CN114866155B - 波分相干接收装置、数据接收方法和收发*** - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种波分相干接收装置。该装置包括：光混频器，滤波器组和平衡检测器组。光混频器用于接收光信号和本振光，得到I信号和Q信号。滤波器组包括2N个四端口微环滤波器，用于根据I信号和Q信号得到N组不同波长的I光信号组和N组不同波长的Q光信号组。平衡检测器组包括2N个检测器区，每个检测器区用于根据每个I光信号组或每个Q光信号组得到一个电信号。通过增加四端口微环滤波器，本申请的波分相干接收装置减少了光混频器的数量，提高了波分相干接收装置的集成度。
Description
技术领域
本申请涉及光通信领域，尤其涉及一种波分相干接收装置、数据接收方法和收发***。
背景技术
相干调制可以节省光通信***中的光带宽资源，提升光纤传输效率，是进一步提高传输速率的方式。
与相干调制对应的是相干解调，相干接收机用于对接收到的光信号进行相干解调。具体流程如下：相干接收机通过波分解复用器将接收到的光信号分波为N个单波长的光信号。每个波长的光信号和相同波长的本振光输入90°光混频器，光混频器输出2路I(同相)信号和2路Q(正交)信号。2路I光信号分别输入均衡光电接收器(balanced photodiode，BPD)中的一个PD。2个光电接收器(photodiode，PD)对2路I光信号进行光电转换，得到2路电信号。之后，BPD对2路电信号进行电域信号相减，将相减后的电信号输入跨阻放大器(trans-impedance amplifier，TIA)进行放大，再对放大后的电信号进行后续处理。
其中，当相干接收机接收的光信号是N个波长的信号光时，相干接收机需要N个光混频器。而光混频器的尺寸较大，从而为提升相干接收机的集成度带来挑战。
发明内容
本申请提供了一种波分相干接收装置、数据接收方法和收发***，可以通过减少光混频器的数量来提高集成度。
本申请第一方面提供了一种波分相干接收装置。该装置可以是相干接收机或相干接收机中的光接收模块。波分相干接收装置包括光混频器，滤波器组和平衡检测器组。光混频器用于接收N波长的光信号和N波长的本振光，得到I(同相)信号和Q(正交)信号，N为大于1的整数，I信号包括第一I光信号和第二I光信号，Q信号包括第一Q光信号和第二Q光信号。滤波器组包括2N个四端口微环滤波器，2N个四端口微环滤波器包括I组滤波器和Q组滤波器，每组滤波器包括N个四端口微环滤波器。I组滤波器中的四端口微环滤波器用于接收第一I光信号和第二I光信号，输出N组不同波长的I光信号组，I光信号组包括第一I光信号和第二I光信号中相同波长的2个单波长光信号。Q组滤波器中的四端口微环滤波器用于接收第一Q光信号和第二Q光信号，输出N组不同波长的Q光信号组，Q光信号组包括第一Q光信号和第二Q光信号中相同波长的2个单波长光信号。平衡检测器组包括2N个检测器区，每个检测器区用于根据每个I光信号组或每个Q光信号组得到一个电信号，2N个检测器区和2N个四端口微环滤波器一一对应。
在本申请的波分相干接收装置中，通过一个光混频器就实现了N个波长的信号光的相干解调。因此，通过增加四端口微环滤波器，可以减少光混频器的数量。并且，四端口微环滤波器的体积一般小于光混频器的尺寸。因此，可以提高波分相干接收装置的集成度。
在第一方面的一种可选方式中，I组滤波器和/或Q组滤波器中的N个四端口微环滤波器共用2个输入端口，N个四端口微环滤波器中的微环级联。其中，通过共用输入端口，可以减少分束器的使用，因此可以降低波分相干接收装置的成本。
在第一方面的一种可选方式中，N个四端口微环滤波器为单微环滤波器，单微环滤波器包括第一波导，N个微环和N个第二波导，N个微环级联，N个第二波导和N个微环一一对应。第一波导的两端为N个四端口微环滤波器的2个输入端口，N个第二波导的两端为N个四端口微环滤波器的2N个输出端口。其中，相比于使用其它种类的微环滤波器，使用单微环滤波器可以进一步提高波分相干接收装置的集成度。
在第一方面的一种可选方式中，每个检测器区包括一个移相器和光电转换区。移相器用于改变I光信号组或Q光信号组中第一光信号的相位，得到第三光信号，I光信号组或Q光信号组中的2个单波长光信号包括第一光信号和第二光信号。光电转换区用于根据第三光信号和第二光信号得到电信号。其中，通过增加移相器，后续可以实现第三光信号和第二光信号的合束。然后通过一个光电接收器可以将合束得到的目标光信号转换为电信号。因此，可以减少光电接收器的数量。并且，移相器的体积一般小于光电接收器的体积，因此可以进一步提高波分相干接收装置的集成度。
