【技术实现步骤摘要】
一种相干接收装置，相干接收的方法以及相干通信系统
[0001]本申请涉及光通信领域，尤其涉及一种相干接收装置，相干接收的方法以及相干通信系统。
技术介绍
[0002]随着网络容量需求的不断增长，以太网数据速率以惊人的速度在发展与演进，相干检测技术可以利用包括偏振、强度和相位在内的多个光的自由度来承载信息，因此可以提高频谱效率。此外，相干检测的接收灵敏度较高，且得益于相干检测技术中强大的数字信号处理(digital signal processing，DSP)能力，可以对光纤色散进行补偿，因此，相干检测技术在长距离高速光传输系统中广泛应用。为了跟上数据增长的巨大步伐，应对容量提速的需求，相干检测技术下沉到诸如数据中心、接入网等短距离传输场景是必然的趋势。这些应用场景下，光模块的成本、尺寸和功耗均比较敏感。此外，未来巨大的中短距离城域市场，也存在着降成本空间，亟待寻找低成本的、简化的相干解决方案。
[0003]目前，为了降低相干光模块的尺寸和功耗，能够使用单偏振相干系统以减少所涉及的光学和电子元件的数量，例如在发送侧使用一路调制器产生单偏振的高阶调制信号，使发送侧的调制器数量减半，从而达到降低相干光模块的成本、尺寸和功耗的目的。然而，仅将接收侧的光学和电子元件减半，则会出现只有部分信号光被接收的情况或完全没有信号光被接收的情况，因此相干接收机仍然需要采用偏振分集前端，才满足能够同时接收两个偏振分量的信号，即接收侧的光学和电子元件无法减少，从而导致相干光模块的成本、尺寸和功耗降低有限。
技术实现思路
>[0004]本申请提供了一种相干接收装置，相干接收的方法以及相干通信系统，由于第一信号光以及第二信号光具有相同的偏振态，并且本振光与合束后的信号光具有相同的偏振态，因此从而不需要分别对第一信号光以及第二信号光进行处理，由此减少相干光模块中光学和电子元件的数量，从而能够降低相干接收装置的尺寸和功耗。
[0005]本申请第一方面提供了一种相干接收装置，该包括偏振分束旋转模块，移相器，耦合器，激光器以及混频器。基于此，偏振分束旋转模块接收信号光，并且将信号光分解为第一信号光以及第二信号光，第一信号光与第二信号光具有相同的偏振态。移相器对第一信号光进行移相，以得到移相后的第一信号光，移相后的第一信号光与第二信号光之间的相位差为预设相位差。耦合器将移相后的第一信号光以及第二信号光进行合束，以得到合束后的信号光。激光器向混频器发送生成的本振光，本振光与合束后的信号光具有相同的偏振态。混频器将合束后的信号光与本振光进行光混频，以得到混频后的信号光。
[0006]在该实施方式中，相干接收装置通过对分解后的第一信号光进行移相，使得移相后的第一信号光与具有相同的偏振态的第二信号光保持预设的相位差，并且将移相后的第一信号光与具有相同的偏振态的第二信号光合束，即不需要分别对第一信号光以及第二信
号光进行处理，由此减少相干光模块中光学和电子元件的数量，从而能够降低相干接收装置的尺寸和功耗。其次，合束后的信号光与激光器产生的本振光具有相同的偏振态，还能够避免偏振相消的情况出现。
[0007]在第一方面的一种可选方式中，偏振分束旋转模块为偏振分束旋转器PSR。
[0008]在该实施方式中，偏振分束旋转模块为PSR能够直接完成对信号光进行偏振正交分解，得到具有正交偏振态的两路信号光，固定旋转其中一路信号光的偏振态与另一路信号光的偏振态对齐，从而得到具有相同的偏振态的第一信号光与第二信号光，由此提升本方案的可行性。
[0009]在第一方面的一种可选方式中，偏振分束旋转模块包括偏振分束器PBS以及偏振旋转器PR。具体地，PBS用于对信号光进行偏振正交分解，以得到第二信号光以及第三信号光。而PR固定旋转第三信号光，以得到第一信号光。
[0010]在该实施方式中，分别通过PBS进行偏振正交分解得到得到第二信号光以及第三信号光，并且通过PR旋转第三信号光，以得到第一信号光，提供了另一种得到第一信号光以及第二信号光的方式，由此提升本方案的灵活性。
[0011]在第一方面的一种可选方式中，预设相位差为0
°
，或，90
°
。
[0012]在该实施方式中，不同应用场景下的预设相位差不同，由此提升本方案的灵活性。
