专利名称：一种光差分相移键控解调的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型 涉及光通讯领域，尤其涉及光差分相移键控(DPSK，Differential Phase-Shift Keying)解调信号的装置。
背景技术：
光差分相移键控(DPSK)是近年来光传输技术的一个研究热点，这种调制技术通 过对发送端的基带调制信号进行预编码处理并在接收端进行差分平衡接收，可以提高传输 系统的光接收灵敏度和光信噪比容限，具有较强的抗非线性能力，从而成为目前大容量、远 距离的光传输系统主要选择的光调制技术。与传统的OOK调制方式相比，DPSK最显著的优 点是在达到相同的误码率(BER)时，对光信噪比的要求低了 3dB。由于DPSK接收机使用平 衡检测，使的DPSK调制方式对接收信号的功率波动有更高的容限。在40Gb/s的WDM系统 中，使用DPSK使得信号受非线性效应的影响更小。同时，DPSK接收端的器件和光纤链路 与传统的OOK系统十分相似，因此商用过程也可以避免对现有系统的大量改动和重建。在 光DPSK传输中，数据信息是由相邻比特之间的光相位携带的。对于通过强度检测计对光 DPSK信号进行的检测时，需要将相位编码的信号转化成强度编码的信号进行解调，这样解 调器通常是延迟干涉计。干涉计的自由频谱范围(FSR)是延迟时延差的倒数，在Ibit干 涉计中，FSR等于要解调的DPSK信号的速率。以解调50Gb/s的信号速率为例，经DPSK解 调器解调出来的信号光谱中，每路输出的FSR为50GHz，即延迟线干涉(DLI，Delay Line Interferometer)形成的干涉的两路光程时延差为20ps。
实用新型内容因此，本实用新型提供一种结构简单的、信噪比相对OOK调制方式更低的光差分 相移键控解调的装置。本实用新型的技术方案是本实用新型的光差分相移键控解调的装置，入射光信号通过一准直器(101)进入 本装置，该装置包括依次设置于光路的分光元件(102、109)，用于将入射光分为强度相等的两路光，分别是第一光路和第 二光路；两个反射镜(103、104)，分别设置于分光元件后的第一光路和第二光路上，用于改 变该两路光的传播方向，反射到原分光元件(102)或者另一分光元件(110)；一个光路延迟元件(105)，插入于第一光路或者第二光路中，用于将上述两路光中 的其中一路进行光延迟，使两路光到达分光元件(102)或者另一分光元件(110)时，这两路 的光程具有与待解调信号速率相匹配的时延差。进一步的，具有光程差与待解调信号速率相匹配的时延差的两路光在分光元件处 分光产生干涉并得到互补的两路信号光，分别通过一个准直器(107、108)耦合输出。进一步的，在所述的第一光路插入光程调谐元件(106)。或者在所述的第二光路插入光程调谐元 件(106)。或者在所述的第一光路和第二光路中均插入光程调谐元件(106)。更进一步的，所述的光程调谐元件(106)是折射率可变的调谐元件或者厚度可变 的调谐元件或者折射率和厚度均可变的调谐元件，所述的光程调谐元件(106)是连接于温 度调节模块进行热光调节或者位移调节模块上进行机械推动或转动调节。第一种光路该装置包括依次设置于菱形光路上的一个分光片(102)，用于将入射角<20°的入射光分为强度相等的两路光，分别 是第一光路和第二光路；两个反射镜(103、104)，分别设置于分光片(102)后的第一光路和第二光路上，用 于改变该两路光的传播方向，呈“V”字型反射到原50%/50%非偏极分光片(102)；一个光路延迟元件(105)，插入于第一光路或者第二光路中，用于将上述两路光中 的其中一路进行光延迟。所述的分光片(102)采用50% /50%非偏极分光片(NPBS Plate)，为了减小通过 分光片(102)后透射P光和透射S光的相位延迟差以及反射P光和反射S光的相位延迟差， 信号光小角度入射可以减小分光片的镀膜难度，从而更容易减小该解调装置的偏振相关频 率漂移(PDFS)。第二种光路该装置包括依次设置于矩形光路上的一个分光体(109)，用于将垂直的入射光分为强度相等的两路光，分别是第一光路 和第二光路；两个反射镜(103、104)，分别设置于分光体(109)后的第一光路和第二光路上，用 于改变该两路光的传播方向，呈直角反射到另一分光体(110)；一个光路延迟元件(105)，插入于第一光路或者第二光路中，用于将上述两路光中 的其中一路进行光延迟。所述的分光体(109)采用50% /50%非偏极分光体(NPBS Cube)。进一步的，所述的分光元件(102、109)是50% /50%非偏极分光元件。所述的反 射镜(103、104)是平面反射镜或全反射镜。所述的光路延迟元件(105)是低热膨胀系数和 低色散的介质。扩展的，在入射光信号通过的准直器(101)后设有一个50% /50%的分光镜，将所 述的一路入射光信号分成两路入射光信号后，再分别入射至所述的两个光差分相移键控解 调的装置中。本实用新型采用如上技术方案，提出了一种控制两路干涉输出光程差的方法，用 补偿片对光路光程进行补偿，可将两路干涉输出光程时延差控制到Ips以内的光差分相移 键控解调的装置。且本实用新型的光差分相移键控解调的装置采用了自由空间光学设计， 具有良好的温度稳定性、体积小、易于实现模块化的优点。
