一种基于光信号延时的光接收机和接收方法技术

本发明专利技术公开了一种基于光信号延时的光接收机和接收方法，包括光信号输入端口、光功率分配和延时模块、N路光电处理单元及数字电信号处理单元；光信号由光信号输入端口进入光功率分配和延时模块，然后输出N路光信号分别进入N路光电处理单元首先将电本振信号调制在光信号上然后进行光电转换，接着对每路电信号进行处理后，进行信号的模数转换，输出多路数字信号至数字电信号处理单元。本发明专利技术通过对输入光信号分配至多通道并分别延时，使这些多通道的采样时刻均匀交错来实现采样速率的N倍增加；另外，可以将光载波上的调制信号下变频，从而便于在较低的频率进行模数转换，有利于形成集成的高采样率的光信号输入和数字电信号输出的光接收机。

Optical receiver and receiving method based on optical signal delay

The invention discloses a light signal delay based on optical receiver and receiving method, including the optical signal input port, optical power distribution and delay module, N photoelectric processing unit and a digital signal processing unit; the optical signal into the optical power distribution and delay module by the optical signal input port, and then output the N optical signals respectively. Enter the N photoelectric processing unit will be the first electric vibration signal modulation and photoelectric conversion in the optical signal, then each signal processing module, signal conversion, multi output digital signal to a digital signal processing unit. The distribution of the input light signal to the channel and delay, the sampling time of the multi-channel uniform staggered to achieve N times the sampling rate can be increased; in addition, the modulation signal on the optical carrier frequency, so as to facilitate the analog to digital conversion in low frequency, is conducive to the formation of integrated high sampling input optical signal and digital signal output rate of the optical receiver.

