[发明专利]相干接收器

说明书

技术领域

本发明涉及相干接收器，尤其涉及对偏振复用信号(正交复用信号)进行相干检测并指定传输偏振的相干接收器。

背景技术

近年来，伴随着因特网的发展，通过网络行进的数据的容量(传输容量)已经增加了。因此，在连接大城市的所谓的大动脉通信通道中，已经引入了每个通道的容量是每秒10吉比特(Gb/s)或40Gb/s的光传输通道。

在10Gb/s的光学传输中，OOK(on-off keying，通断键控)被用作调制系统。另一方面，在40Gb/s的光学传输中，因为光脉冲宽度短至25皮秒(ps)，所以波长分散(wavelength dispersion)的影响较大。因此，如果使用OOK，40Gb/s的光传输不适合于长距离传输。在这种情况下，使用了相位调制的多级调制系统，并且在40Gb/s的光学传输中，QPSK(正交相移键控)主要被用作调制系统。

此外，在100Gb/s的超高速光学传输中，有必要通过增加复用数来减小所谓的波特率(调制率)，以加宽光脉冲宽度。这意味着有必要进一步抑制波长分散的影响。

在超高速光学传输中，偏振复用是抑制波长分散的影响的一种已知方法。在偏振复用中，两个光学信号E_X和E_Y的场强振荡所在的面是垂直交叉的并进入光纤。光学信号E_X和E_Y(即，场强)在光纤中保持正交关系的状态下，在重复进行随机旋转的同时进行传播。在光纤的输出端子处，获得正交复用信号(下文中称作正交信号)S_XY＝E_X+E_Y，其中旋转角θ是未知的。

作为偏振复用，已知一种光学系统和信号处理系统。在该光学系统中，使用偏振控制元件和偏振分离元件执行偏振分离。这意味着正交信号S_XY＝E_X+E_Y通过投影到由偏振分离元件限定的偏振面X′和Y′而分离。从而获得被表示为E_X′＝aE_X+bE_Y和E_Y′＝cE_X+dE_Y的光信号(输出信号)(偏振分离：a到d表示系数)。

之后，通过对分离后的输出信号进行监视，使输出信号以输出信号变为最大的方式(即，E_X′＝aE_X(b＝0)和E_Y′＝dE_Y(c＝0))返回到偏振控制元件，从而估计旋转角θ。

然而，因为偏振控制元件一般具有约100MHz的控制频率(时钟频率)，所以难以跟上偏振的高速波动。

另一方面，在信号处理系统中，在通过对上述正交信号进行相干检测而获得电信号之后，执行偏振分离。因此，在信号处理系统中，正交信号E_X+E_Y被投影到由所检测的局域光所限定的偏振平面X′和Y′上，获得每个偏振平面X′和Y′中的电场信息作为电信号。

这里，作为示例，将使用图14中示出的典型相干接收器来描述借助于信号处理的偏振分离系统。

图14中示出的相干接收器包括局域振荡器(LO)91、90°混合器92、光探测器(PD)93和94、A/D(模拟/数字)转换器95和DSP(数字信号处理)芯片96。

正交信号S_XY＝E_X+E_Y被提供给90°混合器92。90°混合器92也从LO91接收局域光S_X′_Y′。正交信号S_XY在90°混合器92中与局域光S_X′_Y′干涉并作为干涉信号E_X′和E_Y′而输出。干涉信号E_X′和E_Y′分别由PD 93和94检测。所检测的信号包括电场信息，并且由A/D转换器95量子化(A/D转换)并作为量子化信号e_x′和e_y′提供给DSP芯片96。