CN106230515A - 自动补偿型差分偏振解码装置 - Google Patents

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王海洋
史骥
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Abstract

本发明实施例提供了一种自动补偿型差分偏振解码装置。包括：偏振控制器、光纤起偏器、MZ干涉结构和反馈电路；所述偏振控制器的输入端口接收外部输入的光信号，所述偏振控制器输出的光信号传输给所述光纤起偏器，所述光纤起偏器输出的线偏振光信号传输给所述MZ干涉结构，所述MZ干涉结构的两端输出端口输出的光信号分别传输给所述反馈电路，所述反馈电路的输出信号传输给所述MZ干涉结构，所述MZ干涉结构的中间输出端口输出偏振解码后的光信号。本发明实施例的自动补偿型差分偏振解码装置通过设置反馈电路,在使用较不稳定的MZ干涉结构的情况下，利用反馈电路对解码***的补偿，能够获得良好而稳定的差分偏振解码效果。

Description

自动补偿型差分偏振解码装置
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种自动补偿型差分偏振解码装置。
背景技术
在光通信中使用偏振键控来传输信息需要解决的问题有：怎样减小收发端设计的复杂性和如何降低在接受端追踪光信号偏振态的难度。国际上对于偏振解码方法，仅限于一些实验室的实验，有如下几种：包含非相干解码、差分解码、相干解码和这几种方式的组合。
现有技术中的一种多级偏振键控中的偏振解码方案(非相干解调)利用铌酸锂晶体的各向异性的性质，将铌酸锂晶体作为偏振调制器。在使用中，入射光需要与晶体的主轴满足夹角为45度。发射端采用两级调制的设计，通过幅度调制和相位调制这种设计能够产生两组共4个偏振态。每组的两个偏振态相互正交。为了能够降低接受端的复杂度，采用一组左旋和右旋偏振态和一组45度和135度线偏振态作为发射端调制后所产生的四种偏振态。
这种方案的解码单元属于非相干解码。接受端的设计中包含一个将输入端的偏振态转变为线偏振态的偏振控制器、一个1X2光偶合器、两个与水平偏振态夹角为+22.5度和－22.5度的偏振控制器和两个光电探头。通过测量接收的线偏振态在两个预设的线偏振态上投影的幅度来进行解调。
上述现有技术中的多级偏振键控中的偏振解码方案的缺点为:这种解码方式需要根据接受端接收到的偏振态来优化预设的线偏振态，并且精确控制接受端光电探测器前的偏振控制器，这需要高速偏振控制器，以及高速信号处理能力，大大增加了接受端的技术难度和成本性。
发明内容
本发明的实施例提供了一种自动补偿型差分偏振解码装置，以实现获得良好的差分偏振解码效果。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
一种自动补偿型差分偏振解码装置，包括：偏振控制器、光纤起偏器、MZ干涉结构和反馈电路；
所述偏振控制器的输入端口接收外部输入的光信号，所述偏振控制器输出的光信号传输给所述光纤起偏器，所述光纤起偏器输出的线偏振光信号传输给所述MZ干涉结构，所述MZ干涉结构的两端输出端口输出的光信号分别传输给所述反馈电路，所述反馈电路的输出信号传输给所述MZ干涉结构，所述MZ干涉结构的中间输出端口输出偏振解码后的光信号。
进一步地，所述偏振控制器输出的光信号为135度的线偏振光信号。
进一步地，所述光纤起偏器输出的线偏振光信号的两个正交分量间产生一个π的相位差。
进一步地，所述MZ干涉结构包括：2x2光纤耦合器、3x3光纤耦合器和相位漂移补偿单元；
所述光纤起偏器输出的线偏振光信号传输给2x2光纤耦合器，所述2x2光纤耦合器的第三端口输出的光脉冲经过1比特延时单元后进入3x3光纤耦合器的输入端口，所述2x2光纤耦合器的第四端口输出的光脉冲经过相位漂移补偿单元后进入3x3光纤耦合器的输入端口。
进一步地，所述相位漂移补偿单元补偿由光纤长度、随机相位漂移和环境因素引起的两臂光信号间的相位差。
进一步地，所述3x3耦合器的两个输出端输出的光信号分别通过两个光电探测器后传输给所述反馈电路,成为所述反馈电路的两路电信号输入，所述反馈电路的输出信号传输给所述MZ干涉结构中的相位补偿单元，作为所述相位补偿单元的电驱动信号。
进一步地，所述两个光电探测器为低频探测器。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例的自动补偿型差分偏振解码装置通过设置反馈电路,在使用较不稳定的MZ干涉结构的情况下，利用反馈电路对解码***的补偿，能够获得良好而稳定的差分偏振解码效果。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种自动补偿型差分偏振解码装置的结构图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
