一种偏振复用直接检测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种偏振复用直接检测系统及方法，能够提高系统单波长信道比特率。所述系统包括：偏振分束器，用于将一个激光器发出的光束分成两个正交的偏振态，所述两个正交的偏振态包括：第一偏振态和第二偏振态；单边带调制器，用于将第一路电信号在第一偏振态上进行单边带调制；光强度调制器，用于将第二路电信号在第二偏振态上进行光强度调制；偏振合束器，用于将调制后的第一偏振态和第二偏振态上的信号合成偏振复用信号；光电检测器，用于接收所述偏振复用信号，并将接收到的偏振复用信号转换成电信号；数字信号处理器，用于接收转换后的电信号，并将所述电信号中两个正交偏振态上的信号进行分离及信号恢复操作。本发明专利技术适用于光通信技术领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及光通信
，特别是指。
技术介绍
在大数据时代的背景下，数据总量持续增长、数据来源日趋复杂、数据类型变得丰 富多样，同时用户对于数据处理的速度要求也越来越高，使得数据中屯、规模也与日俱增，单 一数据集容量超过几十太字节(Terabyte, TB)甚至数拍字节(PB)已不罕见，运使得数据中 屯、间的高效互连通信出现瓶颈。数据中屯、之间的光传输互连，有距离短、接口密度大、布线 复杂、设备数量众多等特点。因此，在短距离的情况下，出于系统成本、复杂度、功耗等考虑， 一般采用光强度调制一直接检测（intensity modulation with direct detection, IM-DD)技术，同时利用多电平先进调制技术实现高速率传输，如脉冲幅度调制（pulse ampli1:ude modulation,PAM)、直接探测一正交频分复用（direct detection orthogonal frequen巧 division multiplexing,抓-OFDM)调制/离散多音复用（discrete multi-tone,DMT)、无载波幅度相位调制（carrier-less amplitude and phase modulation, CAP)。但是，由于在IM-DD技术下相位信息的丢失，调制器、采样器、光电探测器等器件的响 应速率、带宽、有效比特位受限等因素，仅仅利用高阶调制技术难W突破单波1 OOGbps速率 的传输，需要进一步探寻与新技术的结合，W满足未来短距光互联传输的发展需求。 光偏振复用技术是运用于大容量长距离光传输中的关键技术之一，可W在采用相 同调制方式和相同器件条件下，实现一倍的系统传输速率提升。将偏振复用技术运用于低 成本短距离的直接检测系统中，有利于光传输速率的进一步提升。光偏振复用与直接检测 (direct detection,DD)相结合的技术能够进一步提高数据传输速率，同时也得到了广泛 研究。 现有技术一，基于单边带正交频分复用（single sideband orthogonal frequen巧division multiplexing，SSB-〇FDM)调制的偏振复用光强度调制直接检测的短 距离传输系统。运种偏振复用正交频分复用直接检测(PM-0抑M-孤)系统需要复杂的发射机 结构，其中包括射频源和窄带光滤波器的使用。更进一步，运个系统最主要的问题是它的4 X4传输矩阵的奇异性问题，即接收到的偏振态（state of polarizations,SOP)相对于接 收端偏振分束器(polarization beam splitter，PBS)的坐标轴为±π/4及其整数倍的时 候，传输矩阵不可逆将导致偏振解复用失效。 现有技术二，偏振复用结合基于斯托克斯向量的直接检测接收机方案被作为一种 新技术提出，W提高单波长信道的比特率，而且运种方案可W避免传输矩阵的奇异性问题， 但是，其接收端结构需要靠光混频器、平衡检测器W及多个光电检测器(photodetector， PD)实现，接收方式复杂，信号功率有效性低。 现有技术 Ξ，偏振间插复用离散多音（polarization-inter leave-multiplexed discrete multi-tone，PIM-DMT)系统存在的主要缺点是：在运个系统中，两个偏振态需要 两个不同频率的激光器，而且它们的频差需要比信号带宽大才能消除混合偏振拍打干扰 (mixed polarization beat inte;rference，MPBI)的影响，两个激光器的使用使系统成本 增加。 综上，W上系统结构复杂，成本高，或者是应用存在局限性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供，W解决现有 技术所存在的系统结构复杂，成本高，或者是应用存在局限性的问题。 为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种偏振复用直接检测系统，其特征在 于，包括:激光器、偏振分束器、单边带调制器、光强度调制器、偏振合束器、光电检测器和数 字信号处理器； 所述偏振分束器，用于将一个激光器发出的光束分成两个正交的偏振态，所述两 个正交的偏振态包括:第一偏振态和第二偏振态； 所述单边带调制器，用于将第一路电信号在第一偏振态上进行单边带调制； 所述光强度调制器，用于将第二路电信号在第二偏振态上进行光强度调制； 所述偏振合束器，用于将调制后的第一偏振态和第二偏振态上的信号合成偏振复 用信号； 所述光电检测器，用于接收所述偏振复用信号，并将接收到的偏振复用信号转换 成电信号； 所述数字信号处理器，用于接收转换后的电信号，并将所述电信号中两个正交偏 振态上的信号进行分离及信号恢复操作。 进一步地，所述光电检测器的数量为1个。 进一步地，所述光电检测器，用于接收所述偏振复用信号，并检测调制在第一偏振 态上的电信号dx(t)，将电信号dx(t)表示为：[001 引 式中，Αχ为第一偏振态的直流偏置，?非)= ?/ν(?)，sx(t)为发送端第一偏 振态上传输的第一路电信号，&为单边带信号的中屯、频率，（.）^表示取共辆，11^〇表示信 道冲激响应； 检测调制在第二偏振态上的电信号dy(t)，将电信号dy(t)表示为： dy(t) =Ay 甘 y(t) 式中，Ay为第二偏振态的直流偏置，,Sy(t)为发送端第二 偏振态上传输的第二路电信号； 根据检测到的电信号dx(t)和dy(t)，将检测到的第一偏振态上和第二偏振态上的 整个电信号d(t)表示为： 进一步地，所述数字信号处理器，具体用于对光电检测器检测到的整个电信号d (t)进行处理，将电信号d(t)中的高频信号和基频信号进行分离，并消除分离出的基频信号 中的混合偏振拍打干扰信息，恢复发送端发送的信号； 其中，高频信号指中屯、频率为打的信号，基频信号指中屯、频率为0的信号。 进一步地，所述数字信号处理器，用于将电信号d(t)中的高频信号和基频信号进 行分离，得到高频信号dH(t)和基频信号么(t); 其中，高频信号dH(t)表示为：I基频信号dL(t)表示为： 进一步地，所述数字信号处理器，用于消除分离出的基频信号中的混合偏振拍打 干扰信息，恢复发送端发送的信号包括： 根据高频信号dH(t)表达式：得出rx(t)，记为 根据/UO,消除基频信号dL(t)中混合偏振拍打干扰信息|rx(t)|2,将第一偏振态 上的信号和第二偏振态上的信号进行分离； 对分离后的第一偏振态上的信号和第二偏振态上的信号分别进行信号恢复处理， 得到发送端发送的信号。 本专利技术实施例还提供一种偏振复用直接检测方法，包括： 在发送端，对两个正交的偏振态上的信号分别进行单边带调制和光强度调制，并 将调制后的两个正交偏振态上的信号合成偏振复用信号； 在接收端当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偏振复用直接检测系统，其特征在于，包括：激光器、偏振分束器、单边带调制器、光强度调制器、偏振合束器、光电检测器和数字信号处理器；所述偏振分束器，用于将一个激光器发出的光束分成两个正交的偏振态，所述两个正交的偏振态包括：第一偏振态和第二偏振态；所述单边带调制器，用于将第一路电信号在第一偏振态上进行单边带调制；所述光强度调制器，用于将第二路电信号在第二偏振态上进行光强度调制；所述偏振合束器，用于将调制后的第一偏振态和第二偏振态上的信号合成偏振复用信号；所述光电检测器，用于接收所述偏振复用信号，并将接收到的偏振复用信号转换成电信号；所述数字信号处理器，用于接收转换后的电信号，并将所述电信号中两个正交偏振态上的信号进行分离及信号恢复操作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周娴，霍佳皓，钟康平，闫凯丽，刘伟，皇甫伟，隆克平，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11