專利名稱：使用差分正交相移鍵控的光接收器和對應(yīng)的光接收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于對經(jīng)過差分正交相移鍵控的信號光進(jìn)行解調(diào)的光接收器和光接收方法，更具體地，涉及用于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定工作的小型光接收器的技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來，作為使得能夠以40Gb/s或更高速率進(jìn)行高比特率光傳輸?shù)募夹g(shù)，已經(jīng)提出了一種調(diào)制系統(tǒng)，例如差分相移鍵控(DPSK)系統(tǒng)、差分正交相移鍵控(DQPSK)系統(tǒng)等。與已知的光調(diào)制系統(tǒng)(例如，典型的不歸零(NRZ)調(diào)制系統(tǒng)、CS-RZ調(diào)制系統(tǒng)、RZ-DPSK調(diào)制系統(tǒng)等)相比，DQPSK系統(tǒng)在長距離傳輸、密集復(fù)用/大容量、以及設(shè)計性能、可用性等方面具有更優(yōu)異的特性。本發(fā)明說明書中的DAPSK系統(tǒng)包括RZ-DQPSK系統(tǒng)，其中對DQPSK信號進(jìn)行歸零(RZ)脈沖調(diào)制；以及載波抑制(CS)RZ-DQPSK系統(tǒng)。
這里，將簡要的描述應(yīng)用了DQPSK系統(tǒng)的光發(fā)送器和光接收器。
作為應(yīng)用了DQPSK系統(tǒng)的光發(fā)送器，已知具有例如圖4中所示的基本構(gòu)造的光發(fā)送器(參照日本國家階段公開No.2004-516743以及文獻(xiàn)A.H.Gnauck et al.，“Spectrally Efficient(0.8b/s/Hz)1-Tb/s(25×42.7Gb/s)RZ-DQPSK Transmission Over 28 100-km SSMF Spans With 7O pticalAdd/Drops”，ECOC 2004，PD.4.4.1)。
在該光發(fā)送器中，將從光源101發(fā)射的連續(xù)光分支為兩路。將分支光之一提供給相位調(diào)制器(PM)102，而將另一分支光提供給相位調(diào)制器(PM)103，并且還提供給移相器104。根據(jù)通過由預(yù)編碼器(積分器)105對不同數(shù)據(jù)信號uk和vk進(jìn)行處理而產(chǎn)生的調(diào)制信號lk和Qk，來相互獨(dú)立地驅(qū)動相位調(diào)制器102和103，以選擇性地將輸入到其中的光的相位改變0或π[rad]。利用移相器104使通過相位調(diào)制器103側(cè)的光路傳播的光相對于通過相位調(diào)制器102側(cè)的光路傳播的光具有π/2的相位差。因此，來自相位調(diào)制器102側(cè)的光路的輸出光變?yōu)橥ㄟ^對來自光源101的光進(jìn)行0或π相位偏移的調(diào)制而獲得的光信號，而來自相位調(diào)制器103側(cè)的光路的輸出光變?yōu)橥ㄟ^對來自光源101的光進(jìn)行π/2或3π/2相位偏移的調(diào)制而獲得的光信號。然后，對來自各個光路的輸出光進(jìn)行復(fù)用，以產(chǎn)生相位改變了π/、3π/4、5π/4、7π/4四個值的DQPSK信號光。DQPSK信號光的比特率變?yōu)橛深A(yù)編碼器105進(jìn)行了處理的各個數(shù)據(jù)信號uk和vk的比特率的兩倍。因此，例如為了發(fā)送40Gb/s的DQPSK信號光，可以使用20Gb/s的數(shù)據(jù)信號來驅(qū)動各個相位調(diào)制器102和103。
注意，預(yù)編碼器105的構(gòu)造與以下公式(1)所示的邏輯表達(dá)式相對應(yīng)。
Ik=(uk⊕Ik-1‾)(uk⊕Qk-1)(Ik-1⊕Qk-1)+(vk⊕Ik-1‾)(vk⊕Qk-1‾)(Ik-1⊕Qk-1‾)---(1)]]>Qk=(vk⊕Qk-1‾)(vk⊕Ik-1)(Ik-1⊕Qk-1)(uk⊕Qk-1‾)(uk⊕Ik-1‾)(Ik-1‾⊕Qk-1)]]>在上述邏輯表達(dá)式中，Ik、Qk、vk和uk為通常如圖4所示的預(yù)編碼器內(nèi)的各個位置處的第k個時鐘定時的邏輯值(1或0)，而下標(biāo)k-1表示一個時鐘脈沖之前的邏輯值。為了實(shí)現(xiàn)這種關(guān)系，在圖4的構(gòu)造示例中，通過一個碼元時間延遲τ將Ik和Qk反饋到預(yù)編碼器內(nèi)。
此外，例如圖5的構(gòu)造所示，將上述DQPSK光信號提供給基于占空率為50％的時鐘信號CLK(其與數(shù)據(jù)信號同步)進(jìn)行驅(qū)動的強(qiáng)度調(diào)制器106，以進(jìn)行RZ脈沖調(diào)制，從而產(chǎn)生RZ-DQPSK信號光。此外，可以將時鐘信號CLK的占空率設(shè)置為66％等，以產(chǎn)生CSRZ-DQPSK信號光。RZ-DQPSK信號光的強(qiáng)度和相位的關(guān)系例如圖6中所示。
作為對DQPSK光信號進(jìn)行解調(diào)的傳統(tǒng)光接收器，已知例如圖7中所示的構(gòu)造(參照日本國家公開No.2004-516743)。在該光接收器中，將所輸入的DQPSK信號光分支為兩路，并將分支光分別提供給延遲干涉儀201和202。延遲干涉儀201和202分別具有下述構(gòu)造，在該構(gòu)造中，通過使例如形成在二氧化硅基底、磷化銦基底等上的Mach-Zehnder光波導(dǎo)的兩個臂的光路長度彼此不同，可以在通過各個臂傳播的光之間產(chǎn)生與調(diào)制碼的一個碼元相對應(yīng)的相對延遲時間差。此外，通過形成在兩個臂之一上的相移部分203將延遲干涉儀的干涉操作點(diǎn)設(shè)置為π/4，而通過形成在另一個臂上的相移部分204將延遲干涉儀202的干涉操作點(diǎn)設(shè)置為-π/4。通過由一對光檢測器以及一放大器組成的差分接收電路205來接收從延遲干涉儀201的輸出級耦合器輸出的互補(bǔ)的兩個輸出功率，以產(chǎn)生其中對DQPSK信號光中的同相分量進(jìn)行了解調(diào)的電信號I。此外，與此相似，通過由一對光檢測器以及一放大器組成的差分接收電路206來接收從延遲干涉儀202的輸出級耦合器輸出的互補(bǔ)的兩個輸出功率，以產(chǎn)生其中對DQPSK信號光中的正交分量進(jìn)行了解調(diào)的電信號Q。
此外，作為在傳統(tǒng)的光接收器中使用的延遲干涉儀，除了光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)以外，例如還已知通過組合光纖熔合耦合器而獲得的結(jié)構(gòu)。此外，還已知通過利用在對經(jīng)過頻移鍵控(FSK)或相移鍵控(PSK)的信號光進(jìn)行解調(diào)時保偏光纖的兩個固有軸之間的傳播延遲時間差，而構(gòu)造的Mach-Zehnder延遲干涉儀(參照日本未審專利公報No.5-268159)，盡管其與以解調(diào)DQPSK信號光為目的的延遲干涉儀不同。
然而，由于如圖7所示的具有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的光接收器需要分別具有長光程長度的雙系統(tǒng)延遲干涉儀，所以存在光接收機(jī)的尺寸增大的問題。具體地，由于各個延遲干涉儀產(chǎn)生了與20Gb/s的數(shù)據(jù)信號的一個碼元相對應(yīng)的大約50ps的延遲時間差，所以例如為了對40Gb/s的DQPSK信號光進(jìn)行解調(diào)，需要在各個臂之間形成大約15mm的光程差。在通過形成在二氧化硅基底等上的光波導(dǎo)來實(shí)現(xiàn)這種延遲干涉儀的情況下，由于需要設(shè)置分別具有較大面積的兩個光波導(dǎo)基底，所以光接收器的大尺寸是不可避免的。此外，在具有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的光接收器中，由于需要使一個延遲干涉儀的操作點(diǎn)(相位差)與π/4精確一致，并使另一個延遲干涉儀的操作點(diǎn)與-π/4精確一致，所以存在下述的問題需要用于高精度的控制各個延遲干涉儀中的光相位以及延遲干涉儀之間的光相位的技術(shù)。
