專利名稱：相移鍵控解調制器及四相相移鍵控解調制器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光信號調制解調技術，特別涉及一種相移鍵控解調制器及四相相移鍵控解調制器，屬于光纖通信技術領域。
背景技術：
相移鍵控(Phase Shift Keying，簡稱PSK)是一種用載波相位表示輸入信號信息的調制技術。一般的數字調制方式是用有限的確定的數字來代表數字信息，而PSK是采用信號中有限的相位信息來代表數字信息。其中每一個相位信息都代表了一個特定的二進制數字。通常地，相位信號代表的信息量與二進制的數字信息量相同，所有的由相位信息組成的特定的相位信號就組成了一個信號波。解調制器，就是被設計用來還原這些相位信號以示出其所代表的原始數字信息的，要求接收端能比較接收到的相位信號和參考信號的相位信息，這樣的系統(tǒng)被稱為相干系統(tǒng)。除了直接用光信號的相位代表數字信息之外，還可以用光信號的相位的改變量來代表數字信息。這種解調制的方式是通過探測接收到的光信號的相位的改變量來實現(xiàn)的， 而不是通過探測光信號的相位的具體值。因為這種解調制方式探測的是連續(xù)的光信號間的相位的改變量，所以又被稱為微分相移鍵控(Differential Phase Shift Keying，簡稱 DPSK)。相對于PSK，DPSK很大程度上簡化了解調制器的復雜程度，它不需要一個參考信號以檢測確切的相位信息，即采用的是非相干的方式。DPSK解調制器包括分束器和反射器，都固定在同一平板上。分束器用于將入射光分為反射光和折射光，其中，反射光所在的光路為反射光臂，折射光所在的光路為折射光臂；反射器用于反射分束器分出的反射光和折射光。若反射器選用反射鏡，可以設置兩個反射鏡，分別用于反射分束器分出的兩束光。經反射器反射的光再次回到分束器上，并在分束器上發(fā)生干涉現(xiàn)象，得到干涉譜，即光強調制后的光信號，具體過程如下。在采用了 DPSK的光通信技術中，接收端需要一種將相位調制信號轉換為光強調制信號的解調制方式，從而解調出原始的數字信息的一種解調制方式。該解調制方式是通過比較連續(xù)的兩個碼元間的相位差別將相位調制的信號轉換為強調制的信號的。從原理上說該解調制方式為，將入射的光信號分成強度相等的兩束光信號，這兩束光信號分別經過不同的光程，從而使它們具有一個相位差，再讓它們進行干涉，從而產生具有光強極大和極小值的干涉譜，這個干涉譜就是光強調制后的光信號。要達到這個目的，分出的兩束光信號的光程差應等于光在兩個信號間隔時間內走過的距離，其中信號間隔時間為信號傳輸的間隔時間，一般信號的傳輸速率有2. 5Gbps, 10(ibpS，40(;bpS。由于兩束光信號間的光程差精確等于光在兩個信號間隔時間內走過的距離，因此，需要精確控制其光程差，對于一個DPSK解調制器來說這是很重要的。但是現(xiàn)階段使用的DPSK解調制器用溫控裝置對其光程差進行精確的控制或調諧的難度較大