在第一方面的一种可选方式中，光电转换区包括一个功率合束器和一个单端检测器。功率合束器用于对第三光信号和第二光信号进行合束，得到目标光信号。单端检测器用于根据目标光信号得到电信号。
在第一方面的一种可选方式中，光电转换区包括一个双端口检测器。双端口检测器的2个输入端口用于分别接收第二光信号和第三光信号，得到电信号。
在第一方面的一种可选方式中，移相器为电光效应移相器。其中，相比于其它类型的移相器，例如热光效应移相器，电光效应移相器的尺寸更小。因此，使用电光效应移相器可以提高波分相干接收装置的集成度。
在第一方面的一种可选方式中，所述装置还包括偏振分束器或偏振分束旋转器。偏振分束器或偏振分束旋转器用于接收双偏振的光信号，对双偏振的光信号进行偏振分束，得到单偏振的光信号。光混频器具体用于接收单偏振的光信号。
本申请第二方面提供了一种数据接收方法。该方法可以应用于波分相干接收装置(简称接收装置)，具体地，该方法包括：接收装置接收N波长的光信号，N为大于1的整数。接收装置通过光信号和N波长的本振光得到I信号和Q信号，I信号包括第一I光信号和第二I光信号，Q信号包括第一Q光信号和第二Q光信号。接收装置获取N组不同波长的I光信号组，I光信号组包括第一I光信号和第二I光信号中相同波长的2个单波长光信号。接收装置获取N组不同波长的Q光信号组，Q光信号组包括第一Q光信号和第二Q光信号中相同波长的2个单波长光信号。接收装置根据每个I光信号组或每个Q光信号组得到一个电信号。
在第二方面的一种可选方式中，接收装置改变I光信号组或Q光信号组中第一光信号的相位，得到第三光信号。I光信号组或Q光信号组中的2个单波长信号包括第一光信号和第二光信号。接收装置根据第三光信号和第二光信号得到电信号。
在第二方面的一种可选方式中，接收装置对第三光信号和第二光信号进行合束，得到目标光信号。接收装置根据目标光信号得到电信号。
在第二方面的一种可选方式中，接收装置接收双偏振的光信号，对双偏振的光信号进行偏振分束，得到单偏振的光信号。接收装置通过单偏振的光信号和单偏振的本振光得到I信号和Q信号。
本申请第三方面提供了一种波分相干接收装置。波分相干接收装置包括：光混频器，移相器组和光电转换器组。其中，所述光混频器组用于接收光信号和本振光，得到I信号和Q信号。所述I信号包括第一I光信号和第二I光信号，所述Q信号包括第一Q光信号和第二Q光信号。所述移相器组用于改变I光信号组或Q光信号组中第一光信号的相位，得到第三光信号。所述I光信号组或所述Q光信号组中的2个单波长光信号包括第一光信号和第二光信号。所述I光信号组包括所述第一I光信号和所述第二I光信号中相同波长的2个单波长光信号，所述Q光信号组包括所述第一Q光信号和所述第二Q光信号中相同波长的2个单波长光信号。所述光电转换器组用于根据所述第三光信号和所述第二光信号得到电信号。
其中，当I信号和Q信号是单波长的信号光时，I光信号组是第一I光信号和第二I光信号，Q光信号组是第一Q光信号和第二Q光信号。通过在光混频器和光电转换器组之间增加移相器组，后续可以实现第三光信号和第二光信号的合束。然后通过一个光电接收器将合束得到的目标光信号转换为电信号。因此，可以减少光电接收器的数量。并且，移相器的尺寸一般小于光电接收器的体积，因此可以提高接收装置的集成度。
在第三方面的一种可选方式中，所述光电转换器组包括一个功率合束器和一个单端检测器。所述功率合束器用于对所述第三光信号和所述第二光信号进行合束，得到目标光信号。所述单端检测器用于根据所述目标光信号得到所述电信号。
在第三方面的一种可选方式中，所述光电转换区包括一个双端口检测器。所述双端口检测器的2个输入端口用于分别接收所述第二光信号和所述第三光信号，得到所述电信号。
在第三方面的一种可选方式中，所述装置还包括滤波器组，所述滤波器组包括2N个四端口微环滤波器。所述2N个四端口微环滤波器包括I组滤波器和Q组滤波器，每组滤波器包括N个四端口微环滤波器。所述I组滤波器中的四端口微环滤波器用于接收所述第一I光信号和所述第二I光信号，输出N组不同波长的所述I光信号组。所述Q组滤波器中的四端口微环滤波器用于接收所述第一Q光信号和所述第二Q光信号，输出N组不同波长的所述Q光信号组。
本申请第四方面提供了一种收发***。该***包括：第一设备和第二设备。其中，第一设备用于向第二设备发送光信号。第二设备包括前述如第一方面或第一方面中任意一种可选方式中的波分相干接收装置，或包括前述第三方面或第三方面中任意一种可选方式中的波分相干接收装置。