對于上述問題，在通過將兩個延遲干涉儀集成為一個平面光波電路(PLC)芯片，來試圖使光接收器小型化的情況下，存在下述的可能性在具有較大面積的PLC芯片中會產(chǎn)生溫度分布等，結(jié)果，各個延遲干涉儀中的延遲時間或者干涉操作點(diǎn)會偏離所需值。為了避免這種可能性，需要高精度的溫度設(shè)計技術(shù)或者高精度的封裝技術(shù)，但是這些技術(shù)可能成為光接收器小型化和成本降低的障礙。
注意，使用上述保偏光纖的延遲干涉儀的結(jié)構(gòu)可能是用于解決上述問題的有效手段。然而，傳統(tǒng)技術(shù)僅針對與FSK系統(tǒng)或PSK系統(tǒng)相對應(yīng)的單個系統(tǒng)延遲干涉儀。沒有提出下述的特定結(jié)構(gòu)，該特定結(jié)構(gòu)考慮了由于需要如上所述的雙系統(tǒng)延遲干涉儀的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致的對于DQPSK特有的問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題而完成本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的在于提供一種低成本的小型光接收器，其能夠根據(jù)差分正交相移鍵控(DQPSK)系統(tǒng)穩(wěn)定地對信號光進(jìn)行解調(diào)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于對經(jīng)過差分正交相移鍵控的信號光進(jìn)行解調(diào)的光接收器，其包括偏振轉(zhuǎn)換部分；雙折射光學(xué)介質(zhì)；分支部分；雙折射量差產(chǎn)生部分；第一和第二偏振分離部分；以及第一和第二接收部分。該偏振轉(zhuǎn)換部分將經(jīng)過差分正交相移鍵控的輸入信號光轉(zhuǎn)換為線性偏振光，以將其輸出。該雙折射光學(xué)介質(zhì)在其固有軸處接收由該偏振轉(zhuǎn)換部分轉(zhuǎn)換為其偏振平面傾斜45度的線性偏振光的信號光，并且雙折射光學(xué)介質(zhì)能夠在沿平行于固有軸的方向傳播的偏振分量與沿垂直于固有軸的方向傳播的偏振分量之間，產(chǎn)生與經(jīng)過差分正交相移鍵控的編碼的一個碼元相對應(yīng)的相對延遲時間差。該分支部分將通過該雙折射光學(xué)介質(zhì)的光分支為兩路，以將這些分支光之一發(fā)送到第一路徑，而將另一分支光發(fā)送到第二路徑。該雙折射量差產(chǎn)生部分在沿第一路徑傳播的光與沿第二路徑傳播的光之間產(chǎn)生π/2的相對雙折射量差。該第一偏振分離部分具有相對于該雙折射光學(xué)介質(zhì)的固有軸傾斜45度的光軸，并且將通過第一光路傳播的光(通過雙折射量差產(chǎn)生部分使其具有了該相對雙折射量差)分離為兩個正交偏振分量。該第二偏振分離部分具有相對于該雙折射光學(xué)介質(zhì)的固有軸傾斜45度的光軸，并且將通過第二光路傳播的光(通過雙折射量差產(chǎn)生部分使其具有了該相對雙折射量差)分離為兩個正交偏振分量。該第一接收部分接收由該第一偏振分離部分分離出的偏振分量中的至少一個，以輸出其中基于所接收的光功率對經(jīng)過差分正交相移鍵控的信號光中的同相分量進(jìn)行了解調(diào)的電信號。該第二接收部分接收由該第二偏振分離部分分離出的偏振分量中的至少一個，以輸出其中基于所接收的光功率對經(jīng)過差分正交相移鍵控的信號光中的正交分量進(jìn)行了解調(diào)的電信號。
在上述構(gòu)造的光接收器中，將通過偏振轉(zhuǎn)換部分轉(zhuǎn)換為線性偏振光的DQPSK信號光，在其偏振平面相對于雙折射光學(xué)介質(zhì)的固有軸傾斜45度的狀態(tài)下，入射到該雙折射光學(xué)介質(zhì)中，并且通過該雙折射光學(xué)介質(zhì)使該DQPSK中的相互正交的偏振分量之間具有與一個碼元相對應(yīng)的延遲時間差。然后，由該分支部分將具有該延遲時間差的信號光分支為兩路，以將其發(fā)送到第一和第二路徑，并且通過雙折射量差產(chǎn)生部分使通過各條路徑傳播的光具有π/2的相對雙折射量差。通過第一和第二偏振分離部分將通過第一和第二路徑傳播的光分別分離為兩個正交偏振分量，此后，分別由第一和第二接收部分接收這些光，以從該第一接收部分輸出其中對DQPSK光的同相分量進(jìn)行了解調(diào)的電信號，并從該第二接收部分輸出其中對DQPSK光的正交分量進(jìn)行了解調(diào)的電信號。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于對經(jīng)過差分正交相移鍵控的信號光進(jìn)行解調(diào)的光接收器，其包括偏振轉(zhuǎn)換部分；延遲干涉部分；第一和第二偏振分離部分；以及第一和第二接收部分。該偏振轉(zhuǎn)換部分將經(jīng)過差分正交相移鍵控的輸入信號光轉(zhuǎn)換為線性偏振光或者圓偏振光，以將其輸出。該延遲干涉部分包括Mach-Zehnder光波導(dǎo)，在該光波導(dǎo)上形成有分支部分，用于將偏振狀態(tài)由偏振轉(zhuǎn)換部分進(jìn)行了轉(zhuǎn)換的信號光分支為兩路；第一臂；由該分支部分分支出的光之一通過該第一臂傳播；第二臂，具有與第一臂不同的光程長度，由該分支部分分支出的光中的另一個通過該第二臂傳播；以及復(fù)用/解復(fù)用部分，用于對通過第一臂和第二臂的光進(jìn)行復(fù)用，以使這些光相互干涉，然后將該復(fù)用光解復(fù)用為兩路，該Mach-Zehnder光波導(dǎo)能夠在通過第一臂和第二臂傳播的各個光之間生成與經(jīng)過差分正交相移鍵控的編碼的一個碼元相對應(yīng)的相對延遲時間差，并且還能夠使第一臂和第二臂之一具有雙折射，以在通過具有雙折射的臂傳播的光中的TE模式分量和TM模式分量之間產(chǎn)生π/2的相對雙折射量差。該第一偏振分離部分具有與該延遲干涉部分的雙折射軸平行或垂直的光軸，并且將通過由復(fù)用/解復(fù)用部分將該復(fù)用光解復(fù)用為兩路而獲得的光之一分離為TE模式光和TM模式光。該第二偏振分離部分具有與該延遲干涉部分的雙折射軸平行或垂直的光軸，并且將通過由復(fù)用/解復(fù)用部分將該復(fù)用光解復(fù)用為兩路而獲得的光中的另一路分離為TE模式光和TM模式光。該第一接收部分接收分別由第一偏振分離部分和第二偏振分離部分分離出的TE模式光和TM模式光之一，以輸出基于所接收的光功率對經(jīng)過差分正交相移鍵控的信號光中的同相分量進(jìn)行了解調(diào)的電信號。該第二接收部分接收分別由第一偏振分離部分和第二偏振分離部分分離出的TE模式光和TM模式光中的另一個，以輸出基于所接收的光功率對經(jīng)過差分正交相移鍵控的信號光中的正交分量進(jìn)行了解調(diào)的電信號。
