全光学平衡式检测系统的制作方法

专利名称：全光学平衡式检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种特别适合于分析高速数据信号的采样安排，并且更具体地涉及一 种具有两个或更多个偶联的采样门的采样安排。
背景技术：
数字采样是用于通过经由(例如)采样门来捕获波形的准瞬时快照来将时变波形 视觉化的一种技术。这个门由一个脉冲串中的窄脉冲(选通脉冲)“打开”并“关闭”，这些 窄脉冲展现了一种定义良好的重复行为，这样使得最终该波形的所有部分都被采样。这种 采样实现方式可以是实时的或等时的，其中实时采样是指采样率高于待测波形的最高频率 含量的两倍(奈奎斯特采样)，而等时采样使用一个任意的低采样率。然而，等时采样要求 所测量的波形是重复的(为了提供准确的信号重构)，与实时采样相比是一种根本性的限 制。本发明独立于采样率，并且因此可以是实时采样亦或等时采样。在光学通信领域中利用新的、更复杂的数据调制格式作为关键的技术的近期的进 步已经产生了对光学波形表征工具的一种需要，这种光学波形表征工具能够从波形中提取 更多的信息，而不是简单地以其功率作为时间的函数。具体地讲，已经开发了许多不同的调制格式，这些调制格式使用光学载波的相位 调制来对有待传输的数据进行编码。几种类型的相位调制信号已经被应用在商业系统中， 如差分相移键控(DPSK)以及差分正交相移键控(DQPSK)。对于这些差分调制格式，数据被 编码为在连续符号之间的相对相移。例如，在DPSK调制方案中，在多个位之间的π相移代 表逻辑“1”而零相移代表逻辑“0”。对于DQPSK调制，通过允许在连续位之间的四个不同的 相对相位的变化(例如，0、π/2、π以及3 π/2)，每个符号包含了两位的信息。

图1用于进一步阐明相位编码调制格式的概念，例如相移键控(PSK)、差分相移键 控(DPSK)、以及如以上定义的QPSK和DQPSK。对于每种调制类型而言，数据信号的光学相 位及幅值在多个星座图中被视觉化，这些星座图将光场幅值示出为离原点R的径向距离并 且将光场相位示出为角度Φ。在图1中，逻辑标记(1)和空间(0)被表示为绝对相位及幅 值等级(对于PSK及QPSK格式而言，对应地为图1(a)和(b))、或者被表示为用于差分编码 的相位及幅值等级的相位及幅值跃迁(对于DPSK和DQPSK格式而言，对应地为图1(c)和 (d))。对于D/QPSK而言，如图所示，每个符号包含两位信息。因此，四个不同的逻辑相位及 幅值组合被用于代表这些调制格式类型中的每一个的“符号”。应当指出，数据信号的幅值对于这些相位编码的调制技术中的每一种而言是不变 的。因此，如果仅使用常规的基于光电检测器的o/e转换装置来“检测”输入信号的功率，那 么相位信息将会被丢失。为了提取相位信息，该信号需要与一个光学参考信号相混合，这种 光学参考信号将相位信息转换为幅值信息。对于差分调制信号，通常使用延迟干涉仪(DI) (如Mach-Zehnder干涉仪(MZI)、Michelson干涉仪等等)，其中信号本身在被延迟了一个 (或多个)位周期之后用作参考。对于绝对相位编码信号(例如，PSK或QPSK)，一个独立 的参考信号对于从每个位中提取相位信息是必需的。DI是一种干涉仪结构，其中输入的光学波形被拆分为(优选是均等地)两个路径并且在对这两个路径重新组合之前，一个路径相对于第二路径被延迟。这种相对延迟被粗 略地设定为与整数个位时隙(最通常是一个位时隙)相等并且被精细地调谐为与光学载波 的一个具体的相对相位延迟相匹配。例如，在DPSK情况中，该相对延迟是π的倍数以便将 在符号之间的相对相移有效转换为一个二进制的幅值调制信号。DI具有两个输出端口，一 个相长干涉端口以及一个相消干涉端口(该‘相抵消的’端口输出该‘相长’端口的互补数 据)。为了在信号敏感度的意义上将DPSK接收器最优化，来自DI的两个输出由一种所谓的 “平衡式检测器”结构来检测。