CN201523386U - 一种利用扰动调节的光差分正交相位键控解调器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种利用扰动调节的光差分正交相位键控解调器，由第一干涉仪和第二干涉仪，以及相应的准直器耦合连接实现，第一干涉仪和第二干涉仪形成干涉的两路光程具有与待解调信号速率的一半相匹配的时延差，通过调谐模块严格确保第一干涉仪和第二干涉仪之间的相位差为90度，其特征在于：所述干涉仪至少一干涉臂设有一扰动产生装置，所述扰动装置监测功率ΔT判断波形曲线C处于的位置，指导调谐模块调节两路光程相位差。本实用新型可以通过扰动装置产生的波形曲线，从而通过监测功率ΔT判断波形曲线C处于的位置，从而实现快速精确调整相位的效果。

Description

一种利用扰动调节的光差分正交相位键控解调器

技术领域

本实用新型涉及光通讯领域，特别一种实现光差分正交相位键控(DQPSK，Differential Quaternary Phase-Shift Keying)调制信号的解调装置。

背景技术

DQPSK是在QPSK和OQPSK基础上发展起来的一种线性窄带数字调制技术。DQPSK调制格式相对于其他调制格式具有很多优点。在WDMM***中，DQPSK信号对于噪声、非线性效应和相干串扰具有更高的容忍度。借助DQPSK码型可有效提高无补偿情况下信号的色散和PMD容限。它具有更高的频谱效率，是目前唯一能够在一个50GHz通道间隔的***中实现40Gb/s速率处理的调制技术。

与另一种差分相移键控调制技术DPSK调制相比，DQPSK调制可将***容量提高至两倍。这是由于DQPSK信号每两个光脉冲之间的相位差都包含了两个比特的信息，而DPSK仅仅包含一个比特的信息。此外，由于采用平衡探测，使得DQPSK信号接收机的灵敏度相比传统的开关键控格式提高了3dB

DQPSK调制信号必须将相位信息解调成振幅信息才能接收。也就是说，差分相移键控信号的接收端必须要增加一个解调器，所以说DQPSK解调器的设计是DQPSK传输技术中最关键的环节之一。技术上固有的优势加上产业链的促进成熟，DQPSK解调技术跟随DPSK/DQPSK调制技术即将走向全面商用。

DQPSK解调装置是DPSK解调模块的升级版，因此在对DQPSK解调原理进行描述时，有必要先介绍DPSK的解调原理。传统的DPSK解调模块采用的是延迟干涉仪原理，从分光镜BS到两个全反射镜的往返时延差正好与待解调信号的速率相匹配，则能够从相邻bit信号的相位变化中将实际信号提取出来。例如待解调信号速率为40Gb/s，则两路而DQPSK解调装置可看作是两个匹配的DLI，即两个匹配的DPSK解调模块的组合，与DPSK解调模块相同，DQPSK解调装置中的两个DPSK解调模块，其形成干涉的两路光程具有与待解调信号速率相匹配的时延差。与DPSK解调模块不同的，DQPSK解调装置内两个DPSK解调模块形成干涉的两路光程往返时延差只有DPSK的一半，即与待解调信号速率的一半相匹配。此外，两个DPSK解调模块形成干涉的两路光程还要严格保证分别具有+∏/4和-∏/4的相位差。由DQPSK解调装置输出的四路干涉光谱，以解调100Gb/s的信号速率为例，经解调得出来的信号光谱图中，每路输出的FSR为50GHz，即DL I形成干涉的两路光程时延差为20ps；而四路输出光谱依次移动了1/4个周期，相应于相位上∏/2，这是有每两路光程之间+∏/4和-∏/4的相位差引起的。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种利用扰动调节的光差分正交相位键控解调器。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种利用扰动调节的光差分正交相位键控解调器，由第一干涉仪和第二干涉仪，以及相应的准直器耦合连接实现，第一干涉仪和第二干涉仪形成干涉的两路光程具有与待解调信号速率的一半相匹配的时延差，通过调谐模块严格确保第一干涉仪和第二干涉仪之间的相位差为90度，其特征在于：所述干涉仪至少一干涉臂设有一扰动产生装置，所述扰动装置监测功率ΔT判断波形曲线C处于的位置，指导调谐模块调节两路光程相位差。

