[发明专利]一种QAM光矢量信号产生及零差解调装置

说明书

技术领域

本发明属于光载无线通信技术领域，更具体地，涉及一种QAM光矢量信号产生及零差解调装置。

背景技术

由于人们对信息量需求的爆炸性增长，数字光通信由于光器件，电子瓶颈等因素的制约，对于进一步开发光纤通信巨大潜能（30Tbit/s）显得力不从心。相干光通信再次进入人们的视野，并且非常可能成为下一代超大容量、超长距离光通信的主角。相对于数字光通信，相干光通信可以利用载波的振幅、频率、相位、偏振态等变量来传送信息，其信息传送效率要高于仅采用幅度变量来传送信息的数字光通信。相干通信主要利用了相干调制和相干检测技术。QAM（Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度调制）信号格式综合利用了载波的幅度和相位变量来传送信息，相对于单纯只采用一个变量来传送的方式，其效率得以提高。例如，相对于单纯只利用幅度变量传送信息的方式，采用16QAM调制方式的信号传送效率提高了4倍，若采用64QAM，则信号传送效率提高了8倍。

零差检测技术属于相干检测技术的一种，在解调时需要一束相干光和信号光相互作用以恢复信号光所携带的信息。零差检测中，相干光和信号光之间的频率是一样的，经光电探测器后被直接转换成基带信号，不用二次解调。目前相干检测都需要在接收端用到本振光源，要求本振光频率与信号光的频率和相位要严格匹配。但一般不同激光器之间，即使产生的光频率可以做到严格匹配，但相位是不相关的。目前一般采用光锁相环的方法来解决本征光和信号光之间相位不匹配的问题。因此当前零差检测技术需要在接收端增加一个激光器以及光锁相环。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种实现结构简单且低能耗的QAM光波信号产生及零差解调装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种QAM光波信号产生及零差解调装置，包括通过光纤连接的发送装置和接收装置，所述发送装置包括：激光器，用于出射激光；第一分光器，输入端连接至所述激光器的输出端，用于将所述激光以等功率分成两路；矢量波形发生器，输入端接收数字基带信号，用于将数字基带信号分成两路，形成幅度电平信号后输出，分别标记为I路和Q路；光调制装置，输入端连接至所述第一分光器的第一输出端，所述光调制装置的第一控制端连接至所述矢量波形发生器的第一输出端（I路），所述光调制装置的第二控制端连接至所述矢量波形发生器的第二输出端（Q路），用于对所述第一分光器输出的一路光波进行调制后输出携带有数字基带信息的QAM光矢量信号；光学移相器，输入端连接至所述第一分光器的第二输出端，用于对所述第一分光器输出的另一路光波进行移相处理；第一偏振控制器，输入端连接至所述光调制装置的输出端，用于控制所述携带有数字基带信息的QAM光矢量信号的偏振态；第二偏振控制器，输入端连接至所述光学移相器的输出端，用于控制所述移相后的另一路光波的偏振态；以及第二光耦合器，输入端分别连接至所述第一偏振控制器的输出端和所述第二偏振控制器的输出端，用于将移相后的另一路光波和所述携带有数字基带信息的QAM光矢量信号耦合至光纤中。

更进一步地，所述接收装置包括：光电探测器，输入端连接至所述第二偏振控制器的输出端，用于将接收的光信号转换成电信号；低通滤波器，输入端连接至所述光电探测器的输出端，用于使得所述电信号中的低频信号通过；以及QAM解调器，输入端连接至所述低通滤波器的输出端，用于将低频信号还原成原始的数字基带信号。

更进一步地，所述光调制装置包括：第二分光器，其输入端作为所述光调制装置的输入端，用于将所述第一分光器的第一输出端输出的一路激光以等功率分成两路；第一MZM调制器，输入端连接至所述第二分光器的第一输出端，所述第一MZM调制器的控制端作为所述光调制装置的第一控制端，用于将所述第二分光器输出的一路光波进行调制；第二MZM调制器，输入端连接至所述第二分光器的第二输出端，所述第二MZM调制器的控制端作为所述光调制装置的第二控制端，用于将所述第二分光器输出的另一路光波进行调制；移相器，输入端连接至所述第二MZM调制器的输出端，用于将调制后的另一路光波信号进行π/2移相处理；第一光耦合器，第一输入端连接至所述第一MZM调制器的输出端，所述第一光耦合器的第二输入端连接至所述移相器的输出端，所述第一光耦合器的输出端作为所述光调制装置的输出端，用于将经过调制的一路光波信号与移相π/2的另一路光波信号进行耦合后输出所述携带有数字基带信息的QAM光矢量信号。

更进一步地，所述第二分光器、第一MZM调制器、第二MZM调制器、移相器和第一光耦合器集成一体形成所述光调制装置。