2,
pp. 279 292, February, 1989;以及文獻(xiàn)A, D. Kersey et al., "New polarization-insensitive detection technique for coherent optical fiber heterodyne communications", Electronics Letters, Vol. 23， pp. 924 926， Aug. 27, 1987)。
(I) 具有無限跟隨自動(dòng)偏振控制器的系統(tǒng)，利用該控制器，接收信號(hào) 光的偏振狀態(tài)總是與本地振蕩器光的偏振狀態(tài)相匹配。
(II) 使用通過將相位混合電路和光電轉(zhuǎn)換部分雙工(duplex)而獲得的 偏振分集光接收前端的系統(tǒng)。
(ni)具有偏振復(fù)用本地振蕩器光的系統(tǒng)，其中偏振復(fù)用本地振蕩器光 的正交偏振分量的光頻率彼此偏移了一頻率差，該頻率差大約等于或大 于接收信號(hào)的電信號(hào)帶寬的兩倍，這使得能夠通過光電轉(zhuǎn)換后頻率解復(fù) 用來實(shí)現(xiàn)信號(hào)的每個(gè)偏振分量的相干接收。
通過將相位分集系統(tǒng)與數(shù)字信號(hào)處理進(jìn)行組合而獲得的相干光接收
機(jī)不需要零差系統(tǒng)中所需要的光學(xué)鎖相環(huán)。例如，美國(guó)專利No. 7110677 的說明書公開了一種通過組合相位分集系統(tǒng)和數(shù)字信號(hào)處理而獲得的相 干光接收機(jī)的結(jié)構(gòu)的示例。
圖15示出了美國(guó)專利No. 7110677的說明書中公開的相干光接收機(jī) 的結(jié)構(gòu)。參照?qǐng)D15，相干光接收機(jī)200包括本地振蕩器(LO)201; 2X4 相位混合電路202;差分光電探測(cè)器(D-PD)203-1和203-2;模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)204-1和204-2;數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)205;識(shí)別電路(decision)206; 充當(dāng)時(shí)鐘源的壓控振蕩器(VCO)207;以及分頻器(divider) 208。
兩輸入四輸出的90度相位混合電路202在一個(gè)輸入端子處接收來自 LO201的本地振蕩器光，還利用消除偏振依賴性的手段在另一個(gè)輸入端 子處接收其偏振狀態(tài)與來自LO 201的本地振蕩器光的偏振狀態(tài)校準(zhǔn)的接 收信號(hào)光，并且輸出一對(duì)相位差為90度的耦合光輸出。這里，每個(gè)耦合 的光lr出都有兩個(gè)差分輸出端口，因此總共有四個(gè)輸出端子。然而，沒 有差分輸出的結(jié)構(gòu)也是公知的，并且在此情況下輸出端子的數(shù)量可以是 兩個(gè)。
兩個(gè)差分光電探測(cè)器203-1和203-2中的每一個(gè)分別對(duì)來自2X4相
位混合電路202的相應(yīng)端子的耦合光輸出進(jìn)行差分接收，它們將光轉(zhuǎn)換 成電信號(hào)，并將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)輸出到ADC 204-1和204-2。 ADC 204-1和 204-2在由來自VCO 207的時(shí)鐘頻率所定義的采樣定時(shí)，將來自差分光 電探測(cè)器203-1和203-2的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信 號(hào)發(fā)送到數(shù)字信號(hào)處理器205。
數(shù)字信號(hào)處理器205對(duì)從ADC 204-1和204-2輸入的數(shù)字信號(hào)迸行 數(shù)字信號(hào)處理，以獲得包括實(shí)數(shù)部分和虛數(shù)部分的信息，從而估計(jì)與原 始接收信號(hào)光的電場(chǎng)的幅度和相位有關(guān)的信息。然后，識(shí)別電路206利 用作為數(shù)字信號(hào)處理205估計(jì)與幅度和相位有關(guān)的信息的結(jié)果而獲得的 數(shù)字信號(hào)，根據(jù)發(fā)送側(cè)采用的光調(diào)制格式來進(jìn)行識(shí)別處理，從而再現(xiàn)接 收數(shù)據(jù)。
順帶提及，數(shù)字信號(hào)處理器205通常運(yùn)行在比接收信號(hào)光中所包括 的接收數(shù)據(jù)的比特率低的運(yùn)行時(shí)鐘頻率下。分頻器208生成從VCO 207 提供的時(shí)鐘信號(hào)的次諧波(subharmonic)時(shí)鐘，并將次諧波時(shí)鐘作為運(yùn)行時(shí) 鐘輸出到數(shù)字信號(hào)處理器205。結(jié)果，數(shù)字信號(hào)處理器205利用與次諧波 階數(shù)相對(duì)應(yīng)的并行處理，對(duì)來自ADC 204-1和204-2的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù) 字信號(hào)處理。
然而，用來消除偏振依賴性的常規(guī)技術(shù)在以高比特率處理信號(hào)光的 靈活性方面或者在實(shí)現(xiàn)與偏振無關(guān)的小型相干光接收機(jī)方面存在問題。 即，(I)中的系統(tǒng)需要無限跟隨自動(dòng)偏振控制器并且尺寸不能減小。此外， 當(dāng)傳輸線路的偏振模式色散和非線性光學(xué)效應(yīng)使信號(hào)光的偏振程度劣化 時(shí)，信號(hào)光的偏振狀態(tài)不能完全與本地振蕩器光的偏振狀態(tài)校準(zhǔn)。因此， 接收性能可能劣化。此外，(II)中的系統(tǒng)需要兩倍或更多倍的大規(guī)模的光 接收前端電路，因此其尺寸無法減小。此外，(III)中的系統(tǒng)需要具有信號(hào) 帶寬三倍或更多倍的寬頻帶的電路和光電轉(zhuǎn)換元件，并且不能使用高比 特率的信號(hào)光。
這里，將對(duì)(III)中的系統(tǒng)的問題進(jìn)行描述。
圖16示出了使用(m)中的系統(tǒng)的相干光接收機(jī)的結(jié)構(gòu)。在常規(guī)相干
光接收機(jī)100中，本地光(local light)生成器101經(jīng)由光隔離器(ISO)112將
從光源(LS)lll輸出的光角頻率為c^的光傳輸?shù)狡穹质?PBS)113， 將光分為正交的偏振分量。而且， 一個(gè)偏振分量被輸入到聲光調(diào)制器 (AOM)14，并且光角頻率被偏移了w。。光角頻率"L+"。的偏振分量和由 PBS 113分出的另一偏振分量通過偏振合束器(PBC)115組合，從而生成 通過將光角頻率o^的偏振分量(圖17中的Ex(t)分量)和與光角頻率"L的 偏振分量正交的光角頻率"l+"。的偏振分量(圖17中的Ey(t)分量)進(jìn)行 偏振復(fù)用而獲得的本地振蕩器光Eu)，如圖17中所示的概念圖所示。
光耦合器102將從本地光生成器101輸出的本地振蕩器光Elo與光 角頻率為"s的接收信號(hào)光Es進(jìn)行耦合。此后，光探測(cè)器103接收復(fù)用光， 并將接收光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。該電信號(hào)包括由于本地振蕩器光Eu)中包括的 光角頻率為"l的偏振分量與接收信號(hào)光Es之間的差拍(beat)造成的中頻 A的信號(hào)分量Ap以及由于本地振蕩器光Elo中包括的光角頻率為"l+ "o的偏振分量與接收信號(hào)光Es之間的差拍造成的中頻co汁"Q的信號(hào)分 量Ap因此，來自光探測(cè)器103的輸出被傳輸?shù)綆V波器(BPF)104和 105，從而分離出依賴于頻率的中頻信號(hào)A和A2。此外，中頻信號(hào)Al 和A2被輸入到信號(hào)處理電路106并進(jìn)行預(yù)定信號(hào)處理，從而再現(xiàn)接收數(shù) 據(jù)DATA。
在此情況下，輸入到信號(hào)處理電路106的中頻信號(hào)^和A2具有如 圖18的示意圖所示的電頻譜。具體來講，中頻信號(hào)Ai具有與以頻率"i 為中心周圍的信號(hào)帶寬的兩倍相對(duì)應(yīng)的譜寬，中頻信號(hào)A2具有與頻率" i+"o周圍的信號(hào)帶寬的兩倍相對(duì)應(yīng)的譜寬。而且，中頻信號(hào)^和A2之 間的功率差A(yù)P隨接收信號(hào)光的偏振狀態(tài)而變。因此，需要將信號(hào)處理電 路106的帶寬設(shè)置為圖18中所示的示例的信號(hào)帶寬的四倍或更多。順帶 提及，在設(shè)置本地振蕩器光的光角頻率c^使得中頻cOi接近于0 Hz時(shí)， 信號(hào)處理電路106的帶寬接近于信號(hào)帶寬的三倍。
因此，系統(tǒng)(III)中的常規(guī)相干光接收機(jī)需要帶寬為40Gbps的信號(hào)光 的信號(hào)帶寬的三倍或更多(即，120 Gbps或更多)的電路，無法實(shí)現(xiàn)40 Gbps 或更大的快速信號(hào)光。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種相干光接收機(jī)，該相干光接收機(jī)包括: 光混合器，用于耦合本地振蕩器光和接收信號(hào)光；光電轉(zhuǎn)換器，用于對(duì) 光混合器中耦合的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；接收數(shù)據(jù)處理單元，用于通過基于 第一時(shí)鐘的數(shù)字信號(hào)處理來提取該接收信號(hào)光中包括的接收數(shù)據(jù)，該數(shù) 字信號(hào)處理用于處理被光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的耦合信號(hào)；以及調(diào)制 器，用于利用與在接收數(shù)據(jù)處理單元中用于數(shù)字信號(hào)處理的第一時(shí)鐘相 位同步的時(shí)鐘，來分別調(diào)制輸入到光混合器的本地振蕩器光或接收信號(hào) 光。
如上所述，所接收的多值信號(hào)光可轉(zhuǎn)換為具有一組簡(jiǎn)單光分量的電 信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)與高速率相對(duì)應(yīng)的尺寸減小和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。


圖1示出了根據(jù)第一實(shí)施方式的相干光接收機(jī)；
圖2是根據(jù)第一實(shí)施方式的輸入到光耦合器的本地振蕩器調(diào)制光和 接收信號(hào)光的示意圖3示出了根據(jù)第一實(shí)施方式應(yīng)用了相干光接收機(jī)的光通信系統(tǒng)；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的變型例；
圖5是第一實(shí)施方式的變型例的說明圖6示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的相干光接收機(jī)；
圖7示出了根據(jù)第二實(shí)施方式的相干光接收機(jī)的主要結(jié)構(gòu)；
圖8是根據(jù)第二實(shí)施方式的相干光接收機(jī)的操作和優(yōu)點(diǎn)的說明圖9是根據(jù)第二實(shí)施方式的相干光接收機(jī)的操作和優(yōu)點(diǎn)的說明圖IO示出了本發(fā)明第二實(shí)施方式的一個(gè)變型例；
圖11示出了第二實(shí)施方式的另一個(gè)變型例；
圖12示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的相干光接收機(jī)；
圖13示出了根據(jù)第三實(shí)施方式的一個(gè)變型例；
圖14示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的另一個(gè)變型例；
圖15示出了常規(guī)相干光接收機(jī)的示意性結(jié)構(gòu)；
圖16示出了常規(guī)相干光接收機(jī)的結(jié)構(gòu)的示例；
圖17是示出常規(guī)相干光接收機(jī)中的本地振蕩器光的正交偏振分量 的概念圖18示意性示出了常規(guī)相干光接收機(jī)中的中頻信號(hào)的電頻譜； 圖19是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式的相干光接收機(jī)的框圖；而 圖20是示出根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施方式的相干光接收機(jī)的框圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方式。在附圖中相同的標(biāo)號(hào)表示 相同的部件。
順帶提及，本發(fā)明并不限于下面的實(shí)施方式。而且，在下面的實(shí)施 方式中的公開內(nèi)容中，不僅目的，而且其他技術(shù)問題、用于解決問題的 手段以及其操作和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見。第一實(shí)施方式
圖1示出了根據(jù)第一實(shí)施方式的相干光接收機(jī)10。圖1中示出的相 干光接收機(jī)IO可以被應(yīng)用為圖3中示出的光通信系統(tǒng)300中的光接收機(jī) 306。這里，在圖3所示的光通信系統(tǒng)300中，波分復(fù)用發(fā)射裝置301經(jīng) 由光網(wǎng)絡(luò)310連接到波分解復(fù)用接收裝置302。
波分復(fù)用發(fā)射裝置301包括輸出具有不同波長(zhǎng)的光信號(hào)的多個(gè)光 發(fā)射機(jī)(T)303;以及波長(zhǎng)復(fù)用器304。光發(fā)射機(jī)303利用諸如DQPSK、 QPSK和QAM(正交幅度調(diào)制)的多值相位調(diào)制來調(diào)制光，并將調(diào)制后的 光作為光信號(hào)輸出。波長(zhǎng)復(fù)用器304在波長(zhǎng)域?qū)碜怨獍l(fā)射機(jī)303的光 信號(hào)進(jìn)行復(fù)用，并將復(fù)用后的光發(fā)射到光網(wǎng)絡(luò)310。