其中，优选方案为：所述调谐模块包括通过温度变化来改变光程的热电调谐。

其中，优选方案为：所述扰动产生装置设置为压电陶瓷，产生低频扰动信号。

其中，优选方案为：所述第一干涉仪和第二干涉仪集成为一干涉仪，还包括输入准直器，用于将初始输入光准直并偶和输出；分光体将所述输入光分成A路和B路，所述干涉仪包括一分光器，将输入光A路、B路分成相等的第一路和第二路；第一双光纤准直器，用于正向输入A路的光束，并反向输出有第一干涉仪的A路第二分光路光束；第二双光纤准直器，用于正向输入B路的光束，并反向输出有干涉仪输入的B路第二光路光束；还包括一转向反射镜，将A路的第一分光路光束、B路的第一路分光路光束反射转向至输入光同侧分别借由第二、四输出准直器输出。

其中，优选方案为：所述干涉仪包括一分光器，其上包括一分光膜，将输入的光束分离成平行和垂直的两束光，第一反射镜，水平放置；第二反射镜，垂直放置，将第一、二路光束反射回分光膜，分光膜将返回的光束分离成两书光束，一干涉臂之间至少设有一调谐模块，调谐两路光程差，第二反射镜设有一扰动装置，带动第二反射镜反复震动，监测功率ΔT判断波形曲线C处于的位置，指导调谐模块调节两路光程相位差。

其中，优选方案为：所述分光体可为一梯形分光棱镜。

其中，优选方案为：所述反射镜设置为三角形反射镜。

这样本实用新型具有的优点：

1、本实用新型可以通过扰动装置产生的波形曲线，从而通过监测功率ΔT判断波形曲线C处于的位置，从而实现快速精确调整相位的效果。

2、本实用新型可以直接通过在一DLI的反光镜上贴压电陶瓷的方式实现监测判断的功能，使器件设计方便，效率更高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型的结构进一步说明。

图1为本实用新型一种利用扰动调节的光差分正交相位键控解调器的第一实施例的结构图。

图2为通过扰动装置使光信号波形曲线C在左右振荡的示意图。

图3为本实用新型一种利用扰动调节的光差分正交相位键控解调器的第二实施例的正视图。

图4为本实用新型一种利用扰动调节的光差分正交相位键控解调器的第二实施例的剖面图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型一种利用扰动调节的光差分正交相位键控解调器(DQPSK)的实施例进一步说明。

图1为本实用新型一种利用扰动调节的光差分正交相位键控解调器的第一实施例的结构图。如图1所示：光DQPSK信号的初始输入光L经过分光体12分成相等的两束光束：第一路光L1、第二路光L2。第一路光L1、第二路光L2经过同一DLI解调模块中，下面将主要对光信号第一光路L1入射DLI解调模块进行详细描述，光信号第一光路L1进入第一双光纤准直器13的输入端131，由延迟线干涉仪10有两路干涉输出第一分光光束A1和第二分光光束A2，所述第二分光光束A1方向与入射光L1方向垂直。而第二分光路光束A2沿原路返回由第一准直光纤准直器13的由第一双光纤准直器13的输出端132输出。该DLI为一个迈克尔干涉仪的结构，其由50％分光器14，45度倾斜排列；第一全反射镜15，水平位置排列；第二全反射镜16，垂直排列放置。输入光L1经过一个精密的50％分光器14的分光面141分成第一光束A1和第二光束A2，第一束光束A1经由一定距离达到第一全反射镜15经由所述第一反射镜15反射回分光器14的分光面141，所述分光面141将反射回的第一束光束A1分成反射光束A11和透射光束A12，同样，第二光束A2经过分光面141透射后，经由第二放射镜16反射回分光面141，所述分光面141将反射回的第二光束A2分成反射光束A21和透射光束A22。所述反射光束A11与透射光束A22、透射光束A12与反射光束A21分别发生干涉，得到两路干涉输出分别为干涉光束A10和干涉光束A20，所述干涉光束A10借由第一双光纤准直器13的输出端132输出，干涉光束A20借由第一单光纤准直器17输出。同样的光路原理，光路过程不再累述，第二路光L2同样经过第二双光纤准直器18的输入端181输入，借由分光器14分成第一光束B1和第二光束B2，反射干涉后输出干涉光束B10和干涉光束B20，所述干涉光束B10借由第二双光纤准直器18的输出端182输出，干涉光束B20借由第二单光纤准直器19输出。如图2中所示：为了微调上述两干涉臂之间的光程差，本实施例中，第一反射镜15和分光器14之间设置有一调谐模块142，分光器14和第一反射镜15形成第一干涉臂，分光器和第二反射镜16形成第二干涉臂，调谐模块142通过调节温度从而改变第一干涉臂和第二干涉臂之间的光程差，且所述第一反射镜15非反光面连有一扰动装置20，该扰动装置30为一压电陶瓷，所述压电陶瓷外接电路改变电压，导致光程差以一定频率往返变化，从而使其输出的相位-光功率的波形曲线在原点附近往返振荡。