本申请第五方面提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有指令，所述指令在计算机上执行时，使得所述计算机执行前述如第二方面或第二方面任意一种实施方式所述的方法。
本申请第六方面提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品在计算机上执行时，使得所述计算机执行前述如第二方面或第二方面任意一种实施方式所述的方法。
附图说明
图1为波分相干接收装置的结构示意图；
图2为本申请中提供的包括滤波器组的波分相干接收装置的结构示意图；
图3为本申请中提供的I组滤波器的结构示意图；
图4为本申请中提供的包括移相器组的波分相干接收装置的结构示意图；
图5为本申请中提供的包括功率合束器的波分相干接收装置的结构示意图；
图6为本申请中提供的包括双端口滤波器的波分相干接收装置的结构示意图；
图7为本申请中提供的波分相干接收装置的一个结构示意图；
图8为本申请中提供的包括偏振分束器的波分相干接收装置的结构示意图；
图9为本申请中提供的数据接收方法的流程示意图；
图10为本申请中提供的收发***的结构示意图。
具体实施方式
本申请提供了一种波分相干接收装置、数据接收方法和收发***，可以通过减少光混频器的数量来提高集成度。应理解，本申请实施例的描述中使用“第一”、“第二”等仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。
本申请中提供的装置、方法或***可以应用于光通信领域。具体地，可以应用于波分复用的相干解调。波分相干接收装置用于对光信号进行相干解调。图1为波分相干接收装置的结构示意图。如图1所示，波分相干接收装置包括波分解复用器(de-multiplexer，DEMUX)101，90度光混频器102，均衡光电接收器(balanced photodiode，BPD)103，跨阻放大器104，数模转换器(analog-to-digital converter，ADC)105和数字信号处理器(digitalsignal processor，DSP)106。
波分相干接收装置通过光纤接收光信号，光信号是多波长的信号光。DEMUX 101用于将光信号分解为多个单波长的信号光(也称多个单载波)。90度光混频器102用于接收单载波和本振光，输出2路I(同相)信号和2路Q(正交)信号。I信号和Q信号分别输入不同的BPD103。其中，每个BPD 103包括2个光电接收器(photodiode，PD)。2个PD用于将2路I信号或2路Q信号转换为2个电信号，BPD 103对2个电信号执行电域相减，得到一个电信号。之后，再依次由TIA 104、ADC 105和DSP 106处理该电信号。
当波分相干接收装置接收的光信号是N个波长的信号光时，波分相干接收装置需要N个光混频器。而光混频器的尺寸较大，从而为提升波分相干接收装置的集成度带来挑战。
为此，本申请提供了一种波分相干接收装置。该装置可以是相干接收机或相干接收机中的光接收模块。具体地，该装置可以是集成光芯片或光电集成器件。图2为本申请中提供的包括滤波器组的波分相干接收装置的结构示意图。如图2所示，波分相干接收装置包括光混频器201、滤波器组202和平衡检测器组203。
光混频器201也称光混合器或混频器。具体地，光混频器201可以是90度光混频器或90度光混合器。光混频器201用于从光纤接收光信号。光信号是N波长的信号光，也称波分复用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)信号。光混频器201还用于接收N波长的本振光，本振光是连续激光。光混频器201可以从光纤接收发送端(波分相干发射装置)发送的本振光；也可以从激光器接收本振光，此时，波分相干接收装置还包括激光器。由于本振光与光信号的波长相近或相同，光混频器201通过本振光与光信号进行干涉后即可得到由本振光和光信号组成的相干信号。并且，由于相干信号是由光信号组成的，光混频器201混频后的相干信号仍是信号光。在本申请实施例中，相干信号包括I信号和Q信号。I信号包括第一I光信号和第二I光信号，Q信号包括第一Q光信号和第二Q光信号。假设光信号的场强为Es，本振光的场强为Elo。在一种示例中，第一I光信号为第二I光信号为第一Q光信号为/>第二Q光信号为/>其中，jElo和Elo表征2个本振光的强度相同，相位不同。