此外，波長(zhǎng)解復(fù)用接收裝置302包括波長(zhǎng)解復(fù)用器305，用于針 對(duì)每個(gè)波長(zhǎng)來分離通過光網(wǎng)絡(luò)310傳播的波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)；以及具有如 相干光接收機(jī)10的結(jié)構(gòu)的多個(gè)接收機(jī)(R)306。 E卩，接收機(jī)306將波長(zhǎng)解 復(fù)用器305分離出的以波長(zhǎng)為單位的光信號(hào)相干地接收為光，并進(jìn)行與 發(fā)射側(cè)的光調(diào)制相對(duì)應(yīng)的接收數(shù)據(jù)識(shí)別處理。
此外，光網(wǎng)絡(luò)310包括光傳輸線路311和光插/分復(fù)用器(OADM)312， 以及光線路311上的諸如波長(zhǎng)交叉連接(WXC)和光子交叉連接(PXC)的交 叉連接設(shè)備(XC)313和光放大中繼器314。OADM312和交叉連接設(shè)備313 可適應(yīng)與為波分復(fù)用發(fā)射裝置301和波分解復(fù)用接收裝置302提供的相 類似的發(fā)射機(jī)303和接收機(jī)306。
順帶提及，光網(wǎng)絡(luò)310上的終端站301和302以及設(shè)備312到314 可包括波長(zhǎng)色散補(bǔ)償器(未示出)。
順帶提及，圖3中示出的光通信系統(tǒng)300是應(yīng)用了根據(jù)第一實(shí)施方 式的相干光接收機(jī)10的光通信系統(tǒng)的示例，并且可包括沒有終端站的另 一結(jié)構(gòu)(如光環(huán)或光網(wǎng))、沒有圖3中示出的OADM 312或交叉連接設(shè)備 313的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)、沒有WXC的線性O(shè)ADM或OADM環(huán)的結(jié)構(gòu)，或沒 有光放大中繼器314的結(jié)構(gòu)的光通信系統(tǒng)。
這里，圖1中示出的相干光接收機(jī)10不使用圖15中示出的相位分 集結(jié)構(gòu)，并且通過與相位分集基本相同的信號(hào)處理來執(zhí)行數(shù)據(jù)的提取處 理(解調(diào))。即，與圖15中示出的相位分集結(jié)構(gòu)不同，不需要90度相位混 合電路(圖15中的標(biāo)號(hào)202)，并且差分光電探測(cè)器4和ADC 5位于一個(gè) 系統(tǒng)上。因此，解決了上述圖15中的問題。因此，相干光接收機(jī)10包
括本地振蕩器(LO)l;相位調(diào)制器2;兩輸入兩輸出的光耦合器3;差 分光電探測(cè)器(D-PD)4; ADC 5;數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)6;識(shí)別電路7; 壓控振蕩器(VCO)8a;重復(fù)模式生成器8b;相移調(diào)節(jié)器8c;以及分頻器 9。
LO 1生成充當(dāng)本地振蕩器光的連續(xù)光以接收相干光，并且光頻率被 設(shè)置為類似于接收信號(hào)光(然而，取決于數(shù)字信號(hào)處理器6的設(shè)計(jì)，可允 許七分之一或更小的符號(hào)速率誤差)。此外，相位調(diào)制器2經(jīng)由重復(fù)模式 生成器8b和相移調(diào)節(jié)器8c接收從VCO 8a生成的時(shí)鐘信號(hào)得到的時(shí)鐘信 號(hào)，下面將對(duì)其進(jìn)行描述?；谠摃r(shí)鐘信號(hào)，相位調(diào)制器2以基本上90 度的相位擺動(dòng)對(duì)來自LO 1的光的光相位進(jìn)行調(diào)制。
艮P，從相位調(diào)制器2輸出的光具有如圖2所示的恒定光強(qiáng)(c)。然而， 如圖2所示，光相位(d)與來自VCO 8a的時(shí)鐘信號(hào)同步地在"0"和"t /2"之間交替重復(fù)。而且，從相位調(diào)制器2輸出的光被輸出到光耦合器3，
使之與接收信號(hào)光耦合，作為相位調(diào)制的本地振蕩器光(本地振蕩器調(diào)制
光，參見圖1和圖2中的B)。
如圖2中的光強(qiáng)(a)和光相位(b)所示，在接收到經(jīng)過RZ-DQPSK調(diào)制 的光信號(hào)作為接收信號(hào)光時(shí)，交替重復(fù)的相位狀態(tài)能夠以與接收信號(hào)光 的符號(hào)頻率的四倍相對(duì)應(yīng)的頻率且與符號(hào)速率同步地進(jìn)行切換。具體來 講，來自相位調(diào)制器2的本地振蕩器調(diào)制光對(duì)于1符號(hào)速率以相位狀態(tài) "0"和"兀/2"進(jìn)行切換。具體來講，在輸出具有與來自LO 1的本地振 蕩器光的相位分量相同的相位分量的光的定時(shí)，相位狀態(tài)為"0"，而在 輸出具有與來自LO 1的本地振蕩器光的相位正交的相位的光的定時(shí)，相 位狀態(tài)為"冗/2"。
兩輸入兩輸出的(2X2)光耦合器3是對(duì)圖1中的本地振蕩器光和圖2 中要輸入的接收信號(hào)光A進(jìn)行耦合的光混合器。即，光耦合器3耦合來 自相位調(diào)制器2的本地振蕩器調(diào)制光和接收信號(hào)光，并將差分輸出信號(hào) 輸出到差分光電探測(cè)器4。具體來講，如圖2中的光相位(b)所示，對(duì)于 用于將具有對(duì)接收信號(hào)光進(jìn)行調(diào)制的符號(hào)相位"^"的分量輸入到光耦 合器3的時(shí)段(參見時(shí)間tl到t4)，與處于后級(jí)的ADC 5中的采樣時(shí)間tl 到t4相對(duì)應(yīng)地將具有調(diào)制相位"0"、 " t /2"、 "0"和"h /2"的本地振蕩 器調(diào)制光輸入到光耦合器3。因此，光耦合器3將時(shí)間tl和t3處相位為 "0"的接收信號(hào)光和本地振蕩器光的耦合光，以及時(shí)間t2和t4處相位 為"7t/2"的接收信號(hào)光和本地振蕩器光的耦合光，輸出為差分輸出信號(hào)。 順帶提及，相位"0"可以是"0" + 9 ，而相位狀態(tài)"ti/2"可以是"ir /2"+e，其中e是任意值。即，時(shí)間tl，t3,...， tn和時(shí)間t2，t4，...， tn+l之 間的相對(duì)相位差可以是兀/2。
差分光電探測(cè)器4是對(duì)耦合信號(hào)的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光電轉(zhuǎn)換器， 該耦合光是通過利用作為光混合器的光耦合器3進(jìn)行耦合而獲得的。艮卩， 差分光電探測(cè)器4從光耦合器3接收耦合光的差分光，將接收到的光轉(zhuǎn) 換為模擬電信號(hào)，并將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)輸出到ADC5。
ADC 5是一種A/D轉(zhuǎn)換器單元，其在與第一時(shí)鐘同步的采樣定時(shí)， 將通過作為光電轉(zhuǎn)換器的差分光電探測(cè)器4轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的耦合信號(hào)轉(zhuǎn)
換為數(shù)字信號(hào)。即，ADC 5在基于來自VCO 8a的時(shí)鐘信號(hào)(第一時(shí)鐘) 的采樣定時(shí)，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將該數(shù)字信號(hào)輸出到數(shù)字信號(hào) 處理器6。
此時(shí)，規(guī)定ADC 5的采樣定時(shí)的第一時(shí)鐘和利用相位調(diào)制器2來調(diào) 制相位的第二時(shí)鐘是從VCO 8a得到的，并且可以在相位上彼此同步。即， 在相位調(diào)制的切換定時(shí)，從相位調(diào)制器2以相位狀態(tài)"0"相位調(diào)制了的 本地振蕩器調(diào)制光和接收信號(hào)光的耦合光得到的數(shù)字信號(hào)與從接收信號(hào) 光和以相位狀態(tài)"^ /2"相位調(diào)制了的本地振蕩器調(diào)制光的耦合光得到的 數(shù)字信號(hào)同步，并且這兩個(gè)數(shù)字信號(hào)都被輸入到ADC 5。 ADC 5 —定可 以在與來自VCO 8a的第一時(shí)鐘同步的采樣定時(shí)來采樣數(shù)字信號(hào)。
順帶提及，從VCO 8a到ADC 5和相位調(diào)制器2的時(shí)鐘信號(hào)線的布 線長(zhǎng)度被調(diào)節(jié)為與要輸入到此的第一時(shí)鐘和第二時(shí)鐘的相位彼此匹配。 而且，電路(未示出)可以進(jìn)行仲裁以調(diào)節(jié)到ADC 5和相位調(diào)制器2的任 何時(shí)鐘信號(hào)的相位。
這里，在圖15中所示的相干光接收機(jī)200中，光90度相位混合電 路202設(shè)置具有接收信號(hào)光和本地振蕩器光兩種系統(tǒng)的耦合光，并且生 成通過以與輸入定時(shí)的相位正交的相位來耦合具有兩種系統(tǒng)的耦合光中 的任何一個(gè)(例如，本地振蕩器光)而獲得的光。此外，兩個(gè)差分光電探測(cè) 器203-1和203-2以及兩個(gè)ADC 204-1和204-2被設(shè)置用于將從具有兩個(gè) 系統(tǒng)的耦合光得到的數(shù)字信號(hào)導(dǎo)向數(shù)字信號(hào)處理器205。
另一方面，在根據(jù)圖1所示的第一實(shí)施方式的相干光接收機(jī)10中， 來自相位調(diào)制器2的本地振蕩器調(diào)制光以用于將相位狀態(tài)設(shè)定為與之正 交的相位擺動(dòng)(phaseswing)來交替切換。從光耦合器3作為差分輸出的耦 合光可以類似于通過將具有由光90度相位混合電路202(見圖15)輸出的 兩種系統(tǒng)的耦合光進(jìn)行時(shí)分并且交替輸出時(shí)分耦合光而獲得的光。因此， 可以設(shè)置一個(gè)差分光電探測(cè)器4和一個(gè)ADC 5來將從具有兩種系統(tǒng)的耦 合光得到的數(shù)字信號(hào)導(dǎo)引至數(shù)字信號(hào)處理器6(可以實(shí)現(xiàn)相位分集結(jié)構(gòu))。 而且，具有基于時(shí)分的兩種系統(tǒng)的相位狀態(tài)的本地振蕩器調(diào)制光可以耦 合到接收信號(hào)光，而無需利用像90度相位混合電路202這樣的特殊電路
來生成具有彼此正交的相位的兩種系統(tǒng)的光。因此，作為用于耦合的光
器件，可以應(yīng)用結(jié)構(gòu)比90度相位混合電路的結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單的電路(這里為光
數(shù)字信號(hào)處理器6利用來自形成A7D轉(zhuǎn)換單元的ADC 5的數(shù)字信 號(hào)，來執(zhí)行提取與包括在接收信號(hào)光中的接收數(shù)據(jù)有關(guān)的信息的運(yùn)算處 理。此時(shí)，數(shù)字信號(hào)處理器6可以捕獲具有第一數(shù)據(jù)序列的數(shù)字信號(hào)(I) 和具有第二數(shù)據(jù)序列的數(shù)字信號(hào)(Q)，第一數(shù)據(jù)序列是從接收信號(hào)光的每 個(gè)符號(hào)的相位狀態(tài)都為"0"的本地振蕩器調(diào)制光和該接收信號(hào)光的耦合 光得到的，而第二數(shù)據(jù)序列是從接收信號(hào)光的每個(gè)符號(hào)的相位狀態(tài)都為 "^/2"的本地振蕩器調(diào)制光和該接收信號(hào)光的耦合光得到的。結(jié)果，數(shù) 字信號(hào)處理器6可以獲得包含實(shí)數(shù)部分和虛數(shù)部分的信息，其涉及運(yùn)算 處理后的接收信號(hào)光的光場(chǎng)的幅度信息和相位信息。
識(shí)別電路7基于來自數(shù)字信號(hào)處理器6的運(yùn)算結(jié)果，對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn) 行識(shí)別處理。即，識(shí)別電路7基于運(yùn)算處理的結(jié)果(信號(hào)矢量參見下面 將描述的表達(dá)式(9))對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別處理，該運(yùn)算處理用于根據(jù)接收 信號(hào)光的發(fā)射側(cè)裝置的光調(diào)制系統(tǒng)，從數(shù)字信號(hào)處理器6提取與接收數(shù) 據(jù)有關(guān)的信息，從而恢復(fù)出接收數(shù)據(jù)。這里，光調(diào)制系統(tǒng)可以包括例如 BPSK(二進(jìn)制相移鍵控)、諸如QPSK的M進(jìn)制相移鍵控、諸如差分編碼 的M進(jìn)制差分相移鍵控、M進(jìn)制幅度和相移鍵控、M進(jìn)制正交幅度調(diào)制 和其光強(qiáng)波長(zhǎng)的RZ脈沖。
而且，VC0 8a生成用于規(guī)定ADC5的采樣定時(shí)的第一時(shí)鐘。然而， 在數(shù)字信號(hào)處理器6中，VC0 8a生成的第一時(shí)鐘基于提取該接收數(shù)據(jù)的 操作結(jié)果的結(jié)果而得到最好地控制。
此外，相位調(diào)制器2基本上與ADC 5的采樣同步地以相位狀態(tài)"0" 或"h/2"交替重復(fù)地對(duì)來自LO 1的光進(jìn)行相位調(diào)制。因此，重復(fù)模式 生成器8b生成通過將來自VCO 8a的第一時(shí)鐘信號(hào)分頻為兩個(gè)信號(hào)而獲 得的時(shí)鐘信號(hào)，并生成用于相位調(diào)制器2的相位調(diào)制的重復(fù)模式(第二時(shí) 鐘)。