为了恢复嵌入在一个输入DQPSK信号中的数据，该信号首先被均等地拆分， 以便作为“相等功率的”输入施加到具有不同的相对光学相位延迟(+π/4+η*π以 及-π /4+m* π，其中n和m是整数)的两个分离的DI中，并且然后由一个平衡式检测器结 构检测每个DI对输出。通过适当地选择这些相对相位延迟，每个符号的两位信息可以被分 离并且表示为每个平衡式检测器输出的一个位。然后对来自每个平衡式检测器的幅值调制 输出进行采样(例如，数字采样)以便将每个位的相应的眼图视觉化。当使用平衡式检测用于光学到电学(o/e)的转换随后是电学数字采样时，一个主 要的担心是测量系统对所测量的波形的影响，已知它会引入测量误差。具体地讲，平衡式 检测和电学采样受到两种主要的限制⑴有限的测量带宽(当前为< 50GHz)；以及⑵ 显著的阻抗失配，从而导致所测量的波形的失真。对于高速信号的表征(lOGSymbols/s、 40GSymbols/s或更高)而言，这些效果可能影响测量结果达到这样的程度以致使得所测量 的波形是由测量系统的脉冲响应主导，当需要恢复此类高速数据信号时，这是不可接受的。因此，在现有技术中仍然存在对于一种安排的需要，这种安排能够将高符号率光 学信号表征化(视觉化)而不会因为ο/θ转换和相关的阻抗匹配问题而受到测量系统带宽 或失真的限制。发明概述本发明解决了现有技术中存在的这些需要，本发明涉及一种特别适合于分析高速 数据信号的采样安排，并且更具体地涉及一种包括两个或更多个偶联的采样门的采样安排 用于从相位编码调制信号中恢复信息。根据本发明，一种采样安排使用由相同的选通频率4控制的两个(或更多个)分 离的采样门从两个(或更多个)相位编码调制信号中获取样本。到达这些采样门的路径的 长度是由多条可调谐的(或固定的)延迟线来调整的，以便使得能够对所有的输入信号进 行精确的、时间重叠的采样。对所有的输入信号进行精确的、时间上重叠的采样是在一个延 时装置中进行的。优选地，该延时装置包括至少一条延迟线用于调整来自一个相应的采样 门的传播的光学信号上游的路径长度。适当的延迟线安排的实例包括“固定的”(例如，工 厂调整并设定的)延迟线、“一次性的”延迟线、以及“可调谐的”延迟线。可替代地，这个延时装置包括至少一条延迟线用于调整至少一个光学或电学采样 信号，该光学或电学采样信号由选通源所生成并且被传送到相应的至少一个采样门上。在 另一个实施方案中，该延时装置可以包括上述两个延时装置的一种组合。具体地讲，对于测量一个或多个延迟干涉仪(DI)的输出信号对的应用而言，如在 DPSK与DQPSK信号的情况中，该延时装置用于确保从每个DI的输出端到两个相应的采样门 的延时在采样门的时间分辨率的尾数内是相等的。因此，来自于每个DI的两个输出端的每对样本来自于待测波形的相同的时间“片”。然后，在检测以及模拟到数字(A/D)的转换之 后，所获得的样本对被组合在软件中以便产生表示这些样本对的平衡式检测的样本，这些 样本然后被显示在一个用户接口上，或以其他方式被用于进一步的分析。利用这个方案，避免了在硬件中进行平衡式检测的需要。具体地讲，当使用光学采 样门时，采样门带宽(与时间分辨率逆相关)可以是非常高的并且在电学采样应用中盛行 的阻抗失配问题不再是一个问题，因为采样发生在光学域中。在本发明的一个实施方案中，将两个采样门用于多于一个的输入信号对，如在 DQPSK信号的情况中，其中在由两个DI解调之后，对两个输出信号对进行测量以便在2位/ 符号DQPSK信号中展示每个位的眼图。例如，通过在两个采样门之前包括多个光学开关，可 以通过这些采样门以一种预定方式的切换来测量这些DI输出对。本发明的另一个实施方案包括用来对外部参考时钟进行采样的一个采样门，该外 部参考时钟可以被用于为从待测信号中获得的样本建立时基。在以下的讨论过程中并且通过参考附图，本发明的其他以及进一步的方面和实施 方案将会变得清楚。