本發(fā)明涉及一種解調(diào)裝置，尤其是涉及一種實現(xiàn)光差分正交相移鍵控DQPSK（Differential Quaternary Phase-Shift Keying）調(diào)制信號的解調(diào)裝置，屬于光通信領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著通信行業(yè)的發(fā)展，高抗干擾性、高傳輸速率的信號調(diào)制方式是人們不斷追求的，對光的DQPSK調(diào)制是光通信領(lǐng)域中一種新型的調(diào)制格式。由于DQPSK調(diào)制信號對于噪聲、非線性效應(yīng)和相干串?dāng)_具有更高的容忍度，故其是目前唯一能夠在50GHz通道間隔的系統(tǒng)中完成40Gb/s速率處理的調(diào)制技術(shù)。

DQPSK調(diào)制信號必須要有相應(yīng)的解調(diào)裝置才能夠?qū)π盘栠M(jìn)行解調(diào)并接收且把所接收到的信息恢復(fù)出來，傳統(tǒng)的DQPSK解調(diào)裝置利用兩套DPSK解調(diào)裝置實現(xiàn)對DQPSK信號的解調(diào)，從而不但使得解調(diào)設(shè)備體積較大，而且相應(yīng)的制造成本也大為提高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種體積小巧、性能良好的DQPSK集成解調(diào)裝置。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

一種DQPSK集成解調(diào)裝置，其包括偏振光干涉系統(tǒng)、光探測陣列和耦合器，所述光探測陣列位于偏振光干涉系統(tǒng)的出光側(cè)，并將偏振光干涉系統(tǒng)的輸出光通過耦合器耦合進(jìn)光探測陣列；

所述偏振干涉系統(tǒng)包括：

偏振光發(fā)生組件，所述偏振光發(fā)生組件輸入端接入光纖信號源裝置，所述偏振光發(fā)生組件包括光纖輸入準(zhǔn)直器、偏振分束器和設(shè)置在偏振分束器的出光側(cè)的半波片Ⅰ，所述偏振分束器置于光纖輸入準(zhǔn)直器的出光側(cè)，將輸入光分成兩束，形成上下分布且光軸方向垂直的兩束線偏振光，所述半波片Ⅰ置于偏振分束器的上半部，并將方向垂直的兩束線偏振光變成同光軸方向的兩束上下分布的線偏振光；

延遲線干涉裝置，置于偏振光發(fā)生組件的后端，所述延遲線干涉裝置包括起偏器、移束器Ⅱ、四分之一波片Ⅱ、轉(zhuǎn)向棱鏡Ⅰ、偏振分束/合束器、四分之一波片Ⅲ、相位調(diào)節(jié)器、光楔對、反射鏡和檢偏器，所述起偏器設(shè)置于偏振分束/合束器的入光側(cè)，兩束線偏振光經(jīng)移束器Ⅱ在X 方向上均進(jìn)一步再分成兩束光，四分之一波片Ⅱ位于移束器Ⅱ的出光面一側(cè)，所述轉(zhuǎn)向棱鏡Ⅰ與四分之一波片Ⅱ平行設(shè)置，并將光束向上折轉(zhuǎn)90度進(jìn)入偏振分束/合束器，所述反射鏡設(shè)置于偏振分束/合束器的另一側(cè)，所述四分之一波片Ⅲ設(shè)置于反射鏡之前，所述相位調(diào)節(jié)器和光楔對分別位于四分之一波片 Ⅲ的出光側(cè)，所述檢偏器設(shè)置于偏振分束/合束器的出光側(cè)，所述起偏器將上下兩束線偏振光變成橢圓偏振光進(jìn)入偏振分束/合束器，所述偏振分束/合束器將上下兩束橢圓偏振光分成強度50/50的兩路垂直的S偏振光和P偏振光，此兩路偏振光分別經(jīng)由四分之一波片Ⅲ后由反射鏡原路返折回去進(jìn)入偏振分束/合束器，由偏振分束/合束器合并后進(jìn)入檢偏器，發(fā)生干涉；