此外，在基于數(shù)字信號(hào)處理器6的數(shù)字運(yùn)算處理的結(jié)果的控制下，
相移調(diào)節(jié)器8c利用相位調(diào)制器2的調(diào)制，對(duì)來自重復(fù)模式生成器8b的
用于相位調(diào)制的第二時(shí)鐘進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得來自LO 1的光的相位擺動(dòng)更接 近適當(dāng)值(90度)。因此，重復(fù)模式生成器8b和相移調(diào)節(jié)器8c形成了調(diào)制 時(shí)鐘供應(yīng)單元，它根據(jù)來自VCO 8a的第一時(shí)鐘生成與第一時(shí)鐘相位同 步、頻率為第一時(shí)鐘的幾分之一(這里為一半)的第二時(shí)鐘，并將生成的第 二時(shí)鐘供應(yīng)給相位調(diào)制器2。
此外，VC0 8a、重復(fù)模式生成器8b和相移調(diào)節(jié)器8c形成了時(shí)鐘供 應(yīng)單元，它將(來自VCO 8a的)第一時(shí)鐘供應(yīng)給用于形成該接收數(shù)據(jù)處理 單元的ADC 5，并且還向相位調(diào)制器2供應(yīng)與第一時(shí)鐘相位同步的時(shí)鐘。
此外，分頻器9對(duì)來自VC0 8a的時(shí)鐘信號(hào)(第一時(shí)鐘)進(jìn)行分頻，并 將分頻后的時(shí)鐘信號(hào)作為運(yùn)行時(shí)鐘輸出到數(shù)字信號(hào)處理器6。結(jié)果，數(shù)字 信號(hào)處理器6以與分頻數(shù)相對(duì)應(yīng)的并行處理對(duì)來自ADC 5的數(shù)字信號(hào)進(jìn) 行數(shù)字運(yùn)算處理。順帶提及，分頻器9設(shè)置分頻比，以將ADC5的采樣 頻率設(shè)置為至少是數(shù)字信號(hào)處理器6的運(yùn)行時(shí)鐘的兩倍，從而數(shù)字信號(hào) 處理器6能夠基于具有來自第一數(shù)據(jù)序列和第二數(shù)據(jù)序列的每符號(hào)一對(duì) 數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)為單位，來進(jìn)行運(yùn)算處理。
此外，分頻器9的分頻數(shù)是(2XN)，其中N是整數(shù)。于是，在將具 有第一數(shù)據(jù)序列(I)的數(shù)字信號(hào)的操作和具有第二數(shù)據(jù)序列(Q)的數(shù)字信 號(hào)的操作設(shè)置為一組時(shí)，數(shù)字信號(hào)處理器6以N路并行(parallel)來執(zhí)行 并行運(yùn)算處理。
順帶提及，ADC 5和數(shù)字信號(hào)處理器6預(yù)先被一體地構(gòu)成為單個(gè)模 塊。然后，因?yàn)樵谀K中預(yù)先設(shè)計(jì)了 ADC5和數(shù)字信號(hào)處理器6的連接 布線，所以有利的是設(shè)備的尺寸減小，并且布線負(fù)載也減小了。因此， ADC 5和數(shù)字信號(hào)處理器6形成了接收數(shù)據(jù)處理單元，它基于由形成光 電轉(zhuǎn)換器的差分光電探測(cè)器4轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的耦合信號(hào)的第一時(shí)鐘，執(zhí) 行經(jīng)由數(shù)字信號(hào)處理(A/D轉(zhuǎn)換處理和數(shù)字運(yùn)算處理)提取包括在接收信 號(hào)光中的接收數(shù)據(jù)的處理。
在圖2中的光強(qiáng)(a)或(c)和光相位(b)或(d)的情況下，例如對(duì)于接收信 號(hào)光的一個(gè)符號(hào)，本地振蕩器調(diào)制光的相位狀態(tài)分別以相位差"O"和"i
/2"切換兩次。至少接收數(shù)據(jù)可以通過相位狀態(tài)的一次切換而再現(xiàn)。然而， 在一個(gè)碼元的時(shí)間內(nèi)切換兩次的本地振蕩器調(diào)制光的使用還使得能夠進(jìn) 行用于在后級(jí)使用數(shù)字信號(hào)處理器6來改進(jìn)信號(hào)質(zhì)量的處理，例如，利 用信號(hào)處理進(jìn)行色散補(bǔ)償。
假設(shè)參數(shù)X表示信號(hào)光的傳輸比特率，參數(shù)m表示信號(hào)光的多值調(diào) 制的信號(hào)狀態(tài)數(shù)，[標(biāo)號(hào)1og2m(比特/符號(hào))表示每符號(hào)的信息量，在圖2 的光強(qiáng)(a)和光相位(b)的情況下m=4]，參數(shù)k表示每符號(hào)具有第一系統(tǒng)(I) 和第二系統(tǒng)(Q)的數(shù)字信號(hào)的獲得次數(shù)[在圖2的光相位(d)的情況下k-2]， 而參數(shù)N表示在數(shù)字信號(hào)處理器6中基于成對(duì)的第一數(shù)據(jù)序列和第二數(shù) 據(jù)序列的數(shù)字信號(hào)的運(yùn)算單元的并行擴(kuò)展數(shù)。于是，VC0 8a生成觸發(fā)頻 率為2kX/ log2m的第一時(shí)鐘信號(hào)，并且ADC 5與第一時(shí)鐘信號(hào)同步地采 樣信號(hào)。
此外，相位調(diào)制器2從重復(fù)模式生成器8b接收時(shí)鐘頻率(kX/ log2m) 為第一時(shí)鐘的幾分之一或幾倍(這里為一半)的第二時(shí)鐘作為用于相位調(diào) 制的時(shí)鐘，并生成和輸出具有兩個(gè)相位狀態(tài)、根據(jù)來自LO 1的光而獲得 的相位調(diào)制光，該相位調(diào)制光與第二時(shí)鐘同步地交替切換。
因此，L0 1和相位調(diào)制器2形成了調(diào)制器，它使用與第一時(shí)鐘相位 同步的時(shí)鐘，將要輸入到作為光混合器的光耦合器3的本地振蕩器光設(shè) 置為調(diào)制光，該第一時(shí)鐘用于在形成重復(fù)數(shù)據(jù)處理單元的ADC 5和數(shù)字 信號(hào)處理器6中進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。此外，根據(jù)第一實(shí)施方式的LO 1和 相位調(diào)制器2形成了調(diào)制本地光生成器，它生成基于與第一時(shí)鐘相位同 步的第二時(shí)鐘而調(diào)制的本地振蕩器調(diào)制光，并將生成的調(diào)制光輸出到光 賴合為3 。
順帶提及，標(biāo)號(hào)20表示偏振控制器(偏振控制單元)，并且偏振控制 器(POL-CONT)20將要輸入到光耦合器3的接收信號(hào)光的偏振狀態(tài)(參見 圖1和圖2中的接收信號(hào)光)與來自相位調(diào)制器2的本地振蕩器調(diào)制光的 偏振狀態(tài)相匹配。偏振控制器20包括無限跟隨自動(dòng)偏振控制器。
在具有上述根據(jù)第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的相干光接收機(jī)10中，相位調(diào) 制器20將相位狀態(tài)交替切換到"0"和"k/2"的本地振蕩器調(diào)制光輸出
到光耦合器3。結(jié)果，光耦合器3輸出具有用于相位分集的兩種系統(tǒng)的時(shí) 分耦合光，作為與接收信號(hào)光的耦合光。
此時(shí)，利用與用于在ADC5中進(jìn)行處理的第一時(shí)鐘相位同步的第二 時(shí)鐘將要輸入到光耦合器3的本地振蕩器調(diào)制光設(shè)置為調(diào)制光。因此， ADC 5必定會(huì)對(duì)從具有用于相位分集的兩種系統(tǒng)的耦合光得到的數(shù)字信 號(hào)進(jìn)行采樣。數(shù)字信號(hào)處理器6執(zhí)行用于提取該接收數(shù)據(jù)的處理。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式，作為調(diào)制器的LOl和相位 調(diào)制器2使得能夠利用相位分集系統(tǒng)而不使用圖15中所示的相位分集結(jié) 構(gòu)來迸行相干光接收。因此，有利的是可以簡(jiǎn)化相干光接收機(jī)的結(jié)構(gòu)。
順帶提及，根據(jù)第一實(shí)施方式，重復(fù)模式生成器8b將來自VCO 8a 的第一時(shí)鐘分頻為兩個(gè)信號(hào)部分，并且將分頻后的信號(hào)設(shè)置為相位調(diào)制 器2的第二時(shí)鐘。然而，ADC 5可以構(gòu)造為，在來自VCO 8a的第一時(shí) 鐘的上升沿和下降沿對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，從而生成第二時(shí)鐘而無需將在 VC0 8a中生成的時(shí)鐘信號(hào)分頻為兩個(gè)信號(hào)部分。因此，圖l中所示的重 復(fù)模式生成器8b可被省略。第一實(shí)施方式的變型例
作為根據(jù)第一實(shí)施方式的調(diào)制本地光生成器的LO 1和相位調(diào)制器2 是獨(dú)立的部件。然而，根據(jù)本發(fā)明，L0 1和相位調(diào)制器2顯然可以集成 為一臺(tái)設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明，本地振蕩器調(diào)制光可以通過調(diào)制頻率來替代 調(diào)制相位而生成，然后驅(qū)動(dòng)LO 1的可以是本地振蕩器調(diào)制光。
可以采用諸如DFB激光器和DBR激光器的半導(dǎo)體激光器作為L(zhǎng)O 1 。 例如，通過調(diào)制半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動(dòng)電流來調(diào)制頻率的技術(shù)在文獻(xiàn) (Ishidat et al.， "Pure Frequency Modulation of a Multielectrode Distributed-Bragg-Reflector (DBR) Laser Diode"， 正EE Photonics Technology Letters, Vol. 1, No. 7， pp. 156 158， July 1989)和文獻(xiàn)(Goodbar and Schiess, "Characterization of the Modulation and Noise Properties of a Three-Electrode DFB Laser," IEEE Photonics Technique Letters, Vol. 4, No. 5, pp. 414 416, May 1992)中已被公開。
艮P，參照?qǐng)D4，來自重復(fù)模式生成器8b的時(shí)鐘信號(hào)被設(shè)置為角頻率
為ov的正弦波。然后，幅度調(diào)節(jié)器8d調(diào)節(jié)正弦信號(hào)的幅度，并將頻率偏 移的最大量的幅度為ncv/4的正弦信號(hào)(第二時(shí)鐘)設(shè)置為L(zhǎng)O r的驅(qū)動(dòng)信 號(hào)。因此，能夠輸出本地振蕩器調(diào)制光，光耦合器3可以輸出基本等于 圖1中的光的耦合光。
對(duì)于光角頻率為C0e的LO l'，用幅度為Am角頻率為CC^的正弦信號(hào)
來調(diào)制頻率。然后，從Lor輸出的光的光場(chǎng)作為時(shí)間t的函數(shù)而變，如
表達(dá)式(A)中所示。順帶提及，參數(shù)C表示光場(chǎng)的幅度，標(biāo)號(hào)4)e表示t-0 時(shí)的相位。
^ W = C sin,((c c + ^ A cos(+ -c )
=C sin 人sin(必J)+ () …(A)
如圖5中的光頻率所示，從LO r輸出的光與重復(fù)模式生成器8b生 成光頻率的第二時(shí)鐘同步地偏離。如表達(dá)式(A)中所示，在用幅度為Am 角頻率為OnJ勺正弦信號(hào)來調(diào)制頻率后，偏移量可類似于幅度為2Am調(diào)制 頻率為OV的相位調(diào)制。此外，相位擺動(dòng)的量2Am基本上是it /2(2Am= 3i /2， Am0)m=na)m/4)。然后，如圖5中的光相位(b)所示，從LO r輸出的光可 以被設(shè)置為基本上等于圖1中示出的相位調(diào)制器2的光的用于相位分集 的本地振蕩器調(diào)制光。第二實(shí)施方式
圖6是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的相干光接收機(jī)10A的框圖。 圖6中示出的相干光接收機(jī)10A可以被應(yīng)用為圖3中示出的接收機(jī)306， 并且包括與圖15中所示的相干光接收機(jī)(見標(biāo)號(hào)200)不同的調(diào)制本地光 生成器ll。
參照?qǐng)D6，相干光接收機(jī)10A包括識(shí)別電路7; VCO 8a;以及分 頻器9，它們與根據(jù)第一實(shí)施方式的那些部件基本相同。此外，相干光接 收機(jī)10A還包括調(diào)制本地光生成器(LLGEN)11;作為光混合器的2X4 相位混合電路12;作為光電轉(zhuǎn)換器的差分光電探測(cè)器(D-PD)13-1和13-2; ADC 14-1和14-2;數(shù)字信號(hào)處理器15;以及重復(fù)模式生成器8e。
調(diào)制本地光生成器ll將用于相干光接收的本地振蕩器光輸出為具有 兩個(gè)不同的正交偏振分量的偏振調(diào)制光，這兩個(gè)正交偏振分量的頻率是
來自VCO 8a的第一時(shí)鐘的幾分之一。具體來講，調(diào)制本地光生成器ll 生成通過對(duì)光角頻率為col的偏振分量和與其正交的光角頻率為col+ o o 的偏振分量進(jìn)行偏振復(fù)用而獲得的本地振蕩器光Elo。偏振調(diào)制的本地振 蕩器光的使用使得接收信號(hào)光與本地振蕩器光之間的偏振狀態(tài)能夠匹 配，而無需在圖1中所示的相干光接收機(jī)10中提供偏振控制器20。
用于提供本地振蕩器光Elo的正交偏振分量之間的光角頻率差o o的 頻率信號(hào)是從重復(fù)模式生成器8e輸入的，并且具有小于光接收機(jī)IOA接 收到的信號(hào)光Es的帶寬的兩倍的帶寬。此外，該頻率信號(hào)大于在光發(fā)射 機(jī)沐示出)(參見圖3中的標(biāo)號(hào)303)中用于生成信號(hào)光Es的光源的譜寬虎
