专利名称：双偏振qpsk解调器的制作方法
技术领域：
本申请总体而言涉及光学通信系统。更具体而言，一些示例性实施例涉及可以用在一些光学通信系统中的双偏振(“DP”)正交相移键控(“QPSK”)解调器。
背景技术：
通信技术改变了我们的世界。随着网络上进行通信的信息量的增加，高速传输已然变得愈加关键。高速通信通常依赖于 网络节点之间的高带宽容量链接的存在。对于光学链接，在一个网络节点，光电子模块诸如收发器或应答器模块将电数据转换为用于在光信道上传输的光数据。在另一个网络节点，另一个收发器模块接收光信号，并将该信号转换为电信号。收发器被设置有发送和接收信道，使得可以进行双向通信。近来，正在开发针对100吉比特每秒(有时简称“100G”)这样惊人的速度的光学链接的标准。事实上，网络技术领域的重要专业协会——电气与电子工程师协会(通常简称为“IEEE”)一近来认为下一代以太网技术将会是100吉比特的以太网以及对于40吉比特的以太网的一些支持，并且已经建立了几个工作组来开发适当标准，这些标准仍在开发中。近来，针对以太网光学链接应用的100G单模光纤(“SMF”)和多模光纤(“MMF”)标准正在开发中。然而，总体上在发送侧目前预计的是，这种高速发送器将包括以电学方式提供数据到光学发送器的媒体访问控制(“MAC”)部件。然而，由于对于现今的互补金属氧化物半导体(“CMOS”)电学I/O技术而言100吉比特每秒实在是很快，因此将用几个独立的电学线路来提供100吉比特的电数据。例如，从MAC部件到发送器将可能设置有10个10吉比特每秒的数据的线路。如果曾经存在用于编码或纠错的额外开销，则可能增加每个线路的数据率和/或增加线路的数量。例如，已经考虑将66B/64B编码用来对10吉比特每秒的各线路进行编码。这会导致电学业务的这10个线路中的每个线路处在10. 3125吉比特每秒的实际数据率。在发送器中，电学业务的这10个线路被串行化为假定4个光数据线路，每个光数据线路处在25. 78125吉比特每秒的数据率，这包括用于66B/64B编码的开销。然后可以将这4个光数据线路多路复用到使用波分多路复用(“WDM”)的信号光纤上。通过密集波分多路复用(“DWDM”)系统，可以在较长的距离上传输以太网数据。最近，在开发用于定义将DWDM技术用于传输100G以太网数据的标准。该标准被称为0TU4并且将以太网数据封装在有效载荷中，该有效载荷随后被前向纠错(“FEC”)编码。所得的光纤数据率约为112吉比特每秒。该系统(下文称之为“ 100G DffDM 0TU4系统”)被设计为包括两个主要部件能前向纠错的MAC层(下文称之为“0TU4/FEC处理器”)和具有100G DffDM能力的应答器。在发送和接收信道的每个中，存在使用OIFSFI-S接口规范进行通信的10个11吉比特每秒的数据线路。还存在第11个纠偏线路(de-skew lane)来将全部10个数据线路对齐以用于串行数据传输。
这种IOOG DffDM 0TU4系统中所考虑的调制技术之一是双偏振正交相移键控(简称为“DP-QPSK”)。112吉比特每秒的数据流被考虑划分成4个28Gb/s的数据流，并调制被作为单个DP-QPSK信号传输的、具有相同波长的两个正交偏振光学载波的I相和Q相。
在接收侧，到来的DP-QPSK信号被分为两个正交偏振光学载波，所述两个正交偏振光学载波经DP-QPSK解调器处理，以提取每个正交偏振光信号的I相和Q相的调制。本文所要求保护的主题不限于解决仅在上述那些环境下的任何不足的实施例或者仅在上述那些环境下操作的实施例。确切地说，提供上述背景仅仅是为了说明本文所描述的一些实施例可以实践的一个示例性技术领域。
发明内容
一些示例性实施例总体而言涉及DP-QPSK解调器。在一个实施例中，DP-QPSK解调器包括第一、第二和第三偏振分束器(“PBS”)以及第一、第二和第三半波片(“HWP”)。第一 HWP被设置为接收第一 PBS的输出。第二 PBS被设置为接收第一 HWP的输出。第二 HWP被设置为接收第二 PBS的输出。第三PBS被设置为接收第二 HWP的输出。第三HWP被设置为接收第三PBS的输出。在一个实施例中，一种光电子模块包括=DP-QPSK解调器、多个光学检测器和数字信号处理器(“DSP”)。DP-QPSK解调器包括第一、第二和第三PBS以及第一、第二和第三HWP。第一 HWP被设置为接收第一 PBS的输出。第二 PBS被设置为接收第一 HWP的输出。第二 HWP被设置为接收第二 PBS的输出。第三PBS被设置为接收第二 HWP的输出。第三HWP被设置为接收第三PBS的输出。光学检测器被设置为接收DP-QPSK解调器所输出的多个光信号，并被配置为将所述多个光信号转换为多个电信号。DSP与所述多个光学检测器的相应输出端电I禹合。提供本发明内容来以简单的形式介绍在下面的具体实施方式