本发明实施例提出了一种新型的适用于Gb/s速率以上的(皮秒级)的基于3x3光耦合器的自动补偿型差分偏振解码方案。该方案首先在带有自动补偿功能的延时干涉结构将偏振编码光信号变为两路幅度编码光信号，具有相位漂移补偿功能，能够通过实时探测输出光信号的平均光功率来调整MZ(Mach-Zehnder interferometer,马赫曾德干涉仪)结构中两臂光信号间的相位差，从而获得良好的偏振解码效果。
本发明实施例提供的一种自动补偿型差分偏振解码装置的结构图如图1所示，该装置不仅能够对差分偏振编码的光信号进行解码，而且包括一个能够通过实时探测光信号的平均光功率来稳定偏振解码效果的反馈电路，包括一个偏振控制器，一个光纤起偏器，一个2x2光纤耦合器，一个3x3光纤耦合器，一个相位漂移补偿器，一个反馈电路和两个低频光电探测器。
在图1中，在差分偏振解码器的输入端，差分偏振编码光信号通过一个偏振控制器(PC)后变为135度的线偏振光信号。再通过一个光纤起偏器(polarizer)，使线偏振光信号的两个正交分量间产生一个π的相位差。然后，这个线偏振信号作为一个由2x2光纤耦合器和3x3光纤耦合器为基本组成单元的MZ干涉仪的1端口的输入光信号。MZ干涉仪的2端口没有光信号输入。
2x2光纤耦合器Coupler的输出为3端口和4端口。从3端口输出的光脉冲经过1比特延时单元后进入3x3光纤耦合器Coupler的5输入端。通过1比特延时单元后，光脉冲的比特序列从i变为i-1。
从4端口输出的光脉冲经过相位漂移补偿单元PDC(phase driftcompensator)后进入3x3光纤耦合器Coupler的7输入端。相位漂移补偿单元通过补偿由光纤长度、随机相位漂移和环境因素引起的两臂光信号间的相位差，来获得良好的偏振解码效果。3x3光纤耦合器的6端口没有输入光信号。
3x3耦合器的输出端为5’端口、6’端口和7’端口。5’端口和7’端口输出的光信号分别通过两个光电探测器后成为反馈电路的两路电信号输入。这两个光电探测器为低频探测器，用来探测两路的平均光功率。反馈电路的输出作为相位补偿单元的电驱动信号，最终，能够在3x3耦合器的6’端口可以获得偏振解码后的光信号。
综上所述，本发明实施例的自动补偿型差分偏振解码装置通过设置反馈电路,在使用较不稳定的MZ干涉结构的情况下，利用反馈电路对解码***的补偿，能够获得良好而稳定的差分偏振解码效果。该装置的结构简单,可靠性强。
本发明中的所有器件均为光纤器件，便于使用和调试，***结构简单，可靠性高。其独特的3X3光纤耦合器能够在获得差分解码信号的同时获得反馈信号输出，并通过光电变换和反馈电路，快速自动补偿环境变化对MZ干涉仪的影响，获得可供实用的稳定解码信号。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或***实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及***实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种自动补偿型差分偏振解码装置，其特征在于，包括：偏振控制器、光纤起偏器、MZ干涉结构和反馈电路；
所述偏振控制器的输入端口接收外部输入的光信号，所述偏振控制器输出的光信号传输给所述光纤起偏器，所述光纤起偏器输出的线偏振光信号传输给所述MZ干涉结构，所述MZ干涉结构的两端输出端口输出的光信号分别传输给所述反馈电路，所述反馈电路的输出信号传输给所述MZ干涉结构，所述MZ干涉结构的中间输出端口输出偏振解码后的光信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述偏振控制器输出的光信号为135度的线偏振光信号。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光纤起偏器输出的线偏振光信号的两个正交分量间产生一个π的相位差。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述MZ干涉结构包括：2x2光纤耦合器、3x3光纤耦合器和相位漂移补偿单元；
所述光纤起偏器输出的线偏振光信号传输给2x2光纤耦合器，所述2x2光纤耦合器的第三端口输出的光脉冲经过1比特延时单元后进入3x3光纤耦合器的输入端口，所述2x2光纤耦合器的第四端口输出的光脉冲经过相位漂移补偿单元后进入3x3光纤耦合器的输入端口。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述相位漂移补偿单元补偿由光纤长度、随机相位漂移和环境因素引起的两臂光信号间的相位差。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述3x3耦合器的两个输出端输出的光信号分别通过两个光电探测器后传输给所述反馈电路,成为所述反馈电路的两路电信号输入，所述反馈电路的输出信号传输给所述MZ干涉结构中的相位补偿单元，作为所述相位补偿单元的电驱动信号。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述两个光电探测器为低频探测器。
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