滤波器组202包括I组滤波器和Q组滤波器，每组滤波器包括N个四端口微环滤波器。I组滤波器中的四端口微环滤波器用于接收第一I光信号和第二I光信号，输出N组不同波长的I光信号组。I光信号组包括第一I光信号和第二I光信号中相同波长的2个单波长光信号。Q组滤波器中的四端口微环滤波器用于接收第一Q光信号和第二Q光信号，输出N组不同波长的Q光信号组。Q光信号组包括第一Q光信号和第二Q光信号中相同波长的2个单波长光信号。由于I组滤波器和Q组滤波器的功能类似，下面将以I组滤波器为例进行相关描述。图3为本申请中提供的I组滤波器的结构示意图。假设N等于4，如图3所示，I组滤波器包括第一波导301、第二波导302～305。由于N等于4，因此I组滤波器存在4个四端口微环滤波器。当四端口微环滤波器为单微环的滤波器时，I组滤波器存在4个微环(每个微环对应一个四端口微环滤波器)。具体地，在第一波导301和第二波导302之间设置有波长λ1对应的微环1；在第一波导301和第二波导303之间设置有波长λ2对应的微环2；在第一波导301和第二波导304之间设置有波长λ3对应的微环3；在第一波导301和第二波导305之间设置有波长λ4对应的微环4。
I组滤波器共用2个输入端口，且4个微环级联。如图3所示，第一I光信号和第二I光信号分别从I组滤波器的不同输入端口输入I组滤波器。第一I光信号和第二I光信号包括4个波长的信号光，分别是λ1、λ2、λ3和λ4波长的信号光。当第一I光信号经过微环1附近的第一波导301时，第一I光信号中的λ1波长的信号光被引入微环1，之后从第二波导302的一端输出。类似的，第一I光信号经过微环2、微环3和微环4附近的第一波导301时，第一I光信号中相应波长的信号光被引入相应的微环，之后从相应第二波导的一端输出。与之相反的，第二I光信号先经过微环4附近的第一波导301，第二I光信号中的λ4波长的信号光被引入微环4，从第二波导305的另一端输出。之后，第二I光信号经过微环3、微环2和微环1附近的第一波导301，第二I光信号中相应波长的信号光被引入相应的微环，之后从相应第二波导的另一端输出。
根据上面的描述可知，每个第二波导包括2个端口，每个端口输出一路光信号。因此，每个第二波导输出一组I光信号组。不同的第二波导输出不同波长的I光信号组，4个第二波导输出4组不同波长的I光信号组。类似的，Q组滤波器中的4个第二波导输出4组不同波长的Q光信号组。
应理解，上述图2中的I组滤波器的结构示意图只是一个示例。在实际应用中，I组滤波器可以是其他的结构。
例如，N的值为8。I组滤波器包括8个级联的微环，以及和8个微环一一对应的第二波导。
例如，I组滤波器中的四端口微环滤波器是多微环滤波器，即一个波长对应多个微环。例如一个波长对应2个微环。此时，请参阅图2，第一I光信号中的λ1波长的信号光被引入微环1后，λ1波长的信号光会从微环1引入另一个微环，再从另一个微环引入第二波导。因此，一个波长的信号光经过了两个微环，即一个波长对应2个微环。类似的，第一波长也可以对应3个微环。
例如，I组滤波器中的四端口微环滤波器是马赫-曾德干涉仪(MZI)和微环的结合。
例如，I组滤波器包括2个分光器和N个四端口微环滤波器。其中一个分光器用于将第一I光信号分束为N路光信号，每路光信号分别输入相对应的四端口微环滤波器的一端。另一个分光器用于将第二I光信号分束为N路光信号，每路光信号分别输入相对应的四端口微环滤波器的另一端。因此，每个四端口微环滤波器通过2个输入端口接收了2路多波长光信号。每个四端口微环滤波器通过2个输出端口输出相同波长的2路单波长光信号(也称I光信号组)。因为1路单波长光信号是根据1路多波长信号光滤波得到的，因此2路单波长光信号和2路多波长信号光一一对应。N个四端口微环滤波器输出N组不同波长的I光信号组。类似的，分光器可以替换为DEMUX。
应理解，由于Q组滤波器和I组滤波器类似，上面只对I组滤波器进行了描述。Q组滤波器的相关描述可以参考上述对I组滤波器的描述。并且，I组滤波器和Q组滤波器可以相同，也可以不同。例如，I组滤波器包括N个单微环滤波器，Q组滤波器包括N个双微环滤波器。
平衡检测器组203包括2N个检测器区。每个检测器区用于根据每个I光信号组或每个Q光信号组得到一个电信号，2N个检测器区和2N个四端口微环滤波器一一对应。在其中的一个示例中，如图2所示，每个检测器区包括一个BPD。BPD将每个I光信号组或每个Q光信号组中的2路光信号转换为2个电信号，并执行电域相减得到一个电信号。
除了上述光混频器201、滤波器组202和平衡检测器组203，波分相干接收装置还可以包括TIA 204、ADC 205和DSP 206。TIA 204、ADC 205和DSP 206用于对BPD输出的电信号执行后续处理。并且，对于后续附图中出现的TIA、ADC或DSP，其有类似的功能，后续将不再赘述。
