偏振跟踪装置、光接收装置、程序以及偏振跟踪方法制造方法及图纸

一种利用斯托克斯矢量跟踪通过光纤传输的光的偏振波动的偏振跟踪装置包括：旋转角更新机构，其用于采用第一角和第二角来表示邦加球上的所述斯托克斯矢量在垂直于光波的传输方向的xy平面中的波动量，所述第一角为所述光波的光电场的方向与y轴之间的夹角，所述第二角为所述y轴方向上的所述光电场的分量与正交于所述y轴的x轴方向上的所述光电场的分量之间的相位差；以及逆旋转施加机构，其用于采用所述第一角和所述第二角所表示的逆偏振旋转矩阵来旋转所述斯托克斯矢量。

Polarization Tracking Device, Optical Receiving Device, Program and Polarization Tracking Method

A polarization tracking device using Stokes vector to track the polarization fluctuation of light transmitted through optical fibers includes a rotation angle updating mechanism, which is used to represent the fluctuation of the Stokes vector in the XY plane perpendicular to the transmission direction of the light wave on the Bonga sphere by using the first and second angles, the first angle being the angle between the direction of the photoelectric field of the light wave and the Y axis. The second angle is the phase difference between the component of the photoelectric field in the y-axis direction and the component of the photoelectric field in the x-axis direction orthogonal to the y-axis; and an inverse rotation applying mechanism for rotating the Stokes vector using the inverse polarization rotation matrix represented by the first angle and the second angle.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】偏振跟踪装置、光接收装置、程序以及偏振跟踪方法
本专利技术涉及利用由光电场的分量所指示的斯托克斯矢量跟踪通过光纤传输的光的偏振波动的技术。
技术介绍
众所周知，由于光纤制造中形成的纤芯形状的不对称性或是横向方向上施加的压力，光的偏振态在光纤传输中随机波动。因此，当采用对偏振态敏感的接收系统时，始终需要对这种随机的偏振波动进行跟踪。在目前商业化的数字相干光接收器中，通过使用“数字信号处理(DSP)”来实现偏振跟踪。这能实现长达约8000公里的远距离通信。同时，通过偏振复用来传输光载波信号和光调制信号的“自零差光传输系统”被认为是数字信号处理的一种简单方法。此外在这种自零差系统中，提出了一些采用DSP的偏振跟踪方法，尤其是，一种不采用符号确定结果来跟踪偏振态的“盲偏振跟踪算法”在缩小电路规模方面具有重要的实际意义。图5是显示非专利文献1公开的光接收装置的示意性配置的示意图。如图5所示，光接收装置60包括光接收器61、模数转换器(ADC)62、斯托克斯矢量计算电路63、利用抽头系数的斯托克斯矢量计算电路64、抽头系数更新电路65、复杂符号计算电路66、载波相位估计电路67以及符号确定电路68。