图1是本实用新型的实施例1的结构示意图；图2是本实用新型的实施例2的结构示意图；图3是本实用新型的实施例3的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式
对本实用新型进一步说明。本实用新型基于马赫泽德干涉原理，由分光元件将输入光均分为强度相同的两路 光信号，然后通过两个反射镜分别改变两路光的传播方向，在其中一路光路中加入一光路 延迟元件将两路光中的一路光进行延迟，使两路光到达分光元件后光程具有与待解调信号 速率相匹配的时延差，具有Ibit时延差的两路光产生干涉后将携带的相位信息转化为了 强度信息，然后解调出的光信号由两个准直器耦合输出。沿光信号输入方向依次有分光元 件反射镜光路延迟元件光路调谐元件和输出准直器。该装置采用自由空间光学设计，温度 稳定性好，体积小，易于实现模块化的优点。实施例1 如图1所示，光DPSK信号由准直器101进入，通过50%/50%非偏极分光片(NPBS Plate) 102分光后，分为两束强度相等的光信号，其中一束光通过反射镜103反射到分光片 102 ；另外一束通过反射镜104反射并通过光路延迟元件105后到达分光片102，这两束光 回到分光片102后光程具有Ibit的时延差，通过分光片分光并产生干涉，得到互补的两路 光信号分别由准直器107、108输出，实现DPSK的解调功能。该装置实现光路延迟的部分由 光路延迟元件105实现的，为了实现信号速率的精确调节，并实时修正由于信号速率变化 等因素引起的解调失谐，在输入准直器101经分光片102分光后的两路光路中加入光程调 谐元件106，可采用热光调谐的方式，选取折射率和(或)厚度随温度变化的材料来制作可 调谐的元件，温度变化时可改变该路光程；也可用机械的方式推动延迟介质楔角片或采用 转动延迟介质平片，实现DPSK解调装置可调谐。图2和图3所示的装置是图1的演变结构，其原理与图1基本相同，同样能实现 DPSK信号解调功能，其区别在于图2中其中一路光反射前后均通过光路延迟元件105，这样 光路延迟元件厚度可以更薄；图3中用两个50% /50%非偏极分光体109、110(NPBS Cube) 替代了图1中的一个50%/50%非偏极分光片102 (NBPS Plate)，将两个非偏极分光体正反 放置，可以减小光路的偏振相关频率漂移(PDFS)。实施例2 如图2所示，光DPSK信号由准直器101进入，通过50%/50%非偏极分光片(NPBS Plate) 102分光后，分为两束强度相等的光信号，其中一束光通过反射镜103反射回到分光 片102 ；另外一束光路通过光路延迟元件105后经过反射镜104反射并再次通过光路延迟 元件105后到达分光片102，这两束光到达分光片102后光程具有Ibit的时延差，通过分 光片分光并干涉，得到互补的两路光信号分别由准直器107、108输出，实现DPSK的解调功 能。该装置实现光路延迟的部分为光路延迟元件105实现的，该光路延迟元件105可与非 偏极分光片102做成一体，即可将非偏极分光片的分光膜两边介质的厚度做成不等，厚度 差等于原光路延迟元件105的厚度；也可将光路延迟元件105与反射镜(103或104)做成 一体，即可在光路元件105的其中一个面上镀全反射膜。为了实现信号速率的精确调节，并 实时修正由于信号速率变化等因素引起的解调失谐，在输入准直器101经分光镜102分光 后的两路光路中加入光程调谐元件106，可采用热光调谐的方式，选取折射率和(或)厚度 随温度变化的材料来制作可调谐的元件，温度变化时可改变该路光程；也可用机械的方式 推动延迟介质楔角对或采用转动延迟介质平片，实现DPSK解调装置实现可调谐。[0035] 实施例3 : 如图3所示，图3结构与图1结构的不同点在于，图3中用两个50% /50%非偏 极分光体109、110(NPBS Cube)替代了图1中的一个50% /50%非偏极分光片102(NBPS Plate)，将两个非偏极分光体正反放置，可以消除光路的偏振相关频率漂移(PDFS)。为了 实现光程差的可调谐，同样可在光的任意一路或两路同时加入光路光程调谐元件106来实 现，其原理与图1的调制方式相同。 进一步的，为了使同一DPSK解调器实现两个不同率调节的切换，可用微型电机或 继电器上带动一定厚度的光学介质，通过切入光路或切出光路实现两个速率解调的切换。 