图2为通过扰动装置30使光信号波形曲线C在左右振荡的示意图，如图3所示：不难看出，依据原点横向扩展，横坐标中同等相位(Phase)变化量ΔP对应纵坐标功率变化量ΔT，而波形曲线C越振荡接近原点处，同等相位(Phase)变化量ΔP对应纵坐标功率变化量ΔT1、ΔT2、ΔT3到ΔT4越小。

本实施例可以通过图3所示的曲线C中同等相位(Phase)变化量ΔP对应纵坐标功率变化量ΔT1、ΔT2、ΔT3、ΔT4的不同，这样可以通过监测功率ΔT判断波形曲线C处于的位置，从而调节调谐模块142调节两光程差，如果通过加热电阻调节光程差，可以通过监测功率ΔT设定其具体的加热功率，从而达到精确调整的效果。

如图3、图4所示：光DQPSK信号的初始输入光L由第一准直器21输入，经过分光棱镜22分离成上下平行的两束光束：第一路光L1、第二路光L2。第一路光L1、第二路光L2经过同一DLI解调模块中，下面将主要对光信号第一光路L1入射DLI解调模块进行详细描述，光信号第一光路L1由延迟线干涉仪20有两路干涉输出第一分光光束A1和第二分光光束A2，所述第二分光光束A1方向与入射光L1方向垂直。而第二分光路光束A2沿原路返回由第二准直光纤准直器23耦合输出，该DLI为一个迈克尔干涉仪的结构，其由50％分光器24，45度倾斜排列；第一三角形反射镜25，水平位置排列；第二三角形反射镜26，垂直排列放置。输入光L1经过一个精密的50％分光器24的分光面241分成第一光束A1和第二光束A2，第一束光束A1经由一定距离达到第一三角形反射镜25经由所述第一三角形反射镜反射回分光器24的分光面241，所述分光面241将反射回的第一束光束A1分成反射光束A11和透射光束A12，同样，第二光束A2经过分光面141透射后，经由第二三角形反射镜26反射回分光面241，所述分光面241将反射回的第二光束A2分成反射光束A21和透射光束A22。所述反射光束A11与透射光束A22、透射光束A12与反射光束A21分别发生干涉，得到两路干涉输出分别为干涉光束A10和干涉光束A20，所述干涉光束A10借由第二光纤准直器23的输出，干涉光束A20借由第三单光纤准直器27输出。同样的光路原理，光路过程不再累述，第二路光L2借由分光器24分成第一光束B1和第二光束B2，反射干涉后输出干涉光束B10和干涉光束B20，所述干涉光束B10借由第四光纤准直器28输出，干涉光束B20借由第五光纤准直器29输出，由于光束L1和光束L2由棱镜分成上下平行的两束光，这样，本实施例器件的正视图，所述第二光纤准直器23挡住第四光纤准直器28，所述第三光纤准直器27挡住第五光纤准直器29。