發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種相移鍵控解調制器及四相相移鍵控解調制器，用以實現(xiàn)對兩束光信號進行精確的控制或調諧。本發(fā)明提供一種相移鍵控解調制器，包括分束器和反射器，所述分束器和反射器固定在同一平板上，其中還包括相位延遲裝置，所述相位延遲裝置設置在所述平板上，且位于所述分束器和反射器之間的光路上，用于對經所述分束器分出的一路光線產生相位延遲。如上所述的相移鍵控解調制器，優(yōu)選的是所述相位延遲裝置為相位調制器，所述相位調制器包括電阻加熱器和硅基片，兩者電性連接，所述電阻加熱器用于控制所述硅基片的溫度；所述硅基片固定設置在所述分束器和反射器之間，用于對穿設通過的光線產生延遲。如上所述的相移鍵控解調制器，優(yōu)選的是所述硅基片朝向所述反射器方向的側面上、以及所述硅基片朝向所述分光棱鏡方向的側面上都涂布有增透膜。如上所述的相移鍵控解調制器，優(yōu)選的是所述相位延遲裝置為楔形調制器；所述楔形調制器包括第一楔形塊和第二楔形塊，兩者相互平行設置在所述平板上，且位于所述分束器和反射器之間；第一楔形塊和/或第二楔形塊能沿著折射光臂或反射光臂的方向移動。如上所述的相移鍵控解調制器，優(yōu)選的是所述反射器包括第一反射鏡和第二反射鏡，分別位于所述分束器的反射光臂和折射光臂上；所述相位延遲裝置位于所述第一反射鏡和分束器之間，或所述相位延遲裝置位于所述第二反射鏡和分束器之間。如上所述的相移鍵控解調制器，優(yōu)選的是所述分束器為分光棱鏡，所述分光棱鏡為兩個直角棱鏡貼合而成，兩個分光棱鏡的斜面之間夾設有分束膜；所述分光棱鏡的非偏振分光系數為50 50。如上所述的相移鍵控解調制器，優(yōu)選的是所述分束器為分束平板，所述分束平板的入射面上設置有分束膜；所述分束平板的非偏振分光系數為50 50。如上所述的相移鍵控解調制器，優(yōu)選的是所述反射器還包括第三反射鏡，以設定位置設置在所述平板上，位于...干涉后光信號的出射光路中，以反射干涉后得到的光信號。如上所述的相移鍵控解調制器，優(yōu)選的是還包括入射光纖和出射光纖；所述入射光纖位于所述分束器的入射面；所述出射光纖位于所述分束器的出射面；所述入射光纖用于發(fā)出的入射光，所述入射光進入所述分束器的入射角小于45° ；所述出射光纖用于接收干涉后的光信號。本發(fā)明還提供一種四相相移鍵控解調制器，其中包括兩個本發(fā)明所提供的相移鍵控解調制器；兩個所述相移鍵控解調制器干涉后得到的光信號的相位差相互之間保持 90°的相位差。本發(fā)明提供的相移鍵控解調制器及四相相移鍵控解調制器，在分束器和反射器之間設置相位延遲裝置，以對分束器分出的一路光線產生延遲，通過精確控制兩束干涉光信號的光程差，以實現(xiàn)對兩束光信號的精確控制或調諧。本發(fā)明提供的相移鍵控解調制器，結構簡單，使用方便，且性能可靠。


圖1為光線達到分束器后的分束過程示意圖。圖2為再次分束產生干涉的光路分析示意圖。圖3為本發(fā)明實施例一提供的相移鍵控解調制器的示意圖。圖4為本發(fā)明實施例二提供的相移鍵控解調制器的示意圖。圖5為本發(fā)明實施例三提供的相移鍵控解調制器的示意圖。圖6為本發(fā)明實施例四提供的四相相移鍵控解調制器的示意圖。附圖標記1-硅基片；4-分光棱鏡；8-平板；11-增透膜；14-移動部件；41-直角棱鏡。