附图简要说明现在参见附图，图1展示了在多个星座图中被视觉化的四个不同的相位编码调制格式的调制原 理，这些星座图包含了关于光场的幅值及相位的信息；图2展示了用于解调DPSK信号的一种现有技术安排；图3示出了本发明的一个实施方案用于在一个解调的DPSK信号中进行采样，并且 还展示了使用本发明的这个实施方案的一个解调的40GSymbol/SDPSK信号的测量眼图；图4示出了来自图3的本发明的实施方案，其中一个典型的信号DI解调设置在本 发明的四个输入端口的前方；图5展示了与图4的安排相关联的一种定时状态；并且图6展示了本发明的一个实施方案，该实施方案使用一个外部参考时钟来使所获 得的样本同步。详细说明在说明本发明的示例性采样安排的细节之前，将参见图2回顾用于解调DPSK编码 信号的一种现有技术安排。DPSK信号是使用一个延迟干涉仪(DI) 10来解调的，该延迟干涉 仪在两个干涉仪臂之间具有一种相对延迟差异。DIlO被示出为包括一个第一信号路径12 以及一个第二信号路径14。一个输入调制DPSK信号通过一个分路器16，这样使得信号的一 个近似相等的功率等级被引导到路径12及14中。第二路径14包括一个延迟元件18，它被 表示为一个固定的延迟量(在这个实例中是25ps)以及一个变化的延迟量(示出为△ Φ)。 将这个相移选择为使其获得了具有整数位(通常是一个单一位)的一个延迟。然后，DPSK 编码信号的原始及相移版本被重新组合到一个信号组合器20中并且沿着两个分离的输出 路径22与M被拆分。就分路器16来说，沿路径22及M的这些输出信号包括组合后的原 始/相移信号的一半的功率。在来自DIlO的两个输出端处，DPSK信号中的相位信息被转换为两个幅值调制信 号，一个第一“相长干涉”信号具有沿第一输出路径22的功率P。，以及一个第二“相消干涉”信号(显示出互补信息)具有沿第二输出路径M的功率Pd。利用传统的技术，这两个输出信号可以作为输入施加到一个平衡式光电检测器 上，它将会从另一个信号中减去一个信号并且将这个差转换到电子域中，理想地提供代表 Pe-Pd的一个电信号。在图2的现有技术安排中，一对光电二极管21和23用于提供这种光 电转换。然而，此类o/e转换技术受限于脉冲响应的带宽及质量。其结果是，在检测之后产 生的电信号并不代表理想的情况，特别是对于高速信号而言。相比之下，本发明利用一种采样技术来单独地测量每个DI输出端上的波形，其方 式将在以下进行详细说明。然后使用一种软件嵌入算法以一种模拟理想的平衡式检测器的 方式来组合这些样本，进行运算Pe-Pd以便产生如在图3的眼图34中所示出的一个采样的 输出波形。对于非DPSK的输入信号(如DQPSK)而言，类似的理论适用但不是在一个单一 的DI之后仅具有两个输出信号，可以存在各自具有两个输出信号的多个DI，它们可以由以 下说明的本发明的多个实施方案来处理。在本发明的一个优选实施方案中，两个DI输出信号的采样是在光学域中进行的， 以便完整地移除在光电转换中固有的带宽限制的影响并且提供一个最终结果，该最终结果 可以与希望的理想结果P。-Pd非常接近。然而，本发明的采样技术并不限于光学域；在适当 的应用中(例如，较低速度的应用)可以使用多种电学采样技术。图3示出了本发明的一种实施方案，该实施方案利用与以上结合图2的说明相同 的输入DPSK编码的信号以及包括DIlO的解调安排。如果仅采样了每个符号两个位的DQPSK 信号中的一个位，也可以利用图3的实施方案。如以下将详细说明的，使用根据本发明形成 的一种采样安排40来替代现有技术的o/e转换安排以便更准确地从相位编码的输入信号 中恢复数据。沿第一输出路径22传播的“相长”信号被示出为作为一个输入被施加到安排 40的第一信号端口 Al上。类似地，沿第二输出路径M传播的“相消”信号作为一个输入被 施加到第二信号端口 A2上。应当理解，本发明的技术可以被扩展为支持更多数目的输入端口，如以下将详细 讨论的。此外，这些输入信号可以是光学的亦或电学的。在其最广义的形式中，本发明是在 硬件中对输入信号对进行采样并且使用软件算法将所产生的样本组合在一个单一的输出 中的一种组合，这种单一的输出与对这些输入信号对的平衡式检测相对应。返回参见图3的具体实施方案，这一结果被示出为对Al和A2的同时采样以及对 A1-A2的功率的采样版本的后续重构。