合光耦合組件，置于延遲線干涉裝置的后端，所述合光耦合組件包括偏振分光器Ⅱ、轉(zhuǎn)向棱鏡Ⅲ、移束器Ⅲ和設(shè)置在移束器Ⅲ入光側(cè)下半部或上半部分的半波片Ⅱ、移束器Ⅳ和設(shè)置在移束器Ⅳ入光側(cè)下半部或上半部分的半波片Ⅳ與半波片Ⅲ、三角棱鏡Ⅰ、三角棱鏡Ⅱ、透鏡Ⅰ和透鏡Ⅱ，所述三角棱鏡Ⅰ、三角棱鏡Ⅱ設(shè)置于所述偏振光干涉系統(tǒng)的出光側(cè)，所述透鏡Ⅰ、透鏡Ⅱ分別設(shè)置于三角棱鏡Ⅰ、三角棱鏡Ⅱ與光探測陣列之間。

所述延遲線干涉裝置形成50/50分光比的兩束輸出光。

所述偏振分束器與移束器Ⅲ是一對結(jié)構(gòu)相同、光軸在X方向呈180°反轉(zhuǎn)的偏振光耦合器件。

所述偏振分束器與移束器Ⅳ是一對結(jié)構(gòu)相同、光軸在X方向呈180°反轉(zhuǎn)的偏振光耦合器件。

所述光楔對中的兩個光楔有相同的楔角，并且其一光楔固定于基座，另一個光楔安裝于壓電陶瓷驅(qū)動器的端部。

所述光探測陣列為PD陣列。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明DQPSK集成解調(diào)裝置的兩端DPSK共用置于延遲線干涉裝置前端的偏振光發(fā)生組件，直至后端對Z軸方向合光時才將兩套DPSK分開，共用后大大減少了器件數(shù)量，不但減小了體積，而且能夠有效降低成本；在延遲線干涉裝置中，通過光楔對和相位調(diào)節(jié)器，實現(xiàn)光差分正交相移，使DQPSK集成解調(diào)裝置的IL、PDL、ISO、FSR滿足指標(biāo)要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種DQPSK集成解調(diào)裝置的實施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為Tuning speed測試圖譜；

圖3為相移效果圖；

圖4和圖5分別為端口Q和端口 L經(jīng)解調(diào)得出的TDFS信號光譜圖；

其中：

光纖信號源裝置100

光纖輸入準(zhǔn)直器210

偏振分束器221

移束器Ⅱ222

移束器Ⅲ223

移束器Ⅳ224

半波片Ⅰ311

半波片Ⅱ312

半波片Ⅲ313

半波片Ⅳ314

起偏器321

四分之一波片Ⅱ322

四分之一波片Ⅲ323

檢偏器324

偏振分光器Ⅱ520

偏振分束/合束器510

轉(zhuǎn)向棱鏡Ⅰ411

反射鏡420

轉(zhuǎn)向棱鏡Ⅱ413

轉(zhuǎn)向棱鏡Ⅲ415

光楔對710

壓電陶瓷驅(qū)動器720

相位調(diào)節(jié)器730

棱鏡Ⅰ811

棱鏡Ⅱ812

透鏡Ⅰ821

透鏡Ⅱ822

光探測陣列900。

具體實施方式

現(xiàn)在將在下文中參照附圖更加充分地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的示例性實施例，從而本公開將本發(fā)明的范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式實現(xiàn)，并且不應(yīng)被解釋為限制于這里闡述的實施例。

實施例：

參見圖1，本發(fā)明一種DQPSK集成解調(diào)裝置，其包括偏振光干涉系統(tǒng)、光探測陣列900和耦合器。光探測陣列900為PD陣列，是一種高速光接收器，光探測陣列900位于偏振光干涉系統(tǒng)的出光側(cè)，耦合器將偏振光干涉系統(tǒng)的輸出光耦合進(jìn)光探測陣列900，再由光探測陣列900將光信號導(dǎo)入40G光傳輸系統(tǒng)。

