基于光強度調(diào)制信號的偏振無關(guān)直接檢測系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖通信領(lǐng)域，具體是涉及一種基于光強度調(diào)制信號的偏振無關(guān)直接檢測系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的低成本光纖通信系統(tǒng)通常采用強度調(diào)制和直接檢測的方式，主要應用于光互聯(lián)、接入網(wǎng)和城域網(wǎng)等領(lǐng)域。現(xiàn)有的光纖通信系統(tǒng)大多都限制于單偏振傳輸，因此，現(xiàn)有的光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量受到限制，無法滿足市場的應用需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了克服上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種基于光強度調(diào)制信號的偏振無關(guān)直接檢測系統(tǒng)及方法，在不顯著增加系統(tǒng)成本的情況下，將系統(tǒng)的傳輸容量提高到原來的兩倍。
[0004]本發(fā)明提供一種基于光強度調(diào)制信號的偏振無關(guān)直接檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括發(fā)送端和接收端，所述發(fā)送端包括第一激光器、第一偏振分束器、第一強度調(diào)制器、第二強度調(diào)制器、偏振耦合器、第二激光器、第三激光器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、耦合器，第一激光器的輸出端與第一偏振分束器的輸入端相連，第一偏振分束器有兩個輸出端，一個輸出端連接第一強度調(diào)制器，另一個輸出端連接第二強度調(diào)制器，第一強度調(diào)制器的輸出端、第二強度調(diào)制器的輸出端均與偏振親合器的輸入端相連，第二激光器的輸出端與第一偏振控制器的輸入端相連，第三激光器的輸出端與第二偏振控制器的輸入端相連，偏振耦合器的輸出端、第一偏振控制器的輸出端、第二偏振控制器的輸出端均與親合器的輸入端相連，耦合器的輸出端與單模光纖相連；
[0005]所述接收端包括第二偏振分束器、第一光電探測器、第二光電探測器、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號處理芯片，第二偏振分束器有兩個輸出端，一個輸出端連接第一光電探測器，另一個輸出端連接第二光電探測器，第一光電探測器通過第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器與數(shù)字信號處理芯片相連，第二光電探測器通過第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器與數(shù)字信號處理芯片相連。
[0006]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述兩個導頻信號與偏振復用信號中心頻率的頻率差分別為fl、f2，第一光電探測器與第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間設(shè)置有第一低通濾波器，第二光電探測器與第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間設(shè)置有第二低通濾波器，用于濾除fl與f2之間的拍頻分量，減小直流分量，增加第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器的響應，以提高偏振無關(guān)直接檢測的精度。
[0007]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述第一強度調(diào)制器、第二強度調(diào)制器采用內(nèi)調(diào)制或者外調(diào)制的方式。
[0008]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述第一強度調(diào)制器、第二強度調(diào)制器均采用馬赫-曾德調(diào)制器MZM或者直接調(diào)制激光器DML。
[0009]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述數(shù)字信號處理芯片為2X 2MBTO數(shù)字信號處理器。
[0010]本發(fā)明還提供一種應用于上述系統(tǒng)的基于光強度調(diào)制信號的偏振無關(guān)直接檢測方法，包括以下步驟:
[0011 ]在發(fā)送端，第一激光器發(fā)出的光信號經(jīng)過第一偏振分束器，分為兩束相互垂直的偏振狀態(tài)的信號，一束進入第一強度調(diào)制器，另一束進入第二強度調(diào)制器，一路電信號加載到第一強度調(diào)制器，另一路電信號加載到第二強度調(diào)制器，第一強度調(diào)制器、第二強度調(diào)制器對兩個偏振態(tài)的信號分別進行調(diào)制，生成兩個偏振調(diào)制信號，兩個偏振調(diào)制信號經(jīng)過偏振耦合器后，形成偏振復用信號;第二激光器產(chǎn)生的一束激光通過第一偏振控制器，第三激光器產(chǎn)生的一束激光通過第二偏振控制器，生成偏振方向互相垂直的兩束激光，作為兩個導頻信號，用于在接收端與偏振復用信號進行拍頻，用來實現(xiàn)偏振無關(guān)的光信號接收;兩個導頻信號與偏振復用信號一起進入耦合器，形成發(fā)射信號，進入單模光纖傳輸；
[0012]在接收端，第二偏振分束器將收到的發(fā)射信號分為兩束相互垂直的偏振狀態(tài)的信號，一束進入第一光電探測器，另一束進入第二光電探測器，第一光電探測器輸出的信號經(jīng)過第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器后，進入2 X 2MIM0數(shù)字信號處理器;第二光電探測器輸出的信號經(jīng)過第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器后，進入2X2MIM0數(shù)字信號處理器;接收端采用直接檢測與數(shù)字信號處理技術(shù)相結(jié)合的方式，進行信號恢復，過程如下:對兩束相互垂直的偏振狀態(tài)的信號分別經(jīng)過重采樣變成雙倍采樣，然后用傳統(tǒng)的恒模算法進行處理，對恢復出的信號直接進行判決。