在本发明的核心处是一对采样门42与44，它们由公 共选通源46生成的以一个采样频率fs为特征的采样信号打开和关闭。这些采样信号可以 处于电学域中或者光学域中，这取决于到达端口 Al与A2处的这些信号的域。然而，当有待 测试的信号是光学信号时，本发明的全部益处是最明显的，在这种情况下，光学采样是优选 的实施方案以便消除所有的高速电子装置及o/e转换。通过对来自平衡式检测器结构的输 出波形进行数字采样，可以将相应的电学眼图视觉化，这种电学眼图示出了与DPSK信号中 的相变对应的逻辑二进制幅值等级。光学采样门42与44可以包括多种多样的实现方式中的任何一种，这些实现方式 使用不同的非线性光学方法来产生门的功能。示例性的合适的部件包括但不限于光纤中的 四波混频、光学晶体中的和频率生成、以及光纤或半导体光学放大器中的交叉相位调制。尽 管选通源46被展示为一个单一的元件，应当理解还可以使用具有相同采样频率fs的多个分离的选通源，其中每个分离的选通源用于控制一个分离的门。应当指出，许多采样门类型是偏振敏感的，也就是说，采样的效率可能与进入采样 门的光线的偏振状态(SOP)有关，并且这个效率对于某些输入SOP而言可能甚至基本上是 “零”。具体地讲，基于四波混频的采样门对于偏振状态是特别敏感的。因此，如果贯穿该装 置使用标准的(即，非偏振维持的)单模光纤，可能希望的是在光学信号路径22与M的每 一个中插入偏振控制装置以便使进入相关联的采样门的信号的SOP最优化。可替代地，可以实施在于2007年4月3日授权的、题为“独立于偏振的光学采样安 排”的共同拥有的美国专利7，199，870中说明的一种安排来使这种设计独立于偏振。可替代地，为了使得沿PMF的这些轴线之一(例如，一条慢轴线)发射的光线最优 化，本发明的光纤及所有其他光学部件可以是维持偏振的，其中一个偏振控制器被安置在 一条维持偏振的输入光纤的输入端之前，相对于DIlO处于上游。本发明的一个关键的设计参数是为了通过选通源46协助对齐门42与44的采样 时间，这样使得信号的两个部分是同时采样的以便使在软件中的组合是准确的。一条延迟 线48被安置在第一输入端口 Al处并且用于调整从输入端Al到采样门42的距离(或延 时)，由此相对于门44的采样时间来调整门42的采样时间。图5将说明一个实例，该实例 突出了用于调整延迟线48的状态。总之，延迟线48的操作可以是可调式或固定的，这取决 于测量应用。对应地由模拟到数字的转换器(A/D)50与52将来自采样门42与44的输出样本 数字化，并且随后被馈送进入一个软件处理与信号视觉化系统M中。为了提供平衡式检测 功能，与本发明相关的系统M的主要功能是对于每个测量组合所获得的样本对。而且，该 软件可以用于将每个测量的输入信号对视觉化为相应的平衡式检测信号。图3的眼图观 是与这个相长端口相关联的采样输出，眼图30是与这个相消端口相关联的采样输出，而最 重要的是，眼图34是所生成的DPSK采样信息眼图，其中这些图各自是由系统M产生的。本发明的一个可替代的实施方案允许使用低带宽的平衡式接收器对来自采样门 42与44的输出样本进行检测，以便在A/D转换器将这些样本数字化之前进行硬件内的平衡 式检测。应当理解，本发明独立于对每个样本的时间戳使用的具体方法。具体地讲，已经 发现本发明的技术可以既用于实时采样又用于等时采样，无论用于等时采样的时基设计如 何。图4展示了一个适合用于(例如)QPSK或DQPSK信号测量的实施方案，该实施方 案要求生成用于适当的解调的两个样本对。如上所述，输入的相位编码信号沿信号路径12 与14被一个功率分路器16拆分。然而，在这种情况中，沿信号路径14传播的信号中的一 部分然后被作为一个输入施加到一个第一 DI10-1上，而沿信号路径12传播的剩余部分被 作为一个输入施加到一个第二 DI10-2上，如图4中所示。每个DIlO包括一个分离的延迟 元件18，展示为延迟元件18-1 (与DI10-1相关联)与延迟元件18-2 (与DI10-2相关联)。 