【技术实现步骤摘要】
一种基于光信号延时的光接收机和接收方法
本专利技术涉及光接收机，特别是涉及一种基于光信号延时的光接收机和接收方法。
技术介绍
目前，传统的光接收机将单路光信号转换成单路或相位正交的两路(I/Q)电信号后用电子器件进行处理，如电放大器、电混频器、滤波器、电模数转换器等，由于电子技术的瓶颈，尤其是现有电模数转换器采样率和带宽的有限，基于电子器件的光接收机往往存在采样率低、工作带宽窄、信号失真大等缺点，限制了其应用。而微波光子信道化接收机将光信号上面调制的宽带电信号通过滤波器组分割到不同的频段，用于分段频谱分析，难以再将各频段的接收信号合并成原始的宽带信号。因此，将超宽带高速模拟光信号经过频率下转换和高采样率模数转换形成数字信号，再进行传输、存储、处理和显示，在宽带通信、雷达、电子战领域存在应用需求。
技术实现思路
专利技术目的：为解决现有技术的不足，提供一种利用待转换输入光信号的多通道延时，使采样点均匀交错，以直接对光载波中的调制信号进行模数转换的光接收机。技术方案：一种基于光信号延时的光接收机，包括光信号输入端口、光功率分配和延时模块、N路光电处理单元及数字电信号处理单元；所述光功率分配和延时模块包括有N个输出端口的光功率分配器和N路光延时单元，并有N个输出端；每路光电处理单元均包括依次连接的电光调制器、光电转换器、电信号调理器和电模数转换器；光信号由光信号输入端口进入光功率分配和延时模块，将光信号分配至N路并延时；然后输出N路光信号进入N路光电信号处理单元；其中，每一路中的电光调制器将电本振信号调制在该路的光信号上，电光调制器的输出进入该路光电转换器，把该路光信号转换为电信号；接着通过该路的电信号调理器，对该路电信号进行处理后输入至该路电模数转换器进行信号的模数转换，最后，输出数字信号至数字信号处理单元。其中，所述光功率分配器为Y波导分支、多模干涉耦合器、定向耦合器或它们两两组合；所述光功率分配和延时模块为基于硅基光子工艺、磷化铟工艺或使用基于光纤的分立器件组合而成。所述的电光调制器为电光相位调制器、电光幅度调制器、马赫-曾德尔调制器、电吸收光调制器或偏振态调制器中的一种或它们两两组合。所述光电转换器为独立光探测器或平衡光探测器。所述电本振信号可由锁模激光器输出的光信号通过光电转换产生，所述锁模激光器为主动锁模激光器或被动锁模激光器。所述光接收机还包括设置在模数转换单元和数字信号处理单元之间的硬件校正电路，用于对电模数转换器输出的信号进行校准后输送给数字信号处理单元进行数字信号处理。所述光信号输入端口为光输入端口耦合器或模斑转换器，其中光输入端口耦合器为光栅耦合器或端面耦合器。另一实施例，一种基于光信号延时的光接收机，包括光信号输入端口、光功率分配和延时模块、N路光电处理单元及数字电信号处理单元；所述光功率分配和延时模块包括有N个输出端口的光功率分配器和N路光延时单元，并有N个输出端；每路光电处理单元均包括依次连接的电光调制器、光电转换器、电信号调理器和电模数转换器；其中，光功率分配和延时模块，用于将接收的光信号分配至N个并行的通道，并通过光延时单元使得N个通道的光信号的延时差互不相同且延时差相近的通道间的延时差为△t，若每个电模数转换器的时钟周期为Tclk，则延时差相近的通道间的延时差为△t＝Tclk/N；电光调制器，用于将电本振信号调制在光功率分配和延时模块输出的每一路光信号上；光电转换器，用于将电光调制器输出的光信号转换成电信号输出；电信号调理器，用于实现对电信号的放大、滤波、单端到差分信号转换或它们的组合处理，单端到差分信号的转换电路使电信号调理器的输出信号能够满足电模数转换器对差分信号输入的要求；电模数转换器，用于接收经信号调理后的电信号，并将其转换成数字信号输出至数字信号处理单元；数字信号处理单元，用于将N路数字信号进行复用、合成或分别进行数字信号处理。又一实施例，一种基于光信号延时的光接收机，包括光信号输入端口、光功率分配和延时模块、N路1x2的波导分支、2N路光电处理单元及数字电信号处理单元；所述光功率分配和延时模块包括有N个输出端口的光功率分配器和N路光延时单元，并有N个输出端；每路光电处理单元均包括依次连接的电光调制器、光电转换器、电信号调理器和电模数转换器；其中，光功率分配和延时模块，用于将接收的光信号分配至N个并行的通道，并通过光延时单元使得N个通道的光信号的延时差互不相同且延时差相近的通道间的延时差为△t，若每个电模数转换器的时钟周期为Tclk，则延时差相近的通道间的延时差为△t＝Tclk/N；每一路1x2的波导分支，用于将光功率分配和延时模块输出的N路光信号的每一路信号分成两路；电光调制器，为双输出端口的电光调制器，用于将预定频率和相位的同相电信号和正交电信号调制到1x2的波导分支输出的每一路光信号上；光电转换器，为平衡光探测器，用于将电光调制器的两个输出端口的光信号分别转换成电信号输出，得到预设带宽内的信号，实现光信号的I/Q解调，得到I通道和Q通道信号；电信号调理器，用于实现对I通道和Q通道电信号的放大、滤波、单端到差分信号转换或它们两两的组合处理，单端到差分信号的转换电路使电信号调理器的输出信号能够满足电模数转换器对差分信号输入的要求；电模数转换器，用于接收经信号调理后的电信号，并将其转换成数字信号输出至数字信号处理单元；数字信号处理单元，用于将2N路数字信号进行复用、合成或分别进行数字信号处理。一种基于所述光信号延时的光接收机的接收方法，该方法包括以下步骤：(1)光功率分配器将接收的光信号分配至N个并行的通道，并通过光延时单元使得N个通道的光信号的延时差互不相同且延时差相近的通道间的延时差为△t，若每个电模数转换器的时钟周期为Tclk，则延时差相近的通道间的延时差为△t＝Tclk/N；(2)电光调制单元将电本振信号调制在光信号上；(3)光电转换单元的N或2N个光电探测器分别接收N或2N个通道的电光调制单元的输出光信号，并将其转换成N路或2N路电信号输出；(4)电信号调理单元实现对电信号的放大、滤波、单端到差分信号转换或它们的组合，单端到差分信号的转换电路使电信号调理单元的输出信号能够满足电模数转换器对差分信号输入的要求；(5)模数转换单元的N或2N个电模数转换器分别接收N路经信号调理后的电信号，并将其转换成N路数字信号输出至数字信号处理单元；(6)数字信号处理单元将N路或2N路数字信号进行复用、合成或分别进行数字信号处理。有益效果：与现有技术相比，本专利技术提出的一种基于光信号延时的光接收机和接收方法，通过对输入光信号多通道延时，使这些多通道的采样时刻均匀交错，从而实现采样速率的N倍增加；另外，还将光载波上的调制信号下变频，从而便于在较低的频率进行模数转换，有利于形成集成的高采样率的光信号输入和数字电信号输出的光接收机。附图说明图1是本专利技术的基于光信号延时的光接收机的示意图；图2是光功率分配和延时模块的结构示意图；图3是本专利技术的硬件校正电路示意图；图4是锁模激光器提供低时间抖动的采样时钟信号方案示意图；图5采用双输出端口电光调制器的光接收机结构示意图；图6基于光信号延时实现I/Q解调的光接收机结构示意图。具体实施方式下面结合附图给出本专利技术的实施例。实施例以本专利技术的技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光信号延时的光接收机，其特征在于：包括光信号输入端口、光功率分配和延时模块、N路光电处理单元及数字电信号处理单元；所述光功率分配和延时模块包括有N个输出端口的光功率分配器和N路光延时单元，并有N个输出端；每路光电处理单元均包括依次连接的电光调制器、光电转换器、电信号调理器和电模数转换器；光信号由光信号输入端口进入光功率分配和延时模块，将光信号分配至N路并延时；然后输出N路光信号进入N路光电信号处理单元；其中，每一路中的电光调制器将电本振信号调制在该路的光信号上，电光调制器的输出进入该路光电转换器，把该路光信号转换为电信号；接着通过该路的电信号调理器，对该路电信号进行处理后输入至该路电模数转换器进行信号的模数转换，最后，输出数字信号至数字信号处理单元。