[0013]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述兩個導頻信號的波長與偏振復用信號的波長有一定的偏移，偏移量小于接收端的帶寬。
[0014]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述兩個導頻信號與偏振復用信號中心頻率的頻率差分別為fl、f2，fl與f2相等。
[0015]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述兩個導頻信號與偏振復用信號中心頻率的頻率差分別為fl、f2，fl與f2不相等。
[0016]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述第一光電探測器與第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間設(shè)置有第一低通濾波器，第二光電探測器與第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間設(shè)置有第二低通濾波器，用于濾除fl與f2之間的拍頻分量，減小直流分量，增加第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器的響應，以提尚偏振無關(guān)直接檢測的精度。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點如下:
[0018](I)本發(fā)明首次提出在基于光強度調(diào)制信號的直接檢測系統(tǒng)中采用偏振復用的方法，在接收端用低復雜度的數(shù)字信號處理方法進行恢復，該數(shù)字信號處理方法主要是針對偏振復用的強度調(diào)制和直接檢測系統(tǒng)的，具體采用2X2MIM0(Multiple Input MultipleOutput，多進多出)的方法，對收到的雙偏振信號進行數(shù)字信號處理，在不顯著增加系統(tǒng)成本的情況下，將系統(tǒng)的傳輸容量提高到原來的兩倍。
[0019](2)相比于現(xiàn)有的光纖通信系統(tǒng)傳輸0FDM(0rthogonal Frequency Divis1nMultiplexing，正交頻分復用)信號，本發(fā)明傳輸?shù)氖菑姸日{(diào)制的單載波信號，恢復信號時，只需要用恒模算法，并且不用考慮頻率偏移和激光器的相位噪聲影響，因此，本發(fā)明能夠有效簡化接收端的數(shù)字信號處理的復雜度。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明中基于光強度調(diào)制信號的偏振無關(guān)直接檢測系統(tǒng)的基礎(chǔ)實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是本發(fā)明實施例中的光譜圖。
[0022]圖3是本發(fā)明實施例中接收端進行偏振無關(guān)直接檢測的流程圖。
[0023]圖4是本發(fā)明中基于光強度調(diào)制信號的偏振無關(guān)直接檢測系統(tǒng)的優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖5是本發(fā)明實施例中2X2MBTO數(shù)字信號處理器恢復出的信號的星座圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
[0026]參見圖1所示，本發(fā)明實施例提供一種基于光強度調(diào)制信號的偏振無關(guān)直接檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括發(fā)送端和接收端，發(fā)送端包括第一激光器、第一偏振分束器、第一強度調(diào)制器、第二強度調(diào)制器、偏振耦合器、第二激光器、第三激光器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、親合器，第一激光器的輸出端與第一偏振分束器的輸入端相連，第一偏振分束器有兩個輸出端，一個輸出端連接第一強度調(diào)制器，另一個輸出端連接第二強度調(diào)制器，第一強度調(diào)制器的輸出端、第二強度調(diào)制器的輸出端均與偏振耦合器的輸入端相連，第二激光器的輸出端與第一偏振控制器的輸入端相連，第三激光器的輸出端與第二偏振控制器的輸入端相連，偏振耦合器的輸出端、第一偏振控制器的輸出端、第二偏振控制器的輸出端均與耦合器的輸入端相連，親合器的輸出端與單模光纖相連。
[0027]第一強度調(diào)制器、第二強度調(diào)制器可以采用內(nèi)調(diào)制或者外調(diào)制的方式，例如采用MZM(Mach_Zhender Modulator，馬赫-曾德調(diào)制器)或者DML(Direct modulated laser，直接調(diào)制激光器)。
[0028]參見圖1所示，接收端包括第二偏振分束器、第一光電探測器、第二光電探測器、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號處理芯片，第二偏振分束器有兩個輸出端，一個輸出端連接第一光電探測器，另一個輸出端連接第二光電探測器，第一光電探測器通過第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器與數(shù)字信號處理芯片相連，第二光電探測器通過第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器與數(shù)字信號處理芯片相連，數(shù)字信號處理芯片為2X2Mn?)(Multiple Input Multiple Output，多進多出)數(shù)字信號處理器。
[0029]本發(fā)明實施例還提供一種應用于上述系統(tǒng)的基于光強度調(diào)制信號的偏振無關(guān)直接檢測方法，包括以下步驟:
[°03°]參見圖1所不，在發(fā)送端，第一激光器發(fā)出的光信號經(jīng)過第一偏振分束器，分為兩束相互垂直的偏振狀態(tài)的信號，一束進入第一強度調(diào)制器，另一束進入第