在上述結(jié)構(gòu)的光接收器中，將通過偏振轉(zhuǎn)換部分轉(zhuǎn)換為線性偏振光或圓偏振光的DAPSK信號光，在其偏振平面相對于雙折射軸傾斜45度的狀態(tài)下，入射到延遲干涉部分上。在該延遲干涉部分中，將該DQPSK信號分支為待發(fā)送到第一臂和第二臂的兩路，從而在通過各個臂傳播的光之間產(chǎn)生與一個碼元相對應(yīng)的相對延遲時間差，并且還在通過具有雙折射的臂傳播的光中的TE模式分量和TM模式分量之間產(chǎn)生π/2的相對雙折射量差。然后，將通過各個臂傳播的光進(jìn)行一次復(fù)用，此后將其解復(fù)用為兩路，并且通過第一和第二偏振分離部分將解復(fù)用出的光分別分離為TE模式光和TM模式光。此后，分別由第一和第二接收部分接收相同模式的光，以從第一接收部分輸出其中對DQPSK信號光中的同相分量進(jìn)行了解調(diào)的電信號，而從第二接收部分輸出其中對DQPSK信號光中的正交分量進(jìn)行了解調(diào)的電信號。
根據(jù)本發(fā)明的上述光接收器，可以通過公共雙折射光學(xué)介質(zhì)或公共延遲干涉儀來實(shí)現(xiàn)DQPSK信號光的傳播(在傳統(tǒng)構(gòu)造中，其需要雙系統(tǒng)延遲干涉儀)。因此，可以容易地執(zhí)行光相位控制，因此，可以提供響應(yīng)于溫度變化而穩(wěn)定工作地小型光接收器。
根據(jù)以下結(jié)合附圖對實(shí)施例的詳細(xì)說明，本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光接收器的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖2是表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的光接收器的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖3是表示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的光接收器的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖4是表示應(yīng)用了DQPSK系統(tǒng)的光接收器的基本結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖5是表示應(yīng)用了(CS)RZ-DQPSK系統(tǒng)的光接收器的基本結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖6示例性地表示了RZ-DQPSK信號光的強(qiáng)度與相位之間的關(guān)系。
圖7是表示用于對DQPSK信號光進(jìn)行解調(diào)的傳統(tǒng)光接收器的結(jié)構(gòu)示例的方框圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照

用于實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例。在所有附圖中，相同的標(biāo)號表示相同或等同的部分。
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光接收器的結(jié)構(gòu)的方框圖。
在圖1中，本實(shí)施例中的光接收器例如包括作為偏振轉(zhuǎn)換部分的自動偏振控制器(APC)11；作為雙折射光學(xué)介質(zhì)的PANDA(保偏和減吸(Polarization-maintaining AND Absorption reducing))型光纖12；作為延遲時間差校正部分的光相位調(diào)制器13；準(zhǔn)直透鏡14A到14E；作為分支部分的半反射鏡(HM)15；作為第一和第二偏振分離部分的偏振分束器(PBS)16A和16B；作為雙折射量差生成部分的1/4波片(λ/4)17；以及作為第一和第二接收部分的差分接收電路18和19。
自動偏振控制器11在其輸入端口處接收通過與本光接收器相連的光傳輸路徑發(fā)送的DQPSK信號光，并且能夠任意地改變該DQPSK信號光的偏振狀態(tài)。該自動偏振控制器11在其中監(jiān)測提供到其輸入端口的DQPSK信號光的偏振狀態(tài)，以自動地控制該偏振狀態(tài)，從而輸出具有相對于與其輸出端口相連的PANDA型光纖12的固有軸傾斜45度的偏振平面的線性偏振光。
這里，將對把DQPSK信號光輸入到本光接收器中的情況進(jìn)行說明。然而，本發(fā)明的光接收器能夠接收通過對DQPSK信號光執(zhí)行RZ脈動(pulsation)而獲得的RZ-DQPSK信號光或者通過對DQPSK信號光執(zhí)行載波抑制RZ脈動而獲得的CSRZ-DQPSK信號光。
PANDA型光纖12是分別具有保持通過光纖傳播的光的偏振狀態(tài)的功能的多種雙折射光學(xué)介質(zhì)之一，并且是下述的光纖，在該光纖中，使施加在芯線上的應(yīng)力各向異性，以提高應(yīng)力雙折射。將PANDA型光纖12的長度調(diào)整為使得其正交固有軸之間的差分組延遲(DGD)與DQPSK信號光的一個碼元相一致。例如在DQPSK信號光具有43Gb/s的比特率的情況下，DQPSK信號光的一個碼元的周期為46.5ps。然而，在本發(fā)明中，DQPSK信號光的比特率并不限于上述示例。此外，這里示出了使用PANDA型光纖的結(jié)構(gòu)示例。然而，還可以使用除了PANDA型光纖以外的已知雙折射光學(xué)介質(zhì)。
將光相位調(diào)制器13插入到PANDA型光纖12上的任意位置中，并且根據(jù)控制信號C將偏振分量的相位調(diào)整為與PANDA型光纖12的正交固有軸之一平行，以根據(jù)光電場振蕩周期的整數(shù)倍，對PANDA型光纖12中實(shí)際產(chǎn)生的DGD的偏差進(jìn)行校正。根據(jù)DQPSK信號光的接收狀態(tài)來生成用于控制光相位調(diào)制器13的操作的控制信號C，該DQPSK信號光的接收狀態(tài)例如是基于來自差分接收電路18和19的輸出信號等來進(jìn)行判斷的。在PANDA型光纖12中所產(chǎn)生的DGD滿足所需精度的情況下，可以省略光相位調(diào)制器13。
準(zhǔn)直透鏡14A設(shè)置在PANDA型光纖12的一個端部附近，以將從PANDA型光纖12發(fā)出的信號光轉(zhuǎn)換為平行光。由準(zhǔn)直透鏡14A轉(zhuǎn)換為平行光的信號光被入射到設(shè)置為相對于傳播方向傾斜大約45度的半反射鏡15上。將通過半反射鏡15透射的光發(fā)送到偏振分束器16A，而將由半反射鏡15反射的光發(fā)送到1/4波片17。
偏振分束器16A具有相對于PANDA型光纖12的固有軸傾斜45度的光軸，并且將通過半反射鏡15透射的光分為兩個正交偏振分量。通過準(zhǔn)直透鏡14B對由偏振分束器16A分離出的偏振分量之一進(jìn)行會聚，以將其發(fā)送給稍后描述的差分接收電路18的一個光檢測器18A，而通過準(zhǔn)直透鏡14C對另一偏振分量進(jìn)行會聚，以將其發(fā)送給差分接收電路18的另一光檢測器18B。
1/4波片17向由半反射鏡15反射的光中的相互正交的偏振分量提供π/2的相位差，以將該光輸出給偏振分束器16B。例如，當(dāng)具有相對于PANDA型光纖12的固有軸傾斜45度的偏振平面的線性偏振光入射到1/4波片17上時，右手圓偏振光會入射到偏振分束器16B上。偏振分束器16B具有相對于PANDA型光纖12傾斜45度的光軸，并且將通過1/4波片17的光分離為兩個正交偏振分量。通過準(zhǔn)直透鏡14D對由偏振分束器16B分離的偏振分量之一進(jìn)行會聚，以將其發(fā)送到稍后描述的差分接收電路的一個光檢測器19A，而通過準(zhǔn)直透鏡14E對另一偏振分量進(jìn)行會聚，以將其發(fā)送到差分接收電路19的另一光檢測器19B。