在本申请实施例中的波分相干接收装置中，通过一个光混频器就实现了N个波长的信号光的相干解调。因此，通过增加四端口微环滤波器，可以减少光混频器的数量。并且，四端口微环滤波器的尺寸一般小于光混频器的尺寸。因此，可以提高波分相干接收装置的集成度。在实际应用中，通过电光器件集成技术，例如硅光集成、铌酸锂薄膜集成、磷化铟集成等技术，可以将光混频器201、滤波器组202和平衡检测器组203制作成集成光芯片，以降低波分相干接收装置的尺寸、功耗等。因此，采用本申请中的技术方案，也可以降低集成光芯片的尺寸，提高集成光芯片的集成度。类似地，若通过电光器件集成技术对光混频器201、滤波器组202、平衡检测器组203和TIA 204进行光电集成，得到光电集成器件，则也可以降低光电集成器件的尺寸。
请继续参阅图1，90度光混频器102输出的2路I信号输入到一个BPD 103中。一个BPD包括2个PD。当光信号是N波长的信号光时，图1中的波分相干接收装置包括4N个PD。而在电光器件集成技术中，PD并不利于集成。因此，本申请还提供了一种波分相干接收装置。图4为本申请中提供的包括移相器组的波分相干接收装置的结构示意图。如图4所示，该装置包括：光混频器401，移相器组402和光电转换器组403。
光混频器401用于接收本振光和单载波，得到2路I信号和2路Q信号。单载波是单波长的信号光。具体地，单载波可以是通过DEMUX对多波长的信号光分波得到的。光混频器401可以从光纤接收发送端(波分相干发射装置)发送的本振光；也可以从激光器接收本振光。在本申请实施例中，2路I信号包括第一I光信号和第二I光信号，第一I光信号和第二I光信号是相同波长的2个单波长光信号。2路Q信号包括第一Q光信号和第二Q光信号，第一Q光信号和第二Q光信号是相同波长的2个单波长光信号。第一I光信号和第二I光信号是一组I光信号组；第一Q光信号和第二Q光信号是一组Q光信号组。应理解，关于光混频器401的描述可以参考前述图2中光混频器201的描述。
移相器组402用于改变I光信号组或Q光信号组中第一光信号的相位，得到第三光信号。当移相器用于改变I光信号组中第一光信号的相位时，第一光信号可以是第一I光信号或第二I光信号；当移相器用于改变Q光信号组中第一光信号的相位时，第一光信号可以是第一Q光信号或第二Q光信号。在I光信号组或Q光信号组中，除了第一光信号，另一光信号也称为第二光信号。第二光信号和第三光信号的相位差为180度。因此，当第一光信号和第二光信号的相位相同时，移相器是180度移相器。在图4中，一个光混频器需要和2个移相器对应。因此，当单载波是通过N波长的信号光分波得到的时，波分相干接收装置需要2N个移相器。
光电转换器组403包括2个光电转换区。每个光电转换区用于根据第三光信号和第二光信号得到一个电信号。具体地，光电转换区先对第二光信号和第三光信号进行合束，得到目标光信号。然后，光电转换区将目标光信号转换为一个电信号。
下面对本申请提供的光电转换区的两种结构进行说明。
首先，描述光电转换区包括一个功率合束器和一个PD。图5为本申请中提供的包括功率合束器的波分相干接收装置的结构示意图。如图5所示，一个光电转换区包括一个功率合束器4031和一个PD 4032。功率合束器4031用于将第二光信号和第三光信号进行功率合束，输出目标光信号。并且，由于第二光信号和第三光信号的相位差为180度。功率合束器4031进行功率合束也可以理解为功率合束器4031对第二光信号和第三光信号进行光域相加，或功率合束器4031对第二光信号和第一光信号进行光域相减。PD 4032用于接收目标光信号，将目标光信号转换为一个电信号。当单载波是通过N波长的信号光分波得到的时，波分相干接收装置需要2N个PD。
然后，描述光电转换区包括一个双端口PD。图6为本申请中提供的包括双端口滤波器的波分相干接收装置的结构示意图。如图6所示，一个光电转换区包括一个双端口PD4033。双端口PD 4033包括2个输入端口和一个输出端口。第二光信号和第三光信号分别从2个不同的输入端口输入。双端口PD 4033对第二光信号和第三光信号进行合束，得到目标光信号。之后，双端口PD 4033将目标光信号转换为一个电信号。当单载波是通过N波长的信号光分波得到的时，波分相干接收装置需要2N个双端口PD。
上面对2种光电转换区的结构进行了描述。应理解，在实际应用中，波分相干接收装置可以对上述2中光电转换区的结构进行任意组合。例如，当波分相干接收装置需要解调N波长的信号光时，波长相干接收装置包括N个光混频器。对于其中的N/2个光混频器对应的光电转换区，每个光电转换区包括一个功率合束器和一个PD。对于另外N/2个光混频器对应的光电转换区，每个光电转换区包括一个双端口PD。此时，波长相干接收装置包括N个PD和N个双端口PD。