延迟元件18-1与18-2被示出为展现用于输入信号的解调的适当的位延迟TS与相位关系 Δ Φ 1与Δ Φ2。具体地讲，对于DQPSK的情况而言，这些相位关系可以是(例如)Δ Φ 1 = + π /4并且Δ Φ2 = - π /4，以便将2位/符号DQPSK数据信号中的每个位分离开。通过以 一种预定的方式触发这些开关56与58，可以分离地测量来自每个DI10-1与10_2的输出，并且利用本发明，DQPSK信号的每个解调位的相应的平衡式检测信号可以被视觉化。在这种情况中，已经产生了四个输出信号的一个集合，来自DI10-1的一个第一信 号对Al与A2(与图3的实施方案相似，如以上所讨论的)以及来自DI10-2的一个第二信 号对Bl与B2。为了最有效率地利用采样安排40的这些元件，开关56与58被定位在安排 40的进入端口处(在采样门42和44之前)，以便协助来自DI10-1与10_2的输入信号对 的交替采样，这就是说，首先是A1、A2，并且然后是B1、B2。如图所示，与输入端Bl相关联的 一条第二延迟线48-2被包括在该安排中以便提供与以上定义的和以下详细讨论的延迟线 48相同的同步活动。图4还指出可以在采样发生之前进行信号的o/e转换。在这种情况中，沿每条信 号路径安置一个光电二极管或其他的o/e转换元件，并且在图4中总体地展示为转换部件 70。在这种情况中，采样门42与44将包括多个电学采样门。o/e转换部件70的定位是灵 活的并且可以直接在DI10-1与10-2之后，或者在采样门42与44之前的任何点处。此外， 延迟线48-1与48-2连同开关56与58可以是电学的或光学的。图5展示了在采样门42与44之间要求的关键性定时以便在正确的匹配时间对所 生成的信号对的每个部分进行采样。图5是图4的实施方案的一个提取部分。在图5中， 信号直到点A才被拆分，对应于DI10-1输出。从这一点开始，关键的是，从点A到信号被采 样的点的有效光学路径长度的差异(即时差)是非常接近相等的以便在原始信号中生成源 于相同时间的样本。这是为了能够将这两个样本组合入软件中并且模拟平衡式检测的一个 条件。使用图5中的符号可以将该定时条件表达为I (Te-tJ-CTd-td) I < Δ τ，其中Tc是 “相长”信号从点A到采样门42的传播时间，t。是采样选通脉冲从选通源46到采样门42 的传播时间，Td是“相消”信号从点A到采样门44的传播时间，td是采样选通脉冲从选通 源46到采样门44的传播时间，而Δ τ表示采样门42与44的时间分辨率。如以上所暗示 的，延迟线48-1对于协助实现这种定时条件起到了关键性作用，特别是因为对应于可商购 的延迟干涉仪的“相长”与“相消”端口的输出光纤的相对长度通常是未被准确控制或已知 的。然而，利用这种精确控制以及采样安排40内的每个其他部件，延迟线48可以被省略， 特别是对于具有高的(即差的)△ τ的低带宽采样门方案。这种定时条件应用于本发明的 系统内的所有输入信号对(例如，在图4的安排中，一个类似的条件适用于点B到采样门42 与 44)。已经指出，本发明独立于将所获得的采样同步到原始信号的一个副本中所使用的 时基设计。然而，应当指出，本发明与由MJesthmd等人于2008年2月5日转让给本申请 的受让人的美国专利7，327，302是相兼容的并且通过引用将其结合在此。图6展示了本发 明的一个实施方案，其中一个外部参考信号源60用于为系统提供一个门控制信号，其中参 考时钟信号C的频率f。与在端口 A1、A2、B1与B2处出现的解调信号的频率是直接相关的。 如图所示，来自源60的参考时钟输出信号C是由一个分离的采样门62使用相同的选通源 46进行采样的。然后，所生成的时钟采样通过一个A/D转换器64被数字化并被作为一个输 入施加到软件处理系统M上。利用这个输入信息，外部时钟的时基可以由所嵌入的软件算 法来确定。由于外部时钟的频率f。与输入信号位率的频率直接相关，外部时钟的时基可以 被直接传送给所恢复的输出信号。