大值一半處的全寬度)和用于生成本地振蕩器光elo的光源的譜寬(最大值
一半處的全寬度)的頻率信號(hào)，并且與VCO 8a生成的ADC 14-1和14-2
的時(shí)鐘信號(hào)相位同步。
艮口，重復(fù)模式生成器8e是調(diào)制時(shí)鐘供應(yīng)單元，它根據(jù)來自VCO 8a 的第一時(shí)鐘來生成與第一時(shí)鐘相位同步的頻率"。為第一時(shí)鐘的幾分之 一的時(shí)鐘，并將生成的時(shí)鐘輸出到調(diào)制本地光生成器11。
圖7是示出調(diào)制本地光生成器11的具體結(jié)構(gòu)的框圖。調(diào)制本地光生
成器11包括光源21;偏振分束器(PBS)22;移頻器(FS)23;可變光衰
減器(VOA)25;偏振合束器(PBC)26;分光器27;監(jiān)視電路(MON)28;以 及強(qiáng)度比控制器(CONT)29。
光源21生成光角頻率為的恒定偏振狀態(tài)的線偏振光。光源21的 譜寬(最大值一半處的全寬度)例如是100 kHz到10 MHz。
PBS 22將來自光源21的輸出光分離為彼此正交的兩個(gè)偏振分量。 順帶提及，當(dāng)來自光源21的輸出光為線偏振時(shí)，將該輸出光輸入到PBS 22，會(huì)造成偏振方向PBS22的光軸傾斜45度。此外，光隔離器(未示出) 可布置在光源21和PBS 22之間。優(yōu)選的是，利用諸如空間光學(xué)系統(tǒng)和 保偏光纖來設(shè)置光源21和PBS 22之間的光連接，使得偏振恒定的狀態(tài) 保持恒定。順帶提及，可使用保偏型1X2分光器來替代PBS22。
移頻器23接收從PBS 22輸出的偏振分量之一，并使來自PBS 22的
輸入光的光角頻率偏移從重復(fù)模式生成器8e供應(yīng)的頻率信號(hào)的角頻率 co 0。移頻器23可以是通用FM調(diào)制器、聲光調(diào)制器(AOM)、單邊帶(SSB)
調(diào)制器等。
移頻器23使頻率偏移的頻率co。(=2?！?f)的示例可以如下給出。當(dāng) 接收信號(hào)光Es是40 Gbps的QPSK或DQPSK信號(hào)光時(shí)，信號(hào)帶寬是大 約20GHz。因此，在此情況下信號(hào)帶寬可能小于作為信號(hào)帶寬兩倍的 40GHz，并且可能大于調(diào)制本地光生成器11中的光源21的譜寬100 kHz 到10MHz(信號(hào)光源的譜寬基本與其相等)。因此，這種情況下的頻率Af 可以被設(shè)置在100MHz到lGHz的范圍內(nèi)。然而，本發(fā)明并不限于這些 示例。
VOA25接收從PBS 22輸出的另一偏振分量，并衰減該輸入光的強(qiáng) 度。根據(jù)來自強(qiáng)度比控制器29的輸出對(duì)VOA25的衰減量進(jìn)行可變控制， 下面將對(duì)此進(jìn)行描述。
PBC 26接收從移頻器23輸出的光角頻率為co l+ co o的偏振分量和從 VOA 25輸出的光角頻率為"l的偏振分量，并生成通過對(duì)這些偏振分量 進(jìn)行偏振復(fù)用而獲得的本地振蕩器光Elo。
順帶提及，光源21、 PBS 22、移頻器23、 VOA 25和PBC 26與例 如保偏光纖、光波導(dǎo)、或空間光學(xué)系統(tǒng)光耦合，從而維持它們之間傳播 的光的偏振狀態(tài)。
此外，從PBS 22輸出的一個(gè)偏振分量被輸入到移頻器23，而另一 偏振分量被輸入到VOA25。然而，實(shí)際結(jié)構(gòu)不限于此，移頻器23和VOA 25都可以應(yīng)用到從PBS22輸出的一個(gè)偏振分量。在此情況下，來自PBS 22的輸出可以連接到移頻器23的輸入，而來自移頻器23的輸出可以連 接到VOA25的輸入。另一方面，來自PBS 22的輸出可以連接到VOA25 的輸入，而來自VOA25的輸出可以連接到移頻器23的輸入。
此外，VOA25可以是光放大器而非光衰減器。
此外，可以同時(shí)為從PBS 22輸出的兩個(gè)偏振分量設(shè)置移頻器23和 移頻器23a(未示出)，以將用于驅(qū)動(dòng)移頻器23和移頻器23a的信號(hào)之間的 角頻率差設(shè)置為"o。
分光器27將從PBC 26輸出的本地振蕩器光Eu)的一部分分支為監(jiān) 視光，并將分支出的光輸出到監(jiān)視電路28。
監(jiān)視電路28利用來自分光器27的監(jiān)視光來探測(cè)本地振蕩器光Elo 中包括的光角頻率為col和"l+ " o的偏振分量的強(qiáng)度(幅度)，并且監(jiān)視其 比率。
強(qiáng)度比控制器29根據(jù)監(jiān)視電路28的監(jiān)視結(jié)果和數(shù)字信號(hào)處理器15 的運(yùn)算結(jié)果，生成用于改變VOA 25的衰減量的控制信號(hào)(稍后將對(duì)此進(jìn) 行描述)，并將該控制信號(hào)輸出到VOA 25。順帶提及，下面將給出使用 強(qiáng)度比控制器29的VOA25的控制細(xì)節(jié)。
(圖6中的)2 X 4相位混合電路12是用于將來自調(diào)制本地光生成器11 的本地振蕩器調(diào)制光和接收信號(hào)光進(jìn)行混合的光混合器，并且類似于圖 15中所示的標(biāo)號(hào)202，包括具有兩個(gè)輸入端口和四個(gè)輸出端口的90度相 位混合電路。這里，2X4相位混合電路12的一個(gè)輸入端口經(jīng)由光線路從 光發(fā)射機(jī)(未示出)接收要輸入到光接收機(jī)10A的光角頻率為c^的接收信 號(hào)光Es，而2X4相位混合電路12的另一個(gè)輸入端口接收要從調(diào)制本地 光生成器11輸出的本地振蕩器光Elo。 2X4相位混合電路12對(duì)要輸入 的接收信號(hào)光Es和本地振蕩器光Elo迸行組合，并輸出光相位彼此相差 90度的兩對(duì)光。這里，要從作為圖6中頂部的一對(duì)的兩個(gè)輸出端口輸出 的光相位是0度和180度，而要從作為圖6的底部的另一對(duì)的兩個(gè)輸出 端口輸出的光相位是90度和270度。
差分光電探測(cè)器13-1是對(duì)通過用2X4相位混合電路12耦合而獲得 的耦合信號(hào)的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光電轉(zhuǎn)換器。具體來講，差分光電探測(cè) 器13-1接收從2X4相位混合電路12輸出的光相位為0度和180度的光， 并探測(cè)差分光電轉(zhuǎn)換(平衡探測(cè))。此外，差分光電探測(cè)器13-2接收從2 X4相位混合電路12輸出的光相位為90度和270度的光，并探測(cè)差分光 電轉(zhuǎn)換。差分光電探測(cè)器13-1和13-2探測(cè)到的接收信號(hào)被AGC放大器(未 示出)放大和歸一化。
ADC 14-1和14-2將從差分光電探測(cè)器13-1和13-2輸入的模擬接收 信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)輸出到數(shù)字信號(hào)處理器15。
數(shù)字信號(hào)處理器15利用來自ADC 14-1和14-2的數(shù)字信號(hào)，在將詳 細(xì)描述的算法下執(zhí)行運(yùn)算處理，從而利用設(shè)置在正交偏振分量之間的光 角頻率差co 。的范圍內(nèi)的本地振蕩器光Elo來進(jìn)行用于相干接收信號(hào)光Es 的信號(hào)處理。
識(shí)別電路7基于數(shù)字信號(hào)處理器15的運(yùn)算結(jié)果來進(jìn)行接收信號(hào)的數(shù) 據(jù)識(shí)別處理，并輸出表示結(jié)果的恢復(fù)數(shù)據(jù)信號(hào)。
接下來，將描述具有上述結(jié)構(gòu)的相干光接收機(jī)IOA。
首先，將具體描述光接收機(jī)的工作原理。光接收機(jī)10A接收的信號(hào) 光&由例如以下表達(dá)式(l)所示的電場(chǎng)矢量Es(t)來表示。<formula>formula see original document page 26</formula>
在表達(dá)式(l)中，s(t)表示與接收信號(hào)光的數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的信號(hào)矢量，ex(t) 表示x方向上的單位矢量，ey(t)表示y方向上的單位矢量，Ax表示接收 信號(hào)光的x偏振分量的幅度，Ay表示接收信號(hào)光的y偏振分量的幅度， "表示接收信號(hào)光的平均光角頻率(="s)， 4) (t)表示接收信號(hào)光的光相位 波動(dòng)，t表示時(shí)間，而j表示虛數(shù)單位。
此外，從調(diào)制本地光生成器11輸出的本地振蕩器光由例如以下 表達(dá)式(2)所示的電場(chǎng)矢量Eu)(t)來表示。
<formula>formula see original document page 26</formula>2>
在表達(dá)式(2)中，Alo—x表示本地振蕩器光的x偏振分量的幅度，Aloj 表示本地振蕩器光的y偏振分量的幅度，"w表示本地振蕩器光的平均 光角頻率，A "表示本地振蕩器光的正交偏振分量之間的光角頻率差(=
"0)，小LO(t)表示本地振蕩器光的光相位波動(dòng)，而小o表示本地振蕩器光
的初始相位。
在通過2X4相位混合電路12組合了接收信號(hào)光Es和本地振蕩器光 Elo后，差分光電探測(cè)器13-1和13-2對(duì)組合光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并通過以 下表達(dá)式(3)來定義由AGC放大器的放大標(biāo)準(zhǔn)化的復(fù)電流。復(fù)電流的實(shí)數(shù)
部分I對(duì)應(yīng)于一個(gè)差分光電探測(cè)器13-1的輸出，而虛數(shù)部分Q對(duì)應(yīng)于另
一個(gè)差分光電探測(cè)器3-2的輸出。 [表達(dá)式4]
- ,'(')(4 …(3)
順帶提及，在表達(dá)式(3)中，9x(t)表示x偏振分量之間的相位差，而 ey(t)表示y偏振分量之間的相位差。此外，通過將AGC放大器的增益 設(shè)置為g(正)，Ax'和Ay'滿足以下表達(dá)式(4)的關(guān)系。
接下來，在表達(dá)式(3)中，關(guān)注從x偏振分量得到的項(xiàng)，對(duì)發(fā)送側(cè)的 載波、本地振蕩器光之間的頻率差以及相對(duì)相位噪聲進(jìn)行補(bǔ)償。因此， 補(bǔ)償后的復(fù)電流I'+jQ'由以下表達(dá)式(5)來表示。
,..(5)
這里，將描述補(bǔ)償方法的示例。從差分光電探測(cè)器13-1和13-2輸出 的復(fù)電流信號(hào)可能包括由于相位偏移造成的偏振旋轉(zhuǎn)，以及本地振蕩器 光和信號(hào)光的載波之間的頻率與偏振旋轉(zhuǎn)的失配，因此需要對(duì)失配進(jìn)行 補(bǔ)償。作為與補(bǔ)償相關(guān)的技術(shù)，例如在文獻(xiàn)(D-S. Ly-Gagnon et al., "Unrepeated 210-km transmission with coherent detection and digital signal processing of 20-Gb/s QPSK signal", OFC 2005， OTuL4.)中，給出了一種當(dāng) 接收信號(hào)光基于四值相移鍵控(PSK)系統(tǒng)時(shí)，用于計(jì)算接收信號(hào)光與本地 振蕩器光之間的相位差9 (t)的方法。通過該方法的明顯擴(kuò)展，在m值PSK 系統(tǒng)中，在以下表達(dá)式(6)的關(guān)系下給出了相位差e (t)的近似。[表達(dá)式7]<formula>formula see original document page 28</formula>
然后，根據(jù)本發(fā)明，參照表達(dá)式(6)的關(guān)系，由以下表達(dá)式(7)來計(jì)算 表達(dá)式(3)中包括的x偏振分量的相位差9 x(t)和y偏振分量的相位差0 y(t) 的近似值。<formula>formula see original document page 28</formula>此時(shí)，在表達(dá)式(7)中，積分持續(xù)時(shí)間At需要遠(yuǎn)大于本地振蕩器光的 正交偏振分量之間的頻率差的倒數(shù)，即，2ji/A",并且還需要遠(yuǎn)小于接 收信號(hào)光的平均頻率與本地振蕩器光的平均頻率之間的頻率差的最大值 的倒數(shù)，艮卩，l/max(|coLO-cos)/27c|)。順帶提及，當(dāng)接收信號(hào)光基于DQPSK 系統(tǒng)時(shí)，m為4。
順帶提及，這種補(bǔ)償方法是一個(gè)示例，也可以將另一種補(bǔ)償方法應(yīng) 用到本發(fā)明。
在表達(dá)式(7)中，計(jì)算了 ex(t)和ey(t)的近似值。然后，通過以下表
達(dá)式(8)近似獲得表達(dá)式(3)中包括的Ax'和Ay'的比率。 [表達(dá)式9]
<formula>formula see original document page 28</formula>
然而，表達(dá)式(8)中的積分時(shí)間T需要遠(yuǎn)大于本地振蕩器光的正交偏 振分量之間的頻率差的倒數(shù)2"/A co。
利用在表達(dá)式(8)的關(guān)系和表達(dá)式(4)中表示的Ax'2+Ay'2=l的關(guān)系下 獲得的Ax鄰Ay，的比率，可以計(jì)算出Ax，和Ay，的值。
因此，如果給定了 Ax'和Ay'的值，則表達(dá)式(5)中的I，和Q，的值由 從差分光電探測(cè)器13-1和13-2輸出的電流值給出。而且，A cot的值由 與振蕩器24的頻率Af相對(duì)應(yīng)的值(A "t="o=2:n Af)給出。因此，利用 用于求解表達(dá)式(5)中關(guān)于s(t)的關(guān)系并且將分母設(shè)置為有理數(shù)的以下表 達(dá)式(9)，可以計(jì)算出信號(hào)矢量s(t)。信號(hào)矢量s(t)對(duì)應(yīng)于從數(shù)字信號(hào)處理
