[发明专利]一种双正交偏振复用强度调制系统及其解复用方法

说明书

本发明公开了一种双正交偏振复用强度调制系统及其解复用方法，所述系统为：两路正交偏振复用强度调制光信号共同连接到一个光耦合器，所述光耦合器、波分复用器、光放大器、光纤、波分解复用器、斯托克斯分析仪、数字信号处理单元依次相连。所述方法包括：在发射端，产生双正交偏振态复用信号，通过偏振控制器和光耦合器，将信号以不同的偏振角度复用在一起；在接收机端，采用斯托克斯分析仪作为接收方式，得到电信号I₀、I_0deg、I_45deg及I_RC；利用实时DSP信号处理实现复用信号的解调和恢复等步骤。本发明在保证光网络中发射端和接收端灵活性的同时，简化了接收端的结构，成倍地增加了通信容量，降低了成本。

技术领域

本发明涉及短距离光互联、数据中心及接入网等领域，尤其是一种基于斯托克斯分析仪的双正交偏振复用强度调制/直接探测系统及其解复用方法。

背景技术

自1966年高锟博士发表《光频率介质纤维表面波导》一文以来，光纤通信已经历了近半个世纪的发展。在几代研究者的共同努力下，光纤通信已广泛运用于跨洋通信、骨干网、城际网络等领域。相干光通信以及数字信号处理(DSP)技术的迅速发展，更是将光通信的容量距离积提升到了Exabit/s·km量级。

然而，相干光通信成本较高，并不适用于对成本控制要求严格的短距离光通信系统。同时，随着短距离光互连、云服务(云存储、云计算以及云查询等)以及光纤接入(光纤到户、光纤到大楼等)等业务的兴起，简单、高效且成本低廉的强度调制/直接探测(IM/DD)系统引起了更多的关注。相较于相干探测方式，IM/DD系统能够极大地简化发送端与接收端的结构，降低成本。但是，探测灵敏度以及传输速率都有所下降。

为了提高IM/DD系统的传输速率以及降低成本，主要的技术手段包括：1、采用多路波长复用传输以提高整个系统通信容量；2、采用脉冲幅度调制(PAM)、离散多音频调制(DMT)以及无载波幅相调制(CAP)等高效的调制格式以提高系统频谱利用率；3、采用先进的编码方式(双二进制编码等)，在保证系统容量不变的情况下以降低系统所需器件的带宽。以上技术都能很大程度上降低系统的成本以及提高系统的容量，但还是很难满足日益增长的通信容量需求。因此，为了进一步提高IM/DD系统的通信容量，偏振复用技术被引入到该系统，该技术能够在最小限度改变系统结构的情况下达到成倍增加频谱效率的目的。

早在1990年A.D.Kersey等人就实现了偏振复用信号在光纤中的传输与解复用，但由于偏振态在光纤传输中的随机变化导致接收端很难将其解复用出来，该技术并没有得到广泛的应用。随着相干接收以及DSP技术取得突破性进展，使得利用方法实现偏振解复用具有实际意义。这样，偏振复用系统的解复用灵活性得到了极大地提高。然而，不同于相干接收方式，直接探测系统不能得到光信号的相位信息。因此，PDM-IM/DD系统很难利用DSP方法实现偏振解复用。