根据上面的描述可知，对于解调N波长的信号光，本申请实施例中的波分相干接收装置需要2N个PD或2N个双端口PD。而在前述图1的方案中，相干接收装置需要4N个PD。因此，本申请可以减少PD的数量，从而降低波分相干接收装置、集成光芯片或光电集成器件的尺寸，提高其集成度。应理解，相比于PD，移相器更利于光电集成。因此，即使本申请中的技术方案会增加移相器的数量，其效果也是有益的。
上面对本申请中的两种波分相干接收装置进行了描述。其中，一种装置通过增加四端口微环滤波器，减少了光混频器的数量。另一种通过增加移相器，减少了PD的数量。本申请还提供了一种波分相干接收装置，该装置包括上述四端口微环滤波器和移相器。下面对此进行描述。
图7为本申请中提供的波分相干接收装置的一个结构示意图。如图7所示，该装置包括光混频器701、滤波器组702和平衡检测器组703。
关于光混频器701和滤波器组702，请参考前述图2中对光混频器201和滤波器组202的相关描述。
平衡检测器组703包括移相器组和光电转换器组。移相器组包括2N个移相器。每个移相器用于改变I光信号组或Q光信号组中第一光信号的相位，得到第三光信号。光电转换器组包括2N个光电转换区，2N个光电转换区和2N个移相器一一对应。每个光电转换区用于接收第三光信号和第二光信号。其中，第二光信号为I光信号组或Q光信号组中除第一光信号以外的光信号。光电转换区用于对第三光信号和第二光信号执行合束，得到目标光信号。之后，光电转换区将目标光信号转换为一个电信号。具体地，在图7中，每个光电转换区包括一个功率合束器和一个PD。功率合束器用于将第二光信号和第三光信号进行功率合束，输出目标光信号。PD用于接收目标光信号，将目标光信号转换为一个电信号。关于平衡检测器组703的描述，可以参考前述图4、图5或图6中对移相器组和光电转换器组的相关描述。
应理解，图7中的波分相干接收装置只是本申请提供的一个示例。在实际应用中，也可以是其他结构。例如，图7所示的平衡检测器组703中的一部分或全部的功率合束器和PD也可以替换为双端口PD。又例如，图7所示的平衡检测器组703的一组或多组移相器、功率合束器和PD可以替换为BPD。
通过增加四端口微环滤波器和移相器，本申请中的波分相干接收装置不仅减少了光混频器的数量，还减少了PD的数量。因此，可以进一步减少波分相干接收装置的尺寸，提高其集成度。
在实际应用中，为了提高通信带宽，可以采用偏振复用技术。在偏振复用技术中，波分相干接收装置接收的光信号是双偏振的光信号。对此，本申请提供另外一种波分相干接收装置，用于解调双偏振的光信号。图8为本申请中提供的包括偏振分束器的波分相干接收装置的结构示意图。如图8所示，该装置包括偏振分束器801、光混合器802、光混合器803和2个光电装置704。为了方便描述，将图7中的移相器组702、平衡检测器组703，TIA、ADC和DSP称为光电装置704。
偏振分束器801用于从光纤接收双偏振的光信号，将双偏振的光信号分束为X偏振的光信号和Y偏振的光信号。光混合器802用于接收X偏振的光信号和X偏振的本振光，对X偏振的光信号和X偏振的本振光进行混频，得到相干信号。具体流程可以参考对前述图2中光混频器201的相关描述。类似的，光混合器803用于接收Y偏振的光信号和Y偏振的本振光，对Y偏振的光信号和Y偏振的本振光进行混频，得到相干信号。波分相干接收装置还可以包括另一偏振分束器，该偏振分束器用于将双偏振的本振光分束为X偏振的本振光和Y偏振的本振光。光电装置704用于对光混合器802或光混合器803输出的相干信号进行相关处理。具体流程可以参考对前述图7中光电装置704的相关描述。
应理解，偏振分束器801也可以替换为偏振分束旋转器。偏振分束旋转器用于从光纤接收双偏振的光信号，将双偏振的光信号分束为X偏振的光信号和Y偏振的光信号，并将Y偏振的光信号旋转为X偏振的光信号。在实际应用中，对于X偏振或Y偏振的光信号，需要设计不同的处理器件，例如滤波器、移相器等。因此，采用偏振分束旋转器可以简化设计的复杂度。
上面对本申请中的波分相干接收装置进行了描述，下面对本申请中的数据接收方法进行描述。图9为本申请中提供的数据接收方法的流程示意图。如图9所示，数据接收方法包括以下步骤。
在步骤901中，波分相干接收装置接收N波长的光信号。
在步骤902中，波分相干接收装置通过光信号和N波长的本振光得到I信号和Q信号。