中进一步描述的方案的选择。本发明内容并非意图指出所要求保护的主题的主要特征或本质特征，也并非意图用来帮助确定所要求保护的主题的范围。在以下的描述中将阐述本发明的另外的特征和优点，并且从这些描述中将会明显获知本发明的另外的特征和优点，或者通过实践本发明可以了解本发明的另外的特征和优点。借助于所附权利要求中所特别指出的装置和组合可以实现和获得本发明的特征和优点。从以下描述和所附权利要求将会更加全面地获知本发明的这些和其他特征，或者通过如下文所述那样实践本发明可以了解本发明的这些和其他特征。
为了进一步阐明本发明的上述和其他优点及特征，将会参照附图中所示出的本发明的具体实施例来对本发明进行更加具体的描述。要理解的是，这些附图描绘的仅仅是本发明的一些典型实施例，因此不应认为是限制本发明的范围。将通过使用附图来以附加的特征和细节来描述和解释本发明，在附图中图I示出了根据一些实施例的包括双通道DP-QPSK调制器和双通道DP-QPSK解调器的应答器系统；图2示出了根据一些实施例的图I的应答器系统的双通道DP-QPSK调制器的示例性概念；图3示出了根据一些实施例的所得的4符号IQ星座图；图4示出了根据一些实施例的图I所示的应答器系统的双通道DP-QPSK解调器的示例性概念；图5A-5B示出了根据一些实施例的包括DP-QPSK解调器的接收系统的方面；图6A示出了例如在图I的应答器系统中可以实施的示例性DP-QPSK解调器的立体图；图6B示出了图6A的DP-QPSK解调器的顶视图；图6C示出了图6A的DP-QPSK解调器的侧视图；
图6D示出了在通过图6A的DP-QPSK解调器的期间与各个点处的各个信号关联的各种偏振状态；图7A示出了在图I的应答器系统中可以实施的DP-QPSK解调器的另一个实施例的顶视图；图7B示出了图7A的DP-QPSK解调器的侧视图；图7C示出了在图I的应答器系统中可以实施的DP-QPSK解调器的又一个实施例的顶视图；以及图7D示出了图7C的DP-QPSK解调器的侧视图。
具体实施例方式现将参照附图来描述本发明的示例性实施例的各个方面。要理解的是，附图是这些示例性实施例的图示性和示意性的表示，而并非限制本发明，也并非一定按照比例绘制。I、示例性操作环境图I示出了可以实施本文所公开的一些实施例的应答器系统100 (下文称之为“系统100”)。下面以示例性实施方式讨论系统100为100G DWDM0TU4系统，并且要理解的是，系统100并非限于如100G DffDM 0TU4系统这样的实施方式，而是可以适用于任何具体的网络标准、数据率等。虽然将会用一些细节来描述系统100，但是系统100并非意图限制本发明，而仅仅是提供作为能实施一些实施例的系统的实例。另外，在一些实施例中，系统100的元件可以被封装成光电子模块。在发送侧，系统100接收11个11吉比特每秒的数据线路(总体标记为111)。一个线路IllA被接入到SFI-S译码器112内，而其余的10个线路被接入到10 4串行器113内。SFI-S译码器112和串行器113接收参考时钟信号REF_CLK，以便保持适当的时序。在使用预编码器114适当地对数据进行编码之后，将数据缩减为4个28吉比特每秒的数据线路(总体标记为115)。双通道DP-QPSK调制器116对这4个数据线路应用DP-QPSK调制，由此将所述4个数据线路全部调制到单个光纤117上。通过使用光信号的X偏振和正交的Y偏振作为正交信息传输机制来实现调制，并且也可以使用每个偏振的同相部分和正交相部分来来实现调制。在接收侧，接收光信号(以112吉比特每秒的数据率)从光纤121接收到双通道DP-QPSK解调器122内。所接收的光信号可以由另一个网络节点采用与DP-QPSK调制器116所发送的光信号相同的方式来规划。双通道DP-QPSK解调器122按照如下所述提取光信号的四个分量1)具有X偏振的信号的同相部分(标记为x-l)，2)具有X偏振的信号的正交相部分(标记为X-Q), 3)具有Y偏振的信号的同相部分(标记为Y-I), 4)具有Y偏振的信号的正交相部分(标记为Y-Q)。每个X偏振和Y偏振具有56吉比特每秒的比特率、28吉比特每秒的符号率，所述符号各表示两比特的信息。然后通过一排4个模数转换器(ADC) 123对这四个所解调的数据信号X-I、X-Q、Y_I和Y-Q进行量化。