用于相干檢測(cè)方案的光學(xué)偏振多路分用
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)案奪叉參考
[0002] 本申請(qǐng)案的標(biāo)的物與紀(jì)昭?神田（NoriakiKaneda)的代理人檔案參考為 813146-US-NP、與本申請(qǐng)案在同一日期提出申請(qǐng)且標(biāo)題為"用于相干檢測(cè)方案的光學(xué)本 機(jī)振蕩器信號(hào)的產(chǎn)生（GENERATIONOFANOPTICALLOCAL-OSCILLATORSIGNALFORA COHERENT-DETECTIONSCHEME) "的第13/743, 654號(hào)美國專利申請(qǐng)案的標(biāo)的物相關(guān)，所述美 國專利申請(qǐng)案以全文引用的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及光學(xué)通信設(shè)備，且更具體來說（但非排他地）涉及經(jīng)調(diào)制光學(xué)信號(hào)的 相干檢測(cè)。
【背景技術(shù)】
[0004] 本章節(jié)介紹可幫助促進(jìn)對(duì)本發(fā)明的更佳理解的方面。因此，本章節(jié)的陳述應(yīng)從此 角度來閱讀而不應(yīng)理解為關(guān)于什么在現(xiàn)有技術(shù)中或什么不在現(xiàn)有技術(shù)中的承認(rèn)。
[0005] 舉例來說，相干檢測(cè)用于光學(xué)輸送系統(tǒng)中，因?yàn)樗鱿喔蓹z測(cè)與使對(duì)應(yīng)系統(tǒng)能夠 實(shí)現(xiàn)相對(duì)較高的頻譜效率（例如，超過1位/s/Hz)的高級(jí)調(diào)制格式（例如，正交相移鍵控 (QPSK)及正交振幅調(diào)制（QAM))兼容。所使用的偏振多路復(fù)用用于使位速率及頻譜效率進(jìn) 一步增加約兩倍。然而，此特定傳輸格式的主要挑戰(zhàn)是需要快速且精確的偏振追蹤，且在零 差檢測(cè)的情況中需要光學(xué)本機(jī)振蕩器信號(hào)的相位及載波頻率鎖定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本文中揭示具有布置成蝶形配置且經(jīng)配置以作為光學(xué)偏振多路分用器操作的多 個(gè)光學(xué)IQ調(diào)制器的光學(xué)接收器的各種實(shí)施例。所述光學(xué)接收器進(jìn)一步具有（i)光電電路， 其經(jīng)配置以對(duì)由所述光學(xué)接收器接收的光學(xué)輸入信號(hào)應(yīng)用光學(xué)零差檢測(cè)；及（ii)控制器， 其經(jīng)配置以基于從所述光電電路接收的一或多個(gè)電反饋信號(hào)而產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)所述IQ調(diào)制 器的一或多個(gè)控制信號(hào)。
[0007] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供一種設(shè)備，所述設(shè)備包括：第一光學(xué)IQ調(diào)制器，其經(jīng)配置以 調(diào)制經(jīng)光學(xué)偏振分割多路復(fù)用（PDM)信號(hào)的第一偏振的第一部分以產(chǎn)生第一經(jīng)調(diào)制光學(xué) 信號(hào)；第二光學(xué)IQ調(diào)制器，其經(jīng)配置以調(diào)制所述光學(xué)TOM信號(hào)的所述第一偏振的第二部分 以產(chǎn)生第二經(jīng)調(diào)制光學(xué)信號(hào)；第三光學(xué)IQ調(diào)制器，其經(jīng)配置以調(diào)制所述光學(xué)PDM信號(hào)的第 二偏振的第一部分以產(chǎn)生第三經(jīng)調(diào)制光學(xué)信號(hào)；及第四光學(xué)IQ調(diào)制器，其經(jīng)配置以調(diào)制所 述光學(xué)PDM信號(hào)的所述第二偏振的第二部分以產(chǎn)生第四經(jīng)調(diào)制光學(xué)信號(hào)。