[0013]在第一方面的一种可选方式中，相干接收装置还包括平衡接收机，跨阻放大器以及第一模数转换器。基于此，平衡接收机对混频后的信号光进行光电转换，以得到光电转换后的模拟电信号。跨阻放大器调节光电转换后的模拟电信号的幅度值，以得到调节幅度值后的模拟电信号。第一模数转换器对调节幅度值后的模拟电信号进行模数转换，以得到调节幅度值后的数字电信号。
[0014]在该实施方式中，通过平衡接收机，跨阻放大器以及第一模数转换器对对混频后的信号光完成后续处理流程，以得到调节幅度值后的数字电信号，以支撑数字信号处理模块基于调节幅度值后的数字电信号进行数据处理，从而提升本方案的可行性。
[0015]在第一方面的一种可选方式中，相干接收装置还包括光电转换模块以及反馈控制模块。基于此，移相器在对第一信号光进行移相时，还能够在第一信号光的预设频点上加载第一导频信号。耦合器将合束后的信号光分为第四信号光以及第五信号光。光电转换模块将第五信号光进行光电转换，得到第一电信号。反馈控制模块基于第一导频信号计算得到第一信号光与第二信号光之间的预估相位差，并且根据预估相位差与预设相位差确定反馈控制量。反馈控制模块将反馈控制量加载至移相器上。移相器通过反馈控制量确定第一信号光进行移相的相位值。
[0016]在该实施方式中，反馈控制模块基于第一导频信号计算得到第一信号光与第二信号光之间的预估相位差，并且将根据预估相位差与预设相位差所确定的反馈控制量加载至移相器上，移相器能够通过反馈控制量实时调整第一信号光进行移相的相位值，由此保证移相后的第一信号光与第二信号光之间的相位差为预设相位差，提升本方案的可靠性。
[0017]在第一方面的一种可选方式中，反馈控制模块包括第二模数转换器，第一傅里叶转换模块，第一微控制器单元以及第一数模转换器。基于此，第二模数转换器对第一电信号进行采样，以得到采样后的时域数字信号，第一傅里叶转换模块对采样后的时域数字信号进行傅里叶变换，以得到频域数字信号，第一微控制器单元从频域数字信号中提取第一导
频信号的第一谐波分量以及第一导频信号的第二谐波分量，第一微控制器单元再根据第一导频信号的第一谐波分量以及第一导频信号的第二谐波分量确定预估相位差，并且根据预估相位差与预设相位差确定反馈控制量。第一数模转换器将反馈控制量转换为直流电压值，并且将直流电压值加载至移相器上，移相器通过直流电压值确定第一信号光进行移相的相位值。
[0018]在该实施方式中，反馈控制模块中各个模块通过确定第一导频信号的谐波分量之间的预估相位差，并将反馈控制量转换为直流电压值，通过直流电压值实时调节移相器的第一信号光进行移相的相位值，保证移相后的第一信号光与第二信号光之本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种相干接收装置，其特征在于，包括偏振分束旋转模块，移相器，耦合器，激光器以及混频器；所述偏振分束旋转模块，用于接收信号光，并且将所述信号光分解为第一信号光以及第二信号光，其中，所述第一信号光与所述第二信号光具有相同的偏振态；所述移相器，用于对所述第一信号光进行移相，以得到移相后的第一信号光，其中，所述移相后的第一信号光与所述第二信号光之间的相位差为预设相位差；所述耦合器，用于将所述移相后的第一信号光以及所述第二信号光进行合束，以得到合束后的信号光；所述激光器，用于向所述混频器发送生成的本振光，其中，所述本振光与所述合束后的信号光具有相同的偏振态；所述混频器，用于将所述合束后的信号光与所述本振光进行光混频，以得到混频后的信号光。2.根据权利要求1所述的相干接收装置，其特征在于，所述偏振分束旋转模块为偏振分束旋转器PSR。3.根据权利要求1所述的相干接收装置，其特征在于，所述偏振分束旋转模块包括偏振分束器PBS以及偏振旋转器PR；所述PBS用于对所述信号光进行偏振正交分解，以得到所述第二信号光以及第三信号光；所述PR用于固定旋转所述第三信号光，以得到所述第一信号光。4.根据权利要求1至3任一项所述的相干接收装置，其特征在于，所述相干接收装置还包括平衡接收机，跨阻放大器以及第一模数转换器；所述平衡接收机，用于对所述混频后的信号光进行光电转换，以得到光电转换后的模拟电信号；所述跨阻放大器，用于调节所述光电转换后的模拟电信号的幅度值，以得到调节幅度值后的模拟电信号；所述第一模数转换器，用于对所述调节幅度值后的模拟电信号进行模数转换，以得到调节幅度值后的数字电信号。5.