器15輸出的接收信號(hào)光的電場(chǎng)幅度和相位的估計(jì)結(jié)果(
々)= g,
j:+々~
(r +必…(9)
因此，基于信號(hào)矢量s(t)的運(yùn)算值，識(shí)別電路7根據(jù)與接收信號(hào)光的 調(diào)制格式相對(duì)應(yīng)的閾值來進(jìn)行數(shù)據(jù)識(shí)別處理，從而可以恢復(fù)出接收數(shù)據(jù)。 然而，因?yàn)楸磉_(dá)式(9)中的關(guān)系在由以下表達(dá)式(10)所表示的條件下
發(fā)散，所以需要一種防止該狀態(tài)的解決方案。 [表達(dá)式11]
1 + 2《《cos厶欲=0 =>cosAd r =--;~p …(10)
表達(dá)式(10)具有實(shí)根的條件由以下表達(dá)式(11)表示。 [表達(dá)式12]
《^2:^ 或 4《s一士 …(11)
這里，利用由表達(dá)式(4)表示的Ax'2+Ay'2=l，建立了關(guān)系0^Ax^l和 (KAySl?？紤]到這些關(guān)系，滿足表達(dá)式(11)的唯一條件由以下表達(dá)式(12) 給出。
《";=夸…(2)
因此，當(dāng)用表達(dá)式(4)和表達(dá)式(8)計(jì)算出的Ax，和Ay，的值接近于由 表達(dá)式(12)表示的條件時(shí)，例如通過改變本地振蕩器光的x偏振分量的幅 度Au^和y偏振分量的幅度Aloj的比率，可以防止表達(dá)式(9)中的關(guān)系 發(fā)散而不能計(jì)算信號(hào)矢量s(t)的狀態(tài)。
基于上述運(yùn)算法則，接下來將描述光接收機(jī)10A的具體操作。
在光接收機(jī)中，調(diào)制本地光生成器11向PBS 22發(fā)送從光源21輸出 的光角頻率為c^的光，并將光分離為正交偏振分量。此外，偏振分量之 一(例如，y偏振分量)被輸入到移頻器23，由此將光角頻率偏移"o。另 一偏振分量(例如，x偏振分量)被輸入到VOA25，從而調(diào)節(jié)強(qiáng)度(幅度)。
隨后，PBC 26接收從移頻器23輸出的光角頻率為t^+"o的偏振分 量和從VOA25輸出的光角頻率為c^的偏振分量，從而生成通過對(duì)光角 頻率相差c0(3的正交偏振分量進(jìn)行偏振復(fù)用而獲得的本地振蕩器光Ew。 然后，本地振蕩器光Eu3傳輸?shù)?X4相位混合電路12，部分由分光器27 分支，并傳輸?shù)奖O(jiān)視電路28。監(jiān)視電路28監(jiān)視本地振蕩器光ELo中包括 的偏振分量的強(qiáng)度(幅度)的比率，并將監(jiān)視結(jié)果發(fā)送給強(qiáng)度比控制器29。 當(dāng)Ax，和Ay，的運(yùn)算值接近于表達(dá)式(12)的條件時(shí)，強(qiáng)度比控制器29根據(jù) 監(jiān)視電路28的監(jiān)視結(jié)果和數(shù)字信號(hào)處理器15的運(yùn)算結(jié)果，來改變VOA 25的衰減量。結(jié)果，改變了本地振蕩器光Eu)的正交偏振分量之間的強(qiáng) 度比，從而防止了表達(dá)式(9)的發(fā)散。
輸入到2X4相位混合電路12的本地振蕩器光Em被組合成光角度 頻率為"s的接收信號(hào)光Es。光相位為0度和180度的光被輸出到差分光 電探測(cè)器13-1，而光相位為90度和270度的光被輸出到差分光電探測(cè)器 13-2。差分光電探測(cè)器13-1和13-2探測(cè)來自2X4相位混合電路12的輸 出光之間的差的光電轉(zhuǎn)換。結(jié)果，差分光電探測(cè)器13輸出由于本地振蕩 器光El。中包括的光角頻率為"l的偏振分量(x偏振分量)與接收信號(hào)光 Es的x偏振分量的差拍而具有中頻"；的信號(hào)I。差分光電探測(cè)器13輸出 由于本地振蕩器光Eu)中包括的光角頻率為co l+ " o的偏振分量(y偏振分 量)與接收信號(hào)光Es的y偏振分量的差拍而具有中頻coi+ CoQ的信號(hào)Q。
圖8是中頻信號(hào)I和Q的電頻譜的示意圖。中頻信號(hào)I和Q的頻率 差小于信號(hào)帶寬的兩倍，并且譜寬大于信號(hào)光源和本地振蕩器的譜寬。 因此，頻譜在頻率軸上重疊。結(jié)果，在圖8所示的示例中，差分光電探 測(cè)器13-1和13-2和布置在后級(jí)的電路所需要的帶寬可不大于信號(hào)帶寬的
兩倍。盡管未示出，但是在設(shè)置本地振蕩器光的光角頻率COL使得頻率W
i接近0Hz后，所需帶寬可以縮窄到信號(hào)帶寬。當(dāng)中頻信號(hào)I和Q的頻譜重疊時(shí)，對(duì)于圖16中示出的常規(guī)相干光接收機(jī)100，不能利用帶通濾波 器分離開中頻信號(hào)I和Q。然而，根據(jù)本發(fā)明，在上述操作原理下，對(duì)中 頻信號(hào)I和Q進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，從而分離開中頻信號(hào)I和Q。
具體來講，從差分光電探測(cè)器13-1和13-2輸出的中頻信號(hào)I和Q被 ADC 14-1和14-2高速地進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并且與中頻信號(hào)I和Q相對(duì)應(yīng) 的數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)被輸入到數(shù)字信號(hào)處理器15。數(shù)字信號(hào)處理器15以一系 列表達(dá)式(1)到(9)來執(zhí)行數(shù)字信號(hào)處理，從而對(duì)信號(hào)矢量s(t)進(jìn)行運(yùn)算。 此外，運(yùn)算處理中獲得的Ax'和Ay'的值接近于表達(dá)式(12)中的條件，信 息隨后從數(shù)字信號(hào)處理器15傳輸?shù)秸{(diào)制本地光生成器11中的強(qiáng)度比控 制器29。強(qiáng)度比控制器29控制VOA25，從而改變本地振蕩器光Elo 的正交偏振分量之間的強(qiáng)度比。可以防止表達(dá)式(9)發(fā)散，還防止信號(hào)矢 量s(t)運(yùn)算的不可能狀態(tài)。
此外，當(dāng)信號(hào)矢量s(t)的運(yùn)算值傳輸?shù)綌?shù)字信號(hào)處理器15中的識(shí)別 電路7時(shí)，識(shí)別電路7根據(jù)與接收信號(hào)光的調(diào)制系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的閾值，執(zhí) 行用于確定信號(hào)矢量s(t)的運(yùn)算值與哪個(gè)數(shù)據(jù)值相對(duì)應(yīng)的識(shí)別處理，并將 識(shí)別結(jié)果輸出到接收數(shù)據(jù)。
利用光接收機(jī)IOA，組合了接收信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換和數(shù)字信號(hào)處理， 并且優(yōu)化了本地振蕩器光的正交偏振分量之間的光角頻率差o) D的設(shè) 置。與根據(jù)常規(guī)技術(shù)(m)的系統(tǒng)相比，差分光電探測(cè)器13-1和13-2需要 的帶寬顯著減小?？梢圆灰蕾嚻駹顟B(tài)而以高速率(例如，40 Gbps或更 大)對(duì)信號(hào)光進(jìn)行相干接收。
此外，與根據(jù)常規(guī)技術(shù)(i)和(n)的系統(tǒng)相比，簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)允許不依賴
偏振的相干接收，從而提供了小尺寸的光接收機(jī)。
在數(shù)字信號(hào)處理器15中，對(duì)信號(hào)矢量s(t)進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，如表達(dá)式(9)所 示，需要對(duì)要提供給偏振分量之一的頻率差A(yù) "的運(yùn)算三角函數(shù)sin△ cot 和cosA "t。如果從獨(dú)立的振蕩電路供應(yīng)用于給出頻率差的頻率信號(hào)，則 A "t的設(shè)置值在恒定范圍內(nèi)。在數(shù)字信號(hào)處理器15中，認(rèn)為必須根據(jù) 振蕩電路的振蕩頻率預(yù)先以表結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)三角函數(shù)sinA cot和cosA t的 值。在這種情況下，數(shù)字信號(hào)處理器15的邏輯門數(shù)必然會(huì)增加。在根據(jù)第二實(shí)施方式的相干光接收機(jī)10A中，如圖9所示，通過將 VCO 8a生成的時(shí)鐘信號(hào)分頻為幾分之一而獲得的第三時(shí)鐘被設(shè)置為用 于規(guī)定要給出的頻率差的頻率信號(hào)。因此，ADC 14-1和14-2中處于采樣 定時(shí)的sin A "t和cos A cot的值具有規(guī)律性，并且采樣定時(shí)處的信號(hào)矢 量s(t)的運(yùn)算得到了極大簡(jiǎn)化。
這里，圖9中示出的情形表示ADC14-1和14-2的采樣頻率(即，來 自VCO 8a的第一時(shí)鐘的頻率)是1/T，并且重復(fù)模式生成器8e將來自VCO 8a的時(shí)鐘信號(hào)分頻為四階次諧波。參照?qǐng)D9，在ADC 14-1和14-2中以 定時(shí)號(hào)#0， #1'"， #6的順序來采樣信號(hào)時(shí)，采樣時(shí)間用T表達(dá)為0， T，…， 6T。
此時(shí)，獲得△ "=1/4T，并且定時(shí)號(hào)糾到#6處的A "t隨后從0開始 增加:a/2。因此，定時(shí)號(hào)湘到^6處的cosA "t的值依次為1， 0， -1， 0， 1， 0和-l。顯然，定時(shí)號(hào)#7之后四個(gè)值(1， 0， -1， O)形成了循環(huán)序列。 類似地，定時(shí)號(hào)糾至,6處的sinA "t的值依次為0， 1， 0， -1， 0和1。 顯然，定時(shí)號(hào)#7之后四個(gè)值(0， 1， 0， -l)形成了循環(huán)序列。
因此，如果將分頻器9的分頻比設(shè)置為"1"，則在數(shù)字信號(hào)處理器 15的運(yùn)算中無需以表結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)sinA "t和cosA cot的值。針對(duì)sinA "t 和cosAo)t的值，可得到簡(jiǎn)單循環(huán)序列的值。因此，運(yùn)算可以極大簡(jiǎn)化。
而且，如果將分頻器9的分頻比設(shè)置為"2"并且還將數(shù)字信號(hào)處理 器15的操作設(shè)置為通道ch.l和ch.2的兩路并行，則通道ch.l和ch.2基 于在采樣定時(shí)輸入的數(shù)字信號(hào)交替地執(zhí)行信號(hào)矢量s(t)的運(yùn)算。因此，可 以簡(jiǎn)單地分配每個(gè)通道ch.l和ch.2的sinA on和cosA cot的值。
艮口，如圖9所示，在信號(hào)矢量s(t)的運(yùn)算中利用形成數(shù)字信號(hào)處理器 15的通道ch.l分配的sin△ "t具有固定值0，而cos △ "t具有交替出現(xiàn)的 二進(jìn)制值(l， -1)。另一方面，在信號(hào)矢量s(t)的運(yùn)算中利用通道ch.2分配 的sinA "t具有交替出現(xiàn)的二進(jìn)制值(l， -1)，而cosA cot具有固定值0。
而且，如果將分頻器9的分頻比設(shè)置為"4"并且還將通過對(duì)重復(fù)模 式生成器8e和分頻器9所生成的頻率信號(hào)進(jìn)行分頻而獲得的時(shí)鐘信號(hào)設(shè) 置為具有基本相同的頻率，則通道ch.l到ch.4允許數(shù)字信號(hào)處理器15
的運(yùn)算為4路并行。對(duì)于通道ch.l到ch.4可以更簡(jiǎn)單地分配sinA t和 cos A cot的值。
在此情況下，對(duì)于通道ch.l到ch.4， A cot總是具有相位平面上的相 同點(diǎn)。因此，正弦和余弦的值總是固定的。即，對(duì)于通道ch.l到ch.4， sinsA cot分別具有固定值O， 1， 0和-l，而cosA "t分別具有固定值l， 0， -1和0。
順帶提及，重復(fù)模式生成器8e生成的頻率信號(hào)不限于來自VCO 8a 的時(shí)鐘信號(hào)頻率的1/4。在此情況下，通過分頻器9的分頻而獲得的時(shí)鐘 信號(hào)與重復(fù)模式生成器8e生成的頻率信號(hào)的頻率相匹配，從而將用于數(shù) 字信號(hào)處理器15的運(yùn)算的sinA "t和cosA "t的值設(shè)置為固定值。
結(jié)果，在用于獲得信號(hào)矢量s(t)的表達(dá)式(9)中，作為分母的cosA" t(如果加上A 4)0，則為cos(A "t-A小0))項(xiàng)和作為分子的(如果加上 A小0，則為e^。t^W)項(xiàng)對(duì)于每個(gè)通道都是恒定的。因此，計(jì)算負(fù)荷可以極 大降低。具體來講，分頻器9和重復(fù)模式生成器8e共享，由此簡(jiǎn)化了數(shù) 字信號(hào)處理器15的操作從而進(jìn)一步簡(jiǎn)化了裝置結(jié)構(gòu)。
順帶提及，作為根據(jù)第二實(shí)施方式的調(diào)制本地光生成器11的具體結(jié) 構(gòu)，移頻器23將偏振分量之一的光角頻率偏移"o(第三時(shí)鐘)，并且VOA 25對(duì)在示例中(圖7)的正交偏振分量之間的幅度比進(jìn)行控制。然而，根據(jù) 本發(fā)明的本地振蕩器的結(jié)構(gòu)不限于此。如圖10所示，可以在光源21和 PBS 22之間布置偏振旋轉(zhuǎn)器30來代替VOA25，并且可根據(jù)來自強(qiáng)度比 控制器39的輸出信號(hào)來控制偏振旋轉(zhuǎn)器30，從而改變由PBS 22分得的 正交偏振分量之間的強(qiáng)度(幅度)比。此外，可采用具有可變分光比的IX 2分光器來代替PBS 22和VOA 25。應(yīng)用Mach-Zehnder千涉儀的具有可 變分光比的分光器是公知的。
此外，如圖11所示，來自光源21的輸出光可被發(fā)送到聲光偏振模 式轉(zhuǎn)換器31 ，并且可以發(fā)送來自重復(fù)模式生成器8e的頻率信號(hào)"Q(=2 :r Af，第三時(shí)鐘)，從而生成具有光角頻率為"L和"i/f"o的正交偏振分量 的本地振蕩器光E^，其中正交偏振分量之間的強(qiáng)度比是受控制的。在此 情況下，來自重復(fù)模式生成器8e的頻率信號(hào)被發(fā)送到用于驅(qū)動(dòng)聲光偏振
模式轉(zhuǎn)換器31的驅(qū)動(dòng)電路32，并且根據(jù)來自強(qiáng)度比控制器29的控制信 號(hào)來控制從驅(qū)動(dòng)電路32輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的功率，從而輸出與來自聲光偏 振模式轉(zhuǎn)換器31的圖7或11中所示的結(jié)構(gòu)示例中類似的本地振蕩器光 Elo。順帶提及，可以使用在例如下述文獻(xiàn)中公開的聲光偏振模式轉(zhuǎn)換器 31: David A. Smith et al., "Integrated-optic acoustically-tunable filters for WDM networks", IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol, 8， No. 6， August, 1990。采用利用聲光偏振模式轉(zhuǎn)換器31的調(diào)制本地光生成 器ll，從而進(jìn)一步簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。因此，可以提供規(guī)模更小的光接收機(jī)。 [C]第三實(shí)施方式
圖12是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的相干光接收機(jī)10B的框圖。 圖12中示出的相干光接收機(jī)10B可以被用作圖3中的光接收機(jī)306。這 里，根據(jù)第三實(shí)施方式的相干光接收機(jī)10B包括用于偏振調(diào)制的偏振調(diào) 制器(POL-MOD)llA(參見根據(jù)第二實(shí)施方式的圖7、 10或11中的標(biāo)號(hào) 11)，來代替根據(jù)第一實(shí)施方式的相干光接收機(jī)10的結(jié)構(gòu)中的偏振控制器 20。
這里，圖12中示出的相干光接收機(jī)10B、 L01和相位調(diào)制器2形成 了第一調(diào)制光輸出單元，用于輸出用基于與第一時(shí)鐘相位同步的第二時(shí) 鐘的光頻率調(diào)制過的光(本地振蕩器調(diào)制光)。通過將接收信號(hào)光設(shè)置為傳 輸比特率為X[Gb/s]的m值調(diào)制光(mPSK、 mQAM等)(符號(hào)速率為 X/log2m)， VCO 8a生成符號(hào)速率為2kX/log2m [GHz]的時(shí)鐘信號(hào)作為第一 時(shí)鐘。從相位偏移調(diào)節(jié)器8c供應(yīng)的第二時(shí)鐘的頻率是kX/log2m。
順帶提及，參數(shù)k表示ADC 5對(duì)系統(tǒng)I和Q每個(gè)符號(hào)獲得采樣數(shù)據(jù) 的次數(shù)(k21)。即，如圖12中的參數(shù)A所示，如果k-2，則對(duì)各個(gè)系統(tǒng)I 和Q每個(gè)符號(hào)獲得兩次采樣數(shù)據(jù)。結(jié)果，無需圖15中所示的相位分集結(jié) 構(gòu)，即可執(zhí)行基本對(duì)應(yīng)于相位分集的信號(hào)處理，從而再現(xiàn)了數(shù)據(jù)。
此外，除去圖7、 10或11中示出的調(diào)制本地光生成器11中的光源 21之外，偏振調(diào)制器11A具有類似的結(jié)構(gòu)。此外，偏振調(diào)制器11A具有 第二調(diào)制光輸出單元，該第二調(diào)制光輸出單元基于頻率為來自VCO 8a 的第一時(shí)鐘的幾分之一的、與第一時(shí)鐘相位同步的第三時(shí)鐘，根據(jù)來自
相位調(diào)制器2的光而生成具有光頻率相差頻率o) Q的兩個(gè)正交偏振分量的 光，并且還將本地振蕩器光輸出到光耦合器3。
順帶提及，如果偏振調(diào)制器11A具有圖7中所示的結(jié)構(gòu)(標(biāo)號(hào)22、 23、或25 29)，則從光調(diào)制器2輸出的光被輸入到PBS22。此外，如果 偏振調(diào)制器11A具有圖10中所示的結(jié)構(gòu)(標(biāo)號(hào)22、 23、或26 3(J),則從 相位調(diào)制器2輸出的光被輸入到偏振旋轉(zhuǎn)器30。此外，如果偏振調(diào)制器 IIA具有圖11中所示的結(jié)構(gòu)(標(biāo)號(hào)27 29、 31或32)，則從相位調(diào)制器2 輸出的光被輸入到聲光偏振模式轉(zhuǎn)換器31。
因此，LO 1、相位調(diào)制器2和偏振調(diào)制器11A形成了調(diào)制器(調(diào)制本 地光生成器)組，作為本地振蕩器調(diào)制光，用基于頻率為第一時(shí)鐘的幾分 之一、與第一時(shí)鐘相位同步的第二時(shí)鐘的光頻率調(diào)制了的光，對(duì)應(yīng)于光 頻率相差基于頻率為第一時(shí)鐘的幾分之一、與第一時(shí)鐘相位同步的第三 時(shí)鐘的頻率的正交偏振分量的光。
順帶提及，相位調(diào)制器2和偏振調(diào)制器11A的順序可以顛倒。
這里，在數(shù)字信號(hào)處理器15A中，在設(shè)置一個(gè)具有第一系統(tǒng)(I)的數(shù) 字信號(hào)的運(yùn)算和具有第二系統(tǒng)(Q)的數(shù)字信號(hào)的運(yùn)算的集合時(shí)，分頻器9 的分頻數(shù)是2N，從而執(zhí)行并行進(jìn)展的N個(gè)通道的并行操作。g卩，形成數(shù) 字信號(hào)處理器15A的針對(duì)通道ch.l到ch.N的處理塊15A-1到15A-N捕 獲經(jīng)分頻器9分頻的時(shí)鐘信號(hào)作為運(yùn)行時(shí)鐘，并執(zhí)行用于獲得信號(hào)矢量 s(t)的運(yùn)算處理。
在ADC5中，具有第一系統(tǒng)和第二系統(tǒng)的在作為一個(gè)集合的連續(xù)采 樣定時(shí)采樣的數(shù)字信號(hào)，作為N個(gè)并行信號(hào)依次輸出到形成數(shù)字信號(hào)處 理器15A的針對(duì)通道ch.l到ch.N的處理塊15A-1到15A-N。順帶提及， ADC 5與來自VCO 8a的第一時(shí)鐘信號(hào)同步地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，從而以 2kX/log2m[Gsampie/s]的速率來采樣數(shù)據(jù)。
此時(shí)，類似于根據(jù)第二實(shí)施方式的情況，偏振調(diào)制器11A可將從分 頻器9輸出的時(shí)鐘信號(hào)用作規(guī)定正交偏振分量之間的頻率差A(yù)f (=Aa>/2<) 的頻率信號(hào)。結(jié)果，電路被共享，并且在用于利用處理塊15A-1到15A-N 來計(jì)算信號(hào)矢量s(t)的表達(dá)式(9)中，對(duì)于每個(gè)通道，分母中的cosAcat(如
果加上A(j)o,則為cos(Acot-A([)()))項(xiàng)和分子中的(如果加上A())o，則為 e^福柳)項(xiàng)被設(shè)置為常數(shù)。
此外，為了生成規(guī)定頻率差A(yù)f的頻率信號(hào)，提供了用于將來自分頻 器9的輸出a(其中，a是整數(shù))分頻的分頻器，從而將Af設(shè)置為 2kX/aMog2m[GHz]。
順帶提及，在使用圖11中以聲光偏振模式轉(zhuǎn)換器(AOPMC)31作為 偏振調(diào)制器11A的結(jié)構(gòu)中，分頻器9可以被構(gòu)造成使頻率差A(yù)f為50 MHz 到500 MHz，并且還可提供ADC 5和數(shù)字信號(hào)處理器15A。
此外，標(biāo)號(hào)8f表示相位調(diào)節(jié)電路。相位調(diào)節(jié)電路8f在數(shù)字信號(hào)處理 器15A的控制下調(diào)節(jié)相位，以便使從VCO 8a供應(yīng)給ADC 5和相位調(diào)制 器2的第一和第二時(shí)鐘的相位彼此匹配。結(jié)果，ADC 5的采樣定時(shí)匹配 了相位調(diào)制器2的相位調(diào)制定時(shí)。此外，在附圖中，相位調(diào)節(jié)電路(PAC)8f 仲裁(mediate)相位調(diào)制器2的時(shí)鐘信號(hào)線，也可仲裁ADC5的時(shí)鐘信 號(hào)線。
如上所述，根據(jù)第三實(shí)施方式的相干光接收機(jī)10B具有根據(jù)第一和 第二實(shí)施方式而獲得的優(yōu)點(diǎn)。 [D]第四實(shí)施方式
圖19是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式的相干光接收機(jī)10C的框圖。 圖19中示出的相干光接收機(jī)10C對(duì)接收信號(hào)光進(jìn)行與根據(jù)第二實(shí)施方式 的偏振調(diào)制相對(duì)應(yīng)的調(diào)制。這里，在圖19中，與圖6中相同的標(biāo)號(hào)表示 相同的部件。偏振控制器20'對(duì)要輸入的接收信號(hào)光進(jìn)行控制和輸出，以 將偏振狀態(tài)(SOP)設(shè)置為特定SOPX，并且包括例如上述無限跟隨自動(dòng)偏 振控制器。
形成調(diào)制器的偏振調(diào)制器11B包括LN(LiNb03),如例如專利文獻(xiàn)(日 本專利No.3777045)中公開的擾偏器。此外，驅(qū)動(dòng)器電路(參見圖11中的 標(biāo)號(hào)32)從重復(fù)模式生成器8e接收第三時(shí)鐘(頻率為VCO 8a所生成的第 一時(shí)鐘的幾分之一，與第一時(shí)鐘相位同步)，并且基于第三時(shí)鐘對(duì)接收信 號(hào)光進(jìn)行偏振調(diào)制。
此時(shí)，LN偏振調(diào)制器通過假定SOP是特定SOPX(例如，相對(duì)于TE
模式傾斜了45度的線偏振)來旋轉(zhuǎn)偏振表面。同時(shí)，LN偏振調(diào)制器生成
與偏振表面垂直的偏振分量的偏振表面旋轉(zhuǎn)。
此外，偏振調(diào)制器11B可以被形成為除了不需要光源21以外與圖 11中示出的調(diào)制本地光生成器11中的光源21類似的結(jié)構(gòu)。此外，驅(qū)動(dòng) 器電路(參見圖11中的標(biāo)號(hào)32)從重復(fù)模式生成器8e接收第三時(shí)鐘(頻率 為VCO 8a所生成的第一時(shí)鐘的幾分之一，與第一時(shí)鐘相位同步)，并且 基于第三時(shí)鐘對(duì)接收信號(hào)光進(jìn)行相位調(diào)制。
此時(shí)，聲光偏振模式轉(zhuǎn)換器(參見圖11中的標(biāo)號(hào)31)包括例如 LN(LiNb03)。構(gòu)造為L(zhǎng)N調(diào)制器的聲光偏振模式轉(zhuǎn)換器將接收信號(hào)光的 特定偏振分量(例如，TE模式)和與該特定偏振分量正交的偏振分量(例如， TM模式)都偏振調(diào)制為具有光頻率相差了基于第三時(shí)鐘的頻率的正交偏 振分量的光。
具有上述結(jié)構(gòu)的相干光接收機(jī)10C利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了不依賴于 偏振的相干接收，這類似于根據(jù)第二實(shí)施方式的情況。因此，可提供小 規(guī)模的光接收機(jī)。此外，因?yàn)槠裾{(diào)制是將從VC0 8a得到的時(shí)鐘作為與 用于在ADC 14-1和14-2中采樣數(shù)字信號(hào)的時(shí)鐘信號(hào)共同的時(shí)鐘信號(hào)源 來執(zhí)行的，所以數(shù)字信號(hào)處理器15中的信號(hào)矢量s(t)的運(yùn)算處理可以極 大地簡(jiǎn)化。
此外，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)所采用的光通信系統(tǒng)(參見圖3)的光 線路的包括偏振模式色散和非線性效應(yīng)的特性使接收信號(hào)光的偏振度 (DOP)發(fā)生劣化時(shí)，即使提供圖1所示的無限跟隨自動(dòng)偏振控制器20， 相干光接收的誤差率特性的穩(wěn)定性也會(huì)是個(gè)問題。
根據(jù)第四實(shí)施方式的相干光接收機(jī)10C可獲得上述優(yōu)點(diǎn)，并且即使 光線路的包括非線性效應(yīng)和偏振模式色散(參見圖3)的特性劣化了接收信 號(hào)光的DOP，也能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的相干光接收。
"頃帶提及，如根據(jù)第一實(shí)施方式的相位調(diào)制器2的結(jié)構(gòu)可添加到根 據(jù)第四實(shí)施方式的相干光接收機(jī)10C的結(jié)構(gòu)中，并且另選的是，偏振控 制器20'、偏振調(diào)制器11B和與相位調(diào)制器2相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)可以添加到要 輸入到光混合器的接收信號(hào)光的光傳播線路中。 第五實(shí)施方式
圖20是示出根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施方式的相干光接收機(jī)10D的框圖。 與根據(jù)第四實(shí)施方式的相干光接收機(jī)10C相比，圖20中示出的相干光接 收機(jī)10D包括作為調(diào)制器的擾偏器40，以代替偏振控制器20，和偏振調(diào) 制器IIB。順帶提及，在圖20中，與圖19中相同的標(biāo)號(hào)表示相同的部件。