所述設(shè)備經(jīng)配置 以：組合所述第一經(jīng)調(diào)制光學(xué)信號(hào)與所述第三經(jīng)調(diào)制光學(xué)信號(hào)以產(chǎn)生第一光學(xué)輸出信號(hào)； 且組合所述第二經(jīng)調(diào)制光學(xué)信號(hào)與所述第四經(jīng)調(diào)制光學(xué)信號(hào)以產(chǎn)生第二光學(xué)輸出信號(hào)。
[0008] 在上述設(shè)備的一些實(shí)施例中，所述設(shè)備進(jìn)一步包括經(jīng)配置以將所述光學(xué)PDM信號(hào) 分裂成所述第一偏振及所述第二偏振的偏振分束器，其中所述第一偏振正交于所述第二偏 振。
[0009] 在上述設(shè)備的任一者的一些實(shí)施例中，所述設(shè)備進(jìn)一步包括控制器，所述控制器 經(jīng)配置而以如下方式產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)所述第一IQ調(diào)制器、所述第二IQ調(diào)制器、所述第三IQ 調(diào)制器及所述第四IQ調(diào)制器的一或多個(gè)控制信號(hào)：致使（i)所述第一光學(xué)輸出信號(hào)表示所 述光學(xué)PDM信號(hào)的第一PDM分量且（ii)所述第二光學(xué)輸出信號(hào)表示所述光學(xué)PDM信號(hào)的 第二PDM分量。
[0010] 在上述設(shè)備的任一者的一些實(shí)施例中，所述控制器進(jìn)一步經(jīng)配置以改變所述一或 多個(gè)控制信號(hào)中的至少一者以追蹤所述光學(xué)roM信號(hào)的偏振狀態(tài)的時(shí)間改變。
[0011] 在上述設(shè)備的任一者的一些實(shí)施例中，所述控制器進(jìn)一步經(jīng)配置以使用所述光學(xué) PDM信號(hào)的所述偏振狀態(tài)與所述設(shè)備的主偏振軸之間的不對(duì)準(zhǔn)的電度量來更新所述至少一 個(gè)控制信號(hào)。
[0012] 在上述設(shè)備的任一者的一些實(shí)施例中，所述設(shè)備進(jìn)一步包括：第一光電電路，其經(jīng) 配置以對(duì)所述第一光學(xué)輸出信號(hào)應(yīng)用光學(xué)零差檢測(cè)以恢復(fù)由所述光學(xué)PDM信號(hào)的所述第 一PDM分量攜載的數(shù)據(jù)；及第二光電電路，其經(jīng)配置以對(duì)所述第二光學(xué)輸出信號(hào)應(yīng)用光學(xué) 零差檢測(cè)以恢復(fù)由所述光學(xué)PDM信號(hào)的所述第二PDM分量攜載的數(shù)據(jù)。
[0013] 在上述設(shè)備的任一者的一些實(shí)施例中，所述控制器經(jīng)配置以基于以下各項(xiàng)而產(chǎn)生 用于驅(qū)動(dòng)所述第一IQ調(diào)制器、所述第二IQ調(diào)制器、所述第三IQ調(diào)制器及所述第四IQ調(diào)制 器的所述一或多個(gè)控制信號(hào)：從所述第一光電電路及所述第二光電電路接收的一或多個(gè)電 反饋信號(hào)；及表示用于產(chǎn)生所述光學(xué)PDM信號(hào)的星座圖中的平均振幅的參數(shù)。
[0014] 在上述設(shè)備的任一者的一些實(shí)施例中，所述星座圖為其中至少兩個(gè)星座圖點(diǎn)具有 不同相應(yīng)振幅的正交振幅調(diào)制星座圖。