每个ADC将相应的所解调的数据信号量化成nl比特的数字信号，然后所述nl比特的数字信号被提供给双通道基带数字信号处理器(“DSP”)124。DSP 124提供本地振荡器控制信号“L0控制”到解调器122，从而使得相干接收器架构成为可能。DSP 124识别每个X和Y偏振在IQ符号星座图中相应的点，并且输出针对每个X和Y偏振的相应的2比特序列。译码器125对所述比特序列进行译码，在这之后，4 10解串器126和SFI-S编码器127将所述比特解串为SFI-S编码数据的11个线路(总体标记为128)，这11个线路每个约为11吉比特每秒。图2示出了图I的双通道DP-QPSK调制器116的示例性设计200。在图2中存在两个偏振分支上部电路所表示的X偏振分支和下部电路所表示的Y偏振分支。分布式反馈(“DFB”)激光器201或者其他本地振荡器(“L0”)源所提供的LO信号的部分通过使 用功率分配器202被馈送到每个偏振分支内。对于X分支，来自于DFB 201的连续波形被馈送到混合IQ电路211，这实质上导致连续同相波形被提供到同相调制器212A，而连续波形的90度相移形式(即，正交相波形)被提供到正交相调制器212B。明显的28吉比特每秒的信号被馈送到同相调制器212A和正交相调制器212B的每个中，导致对光信号适当的相移键控。然后使用光学加法器213将同相键控的光信号和正交相键控的光信号相加。Y分支包括混合IQ电路221、同相调制器222A、正交相调制器222B和加法器223，这可以与X分支的相应部件211、212A、212B和213实质相同。然而，Y分支接收其自身独有的28吉比特每秒的信号对，用于适当的相移键控。此外，提供X到Y旋转器224来表示使用Y偏振的加法器223所输出的相加的键控光信号。然后使用光学加法器203将X偏振信号和Y偏振信号相加，在这之后，可以将相加的光信号传送到光纤中。图3不出了由Y偏振信号和X偏振信号中的每个而得到的四符号IQ星座图。在IQ图300中示出了 4个符号点301至304。当针对某一偏振接收特定的信号时，计算同相分量和正交相分量的幅度。基于这种信息，从IQ图300中选择最近的符号点。然后输出相应的2比特符号(在此，ml等于2)到译码器125。针对每个Y偏振信号和每个X偏振信号进行该处理。图4示出了图I的双通道解调器122的示例性设计400。光信号被接收到XY分离器401内，XY分离器401提供该光信号的X偏振部分到I/Q混合型混合器411以启动对X分支的解调制。XY分离器401还提供该光信号的Y偏振部分到Y至X旋转器402，Y至X旋转器402将该光信号的偏振旋转到X偏振。光信号被提供到I/Q混合型混合器421以启动对Y分支的解调制。X和Y偏振光信号分别在I/Q混合器411和421中以LO控制信号所控制的连续波形的时序来与DFB激光器402经由功率分配器403所提供的连续波形LO信号混合。所得的混合信号然后提供到相应的光学检测器412A、412B、422A和422B。相应的可变增益放大器(“VGA”)413A、413B、423A和423B可以将各相应的电信号调整到标准化的电平，在这之后，各相应的电信号经历时钟恢复414A、414B、424A和424B。时钟恢复元件414A、414B、424A和424B应当仅仅视为是功能上的转换，这是因为可以为使用单个时钟恢复电路的所有通道提供时钟恢复。这就得到图I所描述的信号X-I、X-Q、Y-I和Y-Q。通过使用在相应的双通道基带DSP、例如图I的双通道基带DSP 124中所得出的错误信号，可以改善VGA和时钟恢复性能。图4的光学检测器412A、412B、422A、422B可以被实现为四个单端光到电(以下称为“光电”)转换器。合适的光电转换器的例子包括例如正-本征-负(“PIN”)光电二极管等。可替选地，光学检测器412A、412B、422A、422B中的每个可以包括一对平衡光电转换器。II.示例性接收系统图5A示出了根据一些实施例的接收系统500。接收系统500可以在应答器系统中实现，例如图I的系统100。特别地，接收系统500可以对应于系统100的接收侧的至少一部分，包括双通道DP-QPSK解调器122、ADC 123和双通道基带DSP 124。如图所示，接收系统500包括DP-QPSK解调器502、多个光学检测器504、多个放大器506、多个ADC 508和DSP 510。光学检测器504可以包括例如四个单端光电转换器或者成对设置的8个平衡光电转换器或者其他任何适合的配置。图5B中提供了与接收系统500的解调器502、光学检测器504和放大器506的示例性实施例相关的附加细节。如图5B所示，解调器502被配置为接收由诸如DFB激光器的本地振荡器516所产生的DP-QPSK光信号512和LO光信号514。