在光接收装置60中，主要是通过利用抽头系数的斯托克斯矢量计算电路64和抽头系数更新电路65来始终对随机波动的偏振态进行盲态跟踪。在利用抽头系数的斯托克斯矢量计算电路64和抽头系数更新电路65中，通过采用3×2多输入多输出(MIMO)配置来跟踪偏振波动，从而，通过输入三个斯托克斯参数，在适当更新抽头系数的同时输出两个实数(或一虚数，其中两个实数中的一个构成实部，另一个构成虚部)。具体地，在利用抽头系数的斯托克斯矢量计算电路64中，采用由三个复数(或六个实数)构成的抽头系数计算输出斯托克斯矢量。接着，抽头系数更新电路65根据与各个算法相对应的更新公式更新抽头系数。在更新抽头系数时，采用最小均方(LMS)算法或恒模(CMA)算法，但在执行盲均衡时，需要采用CMA且需要随后执行载波相位估计。在非专利文献2中，采用3×1多输入单输出(MISO)配置跟踪随机偏振波动，其中通过与非专利文献1一样输入三个斯托克斯参数输出复信号。然而，虽然采用了“单输出”，但是这种配置与非专利文献1中的3×2MIMO配置并无实质不同，因为处理复信号基本等同于处理两个实数。在非专利文献2中，采用LMS作为更新抽头系数的算法，但是对于盲均衡的方法没有进行描述。引用列表非专利文献非专利文献1:DiChe等人,“PolarizationDemultiplexingforStokesVectorDirectDetection,”IEEEJournaloflightwavetechnology,Vol.34,No.2,p754-p760非专利文献2:R.S.Luis等人，“Experimentaldemonstrationofapolarization-insensitiveself-homodynedetectionreceiverforopticalaccess,”OpticalCommunicationonEuropeanConference(ECOC)2015,Tu.3.4.7
技术实现思路
技术问题然而，在非专利文献1和非专利文献2中，在根据MIMO更新抽头系数的同时还需要计算用于六个实数抽头或三个复数抽头的更新公式，因此，存在增加电路规模和增加安装费的问题。问题解决方案根据本专利技术的一方面，一种利用斯托克斯矢量跟踪通过光纤传输的光的偏振波动的偏振跟踪装置包括：旋转角更新机构，其用于采用第一角和第二角来表示邦加球上的所述斯托克斯矢量在垂直于光波的行进方向的xy平面中的波动量，所述第一角为所述光波的光电场的方向与y轴之间的夹角，所述第二角为所述y轴的方向上的所述光电场的分量与正交于所述y轴的x轴的方向上的所述光电场的分量之间的相位差；以及逆旋转施加机构，其用于采用所述第一角和所述第二角所表示的逆偏振旋转矩阵来旋转所述斯托克斯矢量。本专利技术的有益效果根据本专利技术，可以仅通过更新与邦加球上的偏转角相对应的两个实数参数来执行偏振跟踪。因此，可以缩小用于跟踪的电路的规模并减少电路安装的成本。本专利技术的其它特征和优点将会从以下结合附图的描述中变得显而易见。注意，在整个附图中，相同的附图标记表示相同或类似的部件。附图说明图1是显示根据第一实施例的光接收装置的示意性配置的示意图。图2A是显示光接收器的示意性配置的示意图。图2B是显示光接收器的示意性配置的示意图。图3是显示根据第二实施例的光接收装置20的示意性配置的示意图。图4是显示根据第三实施例的光接收装置的示意性配置的示意图。图5是显示非专利文献1公开的光接收装置的示意性配置的示意图。具体实施方式本专利技术的专利技术人关注的事实是，当相移键控(PSK)信号被施加在一偏振波上，光载波被施加在另一偏振波上，使得二者之间的平均光功率相等，且采用自零差接收器检测波时，每个信号点都总是位于邦加球的斯托克斯参数S1为0的平面上，但是，当光信号在通过光纤传输的过程中发生随机偏振旋转时，所传输的PSK信号失去了其位于邦加球上S1为0的位置的这一性质。基于这个性质，本专利技术的专利技术人发现，可以通过施加逆旋转使得所传输的光信号位于斯托克斯参数S1为0的平面上的方式来减少计算量，于是就产生了本专利技术。(根据本实施例的偏振跟踪装置的原理)在自适应均衡算法中，通过对信号进行加权并适当更新权重来对信号进行均衡，从而使被称为目标函数的函数达到最小值。