【技术特征摘要】
1.一种基于光信号延时的光接收机，其特征在于：包括光信号输入端口、光功率分配和延时模块、N路光电处理单元及数字电信号处理单元；所述光功率分配和延时模块包括有N个输出端口的光功率分配器和N路光延时单元，并有N个输出端；每路光电处理单元均包括依次连接的电光调制器、光电转换器、电信号调理器和电模数转换器；光信号由光信号输入端口进入光功率分配和延时模块，将光信号分配至N路并延时；然后输出N路光信号进入N路光电信号处理单元；其中，每一路中的电光调制器将电本振信号调制在该路的光信号上，电光调制器的输出进入该路光电转换器，把该路光信号转换为电信号；接着通过该路的电信号调理器，对该路电信号进行处理后输入至该路电模数转换器进行信号的模数转换，最后，输出数字信号至数字信号处理单元。2.根据权利要求1所述的一种基于光信号延时的光接收机，其特征在于：所述光功率分配器为Y波导分支、多模干涉耦合器、定向耦合器或它们两两组合；所述光功率分配和延时模块为基于硅基光子工艺、磷化铟工艺或使用基于光纤的分立器件组合而成。3.根据权利要求1所述的一种基于光信号延时的光接收机，其特征在于：所述的电光调制器为电光相位调制器、电光幅度调制器、马赫-曾德尔调制器、电吸收光调制器或偏振态调制器中的一种或它们两两组合。4.根据权利要求1所述的一种基于光信号延时的光接收机，其特征在于：所述光电转换器为独立光探测器或平衡光探测器。5.根据权利要求1所述的一种基于光信号延时的光接收机，其特征在于：所述电本振信号可由锁模激光器输出的光信号通过光电转换产生，所述锁模激光器为主动锁模激光器或被动锁模激光器。6.根据权利要求1所述的一种基于光信号延时的光接收机，其特征在于：所述光接收机还包括设置在模数转换单元和数字信号处理单元之间的硬件校正电路，用于对电模数转换器输出的信号进行校准后输送给数字信号处理单元进行数字信号处理。7.根据权利要求1所述的一种基于光信号延时的光接收机，其特征在于：所述光信号输入端口为光输入端口耦合器或模斑转换器，其中光输入端口耦合器为光栅耦合器或端面耦合器。8.一种基于光信号延时的光接收机，其特征在于：包括光信号输入端口、光功率分配和延时模块、N路光电处理单元及数字电信号处理单元；所述光功率分配和延时模块包括有N个输出端口的光功率分配器和N路光延时单元，并有N个输出端；每路光电处理单元均包括依次连接的电光调制器、光电转换器、电信号调理器和电模数转换器；其中，光功率分配和延时模块，用于将接收的光信号分配至N个并行的通道，并通过光延时单元使得N个通道的光信号的延时差互不相同且延时差相近的通道间的延时差为△t，若每个电模数转换器的时钟周期为Tclk，则延时差相近的通道间的延时差为△t＝Tclk/N；电光调制器，用于将电本振信号调制在光功率分配和延时模块输出的每一路光信号上；光电转换器，用于将电光调制器输出的光信号转换成电信号输出；电信号调理器，用于实现对电信号的放大、滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨春，宋振杰，贾少鹏，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32