DP-QPSK光信号512和LO光信号514每个被一个或更多个偏振分束器(“PBS”)518分成两个分量。更具体地，DP-QPSK光信号512被分成具有第一偏振状态(例如X偏振)的第一分量512A和与第一偏振状态正交的第二偏振状态(例如Y偏振)的第二分量512B。第一分量512A被提供给第一 90度混合型混合器522A。第二分量512B被提供给第二 90度混合型混合器522B。LO光信号514也被分成第一分量514A和第二分量514B,第一分量514A和第二分量514B分别被提供给第一 90度混合型混合器522A和第二 90度混合型混合器522B。总体来说,第一 90度混合型混合器522A被配置为执行DP-QPSK光信号512的第一分量512A与LO光信号514的第一分量514A之间的4个90度相阶跃干涉。在所不出的实施例中，第一 90度混合型混合器522A被配置为输出4个干涉信号，包括两个同相信号Sx+Lx和Sx-Lx以及两个正交相信号Sx+jLx和Sx-jLx。“x”下标表示的是这些干涉信号与DP-QPSK光信号512的X偏振的第一分量512A关联。光学检测器504中所包括的平衡光电转换器的两对504A、504B将第一 90度混合型混合器522A所输出的干涉信号Sx+Lx、Sx-Lx、Sx+jLx和Sx-JLx转换成电信号。可替选地,第
一90度混合型混合器522A可以被配置为输出两个干涉信号，包括单个同相信号和单个正交相信号，并提供这两个干涉信号到光学检测器504中所包括的两个单端光电转换器(未示出)。类似地，第二 90度混合型混合器522B被配置为执行DP-QPSK光信号512的第二分量512B与LO光信号514的第二分量514B之间的4个90度相阶跃干涉。在所不出的实、施例中，第二 90度混合型混合器522B被配置为输出4个干涉信号，包括两个同相信号Sy+Ly和Sy-Ly以及两个正交相信号Sy+jLy和Sy-jLy。“y”下标表示的是这些干涉信号与DP-QPSK光信号512的Y偏振的第二分量512B关联。光学检测器504中所包括的平衡光电转换器的两对504C、504D将第二 90度混合型混合器522B所输出的干涉信号Sy+Ly、Sy-Ly、Sy+jLy和Sy-jLy转换成电信号。可替选地，第二 90度混合型混合器522B可以被配置为输出两个干涉信号，包括单个同相信号和单个正交相信号，并提供这两个干涉信号到光学检测器504中所包括的两个单端光电转换器(未示出)。
III. DP-QPSK解调器的第一实施例参见图6A-6C，根据一些实施例示出了一个示例性DP-QPSK解调器600。图6A是DP-QPSK解调器600的立体图，图6B是DP-QPSK解调器600的顶视图，而图6C是DP-QPSK解调器600的侧视图。如图6A-6C所示，DP-QPSK解调器600包括第一偏振分束器(“PBS”) 602、第一半波片(“HWP”)604、第二 PBS 606、第二 HWP 608、第三 PBS 610 和第三 HWP 612。可替选地或附加地，DP-QPSK解调器600还包括四分之一波片(“QWP”)614、光学路径补偿器616和光束偏移器(“BD”)618。可选地，DP-QPSK解调器600的前述部件可以形成在基底619上或者与基底619耦合。基底619可以包括石英玻璃或其他适合的基底材料。在图6A-6C中，第一 HWP 604被设置为接收第一 PBS 602的输出。可选地，第一HWP 604可以与第一 PBS 602耦合。第二 PBS 606被设置为接收第一 HWP 604的输出。第二 HWP 608被设置为接收第二 PBS 606的输出。可选地，第二 HWP 608可以与第二 PBS 606耦合。第三PBS 610被设置为接收第二 HWP 608的输出。第三HWP 612被设置为接收第三PBS 610的输出。光学路径补偿器616被设置在第三PBS 610与第三HWP 612之间。QWP614被设置在第三PBS 610与光学路径补偿器616之间。可选地，QWP 614与光学路径补偿器616耦合。BD 618被设置为接收第三HWP 612的输出。可选地，第三HWP 612与BD 618耦合。如图6A所示，光纤阵列620包括信号模式光纤和偏振保持(“PM”)光纤，其可以用于信号和LO光学输入。可替选地或者附加地，透镜阵列624可以用于光束准直。如图6B-6C中最佳地看到的那样，单个DP-QPSK信号626进入第一 PBS 602。