其中偏振干涉系統(tǒng)包括延遲線干涉裝置和置于延遲線干涉裝置前端的偏振光發(fā)生組件、置于延遲線干涉裝置后端的合光耦合組件。

在偏振光發(fā)生組件的輸入端接入光纖信號源裝置100，光纖信號源裝置100以激光為光源，通過光纖傳輸，進(jìn)入偏振光發(fā)生組件。偏振光發(fā)生組件包括光纖輸入準(zhǔn)直器210、偏振分束器221和設(shè)置在偏振分束器221的出光側(cè)的半波片Ⅰ311，偏振分束器221置于光纖輸入準(zhǔn)直器210的出光側(cè)，偏振分束器221為YVO4棱鏡，半波片Ⅰ311置于偏振分束器221的上半部，并僅覆蓋兩束線偏振光中的一束并進(jìn)一步將該束線偏振光光軸旋轉(zhuǎn)90°，即將方向垂直的兩束線偏振光變成同光軸方向（X方向）的兩束上下分布的線偏振光。偏振分束器221將輸入光在X軸方向（XYZ方向如圖1所示）分成兩束，形成上下分布且光軸方向垂直的兩束線偏振光。

延遲線干涉裝置包括起偏器321、移束器Ⅱ222、四分之一波片Ⅱ322、轉(zhuǎn)向棱鏡Ⅰ411、偏振分束/合束器510、轉(zhuǎn)向棱鏡Ⅱ413、四分之一波片Ⅲ323、相位調(diào)節(jié)器730、光楔對710、反射鏡420和檢偏器324。起偏器321位于偏振分束器221的出光側(cè)。移束器Ⅱ222位于起偏器321的出光側(cè)，兩束線偏振光經(jīng)移束器Ⅱ222在X 方向上均進(jìn)一步再分成兩束光，此處移束器Ⅱ222是作為DPSK 解調(diào)器將光波分成平行的兩組。四分之一波片Ⅱ322位于移束器Ⅱ222的出光側(cè)。所述轉(zhuǎn)向棱鏡Ⅰ411與四分之一波片Ⅱ322平行設(shè)置，并將由四分之一波片Ⅱ322出射的光束向上折轉(zhuǎn)90度進(jìn)入轉(zhuǎn)向棱鏡Ⅰ411上方的偏振分束/合束器510。所述四分之一波片Ⅲ323位于轉(zhuǎn)向棱鏡Ⅱ413和偏振分束/合束器510 的出光側(cè)。檢偏器324設(shè)置于偏振分束/合束器510的出光側(cè)，四分之一波片Ⅲ323設(shè)置于反射鏡420之前，使偏振光發(fā)生相位90°反轉(zhuǎn)。

轉(zhuǎn)向棱鏡Ⅱ413與偏振分束/合束器510垂直設(shè)置，圖中以轉(zhuǎn)向棱鏡Ⅱ413垂直設(shè)置于偏振分束/合束器510的上方示意。四分之一波片 Ⅲ323設(shè)置在偏振分束/合束器510和反射鏡420之間。經(jīng)四分之一波片Ⅱ322后，光波被偏振分束/合束器510進(jìn)一步在x-y平面分解，其中一束發(fā)生反射直接進(jìn)入四分之一波片 Ⅲ323，另一束經(jīng)轉(zhuǎn)向棱鏡Ⅱ413后再進(jìn)入四分之一波片 Ⅲ323。相位調(diào)節(jié)器730和光楔對710分別位于四分之一波片 Ⅲ323的出光側(cè)。轉(zhuǎn)向棱鏡Ⅱ413、偏振分束/合束器510、四分之一波片Ⅲ323、光楔對710、壓電陶瓷驅(qū)動器720、相位調(diào)節(jié)器730和反射鏡420 構(gòu)成的分光合光裝置用于將偏振光分配到兩路干涉臂中以形成光程差，所述光程差取決于轉(zhuǎn)向棱鏡Ⅱ413和偏振分束/合束器510之間的距離、轉(zhuǎn)向棱鏡Ⅱ413和偏振分束/合束器510與反射鏡420之間的距離以及四分之一波片Ⅲ323、光楔對710和相位調(diào)節(jié)器730的厚度，相位調(diào)節(jié)器730和光楔對710分別覆蓋兩路干涉臂。經(jīng)雙程后，四分之一波片Ⅲ323用于90度旋轉(zhuǎn)光的偏振狀態(tài)。由于偏振狀態(tài)發(fā)生了旋轉(zhuǎn)，由反射鏡420反射回的光波進(jìn)入偏振分束/合束器510，偏振分束/合束器510的檢偏器324將來自兩臂的線偏振光變成圓偏振光。經(jīng)偏振分束/合束器510后，由于兩臂存在光程差，兩臂的圓偏振光就發(fā)生了干涉。在其中一臂的相位調(diào)節(jié)器730用于改變這兩臂的光程差。同時，相位調(diào)節(jié)器730用于保持兩組DPSK 解調(diào)器之間的90度相位差。

