[发明专利]一种混频器，混频方法及光接收机

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种混频器，混频方法及光接收机。

背景技术

随着宽带业务的快速发展，核心路由器推出100Gbps以太网接口，因此骨干网络设备势必要支持100Gbps业务的长距离传输。光互联论坛（Optical Internetworking Forum，简称OIF）标准组织在传输框架的白皮书中倾向于100Gbps线路侧传输选择偏振复用正交相位键控（Polarization multiplexed Quadrature Phase Shift keying，简称PM-QPSK）的光调制方案，偏振复用技术的引入可以使传输的光信号容量扩大一倍，该技术的兴起意味着接收机需要引入相干检测方式。

现有的相干接收系统中，调制后的光信号通过偏振分束器分为两个相互正交的偏振光信号，两路偏振光信号分别与本振光进行混频，混频输出的信号经平衡光电检测器进行光电转换，然后通过模数转换器（ADC）进行取样和量化处理，完成模拟/数字的变换，最后取样量化后的离散数字序列由数字信号处理器(DSP)进行处理。由此可见，在现有的相干接收系统中，用于接收入射光信号并进行偏振分束和光混频的器件必不可少。

在传统技术中，通常采用分立器件来实现偏振分束和光混频功能。本振光信号等分后作为两个90度混频器的相干光源。调制后的光信号经两个偏振分束器分为两个相互正交的偏振光信号，并分别进入所述两个90度混频器与所述本振光信号产生干涉。在这种基于分立器件的实现方法中，至少需两个偏振分束器和两个90度混频器，其复杂度和损耗都较高。而且在集成的情况下，器件之间的连接波导无可避免地会产生交叉串扰的情况，从而会影响光信号的质量。

另外，现有的能同时实现90度混频及偏振分束的单个器件，仅有阵列波导光栅（Arrayed Waveguide Grating，简称AWG）。它利用波导中偏振敏感性进行偏振分束，并利用特殊的波导阵列长度设计完成90度混频。但是该方案中的AWG结构设计较为复杂，阵列波导条数较多，尺寸较大（一般在毫米量级），损耗也较高，单个器件的插入损耗大于5dB。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种混频器，可实现90°混频及偏振分束功能。

本发明提供了一种混频器，所述混频器包括偏振光输入波导、本振光输入波导、第一输出波导阵列、第二输出波导阵列、第一多模干涉区域、第二多模干涉区域和第一光子晶体阵列；

所述偏振光输入波导与所述第一多模干涉区域耦合，用于接收偏振光，所述偏振光包括相互正交的第一偏振态光和第二偏振态光；

所述本振光输入波导与所述第一多模干涉区域耦合，用于接收与所述偏振光相对应的本振光；

所述第一多模干涉区域与所述第二多模干涉区域耦合，所述第一多模干涉区域和所述第二多模干涉区域用于对所述偏振光和所述本振光进行混频；

所述第一光子晶体阵列耦合于所述第一多模干涉区域内，所述第一光子晶体阵列用于分离所述偏振光为所述第一偏振态光和所述第二偏振态光；

所述第一输出波导阵列与所述第一多模干涉区域耦合，所述第一输出波导阵列用于输出经分离和混频后的光；

所述第二输出波导阵列与所述第二多模干涉区域耦合，所述第二输出波导阵列用于输出分离和混频后的光。

在第一种可能的实现方式中，所述第一光子晶体阵列用于分离所述偏振光为所述第一偏振态光和所述第二偏振态光具体是指：所述第一光子晶体阵列用于透射所述第一偏振态光，且反射所述第二偏振态光。

结合第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述混频器还包括第二光子晶体阵列，所述第二光子晶体阵列耦合于所述第二多模干涉区域内，所述第二光子晶体阵列用于透射所述第一光子晶体阵列反射的所述第二偏振态光，并反射所述第一光子晶体阵列反射的第一偏振态光，所述反射的第一偏振态光为所述第一光子晶体阵列透射所述第一偏振态光时所残余的第一偏振态光。

结合第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述第一光子晶体阵列与所述偏振光和所述本振光的传播方向呈30°～60°角，且所述第一光子晶体阵列为二维周期性孔阵列结构。

结合第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述第二光子晶体阵列与所述第一光子晶体成30°～60°角，且所述第一光子晶体阵列为二维周期性孔阵列结构。

结合第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述第一光子晶体阵列与所述偏振光和所述本振光的传播方向呈45°角，所述第二光子晶体阵列与所述第一光子晶体阵列成45°角。