第一PBS 602将DP-QPSK信号626划分为具有正交的X偏振状态和Y偏振状态的信号分量Sx和Sy0换言之，在第一 PBS 602的输入端，DP-QPSK信号626包括共享共同的光信号路径的第一正交偏振信号分量Sx和第二正交偏振信号分量Sy。第一 PBS 602将信号分量Sx和Sy分到单独的信号路径上。图6D中以628示出了在第一 PBS 602的输入端处的正交偏振状态X和Y。接着，信号分量Sj^P Sy经过第一 HWP 604。在至少一些示例性实施例中，信号分量Sx所经过的第一 HWP 604的第一部分定向于约22. 5度，而信号分量Sy所经过的第一 HWP604的第二部分定向于约-22. 5度。如本文所使用的，术语“定向于”指的是波片晶体相对于水平线的光轴角的取向。第一 HWP 604将信号分量Sj^P Sy的偏振状态628 (图6D)旋转到图6D中的629所表示的偏振状态。接着，如从图6B中最佳地看到的那样，第二 PBS 606将信号分量Sx划分为在单独的信号路径上并具有正交偏振(即，分别为水平偏振和垂直偏振)的两个信号分量Sxl和Sx2t5附加地，第二 PBS 606将信号分量Sy划分为在单独的信号路径上并具有正交偏振(即，分别为水平偏振和垂直偏振)的两个信号分量Syl和Sy2。在第二 PBS 606的输出端的信号分量Sxl、Sx2、Syl和Sy2的相应偏振状态在图6D中用630表示。信号分量Sxl、Sx2、Syl和Sy2接下来经过第二 HWP 608。第二 HWP 608将信号分量Sxl、Sx2、Syl和Sy2的偏振状态630旋转到图6D的631所表示的偏振状态。在第三PBS 610上继续之前，简要地回到第一 PBS 602。如图6C中最佳地看到的那样，单个LO信号632进入第一 PBS 602。在第一 PBS 602的输入端处，LO信号632可以具有线性偏振状态，例如图6D的634所表示的偏振状态。第一 PBS 602将LO信号632划分为在单独的信号路径上并且具有正交的X偏振状态和Y偏振状态的LO分量Lx和Ly (图 6C)。LO分量Lx和Ly的信号路径一般可以与图6B所示的信号分量Sx和Sy的信号路径相似，尽管在示出的实施例中被垂直设置在其下方。接着，LO分量Lx和Ly经过第一 HWP 604。在至少一些示例性实施例中，LO分量Lx经过定向于约22. 5度的第一 HWP 604的第一部分，而LO分量Ly经过定向于约-22. 5度的第一 HWP 604的第二部分。第一 HWP 604将LO分量Lx和Ly的偏振状态628 (图6D)旋转到图6D的636所表示的偏振状态。接着，第二 PBS 606将LO分量Lx划分为在单独的信号路径上并具有正交偏振(即，分别为水平偏振和垂直偏振)的两个分量Lxl和Lx2 (图6C)。此外，第二 PBS 606将LO分量Ly划分为在单独的信号路径上并具有正交偏振(即，分别为水平偏振和垂直偏振)的两个分量Lyl和Ly2 (图6C)。图6D的637表示在第二 PBS 606的输出端处的分量Lxl、Lx2,Lyl和Ly2的相应偏振状态。此外,分量Lxl、Lx2、Lyl和Ly2的信号路径一般可以与图6B所不的信号分量Sxl、Sx2、Syl和Sy2的信号路径相似，尽管在示出的实施例中被垂直设置在其下方。分量Lxl、Lx2、Lyl和Ly2接着经过第二 HWP 608。在至少一些示例性实施例中，信号分量Sxl、Syl和分量Lx2、Ly2经过的第二 HWP 608的部分定向于约0度，而信号分量Sx2、Sy2和分量Lxl、Lyl经过的第二 HWP 608的部分定向于约45度。第二 HWP 608将分量Lxl、Lx2,Lyl和Ly2的偏振状态637旋转到图6D的638所表示的偏振状态。如图6D所见的，分量Lxl、Lx2> Lyl和Ly2的偏振状态638与信号分量Sxl、Sx2、Syl和Sy2的偏振状态631正交。如参照图6C可见的，第三PBS 610包括第一接口 610A和第二接口 610B。第三PBS610可以被配置为经由第一接口 610A传送信号分量Sxl、Sx2、S-和Sy2。第三PBS 610还可以被配置为在第二接口 610B和第一接口 610A处反射分量Lxl、Lx2、Lyl和Ly2以重新导向分量Lxl、Lx2、Lyl和Ly2，使得它们占据与信号分量Sxl、Sx2、Syl和Sy2相同的信号路径。因为分量Lxl、Lx2> Lyl和Ly2的偏振状态638与信号分量Sxl、Sx2> Syl和Sy2的偏振状态631正交,所以分量Lxl、Lx2、Lyl和Ly2不与信号分量Sxl、Sx2、Syl和Sy2发生干涉，尽管共享共同的信号路径。包括信号分量Sx2和分量Lx2的第一信号对640A经过QWP 614。包括信号分量Syi和分量Lyl的第二信号对640B也经过QWP 614。在至少一些示例性实施例中，QWP 614定向于约0度。第三信号对640C包括信号分量Sxl和分量Lxl,而第四信号对640D包括信号分量Sy2和分量Ly2。QffP 614可以被配置为在信号对640A、640B和信号对640C、640D之间产生90度的相位差。