此處的光楔對710有兩個，其中一個光楔711固定于基座，另一個光楔712安裝于壓電陶瓷驅(qū)動器 720的端部。這兩個光楔711、712有相同的楔角。當(dāng)他們合用時相當(dāng)于厚度可變的平面光學(xué)板。當(dāng)一個電壓加載至光楔對710時，光楔712可以前后移動。因此不用改變光波的傳播方向就可以改變光程。

起偏器321將上下兩束線偏振光變成橢圓偏振光進(jìn)入偏振分束/合束器510，偏振分束/合束器510將上下兩束橢圓偏振光分成強度50/50的兩路垂直的S偏振光（簡稱S光）和P偏振光（簡稱P光），其中S光與P光都在XOY平面內(nèi)，S光軸平行于Y軸，而P光平行于X軸。S光在偏振分束/合束器510內(nèi)沿Y軸的反方向前行，在偏振分束/合束器510的另一端發(fā)生全反射后沿Z軸出射，經(jīng)四分之一波片Ⅱ322后由反射鏡420原路返折回去進(jìn)入偏振分束/合束器510，此過程中，S光發(fā)生相位90°反轉(zhuǎn)變成P光。P光路徑的偏振分束/合束器510與四分之一波片Ⅱ322的之間設(shè)置相位調(diào)節(jié)器730和光楔對710。相位調(diào)節(jié)器730和光楔對710分別位于四分之一波片 Ⅲ323的出光側(cè)。相位調(diào)節(jié)器730僅覆蓋Z方向的右側(cè)上下兩路P光的光路。光楔對710僅覆蓋Z方向的右側(cè)上下兩路S光的光路。

P光經(jīng)偏振分束/合束器510后沿Z軸直接出射到四分之一波片Ⅱ322后由反射鏡420原路返折，再經(jīng)相位調(diào)節(jié)器730后進(jìn)入偏振分束/合束器510，P光發(fā)生相位90°反轉(zhuǎn)變成S光，在偏振分束/合束器510折轉(zhuǎn)90°沿Y軸出射。

干涉后的沿X方向上下兩束光經(jīng)偏振分光器Ⅱ520后分解成兩路。一路光束經(jīng)半波片Ⅱ312后進(jìn)入移束器Ⅲ223，半波片Ⅱ312設(shè)置在移束器Ⅲ223的入光側(cè)下半部，將左右兩束光的下半部偏振光的光軸旋轉(zhuǎn)90°。所述移束器Ⅲ223將相干后90°相位差的兩束沿Y方向左右分開。移束器Ⅲ223與偏振分束器221是一對結(jié)構(gòu)相同、光軸反轉(zhuǎn)180°的耦合器件，其將偏振分光器Ⅱ520出射的沿Y軸左右兩束光的各自上下（X方向）兩束光合并，形成左右兩束平行的輸出光。偏振分束器221、移束器Ⅲ223、偏振分光器Ⅱ520均為YVO4晶體，YVO4晶體具有較大的折射率值及雙折射率差，其優(yōu)良的雙折射性能使其成為重要的光學(xué)元件。