如图3、图4中所示：本实施例中，第二三角形反射镜26和分光器24之间设置有一调谐模块242，分光器24和第一三角形反射镜25形成第一干涉臂，分光器24和第二三角形反射镜26形成第二干涉臂，调谐模块342通过调节温度从而改变第一干涉臂和第二干涉臂之间的光程差，且所述第一反射镜15非反光面连有一扰动装置50，该扰动装置50为一压电陶瓷，所述压电陶瓷外接电路改变电压，导致光程差以一定频率往返变化，从而使其输出的相位-光功率的波形曲线在原点附近往返振荡。

扰动装置50的工作原理和实施例1中的工作原理一致，再次不再累述。

本实施例可以通过图2所示的曲线C中同等相位(Phase)变化量ΔP对应纵坐标功率变化量ΔT1、ΔT2、ΔT3、ΔT4的不同，这样可以通过监测功率ΔT判断波形曲线C处于的位置，从而调节调谐模块242调节两光程差，如果通过加热电阻调节光程差，可以通过监测功率ΔT设定其具体的加热功率，从而达到精确调整的效果。

这样本实用新型具有的优点：

1.本实用新型可以通过扰动装置产生的波形曲线，从而通过监测功率ΔT判断波形曲线C处于的位置，从而实现快速精确调整相位的效果。

2.本实用新型可以直接通过在一DLI的反光镜上贴压电陶瓷的方式实现监测判断的功能，使器件设计方便，效率更高。

以上所述者，仅为本实用新型最佳实施例而已，并非用于限制本实用新型的范围，凡依本实用新型申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本实用新型所涵盖。

Claims (7)

1.一种利用扰动调节的光差分正交相位键控解调器，由第一干涉仪和第二干涉仪，以及相应的准直器耦合连接实现，第一干涉仪和第二干涉仪形成干涉的两路光程具有与待解调信号速率的一半相匹配的时延差，通过调谐模块确保第一干涉仪和第二干涉仪之间的相位差为90度，其特征在于：所述干涉仪至少一干涉臂设有一扰动产生装置，所述扰动装置监测功率ΔT判断波形曲线C处于的位置，指导调谐模块调节两路光程相位差。

2.如权利要求1所述的利用扰动调节的光差分正交相位键控解调器，其特征在于：所述调谐模块包括通过温度变化来改变光程的热电调谐。

3.如权利要求1所述的利用扰动调节的光差分正交相位键控解调器，其特征在于：所述扰动产生装置设置为压电陶瓷，产生低频扰动信号。

4.如权利要求1所述的利用扰动调节的光差分正交相位键控解调器，其特征在于：所述第一干涉仪和第二干涉仪集成为一干涉仪，还包括一分光体将所述输入光分成A路和B路，所述干涉仪包括一分光器，将输入光A路、B路分成相等的第一路和第二路；第一准直器，用于正向输入A路的光束，第二准直器反向输出有第一干涉仪的A路第二分光路光束；第三准直器，用于正向输入B路的光束，第四准直器反向输出有干涉仪输入的B路第二光路光束；还包括一转向反射镜，将A路的第一分光路光束、B路的第一路分光路光束反射转向至输入光同侧分别借由第五、六准直器输出。

5.如权利要求4所述的利用扰动调节的光差分正交相位键控解调器，其特征在于：所述干涉仪包括一分光器，其上包括一分光膜，将输入的光束分离成平行和垂直的两束光，第一反射镜，水平放置；第二反射镜，垂直放置，将第一、二路光束反射回分光膜，分光膜将返回的光束分离成两书光束，一干涉臂之间至少设有一调谐模块，调谐两路光程差，第二反射镜设有一扰动装置，带动第二反射镜反复变化，监测功率ΔT判断波形曲线C处于的位置，指导调谐模块调节两路光程相位差。

6.如权利要求5所述的利用扰动调节的光差分正交相位键控解调器，其特征在于：所述分光体可为一梯形分光棱镜。

7.如权利要求5所述的利用扰动调节的光差分正交相位键控解调器，其特征在于：所述反射镜设置为三角形形反射镜。

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