第一、第二、第三和第四信号对640A至640D经过补偿器616。补偿器616被配置为补偿不同的信号分量Sxl、Sx2、Syl和Sy2因经过DP-QPSK解调器600的不同的路径长度而经历的不同时间延迟，使得它们在从DP-QPSK解调器600出来之后都具有相同的时间延迟。补偿器616可以包括冕玻璃或其他合适的材料。在一些实施例中，补偿器616包括硼娃酸盐玻璃合成物。可替选地或附加地，补偿器616可以包括由Schott AG公司所销售的一般称为bk7补偿器的补偿器。信号对640A-640D接着经过第三HWP 612。在至少一些示例性实施例中，第三HWP612定向于约22. 5度。第三HWP 612将信号对640A-640D 的偏振状态旋转到图6D的642所表不的偏振状态。特别地，每个信号对640A-640D的偏振状态包括分别与分量Lxl、Lx2、Lyi或Ly2相对应的第一偏振状态和与信号分量Sxl、Sx2> Syl或Sy2相对应的第二偏振状态，其中第二偏振状态与第一偏振状态正交。接着，信号对640A-640D进入BD 618。BD 618将信号分量Sxl划分成在单独的信号路径上的、具有正交偏振状态例如垂直和水平偏振状态的两个分量。在一些实施例中，信号分量Sxl的这两个分量可以具有基本上相同的功率。类似地，BD 618将分量Lxl划分成在与信号分量Sxl的分量的信号路径相同的单独的信号路径上的、具有正交偏振状态例如垂直和水平偏振状态的两个分量。在一些实施例中，分量Lxl的这两个分量可以具有基本上相同的功率。信号分量Sxl的分量在被BD 618偏振匹配之后可以建设性地和破坏性地与分量Lxl的相应分量相干涉。特别地，在具有垂直偏振状态的分量Lxl和信号分量Sxl中的每个的分量之间发生建设性干涉，以产生同相信号Sx+Lx(图6B)。此外，在具有水平偏振状态的分量Lxl和信号分量Sxl中的每个的分量之间发生破坏性的干涉，以产生同相信号Sx-Lx (图6B)。然后同相信号Sx+Lx和Sx-Lx可以被提供给一对平衡光电转换器(未不出)。BD 618采用类似的方式将信号分量Sx2、Syl和Sy2每个划分成在单独的信号路径上的、具有正交偏振状态的两个分量，并将分量Lx2、Lyl和Ly2每个划分成在相应的单独信号路径上的、具有正交偏振状态的两个分量。然后，信号分量Sx2、Syl和Sy2的分量建设性地和破坏性地与分量Lx2、Lyl和Ly2的相应分量发生干涉。特别地，在具有垂直偏振状态的分量Lx2和信号分量Sx2中的每个的分量之间发生建设性的干涉，以产生正交相信号Sx+jLx(图6B)。此外，在具有水平偏振状态的分量Lx2和信号分量Sx2中的每个的分量之间发生破坏性的干涉，以产生正交相信号Sx-jLx (图6B)。正交相信号Sx+jLx和Sx-jLx随后可以被提供给一对平衡光电转换器(未不出)。类似地，在具有垂直偏振状态的信号分量Syl和分量Lyl中的每个的分量之间发生建设性的干涉，以产生同相信号Sy+Ly (图6B)。此外，在具有水平偏振状态的信号分量Syl和分量Lyl中的每个的分量之间发生破坏性的干涉，以产生同相信号Sy-Ly (图6B)。同相信号Sy+Ly和Sy-Ly可以被提供给一对平衡光电转换器(未不出)。类似地，在具有垂直偏振状态的信号分量Sy2和分量Ly2中的每个的分量之间发生建设性的干涉，以产生正交相信号Sy+jLy(图6B)。此外，在具有水平偏振状态的信号分量Sy2和分量Ly2中的每个的分量之间发生破坏性的干涉，以产生正交相信号Sy-jLy(图6B)。正交相信号Sy+jLy和Sy-jLy随后可以被提供给一对平衡光电转换器(未不出)。IV. DP-QPSK解调器的替选实施例
图6A-6C的DP-QPSK解调器600仅仅是根据一些实施例的DP-QPSK的示例。在所公开的实施例的范围内可以对图6A-6C的DP-QPSK解调器600进行各种调整和修改。例如，图7A-7B包括在一些方面与图6A-6C的DP-QPSK解调器600相似的DP-QPSK解调器700A的一个替选实施例的顶视图和侧视图。例如，DP-QPSK解调器700A包括第一 PBS 702、第一HWP 704、第二 PBS 706、第二 HWP 708、第三PBS 710和第三HWP 712。可替选地或附加地，DP-QPSK解调器700A还包括QWP 714、光学路径补偿器716和BD 718。在图7A-7B中，第一 HWP 704被设置为接收第一 PBS 702的输出。可选地，第一HWP 704可以与第一 PBS 702耦合。第二 PBS 706被设置为接收第一 HWP 704的输出。第
