[发明专利]伪公共路径DPSK解调器

说明书

相关申请

该PCT申请基于在2009年7月18日提交的美国申请顺序号12/505483并且要求其优先权。

技术领域

本发明涉及在电信中的差分相移键控(differential phase-shift keying：DPSK)。更加具体地，本发明涉及在DPSK中用于将相移键控信号转换成强度键控信号的方法。

背景技术

相移键控(phase-shift keying：PSK)是通过改变或者调制参考信号(载波)的相位而传送数据的数字调制方案。任何数字调制方案均使用有限数目的、截然不同的信号来代表数字数据。在PSK的情形中，使用有限数目的相位。这些相位中的每一个均被赋予唯一的二进位模式。通常，每一个相位均编码相等数目的位。位的每一个模式均形成由特定相位代表的符号。为由调制器使用的符号集专门地设计的解调器确定接收信号的相位并且将该相位映射回它所代表的符号，因此恢复原始数据。这要求接收器能够将接收信号的相位与参考信号比较(这种系统被称作相干)。

替代地，代替使用位模式来设定波的相位，使用模式来设定在信号的相位中的改变。解调器然后确定在接收信号的相位中的改变而非相位自身。因为这个方案取决于在连续的相位之间的差异，所以它被称作差分相移键控(DPSK)。与普通PSK相比，能够显著地更加简单地实现DPSK，因为解调器无需具有参考信号的副本来确定准确的、接收信号的相位(即，它是一种非相干方案)。

在电信技术中，差分相移键控利用解码方法从而在接收端处将相移键控信号转换成强度键控信号。能够通过比较两个序列位(sequential bit)的相位实现解码方法。原则上，解码方法具有以小的延迟将该输入信号光束分裂成两个通道，这在解码方法将该通道重组之前进行。在重组之后，来自两个通道的光束相长干涉和相消干涉。干涉强度被测量并且成为强度键控信号。为了实现这点，一个通道具有的光程(optical path)比另一个长与一个位的光子飞行时间等同的距离。例如，在每秒40Gbit的系统中，一个位等于25ps并且光在该时段中行进7.5mm。因此，在该实例中，在两个通道之间的光程差(optical path difference：OPD)将被设定为7.5mm。

已经为了解码的目的使用了在两个通道之间具有期望的OPD的马赫-曾德尔型干涉计(Mach-Zehnder type interferometer)。因为光学干涉的性质，OPD的改变能够大大地影响干涉强度。而且，在每一个臂中的光程比其差异长得多。因此，要求先进的温度控制来维持在每一个臂中的光程从而确保在OPD中的改变比一个波长的一小部分(fraction)，例如大约10nm，小得多。特别地对于具有长的光程的干涉计而言，其实现是困难的和高花费的。

共同未决的美国申请顺序号11/360959和11/485653描述了被用作DPSK解调器以确定在接收信号的相位中的改变的、新颖的迈克尔逊型干涉计(Michelson-type interferometer)的各种实施例。在解调器中，输入光束在光束分裂器(beam splitter)处被分裂成两个部分。两个光束行进不同的路径并且被其相应的反射器返回。因为光程长度(optical path length：OPL)是不同的，所以两个返回光束相对于彼此具有时间延迟。系统的OPD，即在两个OPL之间的差异，被设计成确保该延迟近似地等于任何两个连续的位的时间延迟并且等于时间间隔乘以光速。

基于Michelson型干涉计的解调器相对于现有技术提供显著的改进；然而，它们仍然要求在路径长度(path length)、偏振相移和热补偿方面在干涉计的两个臂之间的、基本上完善的平衡。本发明提供一种伪公共路径延迟线设计(pseudo common-path delay-line design)，该设计本质上简化了实现和维持所要求的、在干涉计的两个臂中的光程差的过程。

发明内容

本发明是基于与反射被反射的和被透射的光束两者的镜相组合地使用菱面体光束分裂器而非传统的立方体光束分裂器的思想。在使用菱面体光束分裂器时，只要菱面体结构的光束分裂表面和反射性表面是平行的并且出射表面是平坦的，来自光束分裂器的反射和透射光束便将保持相互平行地朝向反射器，而与光束分裂器与输入光束的对准无关。因此，可以使用单个反射器来反射两个光束。这两个光束如此接近地一起行进，以至它们几乎在公共路径中。这显著地降低了装置对于环境改变的敏感性并且还大大地简化了制造过程。