可在光路延迟元件105前面或后面切入或切出一块一定厚度的介质来实现；根据切换解调 的速率来选择介质的厚度和折射率。 进一步的，在所述的入射光信号设置一50% :50%的分光镜，等分两路入射 光信号至两个所述的光差分相移键控解调的装置，实现差分正交相移键控(DQPSK， Differential Quadrature Phase-Shift Keying)解调器的功會g。 上述的实施例采用了自由空间光学设计，具有很好的温度稳定性和较小的尺寸。 尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应 该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节 上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
权利要求一种光差分相移键控解调的装置，入射光信号通过一准直器(101)进入本装置，其特征是，该装置包括依次设置于光路的分光元件(102、109)，用于将入射光分为强度相等的两路光，分别是第一光路和第二光路；两个反射镜(103、104)，分别设置于分光元件后的第一光路和第二光路上，用于改变该两路光的传播方向，反射到原分光元件(102)或者另一分光元件(110)；一个光路延迟元件(105)，插入于第一光路或者第二光路中，用于将上述两路光中的其中一路进行光延迟。
2.根据权利要求1所述的光差分相移键控解调的装置，其特征是所述的分光元件 (102,110)的互补的两路输出光通过准直器(107、108)耦合输出。
3.根据权利要求1所述的光差分相移键控解调的装置，其特征是在所述的第一光路 或者第二光路或者第一光路和第二光路中插入光程调谐元件(106)。
4.根据权利要求3所述的光差分相移键控解调的装置，其特征是所述的光程调谐元 件(106)是折射率可变的调谐元件或者厚度可变的调谐元件或者折射率和厚度均可变的 调谐元件，所述的光程调谐元件(106)是连接于温度调节模块进行热光调节或者位移调节 模块上进行机械推动或转动调节。
5.根据权利要求1所述的光差分相移键控解调的装置，其特征是，该装置包括依次设 置于菱形光路上的一个分光片(102)，用于将入射角<20°的入射光分为强度相等的两路光，分别是第 一光路和第二光路；两个反射镜(103、104)，分别设置于分光片(102)后的第一光路和第二光路上，用于改 变该两路光的传播方向，呈“V”字型反射到原50%/50%非偏极分光片(102)；一个光路延迟元件(105)，插入于第一光路或者第二光路中，用于将上述两路光中的其 中一路进行光延迟。
6.根据权利要求1所述的光差分相移键控解调的装置，其特征是，该装置包括依次设 置于矩形光路上的一个分光体(109)，用于将垂直的入射光分为强度相等的两路光，分别是第一光路和第 二光路；两个反射镜(103、104)，分别设置于分光体(109)后的第一光路和第二光路上，用于改 变该两路光的传播方向，呈直角反射到另一分光体(110)；一个光路延迟元件(105)，插入于第一光路或者第二光路中，用于将上述两路光中的其 中一路进行光延迟。
7.根据权利要求1或2或5或6所述的光差分相移键控解调的装置，其特征是所述 的分光元件(102、109)是50% /50%非偏极分光元件。
8.根据权利要求1或5或6所述的光差分相移键控解调的装置，其特征是所述的反 射镜(103、104)是平面反射镜或全反射镜。
9.根据权利要求1或5或6所述的光差分相移键控解调的装置，其特征是所述的光 路延迟元件(105)是低热膨胀系数和低色散的介质。
10.根据权利要求1所述的光差分相移键控解调的装置，其特征是所述的准直器(101)后设有一个 50% /50%的分光镜，将所述的一路入射光信号分成两路入射光信号后， 再入射至所述的两个光差分相移键控解调的装置中。
专利摘要本实用新型涉及光通讯领域，尤其涉及光DPSK解调装置。本实用新型的光差分相移键控解调的装置基于马赫泽德干涉原理，先将入射光由一个分光元件分成强度相等的两路光，通过反射镜分别改变两路光的传播方向后，其中一路光经过一个光路延迟元件，两路光到达光路分光元件后光程具有与待解调信号速率相匹配的时延差，经过干涉后输出解调的信号。沿输入光路依次有输入分光元件、光路反射元件、光路延迟元件等。本实用新型采用自由空间光学设计，具有良好的温度稳定性、体积小，易于实现模块化的优点。
文档编号H04L27/233GK201550137SQ20092026242
公开日2010年8月11日 申请日期2009年11月6日 优先权日2009年11月6日
发明者凌吉武, 徐云兵, 林斌, 潘忠灵, 莫霜, 蔡宏铭, 陈斯杰 申请人:福州高意通讯有限公司