二HWP 708被设置为接收第二 PBS 706的输出。可选地，第二 HWP 708可以与第二 PBS 706耦合。第三PBS 710被设置为接收第二 HWP 708的输出。第三HWP 712被设置为接收第三PBS 710的输出。可选地，第三HWP 712可以与光学路径补偿器716耦合。光学路径补偿器716被设置为接收第三PBS 710的输出。QWP 714被设置在第三PBS710与光学路径补偿器 716之间。可选地，QWP 714与第三HWP 712耦合。BD 718被设置为接收光学路径补偿器716的输出。可选地，DP-QPSK解调器700A的前述部件可以形成在基底719上或者与基底719耦合(图7B)。基底719可以包括石英玻璃或者其他任何合适的材料。DP-QPSK解调器700A的操作总体来说与图6A-6C的DP-QPSK解调器600的操作类似，因此不作详细描述。然而，总体而言，DP-QPSK解调器被配置为执行输入的DP-QPSK信号720和LO信号722的X偏振分量和Y偏振分量之间的相位阶跃干涉，以产生包括来自于X偏振分量的第一对724A (例如Sx+Lx和Sx-Lx)和来自于Y偏振分量的第二对724B (例如Sy+Ly和Sy-Ly)的4个同相信号724(图7A),并且产生包括来自于X偏振分量的第一对726A (例如Sx+jLx和Sx-jLx)和来自于Y偏振分量的第二对726B (例如Sy+jLy和Sy-jLy)的4个正交相信号726 (图7A)。可选地，且如图7A-7B所示，DP-QPSK解调器700A还可以包括被设置为接收从BD718输出的成对的光信号724A、726A、724B、726B的多个光纤728。在一些实施例中，光纤728可以包括8X125微米(“iim”)的带光纤。可替选地或附加地，DP-QPSK解调器700A还可以包括设置在BD 718与光纤728之间的透镜阵列730。根据一些实施例，DP-QPSK解调器700A具有大约14毫米(“mm” )的长度I (图7B)、大约2mm的高度h(图7B)和大约2. 4mm的宽度w(图7A)。图7C-7D示出了根据一些实施例的DP-QPSK解调器700B的另一个替选实施例。图7C是DP-QPSK解调器700B的顶视图，而图7D是其侧视图。DP-QPSK解调器700B在一些方面与图7A-7B的DP-QPSK解调器700A类似，并且相同的附图标记表示相同的元件。上面参照图7A-7B的DP-QPSK解调器700A提供了与图7C-7D的DP-QPSK解调器700B的布置和操作相关的附加细节。可选地，且如图7C-7D所示，DP-QPSK解调器700B还可以包括被设置为接收从BD718输出的成对的光信号724A、726A、724B、726B的多个平衡光电转换器732。透镜阵列730可以被设置在BD 718与平衡光电转换器732之间。在不脱离本发明的精神和本质特征的情况下可以用其他具体形式来实施本发明。所描述的实施例在所有的方面将视为仅仅是示例性的而不是限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求来限定而不是由前面的描述来限定。落入与权利要求等价的意义和范围 之内的所有变化将被囊括在权利要求的范围之内。
权利要求
1.一种双偏振正交相移键控DP-QPSK解调器，包括 第一偏振分束器； 第一半波片，其被设置为接收所述第一偏振分束器的输出； 第二偏振分束器，其被设置为接收所述第一半波片的输出； 第二半波片，其被设置为接收所述第二偏振分束器的输出； 第三偏振分束器，其被设置为接收所述第二半波片的输出；以及 第三半波片，其被设置为接收所述第三偏振分束器的输出。
2.如权利要求I所述的DP-QPSK解调器，其中， 所述第一半波片包括定向于约22. 5度的第一部分和定向于约-22. 5度的第二部分； 所述第二半波片包括定向于约O度的多个第一部分和定向于约45度的多个第二部分；以及 所述第三半波片定向于约22. 5度。
3.如权利要求I所述的DP-QPSK解调器，还包括位于所述第三偏振分束器与所述第三半波片之间的光学路径补偿器。