[0015] 在上述設(shè)備的任一者的一些實(shí)施例中，所述第一光電電路包括：第一光學(xué)混合件， 其經(jīng)配置以光學(xué)混合所述第一光學(xué)輸出信號(hào)與光學(xué)本機(jī)振蕩器"OLO"信號(hào)以產(chǎn)生第一多個(gè) 經(jīng)混合光學(xué)信號(hào)；第一光/電轉(zhuǎn)換器，其經(jīng)配置以將所述第一多個(gè)經(jīng)混合光學(xué)信號(hào)的第一 子集轉(zhuǎn)換成第一電模擬信號(hào)（例如，120IX);及第二光/電轉(zhuǎn)換器，其經(jīng)配置以將所述第一多 個(gè)經(jīng)混合光學(xué)信號(hào)的第二子集轉(zhuǎn)換成第二電模擬信號(hào)（例如，120 Qx)。所述第二光電電路包 括：第二光學(xué)混合件，其經(jīng)配置以光學(xué)混合所述第二光學(xué)輸出信號(hào)與所述OLO信號(hào)以產(chǎn)生 第二多個(gè)經(jīng)混合光學(xué)信號(hào)；第三光/電轉(zhuǎn)換器，其經(jīng)配置以將所述第二多個(gè)經(jīng)混合光學(xué)信 號(hào)的第一子集轉(zhuǎn)換成第三電模擬信號(hào)（例如，120Iy);及第四光/電轉(zhuǎn)換器，其經(jīng)配置以將所 述第二多個(gè)經(jīng)混合光學(xué)信號(hào)的第二子集轉(zhuǎn)換成第四電模擬信號(hào)（例如，120 Qy)。所述控制器 經(jīng)配置以使用所述第一電模擬信號(hào)、所述第二電模擬信號(hào)、所述第三電模擬信號(hào)及所述第 四電模擬信號(hào)來產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)所述第一IQ調(diào)制器、所述第二IQ調(diào)制器、所述第三IQ調(diào)制 器及所述第四IQ調(diào)制器的所述控制信號(hào)。
[0016] 在上述設(shè)備的任一者的一些實(shí)施例中，所述控制器經(jīng)配置以使用以下量產(chǎn)生所述 一或多個(gè)控制信號(hào)的第一集合：IX2+QX2-R2;且使用以下量產(chǎn)生所述一或多個(gè)控制信號(hào)的第 二集合：Iy2+Qy2-R2,其中Ix、Qx、Iy及Qy分別是所述第一電模擬信號(hào)、所述第二電模擬信號(hào)、 所述第三電模擬信號(hào)及所述第四電模擬信號(hào)的量值；且R是表示用于產(chǎn)生所述光學(xué)PDM信 號(hào)的星座圖中的平均振幅的參數(shù)。
[0017] 在上述設(shè)備的任一者的一些實(shí)施例中，所述控制器經(jīng)配置以使用以下量產(chǎn)生 所述一或多個(gè)控制信號(hào)中的第一者：IX(IX2+QX2-R2);使用以下量產(chǎn)生所述一或多個(gè)控制 信號(hào)中的第二者：QX(IX2+QX2-R2);使用以下量產(chǎn)生所述一或多個(gè)控制信號(hào)中的第三者： Iy(Ix2+Qx2-R2);使用以下量產(chǎn)生所述一或多個(gè)控制信號(hào)中的第四者：Qy(Ix2+Qx2-R2);使用以 下量產(chǎn)生所述一或多個(gè)控制信號(hào)中的第五者：Ix(Iy2+Qy2-R2);使用以下量產(chǎn)生所述一或多 個(gè)控制信號(hào)中的第六者：Qx(Iy2+Qy2-R2);使用以下量產(chǎn)生所述一或多個(gè)控制信號(hào)中的第七 者：Iy(Iy2+Qy2-R2);且使用以下量產(chǎn)生所述一或多個(gè)控制信號(hào)中的第八者：Qy(Iy2+Qy2-R2)， 其中Ix、Qx、Iy及Qy分別是所述第一電模擬信號(hào)、所述第二電模擬信號(hào)、所述第三電模擬信 號(hào)及所述第四電模擬信號(hào)的量值；且R是表示用于產(chǎn)生所述光學(xué)PDM信號(hào)的星座圖中的平 均振幅的參數(shù)。所述設(shè)備經(jīng)配置以使用所述第一控制信號(hào)及所述第二控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述第 一光學(xué)IQ調(diào)制器；使用所述第三控制信號(hào)及所述第四控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述第二光學(xué)IQ調(diào)制 器；使用所述第五控制信號(hào)及所述第六控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述第三光學(xué)IQ調(diào)制器；且使用所述 第七控制信號(hào)及所述第八控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述第四光學(xué)IQ調(diào)制器。