I信号包括第一I光信号和第二I光信号，Q信号包括第一Q光信号和第二Q光信号。若波分相干接收装置接收的是双偏振的光信号，则波分相干接收装置对双偏振的光信号进行偏振分束，得到单偏振的光信号。波分相干接收装置具体用于根据单偏振的光信号和本振光得到I信号和Q信号。I信号和Q信号也称相干信号。
在步骤903中，波分相干接收装置根据I信号获取N组I光信号组，根据Q信号获取N组Q光信号组。其中，每组I光信号组的波长不同，每组Q光信号组的波长不同。I光信号组包括第一I光信号和第二I光信号中相同波长的2个单波长光信号；Q光信号组包括第一Q光信号和第二Q光信号中相同波长的2个单波长光信号。
在步骤904中，波分相干接收装置根据每个I光信号组或每个Q光信号组得到一个电信号。具体地，波分相干接收装置改变I光信号组或Q光信号组中第一光信号的相位，得到第三光信号。I光信号组或Q光信号组中的2个单波长信号包括第一光信号和第二光信号。然后，波分相干接收装置对第三光信号和第二光信号进行合束，得到目标光信号。然后根据目标光信号得到电信号。
应理解，本申请中数据接收方法的执行主体是波分相干接收装置，该装置可以是前述图2、以及图4至图8中的波分相干接收装置。因此，关于数据接收方法的相关描述，可以参考前述波分相干接收装置的相关描述。例如，波分相干接收装置可以从光纤接收发送端(波分相干发射装置)发送的本振光；也可以从激光器接收本振光。或者，前述第一I光信号的相关定义等。
下面对本申请中的收发***进行描述。图10为本申请中提供的收发***的结构示意图。如图10所示，收发***包括第一设备和第二设备。其中，第一设备用于向第二设备发送光信号；第二设备可以是前述图2、或图4至图8中所述的波分相干接收装置。第二设备用于根据光信号和本振光得到I信号和Q信号。
在其他实施例中，第一设备包括激光器1001。激光器1001发出的连续激光通过分光器1002分为2路连续激光。其中1路连续激光经过调制器1003，得到调制后的光信号。光信号经过环形器1004，通过光纤传输至第二设备。光信号经过第二设备中的环形器1010后进入波分相干接收装置1012。关于本振光，则为分光器1002输出的另一路连续激光。该路连续激光经过环形器1005后，通过光纤传输至第二设备。连续激光经过第二设备中的环形器1011后进入波分相干接收装置1012，作为波分相干接收装置1012的本振光。波分相干接收装置1012根据本振光和光信号得到I信号和Q信号。波分相干接收装置1012可以是前述图2、或图4至图8对应的实施例中的波分相干接收装置。因此，关于I信号和Q信号的后续处理流程，可以参考对前述图2、或图4至图8中的描述。
在其他实施例中，第二设备也可以实现第一设备类似的功能。具体地，第二设备包括激光器1007。激光器1007发出的连续激光通过分光器1008分为2路连续激光。其中1路连续激光经过调制器1009，得到调制后的光信号。光信号经过环形器1010，通过光纤传输至第一设备。光信号经过第一设备中的环形器1004后进入波分相干接收装置1006。关于本振光，则为分光器1008输出的另一路连续激光。该路连续激光经过环形器1011后，通过光纤传输至第一设备。连续激光经过第一设备中的环形器1005后进入波分相干接收装置1006，作为波分相干接收装置1006的本振光。波分相干接收装置1006根据本振光和光信号得到I信号和Q信号。
以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种波分相干接收装置，其特征在于，包括：光混频器，滤波器组和平衡检测器组，其中：
所述光混频器用于接收N波长的光信号和N波长的本振光，得到I信号和Q信号，N为大于1的整数，所述I信号包括第一I光信号和第二I光信号，所述Q信号包括第一Q光信号和第二Q光信号；
所述滤波器组包括2N个四端口微环滤波器，所述2N个四端口微环滤波器包括I组滤波器和Q组滤波器，每组滤波器包括N个四端口微环滤波器；
所述I组滤波器中的四端口微环滤波器用于接收所述第一I光信号和所述第二I光信号，输出N组不同波长的I光信号组，所述I光信号组包括所述第一I光信号和所述第二I光信号中相同波长的2个单波长光信号；
所述Q组滤波器中的四端口微环滤波器用于接收所述第一Q光信号和所述第二Q光信号，输出N组不同波长的Q光信号组，所述Q光信号组包括所述第一Q光信号和所述第二Q光信号中相同波长的2个单波长光信号；
