混 频器相连，接收混频信号光转换成电信号，将信号光的偏振信息转换成电信号的强度变化 的幅度和相位信息。
[003引参见图4,近零差检测模式的情况下，针对OOK零差相干接收模式，本实施例还提 出：混频器为90°混频器；光电转换模块包括：
[0039] 四个光电探测器PDW及与之对应的四个低通滤波器LPF，四个光电探测器PDW及 与之对应的四个低通滤波器LPF接收所述90°混频器输出的混频信号光，生成Ii、l2、Qi和 化四路信号；
[0040] 其中，Ii信号与I2信号相乘，Q1信号与信号相乘；两个乘积叠加，将S角函数部 分抵消掉，即抵消中频部分，获得OOK信号，实现OOK信号的相位无关和频率无关。
[0041] 参见图3,偏振无关相干接收机还包括：强度和相位调制模块；强度和相位调制模 块连接在本振光源与偏振分束器之间，补偿器件损失造成的功率和相位偏差，使得系统易 于控制，更好地实现偏振无关性。
[0042] 在高速光纤通信系统中，因为作为传输介质的光纤，存在各种弯曲、旋转，因此，经 过光纤传播的光信号的偏振态都会发生很大变化，偏振匹配技术在相干光纤通信中也是非 常重的。零差相干接收和外差相干接收都各有优劣。对零差相干接收机而言，必须保证信 号光和本振光的相位和频率必须完全一致，该对系统控制方面提出了很大挑战；而对于外 差相干接收机而言，对本振光的相位和频率没有太高，但外差中频是信号带宽两倍W上才 能获得良好的效果，该大大增大了高速光电探测器自身响应带宽的要求
[0043] 实际通信中，根据光信号的偏振态不同做出划分，包括：线偏信号、圆偏信号W及 楠圆偏信号；面对信号光的随机性，本振光须有相应的调制措施，是适应混频解调需要。
[0044] 在信号光为线偏信号光的情况下，本振光为圆偏本振光，第S线偏光与所述第二 线偏光的相位差为90°。
[0045] 在激光成像探测中，探测阵列探测的是各像素点的强度信息。当激光照射到被测 物体表面上时，因被测物体表面态的不同，可能会导致不同区域的反馈回来的信号光偏振 态不同，若采用传统的相干探测方式，可能会导致各像素点的相干增益不一致，影响最后的 图像质量。
[0046] 采用调制本振光的外差接收方案，可使得探测阵列单元探测的信号具有相同的相 干增益，而中频信号处理电路已有成例，处理电路较少，减小探测系统的改进难度。
[0047] 在空间光通信中，多光束技术获得广泛应用。因多个光束传输信道不同，不仅会引 起幅度信息和相位信息波动，也会引起偏振态变化。对于多个光束而言，则需要相应多个偏 振控制系统，大大增加系统的复杂程度，影响了多光束技术的空间相干通信的应用。
[0048] 采用圆偏本振光的偏振无关相干接收方式，将线偏振态的信号光的偏振信息转化 为探测输出的中频信号的相位信息的一部分，即将信号光的偏振态抖动引起的噪声转化为 相位噪声的一个组成部分，而对相位噪声的处理方案，可W通过电学领域的相位补偿方法 对由偏振态变化引起的相位变化进行补偿。因此，最终的相干接收机的前端光学处理部分 会大大简化，减低了多光束相干接收机的实现成本。
[0049] 根据圆偏本振光的产生机理，本振光是由两个相互垂直的线偏光组成，则本振圆 偏光的光电场的矢量定义为：
[(K)加]
【主权项】
1. 一种偏振无关相干接收机，其特征在于，包括： 本振光源，所述本振光源产生线偏本振光； 本振光调制单元，所述本振光调制单元与所述本振光源相连，调节所述本振光的偏振 态，以适应不同偏振态的信号光； 混频器，与所述本振光调制单元相连，接收所述本振光，并将其与信号光进行混频生成 混频信号光； 光电转换模块，所述光电转换模块与所述混频器相连，接收所述混频信号光，转换成电 信号输出，将所述信号光的偏振信息，转为输出信号的强度信息和相位信息； 其中，所述本振光调制单元包括：偏振分束器、相位调制器以及偏振合束器； 所述偏振分束器接收所述线偏本振光，并将其分成功率相等，偏振态相互垂直的第一 线偏光和第二线偏光； 所述相位调制器与所述偏振分束器相连，接收所述第一线偏光并调整其相位，产生第 三线偏光； 所述偏振合束器，接收所述第三线偏光和所述第二线偏光，并将二者合束成一束，产生 所述调制本振光。
2. 如权利要求1所述的偏振无关相干接收机，其特征在于，所述光电转换模块包括：平 衡探测器；所述平衡探测器与所述混频器相连，接收所述混频信号光转换成电信号。
3. 如权利要求1所述的偏振无关相干接收机，其特征在于：所述混频器为90°混频 器； 所述光电转换模块包括： 四个光电探测器ro以及与之对应的四个低通滤波器LPF，所述四个光电探测器ro以及 与之对应的四个低通滤波器LPF接收所述90°混频器输出的混频信号光，生成IpI2、QdP Q2四路彳目号； 其中，所述I1信号与所述12信号相乘，所述Qi信号与所述Q2信号相乘；两个乘积叠加， 抵消中频部分，获得OOK信号，实现OOK信号的相位无关和频率无关。
4. 如权利要求1~3任一项所述的偏振无关相干接收机，其特征在于，还包括：强度和 相位调制模块；所述强度和相位调制模块连接在所述本振光源与所述偏振分束器之间，补 偿器件损失造成的功率和相位偏差。
5. 如权利要求4所述的偏振无关相干接收机，其特征在于：在所述信号光为线偏信 号光的情况下，所述本振光为圆偏本振光，所述第三线偏光与所述第二线偏光的相位差为 90。。
6. 如权利要求5所述的偏振无关相干接收机，其特征在于：在以知所述信号光的椭圆 率的情况下，通过所述相位调制器调节所述第一线偏光的相位，使所述第三线偏光与所述 第二线偏光的相位差为90°，获得椭圆本振光，与所述信号光混频。
7. 如权利要求4所述的偏振无关相干接收机，其特征在于：在所述信号光的偏振态为 非线偏光的情况下，在所述相位调制器上施加动态周期性扫描电压，控制所述第三线偏光 与所述第二线偏光的相位差在~范围内动态变化，实现相位扫描； 其中，输出信号为单个周期内信号强度的平均值；所述动态电压的周期与所述信号光 周期同步或者使所述信号光周期的整数倍。
【专利摘要】本发明属于光通信技术领域，公开了一种偏振无关相干接收机，包括：本振光源，产生线偏本振光；本振光调制单元，将本振光转换成调制本振光；混频器，接收调制本振光和信号光，并进行混频生成混频信号光；光电转换模块，接收混频信号光，转换成中频信号输出；其中，本振光调制单元包括：偏振分束器、相位调制器以及偏振合束器；偏振分束器接收线偏本振光，并将其分成功率相等，偏振态相互垂直的第一线偏光和第二线偏光；相位调制器与偏振分束器相连，接收第一线偏光并调整其相位，产生第三线偏光；第三线偏光与第二线偏光产生调制相位差；偏振合束器，接收第三线偏光和第二线偏光，并将二者合束，产生调制本振光。本发明结构简单，易于控制，成本低廉。
【IPC分类】H04B10-64
【公开号】CN104767570
【申请号】CN201510135874
【发明人】赵彦立, 文柯, 涂俊杰
【申请人】华中科技大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月26日