差分接收電路18例如包括相互串聯(lián)連接的兩個光檢測器18A和18B；以及與光檢測器18A和18B的節(jié)點(diǎn)相連的放大器18C，并且該差分接收電路18通過光檢測器18A和18B接收通過準(zhǔn)直透鏡14B和14C發(fā)送來的光，以從放大器18C輸出其中對DQPSK信號光中的同相分量進(jìn)行了解調(diào)的電信號I。此外，與差分接收電路18相似，差分接收電路19包括光檢測器19A和19B以及放大器19C，并且通過光檢測器19A和19B接收通過準(zhǔn)直透鏡14D和14E發(fā)送來的光，以從放大器19C輸出其中對DQPSK信號光中的正交分量進(jìn)行了解調(diào)的電信號Q。
將分別從差分接收電路18和19輸出的電信號I和Q提供給典型信號處理電路(圖中未示出)，例如時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)電路等，其中執(zhí)行所接收數(shù)據(jù)的識別處理。這里，獲得一對光檢測器中的接收光功率之間的差異，以對DQPSK信號光進(jìn)行解調(diào)。然而，還可以根據(jù)該對光檢測器中的接收光功率之一對DQPSK信號光進(jìn)行解調(diào)。
在上述結(jié)構(gòu)的光接收器中，通過單條PANDA型光纖12在DQPSK信號光中的正交偏振分量之間提供了與一個碼元相對應(yīng)的延遲時間差之后，通過1/4波片17向由半反射鏡15將DQPSK信號光分為兩路而獲得的光之一提供π/2的相對雙折射量差。因此，基本上可以使DQPSK信號光的處理(在傳統(tǒng)技術(shù)中，其需要雙系統(tǒng)延遲干涉儀)變得通用。結(jié)果，由于光相位調(diào)整的地點(diǎn)僅為光相位調(diào)制器13，所以可以容易地進(jìn)行光相位控制，并且光接收器還可以響應(yīng)于溫度變化穩(wěn)定地工作。此外，對于使用PANDA型光纖12的偏振分量之間的干涉，由于多個光路(要相互干涉的兩個偏振分量分別通過這些光路傳播)在空間上可以相同，所以可以使設(shè)計和制造方面的公差相對大。此外，PANDA型光纖12本身可以以相對較小的尺寸纏繞，并且可以將PANDA型光纖12之間的系統(tǒng)以及差分接收電路18和19制造為緊湊的空間光學(xué)系統(tǒng)。因此，與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相比，可以實(shí)現(xiàn)較小尺寸并且較低成本的光接收器。
在上述第一實(shí)施例中，將1/4波片17設(shè)置在下述光路中，以產(chǎn)生π/2的相對雙折射量差，其中通過由半反射鏡15將信號光分支為兩路而獲得的光之一經(jīng)由該光路傳播。然而，可以將多個1/8波片等分別設(shè)置在各個光路(通過由半反射鏡15將信號光分支為兩路而獲得的光經(jīng)由這些光路傳播)中，以產(chǎn)生π/2的相對雙折射量差。此外，這里通過1/4波片產(chǎn)生固定的雙折射量差。然而，還可以采用其中由1/4波片17提供的雙折射量差具有可變函數(shù)的應(yīng)用，以對由于操作環(huán)境等的改變而導(dǎo)致的變化進(jìn)行補(bǔ)償。
接下來，將對本發(fā)明的第二實(shí)施例進(jìn)行說明。
在上述第一實(shí)施例中，示出了下述的結(jié)構(gòu)示例，其中通過自動偏振控制器11對輸入光的偏振狀態(tài)進(jìn)行控制，以使得輸入到光接收器中得DQPSK信號光變?yōu)橄鄬τ赑ANDA型光纖12的固有軸傾斜45度的線性偏振光。然而，通常，通過光傳輸路徑等傳播以到達(dá)光接收器的信號光的偏振狀態(tài)是高速任意變化的。因此，存在下述問題自動偏振控制器11需要高速跟隨偏振狀態(tài)的變化來進(jìn)行操作。在第二實(shí)施例中，將對所謂的偏振多樣化系統(tǒng)的應(yīng)用示例進(jìn)行說明，其中可以接收任意偏振狀態(tài)的DQPSK信號光，而不需要使用自動偏振控制器11。
圖2是表示根據(jù)第二實(shí)施例的光接收器的結(jié)構(gòu)的方框圖。
在圖2中，本實(shí)施例中的光接收器的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的不同之處在于，設(shè)置了偏振分束器(PBS)21和兩個光循環(huán)器22和23來替代自動偏振控制器11，并且還新添加了準(zhǔn)直透鏡24、半反射鏡(HM)25以及1/4波片(λ/4)27。除上述以外的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相同，因此，省略對其的說明。
偏振分束器21在其輸入端口接收通過與本光接收器相連的光傳輸路徑發(fā)送來的DQPSK信號光，并將該DQPSK信號光分為兩個正交偏振分量，以將這些偏振分量分別輸出給光循環(huán)器22和23。
光循環(huán)器22和23分別具有三個端口，并且具有下述的特性沿一個方向?qū)⑤斎氲降谝欢丝诘墓鈧鬏數(shù)降诙丝冢瑫r保持光的偏振狀態(tài)，以及沿一個方向?qū)⑤斎氲降诙丝诘墓鈧鬏數(shù)降谌丝?，同時保持光的偏振狀態(tài)。將光循環(huán)器22設(shè)置為使得第一端口與偏振分束器21的輸出端口之一相連，第二端口與PANDA型光纖12的一端相連，并且將從第三端口發(fā)射出的光引導(dǎo)到準(zhǔn)直透鏡24。此外，將光循環(huán)器23設(shè)置為使得第一端口與偏振分束器21的另一輸出端口相連，第二端口與PANDA型光纖12的另一端相連，并且將從第三端口發(fā)射出的光引導(dǎo)到準(zhǔn)直透鏡14A。
在偏振分束器21、光循環(huán)器22和23以及PANDA型光纖12的上述連接關(guān)系中，從偏振分束器21的輸出端口之一輸出的偏振分量依次通過光循環(huán)器22的第一端口和第二端口，以在其偏振方向相對于PANDA型光纖12的固有軸傾斜45度的狀態(tài)下，將其提供給PANDA型光纖12的一端。然后，通過PANDA型光纖12內(nèi)部以及光相位調(diào)制器13而到達(dá)PANDA型光纖12的另一端的光依次通過光循環(huán)器23的第二端口和第三端口，以發(fā)送給準(zhǔn)直透鏡14A。此外，從偏振分束器21的另一輸出端口輸出的偏振分量依次通過光循環(huán)器23的第一端口和第二端口，以在其偏振方向相對于PANDA型光纖12的固有軸傾斜135度的狀態(tài)下，將其提供給PANDA型光纖12的另一端。然后，通過PANDA型光纖12的內(nèi)部以及光相位調(diào)制器13而到達(dá)PANDA型光纖12的所述一端的光依次通過光循環(huán)器22的第二端口和第三端口，以將其發(fā)送給準(zhǔn)直透鏡24。
與上述第一實(shí)施例相似，在由準(zhǔn)直透鏡14A轉(zhuǎn)換為平行光的光中，將通過半反射鏡15透射的光發(fā)送給偏振分束器16A，而將由半反射鏡15反射的光發(fā)送給1/4波片17。在偏振分束器16A中，將來自半反射鏡15的光分為兩個正交偏振分量。由準(zhǔn)直透鏡14B對通過偏振分束器16A透射的偏振分量進(jìn)行會聚，以將其發(fā)送到差分接收電路18的光檢測器18A，而通過準(zhǔn)直透鏡14C對由偏振分束器16A反射的偏振分量進(jìn)行會聚，以將其發(fā)送給差分接收電路18的光檢測器18B。此外，通過1/4波片17對從半反射鏡15發(fā)送到1/4波片17的光提供π/2的相對雙折射量差，然后，由偏振分束器16B將其分為兩個正交偏振分量。由準(zhǔn)直透鏡14D對通過偏振分束器16B透射的偏振分量進(jìn)行會聚，以將其發(fā)送給差分接收電路19的光檢測器19A，而通過準(zhǔn)直透鏡14E對由偏振分束器16B反射的偏振分量進(jìn)行會聚，以將其發(fā)送給差分接收電路19的光檢測器19B。
另一方面，將由準(zhǔn)直透鏡24轉(zhuǎn)換為平行光的光入射到被設(shè)置為相對于傳播方向傾斜大約45度的半反射鏡25上。將透過半反射鏡25透射的光發(fā)送給1/4波片27，而將由半反射鏡25反射的光發(fā)送給偏振分束器16A。通過1/4波片27對從半反射鏡25發(fā)送到1/4波片27的光提供π/2的相對雙折射量差，然后，由偏振分束器16B將其分為兩個正交偏振分量。由準(zhǔn)直透鏡14E對通過偏振分束器16B透射的偏振分量進(jìn)行會聚，以將其發(fā)送到差分接收電路19的光檢測器19B，而通過準(zhǔn)直透鏡14D將由偏振分束器16B反射的偏振分量進(jìn)行會聚，以將其發(fā)送到差分接收電路19的光檢測器19A。此時，由光檢測器19A接收從1/4波片17發(fā)送并穿過偏振分束器16B以由準(zhǔn)直透鏡14D進(jìn)行會聚的偏振分量，以及從1/4波片27發(fā)送并被偏振分束器16B反射以由準(zhǔn)直透鏡14D進(jìn)行會聚的偏振分量，而不會相互干涉，因為其偏振方向彼此正交。與此相似，由光檢測器19B接收從1/4波片27發(fā)送并被偏振分束器16B反射以由準(zhǔn)直透鏡14E進(jìn)行會聚的偏振分量，以及從1/4波片27發(fā)送并穿過偏振分束器16B以由準(zhǔn)直透鏡14E進(jìn)行會聚的偏振分量，而不會相互干涉，因為其偏振方向彼此正交。
此外，通過偏振分束器16A將從半反射器25發(fā)送到偏振分束器16A的光分為兩個正交偏振分量。由準(zhǔn)直透鏡14C對通過偏振分束器16A透射的偏振分量進(jìn)行會聚，以將其發(fā)送到差分接收電路18的光檢測器18B，而通過準(zhǔn)直透鏡14B對由偏振分束器16A反射的偏振分量進(jìn)行會聚，以將其發(fā)送到差分接收電路18的光檢測器18A。此時，由光檢測器18A來接收從半反射鏡15發(fā)送并穿過偏振分束器16A以由準(zhǔn)直透鏡14B進(jìn)行會聚的偏振分量，以及從半反射鏡25發(fā)送并被偏振分束器16A反射以由準(zhǔn)直透鏡14B進(jìn)行會聚的偏振分量，而不會相互干涉，因為其偏振方向彼此正交。與此相似，由光檢測器18B來接收從半反射鏡15發(fā)送并被偏振分束器16A反射以由準(zhǔn)直透鏡14C進(jìn)行會聚的偏振分量，以及從半反射鏡25發(fā)送并穿過偏振分束器16A以由準(zhǔn)直透鏡14C進(jìn)行會聚的偏振分量，而不會相互干涉，因為其偏振方向彼此正交。
在差分接收電路18中，從放大器18C輸出其中根據(jù)分別由光檢測器18A和18B接收的偏振分量中的功率變化對DQPSK信號光中的同相分量進(jìn)行了解調(diào)的電信號I。此外，在差分接收電路19中，從放大器19C輸出其中根據(jù)分別由光檢測器19A和19B接收的偏振分量中的功率變化對DQPSK信號光中的正交分量進(jìn)行了解調(diào)的電信號Q。
如上所述，根據(jù)第二實(shí)施例中的光接收器，通過偏振分束器21將任意偏振狀態(tài)的DQPSK信號光分為多個正交偏振分量，并且利用光循環(huán)器22和23使這些偏振分量在光單條PANDA型光纖12中沿相反方向傳播，從而在這些偏振分量之間產(chǎn)生相同的延遲時間差。然后，將通過PANDA型光纖12的各個偏振分量提供給其中對稱設(shè)置了多個光學(xué)組件的光學(xué)系統(tǒng)，從而，與第一實(shí)施例相似，可以獲得其中對DQPSK信號光中的同相分量進(jìn)行了調(diào)制的電信號I，以及其中對DQPSK信號光中的正交分量進(jìn)行了調(diào)制的電信號Q。結(jié)果，可以通過簡單的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)用于對DQPSK信號光進(jìn)行解調(diào)的偏振多樣化系統(tǒng)的光接收器。
接下來，將對本發(fā)明的第三實(shí)施例進(jìn)行說明。
圖3是表示根據(jù)第三實(shí)施例的光接收器的結(jié)構(gòu)的框圖。
在圖3中，本實(shí)施例中的光接收器例如包括作為偏振轉(zhuǎn)換部分的自動偏振控制器(APC)31；平面光波電路(PLC)32，其中在同一基板上形成有一個延遲干涉部分35以及兩個偏振分離部分36A和36B；以及作為第一和第二接收部分的差分接收電路33和34。
與第一實(shí)施例中的自動偏振控制器11相似，自動偏振控制器31能夠任意改變輸入到本光接收器中的DQPSK信號光的偏振狀態(tài)。這里，在該自動偏振控制器31中對輸入到其輸入端口的DQPSK信號光的偏振狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，以自動地控制DQPSK信號光的偏振狀態(tài)，從而輸出具有相對于延遲干涉部分35的下側(cè)臂35C的雙折射軸傾斜45度的偏振平面的線性偏振光。
延遲干涉部分35包括作為分支部分的Mach-Zehnder光波導(dǎo)，其包括輸入端光耦合器35A；兩個臂35B和35C；以及作為復(fù)用/解復(fù)用部分的輸出端光耦合器35D。通過使臂35B和35C的光程長度彼此不同，延遲干涉部分35在通過各個臂傳播的光之間產(chǎn)生了與DQPSK的一個碼元相對應(yīng)的相對延遲時間差。這里，例如通過將圖中上側(cè)的臂35B的總長設(shè)置得比下側(cè)臂35C的總長要長，使用與偏振狀態(tài)無關(guān)的延遲線來產(chǎn)生延遲時間差。此外，通過使下側(cè)臂35C的截面結(jié)構(gòu)或基板附加部分(additive)與其他部分的不同，來使延遲干涉部分35具有下述的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠形成具有與1/4波片(λ/4)相當(dāng)?shù)碾p折射的光波導(dǎo)，并且能夠在通過由輸入端光耦合器35A將DQPSK信號光分支為兩路而獲得的光之一的TE模式和TM模式之間提供π/2的雙折射量差。
偏振分離部分36A和36B分別具有平行(或垂直)于延遲干涉部分35的下側(cè)臂35C的雙折射軸的光軸，以將從延遲干涉部分35發(fā)送來的各個光分為TE模式光和TM模式光。由偏振分離部分36A和36B分離出的TE模式光分別通過輸出波導(dǎo)傳播，以朝向設(shè)置在各個輸出波導(dǎo)的端面附近的差分接收電路33發(fā)射，這些輸出波導(dǎo)延伸到平面光波電路32的基板端面。此外，由偏振分離部分36A和36B分離出的TM模式光分別通過輸出波導(dǎo)傳播，以朝向設(shè)置在各個輸出波導(dǎo)的端面附近的差分接收電路34發(fā)射，這些輸出波導(dǎo)延伸到平面光波電路32的基板端面。注意，該平面光波電路32能夠通過根據(jù)控制信號C’對基板等的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，在該電路中執(zhí)行光相位控制。
差分接收電路33例如包括光檢測器33A和33B以及放大器33C，并且在光檢測器33A和33B處接收由偏振分離部分36A和36B分離出的TE模式光，以從放大器33C輸出其中對DQPSK信號光中的同相分量進(jìn)行了解調(diào)的電信號I。此外，與差分接收電路33相似，差分接收電路34包括光檢測器34A和34B以及放大器34C，并且在光檢測器34A和34B處接收由偏振分離部分36A和36B分離出的TM模式光，以從放大器34C輸出其中對DQPSK中的正交分量進(jìn)行了調(diào)制的電信號Q。注意，將分別從差分接收電路33和34輸出的電信號I和Q提供給典型信號處理電路(圖中未示出)，例如時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)電路等，其中執(zhí)行所接收數(shù)據(jù)的識別處理。
在上述結(jié)構(gòu)的光接收器中，將從光傳輸路徑發(fā)送的DQPSK信號光輸入到自動偏振控制器31，在該自動偏振控制器31中對其偏振狀態(tài)進(jìn)行控制，并以相對于雙折射軸傾斜45度的線性偏振光的狀態(tài)，將其入射到平面光波電路32上。這里，將對通過自動偏振控制器31使DQPSK信號光的偏振狀態(tài)成為線性偏振光的情況進(jìn)行說明。然而，在通過自動偏振控制器31使DQPSK信號光的偏振狀態(tài)成為圓偏振光的情況下，其操作與線性偏振光的操作相同。
這里，假設(shè)與平面光波電路32中的光波導(dǎo)的TE模式平行的單位向量為向量ex，而與TM模式平行的單位向量為向量ey，則可以根據(jù)以下公式(2)中所示的關(guān)系式來表示剛從自動偏振控制器31入射到平面光波電路32上之后的光電場。
E→A(t)∝ejφ(t)ejωt(e→x+e→y)---(2)]]>這里，向量 是剛進(jìn)行入射之后的光電場，ω是角頻率，j是虛數(shù)單位，而φ(t)是光發(fā)送器中經(jīng)調(diào)制的相位分量。
通過延遲干涉部分35中的輸入端光耦合器35A將入射到平面光波電路32上的DQPSK信號光分支為兩路。具體地，作為輸入端光耦合器35A的一個示例，假設(shè)具有以下公式(3)中所示的轉(zhuǎn)換矩陣的50:50定向耦合器，并且將對延遲干涉部分35的操作進(jìn)行說明。
TCPL=22j22j2222---(3)]]>通過以下公式(4)中所示的關(guān)系式來表示剛由輸入端光耦合器35A對DQPSK信號光進(jìn)行分支之后，在臂35B和35C的輸入端口處的光電場。
E→ARM1-IN(t)=22ejφ(t)ejωt(e→x+e→y)]]>E→ARM2-IN(t)=j22ejφ(t)ejωt(e→x+e→y)---(4)]]>這里，向量 是上側(cè)臂35B的輸入端口處的光電場，而向量 是下側(cè)臂35C的輸入端口處的光電場。
在通過上側(cè)臂35B傳播的光中產(chǎn)生時間延遲T，并且在通過下側(cè)臂35C傳播的光中分別產(chǎn)生對于TE模式的-π/4的相位差以及對TM模式的π/4的相位差。因此，正好在輸出端光耦合器35D的輸入端口之前的光電場的關(guān)系如以下公式(5)所示。
E→ARM1-OUT(t)=22ej(φ(t-T)-ωT)ejωt(e→x+e→y)]]>E→ARM2-OUT(t)=j22ejωt(ej(φ(t)-π/4)e→x+ej(φ(t)+π/4)e→y)---(5)]]>這里，向量 是正好在輸出端光耦合器35D的輸入端口之前的光電場，該輸入端口與上側(cè)臂35B相連，而向量 是正好在輸出端光耦合器35D的輸入端口之前的光電場，該輸入端口與下側(cè)臂35C相連。
由于在輸出端光耦合器35D中對來自臂35B和35C的光進(jìn)行了復(fù)用/解復(fù)用，所以從輸出端光耦合器35D的各個輸出端口輸出的光電場的關(guān)系如以下公式(6)所示。
E→U-OUT(t)=12ej(φ(t-T)-ωT)ejωt(e→x+e→y)-12ejωt(ej(φ(t)-π/4)e→x+ej(φ(t)+π/4)e→y)]]>=12(ej(φ(t-T)-ωT)-ej(φ(t)-π/4))ejωte→x+12(ej(φ(t-T)-ωT)-ej(φ(t)+π/4))ejωte→y]]>E→L-OUT(t)=j2ej(φ(t-T)-ωT)ejωt(e→x+e→y)+j2ejωt(ej(φ(t)-π/4)e→x+ej(φ(t)+π/4)e→y)]]>=j2(ej(φ(t-T)-ωT)+ej(φ(t)-π/4))ejωte→x+j2(ej(φ(t-T)-ωT)+ej(φ(t)+π/4))ejωte→y---(6)]]>這里，向量 是正好從輸出端光耦合器35D的上側(cè)輸出端口輸出之后的光電場，而向量 是正好從輸出端光耦合器35D的下側(cè)輸出端口輸出之后的光電場。
將從輸出端光耦合器35D的上側(cè)輸出端口輸出的光提供給偏振分離部分36A，以將其分離為以下公式(7)所示的TE模式光(向量EU-TE(t))和TM模式光(向量EU-TM(t))。
E→U-TE(t)=12(ej(φ(t-T)ωT)ej(φ(t)-π/4))ejωte→x]]>E→U-TM(t)=12(ej(φ(t-T)-ωT)-ej(φ(t)+π/4))ejωte→y---(7)]]>通過差分接收電路33的光檢測器33A接收由偏振分離部分36A分離的TM模式光，而通過差分接收電路34的光檢測器34A接收TM模式光。通過以下公式(8)中所示的關(guān)系式來表示在光檢測器33A和34A中產(chǎn)生的光電流IU-TE(t)和IU-TM(t)。
IU-TE(t)∝(ej(φ(t-T)-ωT)-ej(φ(t)-π/4))(e-j(φ(t-T)-ωT)-e-j(φ(t)-π/4))＝1-ej(φ(t-T)-ωT-φ(t)+π/4)-e-j(φ(t-T)-ωT-φ(t)+π/4)+1＝2-2ej(Δφ(t)-Φ+π/4)IU-TM(t)∝2-2ej(Δφ(t)-Φ-π/4)...(8)這里，Δφ(t)是相對于前一個編碼的相位差，并且理想地，具有0、π/2、π和3π/2中的任何一個的值(或者通過將2π的整數(shù)倍與這些值中的任何一個相加而獲得的值)。
與上述相似，通過偏振分離部分36B將從輸出端光耦合器35D的下側(cè)輸出端口輸出的光分離為TE模式光和TM模式光。通過差分接收電路33的光檢測器33B接收TE模式光，而通過差分接收電路33的光檢測器34B接收TM模式光。通過以下公式(9)中所示的關(guān)系式來表示在光檢測器33B和34B中產(chǎn)生的光電流IL-TE(t)和IL-TM(t)。
IL-TE(t)∝(jej(φ(t-T)-ωT)-jej(φ(t)-π/4))(-je-j(φ(t-T)-ωT)-je-j(φ(t)-π/4))＝1+ej(φ(t-T)-ωT-φ(t)+π/4)+e-j(φ(t-T)-ωT-φ(t)+π/4)+1＝2+2ej(Δφ(t)-Φ+π/4)IL-TM(t)∝2+2ej(Δφ(t)-Φ-π/4)...(9)在差分接收電路33和34中，為了對DQPSK信號光進(jìn)行解調(diào)，而獲得如以下公式(10)中所示的光檢測器33A和33B以及光檢測器34A和34B的差分電流II(t)和IQ(t)。
II(t)＝IL-TE(t)-IU-TE(t)＝2ej(Δφ(t)-Ф+π/4)+2ej(Δφ(t)-Φ+π/4)＝4cos(Δφ(t)-Φ+π/4) ...(10)IQ(t)＝IL-TM(t)-IU-TM(t)＝4cos(Δφ(t)-Φ-π/4)結(jié)果，通過由平面光波電路32的溫度控制來進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使Φ＝0，可以根據(jù)以下條件對DQPSK信號光中的同相分量和正交分量進(jìn)行解調(diào)。
在Δφ(t)＝0的情況下，II(t)＞0，IQ(t)＞0在Δφ(t)＝π/2的情況下，II(t)＜0，IQ(t)＞0在Δφ(t)＝π的情況下，II(t)＜0，IQ(t)＜0在Δφ(t)＝3π/2的情況下，II(t)＞0，IQ(t)＜0如上所述，根據(jù)第三實(shí)施例，使用與偏振狀態(tài)無關(guān)的延遲線，通過形成在平面光波電路32中的單個延遲干涉部分35，向所輸入的DQPSK信號光提供與一個碼元相對應(yīng)的延遲時間差，同時，在多個臂之一上的TE模式與TM模式之間提供相位差，以使干涉操作點(diǎn)移位π/2。因此，可以按照通常的方式對DQPSK信號光進(jìn)行處理(在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)(圖7)中，其需要雙系統(tǒng)延遲干涉儀)。結(jié)果，在平面光波電路32中，不再需要對光相位進(jìn)行高精度的控制，并且光接收器響應(yīng)于溫度變化而穩(wěn)定地工作。此外，由于平面光波電路32的芯片面積變得比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要小，所以可以實(shí)現(xiàn)小型的光接收器。
在上述第三實(shí)施例中，對其中基于TE模式分量對DQPSK信號光中的同相分量進(jìn)行解調(diào)以及基于TM模式分量對DQPSK信號光的正交分量進(jìn)行解調(diào)的示例進(jìn)行了說明，但是反過來也是可以的。此外，示出了其中延遲干涉部分35中的臂之一具有雙折射以產(chǎn)生π/2的雙折射量差的結(jié)構(gòu)。然而，可以在延遲干涉部分35中的臂之一的中間插入1/4波片，以產(chǎn)生π/2的雙折射量差。
權(quán)利要求
1.一種用于對經(jīng)過差分正交相移鍵控的信號光進(jìn)行解調(diào)的光接收器，其包括偏振轉(zhuǎn)換部分，用于將所輸入的經(jīng)過差分正交相移鍵控的信號光轉(zhuǎn)換為線性偏振光，以將其輸出；雙折射光學(xué)介質(zhì)，用于在其固有軸處接收由所述偏振轉(zhuǎn)換部分轉(zhuǎn)換為線性偏振光的所述信號光，所述信號光的偏振平面傾斜45度，并且該雙折射光學(xué)介質(zhì)能夠在沿平行于所述固有軸的方向傳播的偏振分量以及沿垂直于所述固有軸的方向傳播的偏振分量之間，產(chǎn)生與經(jīng)過差分正交相移鍵控的編碼的一個碼元相對應(yīng)的相對延遲時間差；分支部分，用于將通過所述雙折射光學(xué)介質(zhì)的光分支為兩路，以將這些分支光之一發(fā)送到第一路徑，而將另一分支光發(fā)送到第二路徑；雙折射量差產(chǎn)生部分，用于在通過所述第一路徑傳播的光與通過所述第二路徑傳播的光之間產(chǎn)生π/2的相對雙折射量差；第一偏振分離部分，其具有相對于所述雙折射光學(xué)介質(zhì)的固有軸傾斜45度的光軸，并且將通過所述第一路徑傳播的光分離為兩個正交偏振分量，其中由所述雙折射量差產(chǎn)生部分向通過所述第一路徑傳播的光提供了所述相對雙折射量差；第二偏振分離部分，其具有相對于所述雙折射光學(xué)介質(zhì)的固有軸傾斜45度的光軸，并且將通過所述第二路徑傳播的光分離為兩個正交偏振分量，其中由所述雙折射量差產(chǎn)生部分向通過所述第二路徑傳播的光提供了所述相對雙折射量差；第一接收部分，用于接收由所述第一偏振分離部分分離出的偏振分量中的至少一個，以輸出其中基于所接收的光功率對經(jīng)過差分正交相移鍵控的所述信號光中的同相分量進(jìn)行了解調(diào)的電信號；以及第二接收部分，用于接收由所述第二偏振分離部分分離出的偏振分量中的至少一個，以輸出其中基于所接收的光功率對經(jīng)過差分正交相移鍵控的所述信號光中的正交分量進(jìn)行了解調(diào)的電信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光接收器，其中所述偏振轉(zhuǎn)換部分包括自動偏振控制器，其跟隨所輸入的經(jīng)過差分正交相移鍵控的信號光的偏振狀態(tài)的變化，以自動地將所述信號光轉(zhuǎn)換為具有相對于所述雙折射光學(xué)介質(zhì)的固有軸傾斜45度的偏振平面的線性偏振光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光接收器，其中所述偏振轉(zhuǎn)換部分包括偏振分離器，其具有相對于所述雙折射光學(xué)介質(zhì)的固有軸傾斜45度的光軸，并且將提供到其輸入端口的經(jīng)過差分正交相移鍵控的信號光分離為平行于所述光軸的線性偏振光和垂直于所述光軸的線性偏振光，以將所述偏振光從其兩個輸出端口輸出；以及第一和第二光循環(huán)器，其分別具有三個端口，用于將輸入到第一端口的光沿一個方向傳送到第二端口，同時保持該光的偏振狀態(tài)，以及將輸入到所述第二端口的光沿一個方向傳送到第三端口，同時保持該光的偏振狀態(tài)，所述第一光循環(huán)器的第一端口與所述偏振分離器的輸出端口之一相連，所述第一光循環(huán)器的第二端口與所述雙折射光學(xué)介質(zhì)的一端相連，所述第二光循環(huán)器的第一端口與所述偏振分離器的另一輸出端口相連，而所述第二光循環(huán)器的第二端口與所述雙折射光學(xué)介質(zhì)的另一端相連，所述分支部分包括第一半反射鏡，用于將從所述第一光循環(huán)器的第三端口輸出的光分支為兩路，以將分支光之一發(fā)送到所述第一路徑，而將另一分支光發(fā)送到所述第二路徑；以及第二半反射鏡，用于將從所述第二光循環(huán)器的第三端口輸出的光分支為兩路，以將分支光之一發(fā)送到第三路徑，而將另一分支光發(fā)送到第四路徑，所述雙折射量差產(chǎn)生部分包括第一雙折射量差產(chǎn)生器，用于在通過所述第一路徑傳播的光與通過所述第二路徑傳播的光之間產(chǎn)生π/2的相對雙折射量差；以及第二雙折射量差產(chǎn)生器，用于在通過所述第三路徑傳播的光與通過所述第四路徑傳播的光之間產(chǎn)生π/2的相對雙折射量差，所述第一偏振分離部分將通過所述第一路徑傳播的光以及通過所述第三路徑傳播的光中的每一個分離為兩個正交偏振分量，其中由所述第一雙折射量差產(chǎn)生器對通過所述第一路徑傳播的光提供所述相對雙折射量差，由所述第二雙折射量差產(chǎn)生器對通過所述第三路徑傳播的光提供所述相對雙折射量差，并且所述第二偏振分離部分將通過所述第二路徑傳播的光以及通過所述第四路徑傳播的光中的每一個分離為兩個正交偏振分量，其中由所述第一雙折射量差產(chǎn)生器對通過所述第二路徑傳播的光提供所述相對雙折射量差，由所述第二雙折射量差產(chǎn)生器對通過所述第四路徑傳播的光提供所述相對雙折射量差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光接收器，其中所述雙折射量差產(chǎn)生部分在所述第一路徑或所述第二路徑上設(shè)置有1/4波片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光接收器，還包括延遲時間差校正部分，用于根據(jù)光電場振蕩周期的整數(shù)倍，對在所述雙折射光學(xué)介質(zhì)中產(chǎn)生的延遲時間差的偏差進(jìn)行校正。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光接收器，其中所述第一和第二接收部分分別包括一對光檢測器，分別用于接收由所述第一和第二偏振分離部分分離出的偏振分量；以及放大器，用于計算由所述各個光檢測器檢測到的所接收光之間的差異。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光接收器，其中對經(jīng)過差分正交相移鍵控的所述信號光進(jìn)行歸零脈沖調(diào)制。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光接收器，其中對經(jīng)過差分正交相移鍵控的所述信號光進(jìn)行載波抑制歸零脈沖調(diào)制。