擾偏器40例如可以在1/2波片之后/之前包括兩個(gè)1/4波片，并且可 與來自重復(fù)模式生成器8e的頻率同步地旋轉(zhuǎn)這些波片，從而旋轉(zhuǎn)接收信 號(hào)光的SOP。換句話說，擾偏器40是從重復(fù)模式生成器8e接收與來自 VCO 8a的第一時(shí)鐘相位同步的第四時(shí)鐘，并且基于第三時(shí)鐘來調(diào)制要輸 入到2X4相位混合電路12的接收信號(hào)光的接收信號(hào)光調(diào)制器。
數(shù)字信號(hào)處理器15基于通過將SOP如上所述旋轉(zhuǎn)了的接收信號(hào)光 與通過數(shù)字運(yùn)算處理的LO光進(jìn)行耦合而獲得的光來再現(xiàn)信號(hào)矢量。此 時(shí)，因?yàn)镾OP的旋轉(zhuǎn)時(shí)段與ADC 14-1和14-2的釆樣頻率是相位同步的， 所以運(yùn)算處理的負(fù)荷可以極大地減小。
順帶提及，擾偏器40可使用可旋轉(zhuǎn)波片以外的其他公知結(jié)構(gòu)，例如， 使用通過彼此傾斜45度而獲得的多個(gè)光纖擠壓器的結(jié)構(gòu)等。順帶提及， 文獻(xiàn)("tutorial", [online], Hakuto Co., Ltd., [2007年8月6日搜索的]，互聯(lián) 網(wǎng)站點(diǎn)〈http:〃www,newport隱japan.jp/pdf/phot一0044.pdf^)中公開了該擾偏 器o
順帶提及，如根據(jù)第一實(shí)施方式的相位調(diào)制器2的結(jié)構(gòu)可以添加到 如根據(jù)第五實(shí)施方式的相干光接收機(jī)10D的結(jié)構(gòu)中，并且另選的是，擾 偏器40和對(duì)應(yīng)于相位調(diào)制器2的結(jié)構(gòu)可以添加到要輸入到光混合器的接 收信號(hào)光的光傳播線路中。 其他實(shí)施方式
本發(fā)明不限于這些實(shí)施方式，而是可在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)進(jìn)行各 種修改。
根據(jù)第一和第三實(shí)施方式，光耦合器3輸出兩個(gè)差分輸出信號(hào)。然 而，根據(jù)本發(fā)明，光耦合器3可輸出一個(gè)差分輸出信號(hào)(gp，光耦合器3 可以是兩輸入一輸出的光耦合器)。在此情況下，光接收機(jī)4可以有一個(gè)
輸入，來代替差分輸入。
此外，根據(jù)第二、第四和第五實(shí)施方式，2X4相位混合電路12具 有用于提供差分輸出的2X4配置。然而，也可使用具有單端輸出的2X2 相位混合電路12。
此外，根據(jù)第一和第三實(shí)施方式，調(diào)制器對(duì)本地振蕩器光(參見圖1 中的標(biāo)號(hào)2、圖4中的標(biāo)號(hào)l'、圖6中的標(biāo)號(hào)11以及圖12中的標(biāo)號(hào)2 和IIA)進(jìn)行調(diào)制。根據(jù)本發(fā)明，圖13中示出的調(diào)制器320的功能可以在 接收信號(hào)光的光傳播線路上提供。在此情況下，調(diào)制器(MOD)320是基于 與第一時(shí)鐘相位同步的時(shí)鐘，對(duì)要輸入到光耦合器33的接收信號(hào)光進(jìn)行 調(diào)制的接收信號(hào)光調(diào)制器。
艮口，通過提供與根據(jù)第一實(shí)施方式的相位調(diào)制器2相同的、用于對(duì) 接收信號(hào)光進(jìn)行相位調(diào)制的調(diào)制器，作為接收信號(hào)光的調(diào)制器320，數(shù)字 信號(hào)處理器36可執(zhí)行類似于根據(jù)第一實(shí)施方式的情況的提取該接收數(shù)據(jù) 的處理。在此情況下，LOl、光耦合器33、光電轉(zhuǎn)換器(P/ECONV)34、 模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)35、數(shù)字信號(hào)處理器36、識(shí)別電路7、 VC0 8a和重復(fù) 模式生成器38具有與根據(jù)第一實(shí)施方式基本相同的結(jié)構(gòu)(參見圖1中的標(biāo) 號(hào)3到7以及8a和8b)。
此外，如果接收信號(hào)光的調(diào)制器320與根據(jù)第三實(shí)施方式的相位調(diào) 制器2和偏振調(diào)制器11A類似地調(diào)制該接收信號(hào)光，就會(huì)獲得根據(jù)第一 和第二實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)。在此情況下，光耦合器(OPT-CPL)33、光電轉(zhuǎn)換 器34和ADC 35可被構(gòu)造為與第三實(shí)施方式(圖12中的標(biāo)號(hào)3到5)類似。 此時(shí)，接收調(diào)制光的調(diào)制器320包括第三調(diào)制光輸出單元作為與相位調(diào) 制器2相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)，該第三調(diào)制光輸出單元對(duì)接收信號(hào)光的光頻率或 光相位進(jìn)行調(diào)制，并基于頻率為第一時(shí)鐘的幾分之一、與第一時(shí)鐘相位 同步的第二時(shí)鐘來輸出調(diào)制后的光。此外，接收信號(hào)光的調(diào)制器320包 括第四調(diào)制光輸出單元作為與偏振調(diào)制器IIA相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)，該第四調(diào) 制光輸出單元將來自第三調(diào)制光輸出單元的光調(diào)制為具有光頻率相差基 于頻率為第一時(shí)鐘的幾分之一、與第一時(shí)鐘相位同步的第三時(shí)鐘的頻率 的兩個(gè)正交偏振分量的光，并將調(diào)制后的光輸出到光耦合器33。
此外，圖14中示出的調(diào)制器(MOD)321和322可基于頻率為第一時(shí) 鐘的幾分之一、與第一時(shí)鐘相位同步的第二時(shí)鐘，來調(diào)制本地振蕩器光 和接收信號(hào)光中的一個(gè)的光頻率或光相位，并且可將本地振蕩器光和接 收信號(hào)光中的另一個(gè)調(diào)制為具有光頻率相差基于頻率為第一時(shí)鐘的幾分 之一、與第一時(shí)鐘相位同步的第三時(shí)鐘的頻率的兩個(gè)正交偏振分量的光。
于是，也可以獲得與根據(jù)第三實(shí)施方式相同的優(yōu)點(diǎn)。
如圖14所示，可提供與圖12中所示的偏振調(diào)制器11A相對(duì)應(yīng)的結(jié) 構(gòu)作為調(diào)制器321。此外，可提供具有圖12中所示的L0 1和相位調(diào)制器 2的結(jié)構(gòu)作為調(diào)制器322。因此，可獲得與根據(jù)第三實(shí)施方式相同的優(yōu)點(diǎn)。 另選的是，可提供與圖1中所示的相位調(diào)制器2相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)作為調(diào)制 器321，并且可提供如圖6中所示的調(diào)制本地光生成器11的結(jié)構(gòu)作為調(diào) 制器322，從而獲得與根據(jù)第三實(shí)施方式相同的優(yōu)點(diǎn)。
順帶提及，在圖14中，標(biāo)號(hào)381和382表示重復(fù)模式生成器(調(diào)制 時(shí)鐘供應(yīng)單元)，它們向接收信號(hào)光的調(diào)制器321和本地振蕩器調(diào)制光的 輸出單元322供應(yīng)重復(fù)頻率為第一時(shí)鐘的幾分之一的時(shí)鐘信號(hào)。
此外，ADC5、 14-1和14-2可以是交織型轉(zhuǎn)換器，要供應(yīng)的時(shí)鐘頻 率因此可以是采樣頻率的幾分之一。在此情況下，通過省略重復(fù)模式生 成器8b、 8e、 38、 381或382或通過倍增來自VCO 8a的第一時(shí)鐘信號(hào)而 獲得的結(jié)構(gòu)使得能夠生成時(shí)鐘信號(hào)并且還使得能夠生成用于相位調(diào)制器 2的相位調(diào)制的重復(fù)模式(第二時(shí)鐘)。分頻器9的分頻比可以是1，艮P， 分頻器9可以被省略。
此外，由重復(fù)模式生成器8b、 8e、 38、 381和382生成的時(shí)鐘不限 于簡(jiǎn)單的三角波或正弦波，而可以是任意的周期波形，例如，與偽隨機(jī) 比特序列相對(duì)應(yīng)的NRZ波形。在此情況下，數(shù)字信號(hào)處理器6、 15、 15A、 15B和36具有與該任意波形相對(duì)應(yīng)的適當(dāng)信號(hào)處理電路，從而實(shí)現(xiàn)獲得 期望〗直的設(shè)計(jì)。
此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過本發(fā)明實(shí)施方式的公開內(nèi)容，制造 出根據(jù)本發(fā)明的裝置。
權(quán)利要求
1.一種相干光接收機(jī)，該相干光接收機(jī)包括光混合器，用于對(duì)本地振蕩器光和接收信號(hào)光進(jìn)行耦合；光電轉(zhuǎn)換器，用于對(duì)該光混合器中耦合的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；接收數(shù)據(jù)處理單元，用于通過基于第一時(shí)鐘的數(shù)字信號(hào)處理來提取該接收信號(hào)光中包括的接收數(shù)據(jù)，該數(shù)字信號(hào)處理用于處理被該光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的該耦合信號(hào)；以及調(diào)制器，用于利用與在該接收數(shù)據(jù)處理單元中進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理所用的第一時(shí)鐘相位同步的時(shí)鐘，來分別調(diào)制輸入到該光混合器的該本地振蕩器光或該接收信號(hào)光。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相干光接收機(jī)，其中該調(diào)制器生成基于與第一時(shí)鐘相位同步的時(shí)鐘而調(diào)制的本地振 蕩器調(diào)制光，并將生成的光輸出到該光混合器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相干光接收機(jī)，其中該調(diào)制器基于與第一時(shí)鐘相位同步的時(shí)鐘來調(diào)制輸入到該光混 合器的該接收信號(hào)光。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的相干光接收機(jī)，其中該調(diào)制器用基于與第一時(shí)鐘相位同步、重復(fù)頻率為第一時(shí)鐘的 幾分之一或幾倍的第二時(shí)鐘的光頻率或光相位，來調(diào)制該本地振蕩器光 或該接收信號(hào)光。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的相干光接收機(jī)，其中該調(diào)制器用以90度作為相位擺動(dòng)量的光相位，與第二時(shí)鐘同步 地來調(diào)制光。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的相干光接收機(jī)，其中第二時(shí)鐘的頻率是該接收信號(hào)光的符號(hào)頻率的積分時(shí)間的兩倍 或更多倍。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的相干光接收機(jī)，該相干光接收機(jī)還包括偏振控制裝置，用于將輸入到該光混合器的該接收信號(hào)光的偏振狀態(tài)與該本地振蕩器調(diào)制光的偏振狀態(tài)校準(zhǔn)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相干光接收機(jī)，其中該調(diào)制器用基于與第一時(shí)鐘相位同步、重復(fù)頻率為第一時(shí)鐘的 頻率的幾分之一或幾倍的第三時(shí)鐘的偏振，來調(diào)制該本地振蕩器光或該 接收信號(hào)光。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相干光接收機(jī)，其中該調(diào)制器用偏振來調(diào)制該本地振蕩器光或該接收信號(hào)光，使得 光具有光頻率相差了基于第三時(shí)鐘的頻率的兩個(gè)正交偏振分量，該第三 時(shí)鐘與第一時(shí)鐘相位同步、重復(fù)頻率為第一時(shí)鐘的頻率的幾分之一或幾倍。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的相干光接收機(jī)，其中該調(diào)制器生成并輸出具有光頻率相差了基于第三時(shí)鐘的頻率的 兩個(gè)正交偏振分量的本地振蕩器調(diào)制光，該第三時(shí)鐘與第一時(shí)鐘相位同步、具有第一時(shí)鐘的頻率的幾分之一或幾倍的重復(fù)頻率；并且該本地振蕩器光的正交偏振分量之間的光頻率差小于該接收信號(hào)光 的帶寬的兩倍，而大于該接收信號(hào)光的譜寬和該本地振蕩器光的譜寬。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的相干光接收機(jī)，其中該調(diào)制器生成并輸出具有光頻率相差了基于第三時(shí)鐘的頻率的 兩個(gè)正交偏振分量的本地振蕩器調(diào)制光，該第三時(shí)鐘與第一時(shí)鐘相位同歩、具有第一時(shí)鐘的頻率的幾分之一或幾倍的重復(fù)頻率；并且該調(diào)制器通過改變這兩個(gè)正交偏振分量之間的強(qiáng)度比來生成該本地 振蕩器調(diào)制光。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的相干光接收機(jī)，其中該調(diào)制器包括 光源；偏振分束器，用于將來自該光源的光分為兩個(gè)正交偏振分量； 移頻器，用于使從該偏振分束器輸出的偏振分量的至少一個(gè)的光頻 率偏移基于第三時(shí)鐘的頻率差；可變光衰減器，用于衰減從該偏振分束器輸出的偏振分量的任意一個(gè)的強(qiáng)度；偏振合束器，用于對(duì)來自該移頻器的輸出光和來自該可變光衰減器 的輸出光進(jìn)行偏振和復(fù)用；監(jiān)視電路，用于監(jiān)視由該偏振合束器復(fù)用的正交偏振分量之間的強(qiáng) 度比；以及強(qiáng)度比控制器，用于根據(jù)該監(jiān)視電路的監(jiān)視結(jié)果和該接收數(shù)據(jù)處理 單元進(jìn)行的數(shù)字信號(hào)處理的結(jié)果來控制該可變光衰減器。