另一路光束經(jīng)轉(zhuǎn)向棱鏡Ⅲ415、半波片Ⅳ314與半波片Ⅲ313后進(jìn)入移束器Ⅳ224，半波片Ⅲ313緊貼在轉(zhuǎn)向棱鏡Ⅲ415的出光側(cè)，半波片Ⅳ314設(shè)置在移束器Ⅳ224入光側(cè)上半部，半波片Ⅳ314將左右兩束光的下半部偏振光的光軸旋轉(zhuǎn)90°。所述移束器Ⅳ224將相干后90°相位差的兩束沿Y方向左右分開。移束器Ⅳ224與偏振分束器221也是一對結(jié)構(gòu)相同、光軸反轉(zhuǎn)180°的耦合器件，其將轉(zhuǎn)向棱鏡Ⅲ415出射的沿Y軸左右兩束光的各自上下（X方向）兩束光合并，形成左右兩束平行的輸出光。偏振分束器221、移束器Ⅳ224、偏振分光器Ⅱ520均為YVO4晶體，YVO4晶體具有較大的折射率值及雙折射率差，其優(yōu)良的雙折射性能使其成為重要的光學(xué)元件。

上述延遲線干涉裝置形成分光強度50/50的兩束輸出光，其中一束光的光程和相位變化可由相位調(diào)節(jié)器730控制，另外一束光的光程和相位變化可由光楔對710控制，兩束光合并相干，產(chǎn)生位相相差90°的兩束光。

為了將光耦合入兩組光探測陣列900，需要使用棱鏡Ⅰ811、棱鏡Ⅱ812、透鏡Ⅰ821、透鏡Ⅱ822。棱鏡Ⅰ811和棱鏡Ⅱ812可以是三角棱鏡。透鏡Ⅰ821和透鏡Ⅱ822可以是C-lense也可以是G-lense。從偏振光干涉系統(tǒng)出射的光分別通過透鏡Ⅰ821和透鏡Ⅱ822將光經(jīng)自由空間耦合到光探測陣列900的接受面。

經(jīng)過數(shù)次實驗和可靠性的論證試驗，本發(fā)明集成解調(diào)接收器性能參數(shù)指標(biāo)，如圖2-圖5所示。

由此可見，本發(fā)明集成解調(diào)接收器在溫度-5～75℃之間，可用于整個C波段，C波段的波長范圍為1528nm至1567nm，IL、PDL、ISO、FSR滿足指標(biāo)要求。由于在前端設(shè)置了偏振光發(fā)生組件，入射光中的兩個偏振分量被轉(zhuǎn)換成同一方向，因而使得整套干涉儀具有極低偏振相關(guān)損耗、相移和高消光比。具體表現(xiàn)：25℃時，Dither信號的Tuning Speed約為5ms，如圖2所示；端口I與端口Q的相移值在80度至86度之間基本與溫度不相關(guān)，如圖3所示；在溫度-5～75℃之間，本發(fā)明的集成解調(diào)接收器的TDFS（頻率移動溫度穩(wěn)定性）大約為0.3FSR漂移，如圖4和圖5所示的端口Q和端口I的TDFS值為0.28FSR，本發(fā)明的集成解調(diào)接收器的扦損IL可做到1dB以下，偏振相關(guān)損耗PDL可達(dá)到0.1dB以下。

另外，本發(fā)明利用光學(xué)耦合技術(shù)將光通訊系統(tǒng)中的干涉系統(tǒng)與接收系統(tǒng)通過耦合器集成在同一系統(tǒng)中，形成集成解調(diào)接收器，減小了其封裝尺寸，有利于光通訊的小型化發(fā)展。

本發(fā)明的一種DQPSK集成解調(diào)裝置不限于上述優(yōu)選實施例，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本發(fā)明權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍內(nèi)。

需要指出的是，熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員對本發(fā)明的具體實施方式所做的任何改動均不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求書的范圍。相應(yīng)地，本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍也并不僅僅局限于前述具體實施方式。