应当理解，本领域的普通技术人员将容易地想到其他的优点及修改。因此，本发明 在其更广义的方面并不限于在此所示出并说明的特定细节和代表性实施方案。因此，可以 做出不同的修改而不背离如所附权利要求所限定的总的发明概念的精神或范围。
权利要求
1.一种用于对一对输入数据信号进行平衡式检测的采样安排，该对输入数据信号是从 在一个公共点上的一个原始信号按比例分配的，该采样安排包括至少一对采样门，所述对中的一个第一采样门响应于该对输入信号中的一个第一输入 信号并且所述对的一个第二采样门响应于所述对的输入信号中的一个第二输入信号，每个 采样门产生代表施加到其上的对应输入信号的一个样本流；一个选通源，该选通源是可操作的以便提供采样来控制该至少一对采样门在一个预定 的采样频率fs下打开和关闭；与所述至少一对采样门相关联的至少一个可调式延迟装置，该延迟装置被配置为确保 所述至少一对采样门生成起源于在所述原始信号中的相同时间间隔的多个样本；以及一个处理器，该处理器被配置为对该采样的输入信号对进行平衡式检测以便生成作为 一个输出的所述输入信号对的一种采样的平衡式检测版本。
2.如权利要求1所述的一种采样安排，其中该至少一个可调式延迟装置包括至少一条 可调式延迟线用于将在每个输入信号与每个采样门之间的路径长度中的差异最小化。
3.如权利要求1所述的一种采样安排，其中该对输入数据信号在一个光学载波信号上 进行编码，因此通过每个采样门产生的样本流的效率是取决于所述光学载波信号的偏振状 态(SOP)并且受其控制。
4.如权利要求3所述的一种采样安排，其中该至少一对采样门包括响应于一个光学采 样信号的多个采样门，其中该选通源是可操作的以便提供该光学采样信号。
5.如权利要求1所述的一种采样安排，其中该至少一对采样门包括响应于一个电学采 样信号的多个采样门，该选通源是可操作的以便提供该电学采样信号。
6.如权利要求1所述的一种采样安排，其中该至少一对采样门包括响应于一个光学采 样信号的多个采样门，该选通源是可操作的以便提供该光学采样信号并且每个采样信号的 偏振状态(SOP)被布置为在每个采样门处提供相对高的采样效率。
7.如权利要求1所述的一种采样安排，其中该输入信号是电学的并且该对采样门是电 学的并且该选通源生成一个电学采样信号，该电学采样信号此后作为一个输入被施加到这 些采样门上。
8.如权利要求1所述的一种采样安排，其中该选通源包括在相同频率上运行的一对选 通元件，每个分离的选通元件被连接为控制至少一个对应的采样门。
9.如权利要求1所述的一种采样安排，其中该采样信号对是由多个光学信号所表示的 并且对每个样本对的平衡式检测是通过以下方式进行的使用一个光至电的平衡式接收器，该接收器具有两个光学输入端Sl和S2以及与S1-S2 相对应的一个电学输出端；一个A/D转换器，该转换器被连接到该平衡式接收器的输出端上以便将样本的一个模 拟集合转换为它的一个数字表示。
10.如权利要求1所述的一种采样安排，其中该采样信号对是由多个电信号所表示的 并且对每个采样对的平衡式检测是通过以下方式进行的使用一个电路，该电路具有两个电学输入端Sl和S2以及与S1-S2相对应的一个电学 输出端；一个A/D转换器，该转换器连接到该平衡式接收器的输出端上以便将样本的一个模拟集合转换为它的一个数字表示。
11.如权利要求1所述的一种采样安排，其中该采样信号对是由多个光学信号所表示 的并且对每个样本对的平衡式检测是通过以下方式进行的利用多个分离的光至电接收器检测每个样本对的第一和第二分量； 将该样本对的每个分量连接到一个A/D转换器上以便将这些样本的模拟集合转换为 它们的多个数字表示；然后对这些数字表示的采样输出对在一个逐样本的基础上进行减法以便形成该重构 的平衡式检测信号。
12.如权利要求1所述的一种采样安排，其中该可调式延迟装置是选自下组，其组成 为固定的延迟装置、一次性延迟装置、或可调谐延迟装置。
13.如权利要求11所述的一种采样安排，其中该可调式延迟装置是选自下组，其组成 为光学延迟装置以及电学延迟装置。
