[发明专利]双功能光差分相移键控格式解调器

说明书

技术领域

本发明涉及一种解调器。特别是涉及一种在同一装置实现DPSK与DQPSK解调的双功能光差分相移键控格式解调器。

背景技术

差分二相相移键控(Differential phase-shift keying，DPSK)与差分正交相移键控(Differential quadrature phase-shift keying，DQPSK)格式是能够用于下一代高速光传输系统(40G系统和100G系统)的调制码型。相对于强度调制格式，DPSK调制格式的最大优点在于，在达到相同的误码率情况下对光信噪比的要求降低了3dB(使用平衡检测的接收方式)；DQPSK是一种多级的差分相移键控格式，它以相邻码元之间的四种相位差代表传输的比特信息，与DPSK相比，在同样的码元速率下，DQPSK传输的比特率是DPSK的两倍。因此使用DQPSK调制格式的系统对CD与PMD的容忍度相对于DPSK系统提高了约1倍，同时降低了对光学滤波的要求。在40G系统中，应用DPSK或者DQPSK都能极大提高系统的性能，DPSK由于系统配置较为简单在40G系统中得到了广泛的应用，但是DQPSK由于极窄的光谱宽度被认为是最有希望应用于100G高速光传输系统的调制格式之一。随着网络对带宽需求的不断增长，从40G系统向100G系统升级的需求已经越来越迫切。

在基于差分相位调制格式的接收端，需要一个解调器将相位调制转换为强度调制从而提取编码于差分相位之中的信息。DPSK解调器一般由一个时延干涉仪(Delay LineInterferometer，DLI)来实现，而一个DQPSK解调器从原理上讲可以由两个DPSK解调器与一个50/50分光装置组成，但是这两个DPSK解调“支路”之间有π/2的相位差(±π/4在基于差分相位调制格式的系统中，需要一个解调器将相位调制转换为强度调制从而提取编码于差分相位之中的信息。DPSK解调器一般由一个时延干涉仪来实现，而一个DQPSK解调器从原理上讲可以由两个DPSK解调器与一个50/50分光装置组成，但是这两个DPSK解调“支路”之间有π/2的相位差(±π/4)。其原理图如图1所示。

一般来讲，设计DPSK与DQPSK解调器的思路为：DPSK解调器一般由Michelson或者Mach-Zehnder形式的DLI，然后用两个DPSK解调器拼接成一个DQPSK解调器，主要有以下几种实现形式：

(1)基于自由空间光学设计的解调器，如美国专利申请文件US 2006/0628277A1“Michelson interferometer based delay line interferometers”以及中国专利“一种实现DQPSK解调的方式及其装置”(申请号：200810071584)。在论文“Crystal-basedDPSK and DQPSK demodulators using PBI”中(OFC2009)，作者利用偏振光干涉的原理，使用双折射晶体实现了DPSK与DQPSK解调器，但其DPSK和DQPSK解调器是分开进行设计：

(2)平面波导型解调器，由两个基于平面波导Mach-Zehnder时延干涉仪拼接而成，如“Polarization insensitive MZI-based DQPSK demodulator with asymmetrichalf-wave plate configuration”in Proc.OFC 2008；

(3)光纤型解调器，如“Low-loss S-，C-and L-band Differential Phase ShiftKeying Demodulator”in Proc.OFC2007。

无论是DPSK还是DQPSK解调器，在实际使用中，需要调节器件光谱响应曲线的某一峰值波长与发送端激光器的中心波长匹配，而该类器件又是用于高速光纤通信系统(比特速率往往在40Gbit/s以上)，因此快速调节该类器件的波长，并使其与发送端激光器的中心波长匹配对系统来说至关重要。而从产品角度来看，如今DPSK与DQPSK解调器大都基于两类技术平台制作：自由空间光学设计与平面波导设计，自由空间光学型解调器具有插入损耗低，工艺简单，投入成本较低的优点；但相对于平面波导结构的解调器，自由空间光学解调器的响应时间较慢，其公知的响应时间都在400到800ms，相对于平面波导型器件的50ms，具有较大的劣势，而现阶段用于调节解调器中心波长的措施主要有：