根据权利要求4所述的相干接收装置，其特征在于，所述相干接收装置还包括光电转换模块以及反馈控制模块；所述移相器，还用于在对所述第一信号光进行移相时，在所述第一信号光的预设频点上加载第一导频信号；所述耦合器，具体用于将所述合束后的信号光分为第四信号光以及第五信号光；所述光电转换模块，用于将所述第五信号光进行光电转换，得到第一电信号；所述反馈控制模块，用于基于所述第一导频信号计算得到所述第一信号光与所述第二信号光之间的预估相位差，并且根据所述预估相位差与所述预设相位差确定反馈控制量；所述反馈控制模块，还用于将所述反馈控制量加载至所述移相器上；所述移相器，具体用于通过所述反馈控制量确定所述第一信号光进行移相的相位值。6.根据权利要求5所述的相干接收装置，其特征在于，所述反馈控制模块包括第二模数转换器，第一傅里叶转换模块，第一微控制器单元以及第一数模转换器；
所述第二模数转换器，用于对所述第一电信号进行采样，以得到采样后的时域数字信号；所述第一傅里叶转换模块，用于对采样后的时域数字信号进行傅里叶变换，以得到频域数字信号；所述第一微控制器单元，用于从所述频域数字信号中提取所述第一导频信号的第一谐波分量以及所述第一导频信号的第二谐波分量；所述第一微控制器单元，还用于根据所述第一导频信号的第一谐波分量以及所述第一导频信号的第二谐波分量确定所述预估相位差，并且根据所述预估相位差与所述预设相位差确定所述反馈控制量；所述第一数模转换器，用于将所述反馈控制量转换为直流电压值，并且将所述直流电压值加载至所述移相器上；所述移相器，具体用于通过所述直流电压值确定所述第一信号光进行移相的相位值。7.根据权利要求6所述的相干接收装置，其特征在于，所述第一微控制器单元，具体用于计算所述第一导频信号的第一谐波分量以及所述第一导频信号的第二谐波分量的比值以得到所述预估相位差。8.根据权利要求5所述的相干接收装置，其特征在于，所述反馈控制模块包括第一低通滤波器，第一乘法器，第一积分器，第二低通滤波器，第二乘法器，第二积分器，第二微控制器单元以及第二数模转换器；所述光电转换模块，还用于将所述第一电信号分为第二电信号以及第三电信号；所述第一低通滤波器，用于对所述第二电信号进行低通滤波，以得到低通滤波后的第二电信号；所述第一乘法器，用于将所述低通滤波后的第二电信号与所述第一导频信号进行模拟域相乘，得到相乘后的第二电信号；所述第一积分器，用于对所述相乘后的第二电信号进行积分处理，以得到积分后的第二电信号；所述第二低通滤波器，用于对所述第三电信号进行低通滤波，以得到低通滤波后的第三电信号；所述第二乘法器，用于将所述低通滤波后的第三电信号与第一导频信号的倍频信号进行模拟域相乘，得到相乘后的第三电信号；所述第二积分器，用于对所述相乘后的第三电信号进行积分处理，以得到积分后的第三电信号；所述第二微控制器单元，用于根据所述积分后的第二电信号以及所述积分后的第三电信号确定所述预估相位差，并且根据所述预估相位差与所述预设相位差确定所述反馈控制量；所述第二数模转换器，用于将所述反馈控制量转换为直流电压值，并且将所述直流电压值加载至所述移相器上；所述移相器，具体用于通过所述直流电压值确定所述第一信号光进行移相的相位值。9.根据权利要求8所述的相干接收装置，其特征在于，所述第二微控制器单元，具体用于计算所述积分后的第二电信号以及所述积分后的第三电信号的比值以得到所述的预估
相位差。10.根据权利要求4所述的相干接收装置，其特征在于，所述相干接收装置还包括第二傅里叶转换模块，第三微控制器单元以及第三数模转换器；所述移相器，还用于在对所述第一信号光进行移相时，在所述第一信号光的预设频点上加载第一导频信号；所述第二傅里叶转换模块，用于从所述调节幅度值后的数字电信号中提取第一数字电信号；所述第二傅里叶转换模块，还用于对所述第一数字电信号进行傅里叶变换，以得到傅里叶变换后的第一数字电信号；所述第三微控制器单元，用于从所述傅里叶变换后的第一数字电信号中提取的所述第一导频信号的第三谐波分量以及所述第一导频信号的第四谐波分量；所述第三微控制器单元，还用于根据所述第一导频信号的第三谐波分量以及所述第一导频信号的第四谐波分量确定所述预估相位差，并且根据所述预估相位差与所述预设相位差确定所述反馈控制量；所述第三数模转换器，用于将所述反馈控制量转换为直流电压值，并且将所述直流电压值加载至所述移相器上；所述移相器，具...
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