9.一種用于對經(jīng)過差分正交相移鍵控的信號光進(jìn)行解調(diào)的光接收器，其包括偏振轉(zhuǎn)換部分，用于將所輸入的經(jīng)過差分正交相移鍵控的信號光轉(zhuǎn)換為線性偏振光或圓偏振光，以將其輸出；延遲干涉部分，其包括Mach-Zehnder光波導(dǎo)，在該光波導(dǎo)上形成有分支部分，用于對偏振狀態(tài)被所述偏振轉(zhuǎn)換部分進(jìn)行了轉(zhuǎn)換的所述信號光進(jìn)行分支；第一臂，由所述分支部分所分支出的光中的一路通過該第一臂傳播；第二臂，具有與所述第一臂不同的光程長度，由所述分支部分所分支出的光中的另一路通過該第二臂傳播；以及復(fù)用/解復(fù)用部分，用于對通過所述第一臂和所述第二臂的光進(jìn)行復(fù)用，以使這些光相互干涉，然后將該復(fù)用光解復(fù)用為兩路，該Mach-Zehnder光波導(dǎo)能夠在通過所述第一臂和所述第二臂傳播的各個光之間產(chǎn)生與經(jīng)過差分正交相移鍵控的編碼的一個碼元相對應(yīng)的相對延遲時間差，并且還能夠使所述第一臂和所述第二臂之一具有雙折射，以在通過具有雙折射的所述臂傳播的光中的TE模式分量與TM模式分量之間產(chǎn)生π/2的相對雙折射量差；第一偏振分離部分，其具有平行或垂直于所述延遲干涉部分的雙折射軸的光軸，并且將通過由所述復(fù)用/解復(fù)用部分將所述復(fù)用光解復(fù)用為兩路而獲得的光中的一路分離為TE模式光和TM模式光；第二偏振分離部分，其具有平行或垂直于所述延遲干涉部分的雙折射軸的光軸，并且將通過由所述復(fù)用/解復(fù)用部分將所述復(fù)用光解復(fù)用為兩路而獲得的光中的另一路分離為TE模式光和TM模式光；第一接收部分，用于接收分別由所述第一偏振分離部分和所述第二偏振分離部分所分離出的TE模式光和TM模式光之一，以輸出其中基于所接收的光功率對經(jīng)過差分正交相移鍵控的所述信號光中的同相分量進(jìn)行了解調(diào)的電信號；以及第二接收部分，用于接收分別由所述第一偏振分離部分和所述第二偏振分離部分所分離出的TE模式光和TM模式光中的另一個，以輸出其中基于所接收的光功率對經(jīng)過差分正交相移鍵控的所述信號光中的正交分量進(jìn)行了解調(diào)的電信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光接收器，其中所述偏振轉(zhuǎn)換部分包括自動偏振控制器，其跟隨所輸入的經(jīng)過差分正交相移鍵控的信號光的偏振狀態(tài)的變化，以自動地將所述信號光轉(zhuǎn)換為具有相對于所述延遲干涉部分的雙折射軸傾斜45度的偏振平面的線性偏振光。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光接收器，其中提供了平面光波電路，在該平面光波電路中，在同一基板上形成所述延遲干涉部分、所述第一和第二偏振分離部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光接收器，其中所述平面光波電路具有調(diào)節(jié)所述基板的溫度，以對該電路內(nèi)的光相位進(jìn)行控制的功能。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光接收器，其中所述延遲干涉部分使用插入在所述第一臂和所述第二臂之一中間的1/4波片，以產(chǎn)生π/2的雙折射量差，來代替在所述第一臂和所述第二臂之一中使用雙折射。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光接收器，其中所述第一接收部分包括一對光檢測器，用于接收分別由所述第一偏振分離部分和所述第二偏振分離部分所分離出的TE模式光和TM模式光之一；以及放大器，用于計算由所述各個光檢測器檢測到的接收光功率之間的差異，并且所述第二接收部分包括一對光檢測器，用于接收分別由所述第一偏振分離部分和所述第二偏振分離部分所分離出的TE模式光和TM模式光中的另一個；以及放大器，用于計算由所述各個光檢測器檢測到的接收光功率之間的差異。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光接收器，其中對經(jīng)過差分正交相移鍵控的所述信號光進(jìn)行歸零脈沖調(diào)制。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光接收器，其中對經(jīng)過差分正交相移鍵控的所述信號光進(jìn)行載波抑制歸零脈沖調(diào)制。
17.一種用于對經(jīng)過差分正交相移鍵控的信號光進(jìn)行解調(diào)的光接收方法，包括將所輸入的經(jīng)過差分正交相移鍵控的信號光轉(zhuǎn)換為線性偏振光；在雙折射光學(xué)介質(zhì)的固有軸處接收被轉(zhuǎn)換為其偏振平面傾斜45度的線性偏振光的所述信號光，并且在沿平行于所述固有軸的方向傳播的偏振分量以及沿垂直于所述固有軸的方向傳播的偏振分量之間產(chǎn)生與經(jīng)過差分正交相移鍵控的編碼的一個碼元相對應(yīng)的相對延遲時間差；將通過所述雙折射光學(xué)介質(zhì)的光分支為兩路，以將這些分支光之一發(fā)送到第一路徑，而將另一分支光發(fā)送到第二路徑；在通過所述第一路徑傳播的光與通過所述第二路徑傳播的光之間產(chǎn)生π/2的相對雙折射量差；將通過所述第一路徑傳播的光提供給第一偏振分離部分，以將該光分離為兩個正交偏振分量，其中該第一偏振分離部分具有相對于所述雙折射光學(xué)介質(zhì)的固有軸傾斜45度的光軸，并且向通過所述第一路徑傳播的光提供了所述相對雙折射量差；將通過所述第二路徑傳播的光提供給第二偏振分離部分，以將該光分離為兩個正交偏振分量，其中該第二偏振分離部分具有相對于所述雙折射光學(xué)介質(zhì)的固有軸傾斜45度的光軸，并且向通過所述第二路徑傳播的光提供了所述相對雙折射量差；接收由所述第一偏振分離部分分離出的偏振分量中的至少一個，以基于所接收的光功率對經(jīng)過差分正交相移鍵控的所述信號光中的同相分量進(jìn)行解調(diào)；以及接收由所述第二偏振分離部分分離出的偏振分量中的至少一個，以基于所接收的光功率對經(jīng)過差分正交相移鍵控的所述信號光中的正交分量進(jìn)行解調(diào)。
18.一種用于對經(jīng)過差分正交相移鍵控的信號光進(jìn)行解調(diào)的光接收方法，包括將所輸入的經(jīng)過差分正交相移鍵控的信號光轉(zhuǎn)換為線性偏振光或圓偏振光；將偏振狀態(tài)進(jìn)行了轉(zhuǎn)換的所述信號光提供給包括Mach-Zehnder光波導(dǎo)的延遲干涉部分，以在分別通過所述延遲干涉部分的具有彼此不同的光程長度的第一臂和第二臂傳播的光之間產(chǎn)生與經(jīng)過差分正交相移鍵控的編碼的一個碼元相對應(yīng)的相對延遲時間差，并且還在通過具有雙折射的所述臂傳播的光中的TE模式分量與TM模式分量之間產(chǎn)生π/2的相對雙折射量差；將從所述延遲干涉部分輸出的兩個互補(bǔ)輸出光提供給第一偏振分離部分和第二偏振分離部分，以將這些光分別分離為TE模式光和TM模式光，其中，該第一偏振分離部分和第二偏振分離部分分別具有平行或垂直于所述延遲干涉部分的雙折射軸的光軸；接收分別由所述第一偏振分離部分和所述第二偏振分離部分所分離出的TE模式光和TM模式光之一，以基于所接收的光功率對經(jīng)過差分正交相移鍵控的所述信號光中的同相分量進(jìn)行解調(diào)；以及接收分別由所述第一偏振分離部分和所述第二偏振分離部分所分離出的TE模式光和TM模式光中的另一個，以基于所接收的光功率對經(jīng)過差分正交相移鍵控的所述信號光中的正交分量進(jìn)行解調(diào)。
全文摘要
使用差分正交相移鍵控的光接收器和對應(yīng)的光接收方法。在根據(jù)本發(fā)明的光接收器中，以45度的線性偏振狀態(tài)將所輸入的經(jīng)過差分正交相移鍵控(DQPSK)的信號光入射到PANDA型光纖上，以在該DQPSK信號光中的正交偏振分量之間產(chǎn)生與一個碼元相對應(yīng)的延遲時間差，然后由半反射鏡將該信號光分支為兩路，以將其分別發(fā)送到第一和第二路徑，由此通過設(shè)置在這些路徑之一上的1/4波片在通過各個路徑傳播的光之間提供π/2的相對雙折射量差。然后由偏振分束器將通過第一和第二路徑傳播的各個光分離為兩個正交偏振分量，并由差分接收電路接收各個偏振分量，以對DQPSK信號中的同相分量和正交分量進(jìn)行解調(diào)。由此，提供了能夠?qū)QPSK信號穩(wěn)定地進(jìn)行解調(diào)的小型并且低成本的光接收器。
文檔編號H04B10/158GK1815930SQ20051007609
公開日2006年8月9日 申請日期2005年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月31日
發(fā)明者星田剛司 申請人:富士通株式會社