利用信号点所共有的特征来确定目标函数的均衡方法被称为盲均衡。在本实施例中，盲均衡应用于自零差接收器中的偏振波分离。通常，当PSK信号被施加在一偏振波上，光载波被施加在另一偏振波上，使得二者之间的平均光功率相等，且采用自零差接收器检测波时，每个信号点都总是位于邦加球的斯托克斯参数S1＝0的平面上。然而，传输过程中的随机偏振旋转使得所述传输的PSK信号失去了这个性质。因此，通过确定使S1收敛为0的目标函数，就可能进行控制以使收敛后的信号位于S1＝0的平面上。即使当S1收敛为0，仅仅采用盲算法是不能控制将如何输出S2和S3的。然而，S2和S3的不确定性对应于自零差波检测时复数符号的不确定相位旋转，并且可通过公知的将“M相PSK信号”提升为M次方(M-thpower)的方法来解决。首先，采用琼斯矩阵表达因传输过程中的随机偏振旋转而在邦加球上移动的斯托克斯矢量的状态。即，假设θ/2(0≤θ≤π)表示光信号(光波)的光电场的方向与垂直于光信号的传播方向的光纤横截面中的y轴(慢轴)之间的夹角，用于表示坐标变换的琼斯矩阵可由以下公式来表达。[公式1]由于琼斯矩阵中的θ/2对应斯托克斯空间中的θ，因此采用以下公式来表达斯托克斯空间中的矩阵。[公式2]另一方面，可采用以下公式来表达表示正交于y轴的x轴(快轴)的方向上的光信号的光电场分量与y轴的方向上的光信号的光电场分量之间的相位差的琼斯矩阵。[公式3]对应于上述公式的斯托克斯空间中的矩阵用以下公式来表示。[公式4]因此，斯托克斯矢量在邦加球上的运动可以用以下公式表达为矩阵，该矩阵为上述两个3×3矩阵的乘积。[公式5]相应地，在接收器处生成以下公式，该公式为上述公式的逆矩阵，且所接收到的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种偏振跟踪装置，其利用斯托克斯矢量跟踪通过光纤传输的光的偏振波动，其包括：旋转角更新机构，其用于采用第一角和第二角来表示邦加球上的所述斯托克斯矢量在垂直于光波的行进方向的xy平面中的波动量，所述第一角为所述光波的光电场的方向与y轴之间的夹角，所述第二角为所述y轴的方向上的所述光电场的分量与正交于所述y轴的x轴的方向上的所述光电场的分量之间的相位差；以及逆旋转施加机构，其用于采用所述第一角和所述第二角所表示的逆偏振旋转矩阵来旋转所述斯托克斯矢量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.27 JP 2016-1886481.一种偏振跟踪装置，其利用斯托克斯矢量跟踪通过光纤传输的光的偏振波动，其包括：旋转角更新机构，其用于采用第一角和第二角来表示邦加球上的所述斯托克斯矢量在垂直于光波的行进方向的xy平面中的波动量，所述第一角为所述光波的光电场的方向与y轴之间的夹角，所述第二角为所述y轴的方向上的所述光电场的分量与正交于所述y轴的x轴的方向上的所述光电场的分量之间的相位差；以及逆旋转施加机构，其用于采用所述第一角和所述第二角所表示的逆偏振旋转矩阵来旋转所述斯托克斯矢量。2.根据权利要求1所述的偏振跟踪装置，其中，对于采用相位调制方案来进行调制的光调制信号，所述旋转角更新机构采用公式(2)来计算θ和其中公式(1)所定义的S0、S1、S2和S3表示斯托克斯参数，X表示所述x轴的方向上的所述光电场的分量，Y表示所述y轴的方向上的所述光电场的分量，θ(0≤θ≤π)表示所述第一角，表示所述第二角，并且μ表示用于确定跟踪速度和跟踪精度的步长参数，[公式1][公式2]3.根据权利要求1所述的偏振跟踪装置，其中，对于采用振幅调制方案来进行调制的光调制信号，所述旋转角更新机构采用公式(4)来计算θ和其中公式(3)所定义的S0、S1、S2和S3表示斯托克斯参数，X表示所述x轴的方向上的所述光电场的分量，Y表示所述y轴的方向上的所述光电场的分量，θ(0≤θ≤π)表示所述第一角，表示所...

【专利技术属性】
技术研发人员：石村升太，
申请(专利权)人：凯迪迪爱通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP