專利名稱：用于接收相干、偏振-多路復用光信號的系統(tǒng)和方法
技術領域：
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-多路復用光信號的系統(tǒng)和方法。
背景技術：
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 信號和本地振蕩器光信號，導致接收的光信號的解調制并且產生同相
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轉化為電信號。這個配置有時稱為"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與另一個電子信號比較，或 者與一個或多個閾值比較，或者與這兩者比較，以產生輸出數據。
所述本地振蕩器光信號和接收的光信號應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到達接收器之 時，作為經由光纖發(fā)送的結果它已經經歷了任意偏振變換。因此，接 收器或者在本地振蕩器光信號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用信 號以便使用兩個優(yōu)選的線性和正交偏振態(tài)來發(fā)送數據，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路 徑和兩個光混合器，每個被饋送適當對齊的本地振蕩器光信號(例如，
參見，Kazovsky的"相位和偏振分集相干光4支術(Phase and Polarization-Diversity Coherent Optical Techniques) ，， ， J. 光 波技術，vol,LT-7， no. 2, 279-292頁，1989年2月)。
不幸的是，光混合器是相當昂貴的設備。采用兩個光混合器的偏振 分集接收器可能太貴，使得能夠從中收益的許多應用單單由于成本不 能簡單地證明其是有效的。
因此，當前技術需要偏振分集接收器的更好的結構。更具體的，當 前技術需要偏振分集接收器具有降低的制造成本。為了解決當前技術的上述不足，本發(fā)明一方面提供了一種設備。在
一個實施例中，該設備包括(l)光學裝置，該光學裝置被配置用于 分離接收的光信號的同相和正交分量，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。在一個實施例，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。
在另一個方面，本發(fā)明提供了對接收的光信號進行接收的一種方法。 在一個實施例中，該方法包括(1)分離光學裝置的接收的光信號的 同相和正交分量，(2 )將該同相分量發(fā)送到該光學裝置的第一光輸出， (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。
前面已經描繪了本發(fā)明的優(yōu)選和替代特征，使本領域技術人員可以 更好地理解下面的詳細說明。下文還將描述構成權利要求的主體的附 加特征。本領域技術人員應該理解，他們能夠^艮容易地使用所公開的 概念和特定實施例作為基礎來設計或修改其它結構，來執(zhí)行本發(fā)明的 相同目的。本領域技術人員還認識到這樣的等價構造不偏離本發(fā)明的 3晴神和范圍。


為了更全面地理解本發(fā)明，現在將參考下文結合附圖的說明，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
調偏振多路復用光信號并且將該偏振多路復用光信號轉化為表示該偏
振多路復用光信號的同相和正交分量的電信號；
圖2更詳細地示出了依照本發(fā)明的原則構造的圖1的偏振分集接收
器的光學部分；
5圖3示出了可以在圖2的所述光學部分中使用的光混合器的一個實 施例的框圖4示出了依照本發(fā)明的原則執(zhí)行的對接收的光信號進行接收的方 法的 一個實施例的流程圖。
具體實施例方式
初始參照圖1示出的是總體標記為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接收的光信號S 110并且將該光信號S UO轉化為表示S 110的同相和正交分量的電信號，該光信號是相干和 偏振-多路復用的。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LO 120解調 S 110。 S 110和LO 120被接收到光學部分130中，該光學部分可以包 括偏振不敏感光混合器。該光學部分130以將在圖3中示出的方式分 束和耦合S U0和LO 120,以產生分別提供給探測器140、 150的至少 兩個輸出光信號，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提供電信號給信號處理單元160,該信號處理單元負 責從該電信號中提取數字數據。該數字數椐在稱為數據輸出(DATA OUT) 的輸出上提供。數據輸出還被提供給時鐘恢復和本地振蕩器單元170, 該時鐘恢復和本地振蕩器單元負責提取時鐘信號和基于其生成LO 120。 盡管本領域技術人員熟悉圖1的接收器100的整體結構，現在參考圖2 將可以看到，所述接收器100的光學部分130的配置與傳統(tǒng)的偏振分 集接收器有本質不同。
現在轉到圖2,該圖更詳細地示出了依照本發(fā)明的原則構造的圖1 的偏振分集接收器100的光學部分。該光學部分130包括光學裝置210， 該光學裝置210在圖2的實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于它的目標技術功能， 例如，插入損失，功率分離比率和相移，基本表現出偏振無關的特性。 例如，90° (n/2)的移相器對于所有偏振態(tài)應該提供90。 土5°的相移。
光學裝置210具有兩個光輸入和四個光輸出。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)與該四個光輸出中的每一個耦合。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的每一個具有兩個輸出，都標記為"H"和"V"。 這樣，產生了八個信號。PBS 220產生lH和Iv， PBS 230產生lH和工v， PBS 240產生QH和Qv, PBS 250產生^和仏。IH, Iv，丄H，丄v, QH, Qv, 仏和^被提供給配置為四個差分對的光電探測器260。光電探測器260 的四個差分對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的每個可以與所述光學裝置210對齊，使 得對于在第一或第二光輸入的線性偏振輸入信號，PBS 220、 230、 240 和250中每一個在兩個輸出端口 H和V上的光功率比率對于所有四個 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的部分上特別對齊，為了圖1的接收器100工作 得最好，LO的偏振態(tài)應該與所述光學裝置210對齊，以使得前述的功 率比率接近于1。
重新參考圖1,光學部分130 (其包括光學裝置210和四個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(位于單個基片上或者在共同模塊 中)。在后一種情況下，所迷單個基片或共同模塊還可以包括前置放 大器270或看起來對給定應用有利的其它電路。
現在轉到圖3,其示出了可以在圖2的光學部分中使用的光混合器的 一個實施的框圖。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具有兩個輸出。第一個輸出產生I,該I是S+L0。第二輸出產生丄，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具有兩個輸出。第一輸出產生Q，該Q是 S+jL0，其中j代表復數。(LO和JL0具有由n/2移相器創(chuàng)建的n/2相 差。)第二輸出產生Q,該^_是-(S-jLO)。如上所述，I，丄，Q， Q 被提供給四個PBS,該四個PBS分別提供Ih， Iv, L, iv， Q , Qv， ^和Qv。
現在轉到圖4 ，其示出了依照本發(fā)明的原則執(zhí)行的對接收的光信號進 行接收的方法的一個實施例的流程圖。應理解，盡管該方法的各個步 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的。
該方法開始于起始步驟410。在步驟415,接收的光信號的同相和正 交分量被接收到光學裝置中并且在其中分離。在一個實施例中，該光 學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。在一個實施例中，該笫一和笫三光輸出被配置用于作 為差分輸出對。類似的，第二和第四光輸出被配置用于作為差分輸出 對。
在步驟460中，在多個H光輸出上產生多個偏振分量。在步驟465 中，在多個V光輸出上產生多個正交偏振分量。該方法在結束步驟470 結束。
盡管已經詳細描述了本發(fā)明，本領域技術人員應該理解他們可以在 其中進行各種修改、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。
權利要求
1. 一種設備，包括光學裝置，該光學裝置被配置用于分離接收的光信號的同相和正交分量，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的第二光輸入。
4. 權利要求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在H光輸出上產生一個偏振分量并且在V光輸出上產生正交偏振分量，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偏振。
6. 權利要求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，并且所述第二和第四光輸出被配置用于作為差分輸出對。
7. 權利要求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. —種對接收的光信號進行接收的方法，包括分離光學裝置的所迷接收的光信號的同相和正交分量；將所述同相分量發(fā)送給所述光學裝置的第一光輸出；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
一種設備，偏振分集接收器和對接收的光學信號進行接收的方法。在一個實施例中，該設備包括光學裝置，該光學裝置被配置用于分離接收的光信號的同相和正交分量，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H04B10/148GK101479967SQ200780023497
公開日2009年7月8日 申請日期2007年6月14日 優(yōu)先權日2006年6月23日
發(fā)明者A·B·利文, N·卡內達 申請人:盧森特技術有限公司