13、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的相干光接收機(jī)， 其中該調(diào)制器包括-光源；偏振旋轉(zhuǎn)器，用于旋轉(zhuǎn)來自該光源的輸出光的偏振方位角； 偏振分束器，用于將來自該偏振旋轉(zhuǎn)器的光分為兩個(gè)正交偏振分量； 移頻器，用于使從該偏振分束器輸出的偏振分量中的一個(gè)的光頻率偏移基于第三時(shí)鐘的頻率差；偏振合束器，用于對(duì)從該偏振分束器輸出的另一偏振分量和來自該移頻器的輸出光進(jìn)行偏振和復(fù)用，監(jiān)視電路，用于監(jiān)視由該偏振合束器復(fù)用的正交偏振分量之間的強(qiáng)度比；以及強(qiáng)度比控制器，其根據(jù)該監(jiān)視電路的監(jiān)視結(jié)果和該接收數(shù)據(jù)處理單 元進(jìn)行的數(shù)字信號(hào)處理的結(jié)果來控制該偏振旋轉(zhuǎn)器。
14、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的相干光接收機(jī)， 其中該調(diào)制器包括光源；聲光偏振模式轉(zhuǎn)換器，用于將來自該光源的光轉(zhuǎn)換為具有光頻率相差了基于第三時(shí)鐘的頻率的兩個(gè)正交偏振分量的光，并且將轉(zhuǎn)換后的光 作為該本地振蕩器調(diào)制光輸出；驅(qū)動(dòng)器電路，用于驅(qū)動(dòng)該聲光偏振模式轉(zhuǎn)換器；監(jiān)視電路，用于監(jiān)視從該聲光偏振模式轉(zhuǎn)換器輸出的正交偏振分量 之間的強(qiáng)度比；以及強(qiáng)度比控制器，用于根據(jù)該監(jiān)視電路的監(jiān)視結(jié)果和該接收數(shù)據(jù)處理 單元進(jìn)行的數(shù)字信號(hào)處理的結(jié)果來控制從該驅(qū)動(dòng)電路輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的 功率。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的相干光接收機(jī)，其中這兩個(gè)正交偏振分量之間的頻率差在50 MHz到500 MHz的范圍內(nèi)。
16、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的相干光接收機(jī)，其中該光混合器包括卯度混合電路，用于輸出包含兩個(gè)系統(tǒng)的耦合 光，這兩個(gè)系統(tǒng)是由通過對(duì)相位差基本為0度的本地振蕩器光和接收信 號(hào)光進(jìn)行耦合而得到的耦合光和通過對(duì)相位差為90度的本地振蕩器光和 接收信號(hào)光進(jìn)行耦合而得到的耦合光構(gòu)成的。
17、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相干光接收機(jī)，其中該調(diào)制器以基于第二時(shí)鐘的光頻率或光相位來調(diào)制該本地振蕩 器光或該接收信號(hào)光，該第二時(shí)鐘與第一時(shí)鐘相位同步、具有第一時(shí)鐘 的頻率的幾分之一或幾倍的重復(fù)頻率，該調(diào)制器用偏振來調(diào)制該本地振 蕩器光或該接收信號(hào)光，使得該光具有光頻率相差了基于第三時(shí)鐘的頻 率的兩個(gè)正交偏振分量，其中該第三時(shí)鐘與第一時(shí)鐘相位同步、具有第 一時(shí)鐘的頻率的幾分之一的重復(fù)頻率。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的相干光接收機(jī)， 其中該調(diào)制器包括第一調(diào)制光輸出單元，用于生成用基于第二時(shí)鐘的光頻率或光相位 調(diào)制了的光，并輸出所生成的光，該第二時(shí)鐘與第一時(shí)鐘相位同步、具 有第一時(shí)鐘的頻率的幾分之一或幾倍的重復(fù)頻率；以及第二調(diào)制光輸出單元，用于用偏振來調(diào)制從第一偏振光輸出單元輸 出的光，使得該光具有光頻率相差了基于第三時(shí)鐘的頻率的兩個(gè)正交偏 振分量，并將調(diào)制后的光作為該本地振蕩器光輸出，其中該第三時(shí)鐘與 第一時(shí)鐘相位同步、具有第一時(shí)鐘的頻率的幾分之一或幾倍的重復(fù)頻率，其中該調(diào)制器生成基于與第一時(shí)鐘相位同步的時(shí)鐘而調(diào)制了的本地 振蕩器調(diào)制光，并將生成的光輸出給該光混合器。x
19、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的相干光接收機(jī)， 其中該調(diào)制器包括-第三調(diào)制光輸出單元，用于用基于第二時(shí)鐘的光頻率或光相位來調(diào) 制該接收信號(hào)光，并輸出所生成的光，其中該第二時(shí)鐘與第一時(shí)鐘相位 同步、具有第一時(shí)鐘的頻率的幾分之一或幾倍的重復(fù)頻率；以及第四調(diào)制光輸出單元，用于用偏振來調(diào)制從第三偏振光輸出單元輸 出的光，使得該光具有光頻率相差了基于第三時(shí)鐘的頻率的兩個(gè)正交偏 振分量，并將調(diào)制后的光輸出給該光混合器，其中該第三時(shí)鐘與第一時(shí) 鐘相位同步、具有第一時(shí)鐘的頻率的幾分之一或幾倍的重復(fù)頻率，其中該調(diào)制器基于與第一時(shí)鐘相位同步的時(shí)鐘來調(diào)制輸入到該光混 合器的接收信號(hào)光。
20、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相干光接收機(jī)，其中該調(diào)制器用基于第二時(shí)鐘的光頻率或光相位來調(diào)制該本地振蕩 器光和該接收信號(hào)光中的一個(gè)，該第二時(shí)鐘與第一時(shí)鐘相位同步、具有 第一時(shí)鐘的頻率的幾分之一或幾倍的重復(fù)頻率，該調(diào)制器還用偏振來調(diào) 制該本地振蕩器光和該接收信號(hào)光中的另一個(gè)，使得該光具有光頻率相 差了基于第三時(shí)鐘的頻率的兩個(gè)正交偏振分量，該第三時(shí)鐘與第一時(shí)鐘 相位同步、具有第一時(shí)鐘的頻率的幾分之一的重復(fù)頻率。
21、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的相干光接收機(jī)，該相干光接收機(jī)還包括 偏振控制裝置，用于將輸入到該光混合器的接收信號(hào)光的偏振狀態(tài)控制為特定偏振狀態(tài)，其中該調(diào)制器用偏振來調(diào)制偏振狀態(tài)受該偏振控制裝置控制的接收 信號(hào)光，使得該光具有光頻率相差了基于第三時(shí)鐘的頻率的兩個(gè)正交偏 振分量，該第三時(shí)鐘與第一時(shí)鐘相位同步、具有第一時(shí)鐘的頻率的幾分 之一或幾倍的重復(fù)頻率。
22、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相干光接收機(jī)，其中該調(diào)制器用偏振來調(diào)制輸入到該光混合器的接收信號(hào)光，使得 該光的偏振狀態(tài)旋轉(zhuǎn)基于第四時(shí)鐘的頻率，該第四時(shí)鐘與該接收數(shù)據(jù)處 理單元中進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理所用的第一時(shí)鐘相位同步。
23、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相干光接收機(jī)，該相干光接收機(jī)還包括-時(shí)鐘供應(yīng)單元，用于向該接收數(shù)據(jù)處理單元供應(yīng)第一時(shí)鐘，并向該調(diào)制器供應(yīng)與第一時(shí)鐘相位同步的時(shí)鐘。
24、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的相干光接收機(jī)， 其中該時(shí)鐘供應(yīng)單元包括-振蕩電路，用于生成第一時(shí)鐘，并將生成的時(shí)鐘供應(yīng)給該接收數(shù)據(jù) 處理單元；以及調(diào)制時(shí)鐘供應(yīng)單元，用于基于在該振蕩電路中生成的第一時(shí)鐘來生 成與第一時(shí)鐘相位同步的時(shí)鐘，并將所生成的時(shí)鐘供應(yīng)給該調(diào)制器，所 生成的時(shí)鐘具有第一時(shí)鐘的頻率的幾分之一或幾倍的重復(fù)頻率。
25、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相干光接收機(jī)， 其中該接收數(shù)據(jù)處理單元包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元，用于在與第一時(shí)鐘同步的采樣定時(shí)，將由該光電轉(zhuǎn) 換器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的耦合信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；以及數(shù)字信號(hào)處理單元，用于利用來自該模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元的數(shù)字信號(hào)，執(zhí) 行用于提取該接收信號(hào)光中包括的與接收數(shù)據(jù)有關(guān)的信息的運(yùn)算處理。
26、 根據(jù)權(quán)利要求25所述的相干光接收機(jī)，該相干光接收機(jī)還包括 時(shí)鐘供應(yīng)單元，用于向該接收數(shù)據(jù)處理單元供應(yīng)第一時(shí)鐘，并向該調(diào)制器供應(yīng)與第一時(shí)鐘相位同步的時(shí)鐘； 其中該時(shí)鐘供應(yīng)單元包括振蕩電路，用于生成第一時(shí)鐘，并將所生成的時(shí)鐘供應(yīng)給該模/數(shù)轉(zhuǎn) 換單元；以及調(diào)制時(shí)鐘供應(yīng)單元，用于基于在該振蕩電路中生成的第一時(shí)鐘來生 成與第一時(shí)鐘相位同步的時(shí)鐘，并將所生成的時(shí)鐘供應(yīng)給該調(diào)制器，所 生成的時(shí)鐘具有第一時(shí)鐘的頻率的幾分之一或幾倍的重復(fù)頻率。
27、 根據(jù)權(quán)利要求26所述的相干光接收機(jī)，該相干光接收機(jī)還包括 分頻電路，用于對(duì)來自該振蕩電路的第一時(shí)鐘進(jìn)行分頻，并將分得的頻率供應(yīng)給該數(shù)字信號(hào)處理單元作為運(yùn)行時(shí)鐘。
28、 根據(jù)權(quán)利要求27所述的相干光接收機(jī)， 其中該調(diào)制器生成并輸出具有光頻率相差了基于第三時(shí)鐘的頻率的 兩個(gè)正交偏振分量的本地振蕩器調(diào)制光，該第三時(shí)鐘與第一時(shí)鐘相位同 步、具有第一時(shí)鐘的頻率的幾分之一或幾倍的重復(fù)頻率，其中供應(yīng)給該調(diào)制器的第三時(shí)鐘基本上與該數(shù)字信號(hào)處理單元的運(yùn) 行時(shí)鐘相同。
29、 根據(jù)權(quán)利要求25所述的相干光接收機(jī)，其中該數(shù)字信號(hào)處理單元基于該運(yùn)算處理的執(zhí)行結(jié)果來控制該振蕩 電路所生成的第一時(shí)鐘。
30、 根據(jù)權(quán)利要求25所述的相干光接收機(jī)，該相干光接收機(jī)還包括 數(shù)據(jù)識(shí)別單元，用于基于該數(shù)字信號(hào)處理單元的運(yùn)算結(jié)果來執(zhí)行接收數(shù)據(jù)的識(shí)別處理。
31、 一種包括如權(quán)利要求1所述的相干光接收機(jī)的光通信系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了相干光接收系統(tǒng)。為了減小相干光接收機(jī)的尺寸并簡(jiǎn)化其結(jié)構(gòu)，相干光接收機(jī)包括光混合器，用于耦合本地振蕩器光和接收信號(hào)光；光電轉(zhuǎn)換器，用于對(duì)該光混合器中耦合的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；接收數(shù)據(jù)處理單元，用于通過基于第一時(shí)鐘的數(shù)字信號(hào)處理來提取該接收信號(hào)光中包括的接收數(shù)據(jù)，該數(shù)字信號(hào)處理用于處理被該光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的耦合信號(hào)；以及調(diào)制器，用于利用與在該接收數(shù)據(jù)處理單元中進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理所用的第一時(shí)鐘相位同步的時(shí)鐘，來分別調(diào)制輸入到該光混合器的該本地振蕩器光或該接收信號(hào)光。
文檔編號(hào)H04B10/148GK101369851SQ20081012987
公開日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2008年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月16日
發(fā)明者星田剛司 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社