14.如权利要求1所述的一种采样安排，其中一个单一对的光学采样门是响应于一个单一对的光学输入信号而形成一个采样的信 号对；一个单一的光学选通源在一个预定的频率上控制该单一对的光学采样门； 一个可调式光学延迟装置被安置在该输入信号对与该采样信号对之一或两者中以便 控制该输入信号对到每个采样门的路径差异；并且使用多个分离的光至电接收器将来自该单一对的光学采样门的这些输出采样信号转 换为多个电信号、随后对每个信号进行A/D转换，其中这些数字表示的信号然后进行减法 以便形成该输入信号对的平衡式检测版本。
15.如权利要求1所述的一种采样安排，其中两对光学采样门是响应于两对光学输入信号而形成两对采样的信号； 一个单一的光学选通源在一个预定的频率下控制这两对光学采样门； 可调式延迟装置被用于控制每个输入信号对到每个采样门的路径差异；并且 使用多个分离的光至电接收器将在每对采样门之后的这些输出采样信号转换为多个 电信号、随后对每个信号进行A/D转换，其中这些数字表示的信号然后进行减法以便形成 这两个输入信号对的平衡式检测版本。
16.如权利要求1所述的一种采样安排，其中一个单一对的光学采样门是响应于至少两对光学输入信号而形成多对采样信号； 一个单一的光学选通源在一个预定的频率下控制该至少两对光学采样门，该采样安排 进一步包括多个光学开关，这些光学开关被安置在与两个或更多个输入端及一个单一的输出端相 关联的每个采样门之前的输入信号路径中，并且被控制为使得这些光学开关以一种预定的 顺序选择将哪一对输入信号发送给这些采样门；以及可调式光学延迟装置，该可调式光学延迟装置沿每个输入信号对而安置以便控制该输 入信号对到每个采样门的路径差异，其中使用多个分离的光至电接收器将在这两个采样门之后的这些输出采样信号转换为多 个电信号、随后对每个信号进行A/D转换，这样使得这些数字表示的信号然后进行减法以便形成这些输入信号对的平衡式检测版本。
17.如权利要求1所述的一种采样安排，其中该安排进一步包括至少一个额外的采样门，该采样门响应于至少一个输入参考时钟信号而形成多个采样 参考时钟信号，其中该至少一个额外的采样门是由与响应于这些输入信号对的这些采样门 相同的选通源来控制的；其中使用多个分离的光至电接收器将在这些采样门之后的这些输出采样参考时钟转换为 多个电信号、随后对每个时钟进行A/D转换，这样使得这些数字表示的时钟信号被用于为 这些采样信号创建多个时基以便在这些输入信号对的重构平衡式检测版本中正确地定位 每个样本。
18.如权利要求1所述的一种采样安排，其中该安排进一步包括一种用于光学信号的解调方法，这些光学信号包括在光学相位中编码的数据，该光学 相位耦合连接到该采样安排的输入端上，其中在解调之后，该输入光学信号被拆分为多个 输入信号对，这些输入信号对包含被转换为调幅形式的光学相位信息。
19.如权利要求17所述的一种采样安排，其中该解调方法被设计为对选自下组的调 制格式进行解调，该组包括差分相移键控(DPSK)、差分正交相移键控(DQPSK)、相移键控 (PSK)、正交相移键控(QPSK)、或差分八级相移键控(D8PSK)。
全文摘要
已经设计了一种双门采样系统用于对一个或多个输入信号对进行采样的平衡式检测。本发明对每个信号对中的两个信号进行同时的采样，随后使用软件将这些样本对进行数字化和组合。通过首先对这些信号进行采样并且然后将所采样的信号组合成为相应的平衡式检测信号，这有可能避免由传统的平衡式检测器与电学示波器引入的带宽限制和阻抗问题。具体地讲，对于光学采样门可以设计出非常高带宽的采样门而没有任何阻抗问题，并且因此可以对非常高速的信号进行近乎完美的平衡式检测重构。随着新的相位调制的光学数据信号被引入市场(如PSK、DPSK、QPSK以及DQPSK)，平衡式检测变得越来越重要。本发明非常适合用于这些新类型信号的分析。
文档编号H04B10/00GK102150384SQ200980135355
公开日2011年8月10日 申请日期2009年9月17日 优先权日2008年9月18日
发明者H·桑那拉德, M·斯克尔德, M·韦斯特伦德, P·安德里克森 申请人:爱斯福公司