4.如权利要求3所述的DP-QPSK解调器，其中所述第一半波片和所述第二半波片中的每个分别与所述第一偏振分束器和所述第二偏振分束器耦合，并且其中所述第三半波片与所述光学路径补偿器耦合。
5.如权利要求3所述的DP-QPSK解调器，还包括四分之一波片，所述四分之一波片与所述光学路径补偿器耦合并且位于从所述第三偏振分束器接收的多个光信号的至少之一的光信号路径中。
6.如权利要求I所述的DP-QPSK解调器，还包括被设置为接收所述第三半波片的输出的光束偏移器。
7.如权利要求6所述的DP-QPSK解调器，其中所述第三半波片与所述光束偏移器耦合。
8.如权利要求6所述的DP-QPSK解调器，还包括被设置为接收所述光束偏移器所输出的多个光信号的多个平衡光电转换器。
9.如权利要求8所述的DP-QPSK解调器，还包括被设置在所述光束偏移器与所述多个平衡光电转换器之间的透镜阵列。
10.如权利要求6所述的DP-QPSK解调器，还包括被设置为接收所述光束偏移器所输出的多个光信号的多个光纤。
11.如权利要求10所述的DP-QPSK解调器，还包括被设置在所述光束偏移器与所述多个光纤之间的透镜阵列。
12.如权利要求I所述的DP-QPSK解调器，还包括基底，其中所述第一偏振分束器、第二偏振分束器和第三偏振分束器以及所述第一半波片、第二半波片和第三半波片与所述基底耦合。
13.如权利要求I所述的DP-QPSK解调器，其中包括基底的DP-QPSK解调器为约14毫米长、约2毫米高和约2. 4毫米宽。
14.一种光电子模块,包括 双偏振正交相移键控DP-QPSK解调器，其包括 第一偏振分束器；第一半波片，其被设置为接收所述第一偏振分束器的输出； 第二偏振分束器，其被设置为接收所述第一半波片的输出； 第二半波片，其被设置为接收所述第二偏振分束器的输出； 第三偏振分束器，其被设置为接收所述第二半波片的输出；和 第三半波片，其被设置为接收所述第三偏振分束器的输出； 多个光学检测器，其被设置为接收所述DP-QPSK解调器所输出的多个光信号并被配置为将所述多个光信号转换为多个电信号；以及 与所述多个光学检测器的相应输出端电耦合的数字信号处理器。
15.如权利要求14所述的光电子模块，还包括多个模数转换器，所述多个模数转换器被电稱合在所述多个光学检测器的相应输出端与所述数字信号处理器的相应输入端之间。
16.如权利要求15所述的光电子模块，其中所述多个模数转换器中的每个被配置为将从所述多个光学检测器中的相应光学检测器所接收的相应信号转换为相应的数字信号。
17.如权利要求16所述的光电子模块，其中 从所述多个光学检测器所接收的信号包括分别表不X偏振同相光信号、X偏振正交相光信号、Y偏振同相光信号、Y偏振正交相光信号的第一电信号、第二电信号、第三电信号和第四电信号，所述X偏振同相光信号、X偏振正交相光信号、Y偏振同相光信号和Y偏振正交相光信号被所述多个光学检测器接收并转换为所述第一电信号、第二电信号、第三电信号和第四电信号； 所述数字信号处理器被配置为接收与表示所述X偏振同相光信号、所述X偏振正交相光信号的所述第一电信号和所述第二电信号相对应的第一数字信号和第二数字信号，并使用所述第一数字信号和所述第二数字信号与PSK星座图中的第一点相匹配，并输出相应的第一比特序列；并且 所述数字信号处理器还被配置为接收与表示所述Y偏振同相光信号、所述Y偏振正交相光信号的所述第三电信号和所述第四电信号相对应的第三数字信号和第四数字信号，并使用所述第三数字信号和所述第四数字信号与PSK星座图中的第二点相匹配，并输出相应的第二比特序列。
18.如权利要求14所述的光电子模块，其中所述多个光学检测器中的每个包括一对平衡光电转换器。
19.如权利要求14所述的光电子模块，其中所述多个光学检测器中的每个包括单端光电转换器。
20.如权利要求14所述的光电子模块，还包括被配置为提供本地振荡器光信号到所述DP-QPSK解调器的本地振荡器。
全文摘要
本发明涉及双偏振QPSK解调器，是一种DP-QPSK解调器和一种光电子模块。在一个实施例中，DP-QPSK解调器包括第一、第二和第三偏振分束器(“PBS”)以及第一、第二和第三半波片(“HWP”)。第一HWP被设置为接收第一PBS的输出。第二PBS被设置为接收第一HWP的输出。第二HWP被设置为接收第二PBS的输出。第三PBS被设置为接收第二HWP的输出。第三HWP被设置为接收第三PBS的输出。
文档编号H04L27/22GK102638430SQ20111003745
公开日2012年8月15日 申请日期2011年2月14日 优先权日2011年2月14日
发明者兰发华, 张大鹏, 李惠萍, 陈凡 申请人:菲尼萨公司