[发明专利]具有共享的光学混合器及多波长本机振荡器的多波长相干接收器

说明书

技术领域

本发明涉及光学系统，且特定来说涉及用于数字相干检测的系统、设备及技术。

背景技术

数字相干检测(DCD)最近已通过允许存取所接收光学信号的振幅及相位信息两者借此使得能够对传输减损(例如色散与偏振模式色散(PMD))进行数字补偿而作为用于高速光学接收器的有吸引力的技术出现。图1图解说明常规数字相干接收器100。光学本机振荡器(OLO)110产生参考源R。将信号S及参考源R提供到六端口偏振分集光学混合器120的输入端口。原则上，所述混合器由使得获得参考源及待检测的信号的四个不同向量相加的方式互连的线性分割器及组合器组成。举例来说，偏振分集光学混合器可由两个偏振光束分裂器(PBS)及两个光学混合器构造而成。每一光学混合器可基于迈克尔逊干涉仪或类迈克尔逊干涉仪的结构。为了光学相干检测，六端口偏振分集光学混合器将传入信号S与参考源R混合以获得四个经混合的信号(S_x+R_x)、(S_x+jR_x)、(S_y+R_y)及(S_y+jR_y)，其中S_x及S_y是信号S的两个正交偏振分量的光学场，R_x及R_y是参考R的两个正交偏振分量的光学场，且j是虚数单位。可接着由单端检测器(SD)125检测四个输出经混合信号的功率波形且将其提供到模/数转换器(ADC)130。所得的数字域信号I_x(y)及Q_x(y)按下式与信号S的两个偏振分量中的每一者的同相(I)或实数及正交(Q)或虚数分量有关：I_x(y)∝C+实数(S_x(y))，且Q_x(y)∝C+虚数(S_x(y))，其中C为常数。这些数字信号被提供到数字信号处理器(DSP)140以供进一步处理。通过应用适合信号处理算法，可确定未知传入信号S的振幅及相位。

偏振分集光学混合器可为具有两个输入端口及八个输出端口的十端口装置，如图2中所示。十端口偏振分集光学混合器220将传入信号S与参考源R混合以获得四对经混合信号(或八个经混合信号)(S_x±R_x)、(S_x±jR_x)、(S_y±R_y)及(S_y±jR_y)。可接着由平衡检测器(BD)225检测并比较所述输出经混合信号中的每一对的功率波形且将其提供到ADC 130。所得的四个数字域信号I_x(y)及Q_x(y)按下式与信号S的两个偏振分量中的每一者的同相(I)或实数及正交(Q)或虚数分量有关：I_x(y)∝实数(S_x(y))且Q_x(y)∝虚数(S_x(y))。这些数字信号被提供到数字信号处理器(DSP)240以供进一步处理以确定未知传入信号S的振幅及相位。

将来的光学输送网络将需求增加的信号数据速率。然而，随着对更高信号数据速率(例如，1-Tb/s)的期望的将来需求，预期DCD会受到ADC的速度的限制。一种避免此瓶颈的方式是使用处于不同波长下的多倍(例如，10x)子信道来载送超高速信号。在接收器侧处，首先使用波长多路分用(W-DMUX)滤波器来分离子信道。可接着针对所述子信道中的每一者使用常规数字相干接收器。换句话说，此方法提出使用多倍(例如，10x)光学本机振荡器(OLO)及光学混合器(每一者后跟四个检测器及四个ADC)来接收信号。此外，为了允许接收器能够接收通常使用的C带(介于约1530nm与1565nm之间)中的任何多波长信号，如果子信道间隔为50GHz，那么W-DMUX需要具有约80个输出端口，且对于不同的多波长信号，所述输出端口的不同子集需要以物理方式连接到光学混合器。另外，利用多波长信号的一些此种解决方案需要对所有信道的本机振荡器进行锁相并将后补偿方案平行化以覆盖整个感兴趣的光谱。遗憾地，与这些接收器方法相关联的复杂性、成本及不灵活性相当高。

发明内容

提供用于多波长信号的数字相干检测的系统、方法及设备实施例。本发明的所提供示范性实施例准许用于接收包含多个波长子信道的超高速信号的数字相干接收器的复杂性及成本的实质减小。