[0018] 在上述設(shè)備的任一者的一些實(shí)施例中，所述第一光電電路包括：第一光學(xué)混合件， 其經(jīng)配置以光學(xué)混合所述第一光學(xué)輸出信號(hào)與光學(xué)本機(jī)振蕩器（OLO)信號(hào)以產(chǎn)生第一多 個(gè)經(jīng)混合光學(xué)信號(hào)；第一光/電轉(zhuǎn)換器，其經(jīng)配置以將所述第一多個(gè)經(jīng)混合光學(xué)信號(hào)的第 一子集轉(zhuǎn)換成第一電模擬信號(hào)（例如，120Iy);第二光/電轉(zhuǎn)換器，其經(jīng)配置以將所述第一 多個(gè)經(jīng)混合光學(xué)信號(hào)的第二子集轉(zhuǎn)換成第二電模擬信號(hào)（例如，120Qy);第一限幅器電路， 其經(jīng)配置以對(duì)所述第一電模擬信號(hào)進(jìn)行限幅以產(chǎn)生第一電數(shù)字信號(hào)（例如，128 Iy);及第二 限幅器電路，其經(jīng)配置以對(duì)所述第二電模擬信號(hào)進(jìn)行限幅以產(chǎn)生第二電數(shù)字信號(hào)（例如， 128Qy)。所述設(shè)備進(jìn)一步包括相位檢測(cè)器，所述相位檢測(cè)器經(jīng)配置以產(chǎn)生所述OLO信號(hào)與所 述光學(xué)PDM信號(hào)的載波之間的相位差的電度量，其中所述電度量是使用所述第一電模擬信 號(hào)、所述第一電數(shù)字信號(hào)、所述第二電模擬信號(hào)及所述第二電數(shù)字信號(hào)而產(chǎn)生。
[0019] 在上述設(shè)備的任一者的一些實(shí)施例中，所述設(shè)備經(jīng)配置以使用所述電度量來對(duì)所 述OLO信號(hào)與所述光學(xué)PDM信號(hào)的載波進(jìn)行鎖相。
[0020] 在上述設(shè)備的任一者的一些實(shí)施例中，所述電度量與以下量成比例yQy-Q'y Iy，其中I'y、Qy、Q'y及Iy分別是所述第一電數(shù)字信號(hào)、所述第二電模擬信號(hào)、所述第二電 數(shù)字信號(hào)及所述第一電模擬信號(hào)的量值。
[0021] 在上述設(shè)備的任一者的一些實(shí)施例中，所述相位檢測(cè)器包括：第一信號(hào)乘法器，其 經(jīng)配置以使所述第一電模擬信號(hào)與所述第一電數(shù)字信號(hào)相乘以產(chǎn)生第一經(jīng)倍增電信號(hào)；第 二信號(hào)乘法器，其經(jīng)配置以使所述第二電模擬信號(hào)與所述第二電數(shù)字信號(hào)相乘以產(chǎn)生第二 經(jīng)倍增電信號(hào)；及信號(hào)加法器，其經(jīng)配置以基于所述第二經(jīng)倍增電信號(hào)與所述第一經(jīng)倍增 電信號(hào)之間的差而產(chǎn)生所述電度量。
[0022] 在上述設(shè)備的任一者的一些實(shí)施例中，所述設(shè)備進(jìn)一步包括光學(xué)本機(jī)振蕩器 (OLO)源，所述光學(xué)本機(jī)振蕩器（OLO)源經(jīng)配置以產(chǎn)生在所述第一光電電路及所述第二光 電電路中使用的所述光學(xué)零差檢測(cè)中的OLO信號(hào)，其中所述OLO源包括：激光器，其經(jīng)配置 以產(chǎn)生光束；第五光學(xué)IQ調(diào)制器，其經(jīng)配置以對(duì)所述光束進(jìn)行光學(xué)調(diào)制以產(chǎn)生經(jīng)調(diào)制