所述平衡检测器组包括2N个检测器区，每个检测器区用于根据每个所述I光信号组或每个所述Q光信号组得到一个电信号，所述2N个检测器区和所述2N个四端口微环滤波器一一对应。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述I组滤波器和/或所述Q组滤波器中的所述N个四端口微环滤波器共用2个输入端口，所述N个四端口微环滤波器中的微环级联。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述N个四端口微环滤波器为单微环滤波器，所述单微环滤波器包括第一波导，N个微环和N个第二波导，所述N个微环级联，N个所述第二波导和N个所述微环一一对应；
其中，所述第一波导的两端为所述N个四端口微环滤波器的2个输入端口，N个所述第二波导的两端为所述N个四端口微环滤波器的2N个输出端口。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的装置，其特征在于，每个检测器区包括一个移相器和光电转换区，其中：
所述移相器用于改变所述I光信号组或所述Q光信号组中第一光信号的相位，得到第三光信号，所述I光信号组或所述Q光信号组中的2个单波长光信号包括所述第一光信号和第二光信号；
所述光电转换区用于根据所述第三光信号和所述第二光信号得到所述电信号。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述光电转换区包括一个功率合束器和一个单端检测器；
所述功率合束器用于对所述第三光信号和所述第二光信号进行合束，得到目标光信号；
所述单端检测器用于根据所述目标光信号得到所述电信号。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述光电转换区包括一个双端口检测器；
所述双端口检测器的2个输入端口用于分别接收所述第二光信号和所述第三光信号，得到所述电信号。
7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述移相器为电光效应移相器。
8.根据权利要求1至3中任意一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括偏振分束器或偏振分束旋转器；
所述偏振分束器或所述偏振分束旋转器用于接收双偏振的光信号，对所述双偏振的光信号进行偏振分束，得到单偏振的所述光信号；
所述光混频器具体用于接收单偏振的所述光信号。
9.一种数据接收方法，应用于波分相干接收装置，其特征在于，包括：
接收N波长的光信号，N为大于1的整数；
通过所述光信号和N波长的本振光得到I信号和Q信号，所述I信号包括第一I光信号和第二I光信号，所述Q信号包括第一Q光信号和第二Q光信号；
通过I组滤波器获取N组不同波长的I光信号组，所述I组滤波器包括N个四端口微环滤波器，所述I光信号组包括所述第一I光信号和所述第二I光信号中相同波长的2个单波长光信号；
通过Q组滤波器获取N组不同波长的Q光信号组，所述Q组滤波器包括N个四端口微环滤波器，所述Q光信号组包括所述第一Q光信号和所述第二Q光信号中相同波长的2个单波长光信号；
根据每个所述I光信号组或每个所述Q光信号组得到一个电信号。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于；
所述根据每个所述I光信号组或每个所述Q光信号组得到一个电信号包括：
改变所述I光信号组或所述Q光信号组中第一光信号的相位，得到第三光信号，所述I光信号组或所述Q光信号组中的2个单波长信号包括所述第一光信号和第二光信号；
根据所述第三光信号和所述第二光信号得到所述电信号。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，根据所述第三光信号和所述第二光信号得到所述电信号包括：
对所述第三光信号和所述第二光信号进行合束，得到目标光信号；
根据所述目标光信号得到所述电信号。
12.根据权利要求9至11任意一项所述的方法，其特征在于，所述接收光信号包括：
接收双偏振的光信号；
所述方法还包括：
对所述双偏振的光信号进行偏振分束，得到单偏振的所述光信号；
所述通过所述光信号和N波长的本振光得到I信号和Q信号包括：
通过单偏振的所述光信号和单偏振的所述本振光得到所述I信号和所述Q信号。
13.一种收发***，其特征在于，包括：
第一设备和第二设备；
其中，所述第一设备用于向所述第二设备发送光信号；
所述第二设备包括前述权利要求1至8中任意一项的波分相干接收装置。
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