具體實施例方式為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明提供一種相移鍵控解調制器，包括分束器和反射器，分束器和反射器固定在同一平板上，其中還包括相位延遲裝置，該相位延遲裝置設置在平板上，且位于分束器和反射器之間的光路上，用于對經分束器分出的一路光線產生相位延遲。分束器用于將入射光分為反射光和折射光，其中，反射光所在的光路為反射光臂， 折射光所在的光路為折射光臂；反射器用于反射分束器分出的反射光和折射光。反射器的實現(xiàn)形式可以為兩塊平面鏡，一塊平面鏡用于反射折射光，另一塊用于反射反射光，如圖1 和圖2所示；反射器還可以為非平面的反射鏡，只要是能夠將反射光和折射光反射回分束器并產生干涉即可。分束器分出的反射光和折射光到達反射器后，被反射回分束器，這兩束被反射的光即為需要進行干涉的兩個光信號，這兩個光信號在分束器上干涉，并輸出干涉
2-第一反射鏡； 6-第一楔形塊； 9-雙光纖準直器； 12-分束平板； 20-第三反射鏡；
3-第二反射鏡； 7-第二楔形塊； 10-單光纖準直器； 13-分束膜； 30-高反膜；■；並圖1為光線達到分束器后的分束過程示意圖，圖2為再次分束產生干涉的光路分析示意圖，參見圖1和圖2，詳細分析反射和折射過程，光線a經過分束器50，分為反射光線 b和折射光線c，反射光線b所在的光路為反射光臂，c所在的光路為折射光臂。反射光線b 到達反射鏡52后、折射光線c到達反射鏡51后，得到反射光線bl和cl，bl到達分束器1 后，再次分束為折射光bll和反射光bl2 ；cl到達分束器1后，再次分束為折射光cll和反射光cl2。bl2和cll干涉，得到第一組干涉譜；bll和cl2干涉，得到第二組干涉譜。當輸入的光信號的波長一定時，干涉譜的光強分配取決于兩束干涉光的光程差， 假設兩束光的光程分別為LpL2,兩個輸出端的光強為IP1、IP2，輸入光強為Ii,那么輸入光強和輸出光強的關系可表達為Ipl ^ I1COS2I-(L1-L2)]Ip2 =I1Sin2I-(L1 -Z2)]這里λ為輸入的光信號的波長。以Ipi為例，當L1固定不變，而L2發(fā)生變化時，Ipi 會在以下狀態(tài)下產生極大值或極小值，極大值ΔΙ= |Α -Z2| = —m = 0,1,2...極小值ΔΙ= |Ζ _L | = W + 2 m = 0,1,2...同樣，當光程差L1-L2不變，而入射光頻率發(fā)生變化時，輸出光強也會產生一系列的極大或極小值。在頻域內相鄰兩極大值之間的間隔稱為自由光譜范圍(Free Spectral Range,簡稱FSR)，F(xiàn)SR可描述為
ο圖3為本發(fā)明實施例一提供的相移鍵控解調制器的示意圖。本發(fā)明實施例一提供一種相移鍵控解調制器，包括分束器和反射器，分束器和反射器固定在同一平板上，其中還包括相位延遲裝置，相位延遲裝置設置在平板8上，且位于分束器和反射器之間的光路上， 用于對經分束器分出的一路光線產生相位延遲。相位延遲裝置的優(yōu)選實現(xiàn)方式為相位調制器，該相位調制器包括電阻加熱器(未示出)和硅基片1，兩者電性連接，電阻加熱器用于控制硅基片1的溫度；硅基片1固定設置在分束器和反射器之間，用于對穿設通過的光線產生延遲。本實施例中，分束器以分光棱鏡為例，反射器的實現(xiàn)形式以第一反射鏡和第二反射鏡為例進行的說明。關于第一反射鏡和分光棱鏡的詳細情況參見下列描述。具體地，在本實施例中，反射器包括第一反射鏡2和第二反射鏡3，分別位于分束器的反射光臂和折射光臂上；相位延遲裝置位于第一反射鏡2和分束器之間。需要說明的是，相位延遲裝置位于第二反射鏡2和分束器之間，同樣可以起到對光線產生相位延遲的作用。在需要的情況下，還可以在折射光臂和反射光臂上分別設置相位延遲裝置，以實現(xiàn)對光線的延遲。
圖3中，第一反射鏡2和第二反射鏡3的反射面上都涂布了高反膜30，以改善涂布效果。反射器選用兩個分開設置的第一反射鏡和第二反射鏡，可以減小整個裝置尺寸。進一步地，分束器為分光棱鏡4，分光棱鏡為兩個直角棱鏡41貼合而成，兩個分光棱鏡41的斜面之間夾設有分束膜13 ；分光棱鏡4的非偏振分光系數為50 50。選用不同非偏振分光系數的分束器，會影響分束出來的兩束光的光強。本實施例的目的在于得到兩束光強相同的分束光，故選用非偏振分光系數為50 50的分光棱鏡。相位調制器位于反射光臂或折射光臂上都可以。電阻加熱器可以固定在平板上， 也可以設置在其他位置，只要硅基片位于反射器和分束器之間即可實現(xiàn)對光線的延遲。控制電阻加熱器的工作電壓，可以控制硅基片的工作于不同的溫度，進而使得經過硅基片的光線折射率和光程發(fā)生變化，進而得到精確控制的干涉譜。為了保證光的穿透效果，硅基片1朝向反射器方向的側面上、以及硅基片朝向分光棱鏡方向的側面上都涂布有增透膜11。實際應用中，分束器朝向反射鏡的表面上也可以涂布增透膜，以減小反射，增強透射效果。反射器用于反射的表面可以涂布高反膜，以改善反射效果。本發(fā)明實施例一提供的相移鍵控解調制器，選用兩個斜面相互貼合的直角棱角組成分光棱鏡，相位延遲裝置選用相位調制器，控制電阻加熱器的工作電壓，可以控制硅基片的工作于不同的溫度，進而使得經過硅基片的光線折射率和光程發(fā)生變化，硅基片的溫度可以精確調控，從而使得干涉光的光程差可以精確控制或調諧。本發(fā)明實施例一提供的相移鍵控解調制器，結構簡單，使用方便，且性能可靠。圖4為本發(fā)明實施例二提供的相移鍵控解調制器的示意圖。本實施例與實施例一的不同之處在于，相位延遲裝置的實現(xiàn)方式不同，在本實施例中，相位延遲裝置為楔形調制器；該楔形調制器包括第一楔形塊6和第二楔形塊7，兩者相互平行設置在平板8上，且位于分束器和反射器之間；第一楔形塊6和/或第二楔形塊7能沿著折射光臂或反射光臂的方向移動。圖4中，以第一楔形塊6能沿著折射光臂的方向移動為例。楔形調制器的結構如圖4所示第一楔形塊6和第二楔形塊7的楔角呈反方向放置，兩個底面平行，兩個斜面也相互平行。第二楔形塊7固定不動，第一楔形塊6固定于能產生形變的裝置，如圖4中所示，第一楔形塊6底面設置有移動部件14，使得第一楔形塊6 可以沿著底面的方向，即折射光臂的方向，作線性運動。移動部件14可以為滑塊或能產生形變的裝置等。隨著第一楔形塊6的移動，第一楔形塊6和第二楔形塊7之間的距離發(fā)生改變，經過該楔形調制器的光的光程將發(fā)生改變，以此起到調節(jié)光程的作用，從而獲得精確可調的自由光譜范圍?？梢岳斫獾氖牵舻谝恍ㄐ螇K6和第二楔形塊7能沿著與折射光臂垂直的方向，即圖4中的上下方向相對移動，那么光線在第一楔形塊6和第二楔形塊7中的光程也會改變，以此也可以起到調節(jié)光程的作用。圖2中以楔形調制器位于折射光臂上為例進行的說明，位于反射光臂上時，效果相同。同樣的道理，也可以將第二楔形塊設置為可移動的形式。第一楔形塊可以滑設在平板上，也可以在平板上設置定位孔，以滿足位置調節(jié)的需要。每個楔形塊的兩個斜面上都可以涂布增透膜，以改善透射效果。本發(fā)明實施例二提供的相移鍵控解調制器，相位延遲裝置選用楔形調制器，隨著第一楔形塊和第二楔形塊之間的距離的改變，經過該楔形調制器的光的光程將發(fā)生改變，以此起到調節(jié)光程的作用，從而使得干涉光的光程差可以精確控制或調諧。本發(fā)明實施例二提供的相移鍵控解調制器，使用方便，結構簡單，且性能可靠。圖5為本發(fā)明實施例三提供的相移鍵控解調制器的示意圖。本發(fā)明實施例三提供一種相移鍵控解調制器，包括分束器和反射器，分束器和反射器固定在同一平板上，其中還包括相位延遲裝置，相位延遲裝置設置在平板上，且位于分束器和反射器之間的光路上，用于對經分束器分出的一路光線產生相位延遲。本發(fā)明實施例三提供的相位延遲裝置與實施例一中的相位延遲裝置相同，效果也相同，在此不再贅述?？蛇x地，分束器為分束平板12，分束平板12的入射面上設置有分束膜13 ；分束平板12的非偏振分光系數為50 50。分束器不管選用分光棱鏡或分束平板，都需保證能干涉后的光信號能正常輸出， 也就是說，選定分束器后，反射器的位置需要相應調整。在本實施例中，反射器除了包括第一反射鏡2和第二反射鏡3外，反射器還包括第三反射鏡20，以設定位置設置在平板8上，位于干涉后光信號的出射光路中，以反射干涉后得到的光信號。第三反射鏡20的反射面涂布有高反膜30，以提升反射效果。第三反射鏡用于反射干涉后得到的光譜，根據入射光的反射光路和折射光路，即可得到第三反射鏡應設置的位置，本領域技術人員根據需要進行設置即可。放置第三反射鏡的位置可以直接設置成干涉光譜接收器，比如，準直光纖。不設置第三反射鏡不會影響整個裝置的作用，設置第三反射鏡的作用是為了便于輸出兩組干涉譜，并減小設備尺寸。進一步地，相移鍵控解調制器還包括入射光纖和出射光纖；入射光纖位于分束器的入射面；出射光纖位于分束器的出射面；入射光纖用于發(fā)出的入射光，入射光進入分束器的入射角小于45° ；出射光纖用于接收干涉后的光信號。在本實施例中，入射光纖選用的是雙光纖準直器9，出射光纖選用的是單光纖準直器10。雙光纖準直器9中，其中一個光纖用于向分束器中輸入入射光，另一根光纖用于輸出干涉譜。單光纖準直器10用于輸出另一組干涉譜。平板分束器采用小于45°的入射角，以減小偏振相關參數對不同偏振光的影響， 并減小偏振相關損耗及偏振相關相移。本發(fā)明實施例三提供的相移鍵控解調制器，選用分束平板作為分束器，同樣可以實現(xiàn)光程的精確控制和調諧。另外，楔形調制器也同樣適用于本實施例的技術方案。需要說明的是，入射光線選用的是雙光纖準直器，出射光纖選用的是單光纖準直器同樣適用于本發(fā)明的其他實施例，詳請參見圖1和圖2。圖6為本發(fā)明實施例四提供的四相相移鍵控解調制器的示意圖。本發(fā)明實施例四提供一種四相相移鍵控解調制器，其中包括兩個本發(fā)明任意所述的相移鍵控解調制器；兩個相移鍵控解調制器干涉后得到的光信號的相位差保持90°。本發(fā)明實施例四提供的四相相移鍵控解調制器，其每個干涉譜中的兩束干涉光的往返光程差所產生的時延為輸入光信號周期，由此產生的FSR與輸入光信號速率相同。如圖6所示，本發(fā)明的提出的是由兩個相移鍵控解調制器構成，在輸入端先由一個50 50分束器將光信號分到兩個相移鍵控解調制器中，實際應用中，為保證輸出信號的相差位，這兩個相移鍵控解調制器的自由光譜范圍可能不完全相同。在頻譜上看，輸出光峰值頻率在四個輸出端之間的間隔都保持在四分之一。在這種四相相移鍵控解調制器中，自由光譜范圍約是信號速率的一半。本本發(fā)明實施例四提供的四相相移鍵控解調制器，工作狀態(tài)穩(wěn)定，操作方便。最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。
權利要求
1.一種相移鍵控解調制器，包括分束器和反射器，所述分束器和反射器固定在同一平板上，其特征在于還包括相位延遲裝置，所述相位延遲裝置設置在所述平板上，且位于所述分束器和反射器之間的光路上，用于對經所述分束器分出的一路光線產生相位延遲。
2.根據權利要求1所述的相移鍵控解調制器，其特征在于所述相位延遲裝置為相位調制器，所述相位調制器包括電阻加熱器和硅基片，兩者電性連接，所述電阻加熱器用于控制所述硅基片的溫度；所述硅基片固定設置在所述分束器和反射器之間，用于對穿設通過的光線產生延遲。
3.根據權利要求2所述的相移鍵控解調制器，其特征在于所述硅基片朝向所述反射器方向的側面上、以及所述硅基片朝向所述分光棱鏡方向的側面上都涂布有增透膜。
4.根據權利要求1所述的相移鍵控解調制器，其特征在于 所述相位延遲裝置為楔形調制器；所述楔形調制器包括第一楔形塊和第二楔形塊，兩者相互平行設置在所述平板上，且位于所述分束器和反射器之間；第一楔形塊和/或第二楔形塊能沿著折射光臂或反射光臂的方向移動。
5.根據權利要求1所述的相移鍵控解調制器，其特征在于所述反射器包括第一反射鏡和第二反射鏡，分別位于所述分束器的反射光臂和折射光臂上；所述相位延遲裝置位于所述第一反射鏡和分束器之間，或所述相位延遲裝置位于所述第二反射鏡和分束器之間。
6.根據權利要求5所述的相移鍵控解調制器，其特征在于所述分束器為分光棱鏡，所述分光棱鏡為兩個直角棱鏡貼合而成，兩個分光棱鏡的斜面之間夾設有分束膜；所述分光棱鏡的非偏振分光系數為50 50。
7.根據權利要求4所述的相移鍵控解調制器，其特征在于 所述分束器為分束平板，所述分束平板的入射面上設置有分束膜； 所述分束平板的非偏振分光系數為50 50。
8.根據權利要求7所述的相移鍵控解調制器，其特征在于所述反射器還包括第三反射鏡，以設定位置設置在所述平板上，位于干涉后光信號的出射光路中，以反射干涉后得到的光信號。
9.根據權利要求1所述的相移鍵控解調制器，其特征在于 還包括入射光纖和出射光纖；所述入射光纖位于所述分束器的入射面；所述出射光纖位于所述分束器的出射面； 所述入射光纖用于發(fā)出的入射光，所述入射光進入所述分束器的入射角小于45° ； 所述出射光纖用于接收干涉后的光信號。
10.一種四相相移鍵控解調制器，其特征在于包括兩個權利要求1-9任一所述的相移鍵控解調制器；兩個所述相移鍵控解調制器干涉后得到的光信號的相位差保持90°。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種相移鍵控解調制器及四相相移鍵控解調制器，其中，相移鍵控解調制器包括分束器和反射器，所述分束器和反射器固定在同一平板上，相移鍵控解調制器還包括相位延遲裝置，所述相位延遲裝置設置在所述平板上，且位于所述分束器和反射器之間的光路上，用于對經所述分束器分出的一路光線產生相位延遲。本發(fā)明提供的相移鍵控解調制器及四相相移鍵控解調制器，可以實現(xiàn)對兩束光信號進行精確的控制或調諧，且結構簡單，性能可靠。
文檔編號H04L27/233GK102355306SQ20111023116
公開日2012年2月15日 申請日期2011年8月12日 優(yōu)先權日2011年8月12日
發(fā)明者秦偉, 高麗瑋 申請人:哈爾濱諾方光電科技有限公司