专利名称:平衡相干接收器的制作方法
本发明涉及平衡相干接收器。
已调信号的相干检测的一般原理确已建立。在由纽约威利(Weily)出版公司出版，蒙带·罗斯(Monte Ross)所著的《激光接收器》一书中描述了光通信系统领域内使用激光本机振荡器和平衡检波器的相干接收器。该书的112～113页有一接收器的说明，其与本机振荡器参照信号相加的输入信号馈给一对基本相同的检波器中的一只，与此同时，减去本机振荡器参照信号的输入信号则馈给这一对检波器中的另一只。除了射束分裂器外，该设置需要两块半镀眼镜，一个用于本机振荡信号的180°换相器以及用于两个检波器输出的基片电路，来自两个检波器的相减输出便形成输出信号。
所以一个惯用的相干光接收器需要接收信号场E1与较大的本机振荡器场E2之和，其结果由光电检测器PD检测(图1)。因为对场来说有一个平方律灵敏度(E1+E2)[(E1+E2)2＝E21+E22+2E1E2＝I1+I2+2E1E2]，故输出0/P包含一个分量2E1，E2与两个场的乘积成正比，因此本机振荡器场E2越大，则相干增益越大。一个理想的大量值本机振荡器，其灵敏度仅受量子噪声的限止。然而，实际上本机振荡器有一些不需要的调幅(强噪声)，它出现在分量I2中，LO越大，与接收器输出耦合的AM(调幅)噪声越大。
前面已经提及到平衡接收器将允许把AM噪声抵消掉，在我们的英国专利书2121636A中，已叙述一个相干光接收器，在该接收器中，混频器的两个输出都可在接收放大器中被逆相检测和迭加。这就抵消了由本机振荡器引起的大的光电流变化。
平衡输入接收器如图2所示，具有吸引力的是它把两个检波接收器PD1，PD2的杂散电容的影响减到最小，并且使大的本机振荡器(LO)的直流光电流分量化为零，否则该分量将产生接收器动态范围的问题。
或者，这也可通过对两个独立的接收器的增益进行电平衡而达到，正如艾贝斯·G等人发表在1984年光纤通讯会议录第34～35页上的论文TUA2(ABBAS·Get al TUA2pp34，35，Proc.OFC′84)所描述并由图3所表示的一样。
LO强度波动被抑制的程度决定于平衡精度。10%的(强度)平衡误差将得到十倍的改进，1%的(强度)平衡误差将得到一百倍的改进，依此类推。完善的平衡是理想的，但要达到它却有一些障碍。耦合器(功率分配器)通常对温度和应力是敏感的，成对的光电探测器可能有不同的响应度，纤维对检波器的损耗也可能有所不同。即使最初可以把平衡调整到最佳状态，但是环境条件的微小变化将对此产生干扰，所以很少有机会达到足够精确与稳定的平衡，以致无法抑制大的本机振荡器信号中出现的波动。
依照本发明，提供一个相干光接收器，其中本机振荡的强度波动是与处于不良平衡状态下的接收器的输出是互相关的，以此得到一个误差信号，该误差信号通过反馈控制电路，被用来使平衡达到最佳状态。
为了使本发明清楚易懂，可以参见附图，其中
图1是按已有技术和已经提及的信号终端相干接收器画的方框图。
图2也是按已有技术和已经提及的具有单个低噪声放大器的平衡接收器画的方框图。
图3是按已有技术和已经提及的具有独立的低噪声放大器和电平衡电路的平衡接收器画的方框图。
图4是具有表示本发明的相干接收器的方框图。
图5A是另一个具体表示本发明的相干接收器的方框图。
图5B是图5A接收器经改进后的方框图。
图6是根据本发明进一步具体化的相干接收器的方框图。
图7显示平衡接收器使本机振荡器波动化为零的三种方法。
图4的接收器是由一个本机振荡器LO，一个对本机振荡器进行光学监视的光电探测器PD和一个互相关器CC组成，该互相关器CC使监视器输出与来自差动放大器DA的电信号输出O/P有关。
光输入信号I/P和本机振荡器信号馈给一个光耦合器，该光耦合器，举例说，可以是一个半镀银镜的光束组合器，或者更可取的可以是一个采用双锥形熔融成型工艺纤维制造的耦合器。
组合器的产物被施加到各自的光探测器PD1、PD2，光探测器PD1、PD2又把输出提供给低噪声放大器LNA1、LNA2低噪声放大器LNA1、LNA2再把放大信号馈给可变差微增益控制电路DGC，它受来自互相关器CC的误差控制信号EC支配的，通过独立的光电探测器PD监视有害的本机振荡器波动以及将其与接收器输出信号进行互相关的比较，便可得到不平衡的误差控制信号。相关器的输出就是所需的误差信号ES，它通过可变的差微增益控制电路DGC调节平衡，DGC的输出是在差动放大器DA中放大的。
图5A表示获取误差信号的另一种方案，图中表明一个光平衡接收器的相关反馈控制。在此，本机振荡器LO输出和光输入信号I/P馈给一个光纤耦合器，它的耦合比可由温度应力电压机理(如铌酸锂)来控制，来自耦合器的输出馈给光电二极管PD1、PD2并在低噪声放大器LNA中放大。该输出由一互相关器CC传感，互相关器CC′使电输出信号O/P与经由监视器的光电探测器PD的本机振荡器的不需要的波动进行互相干的比较，而相关器的输出则在放大器AMP中放大，以提供误差控制信号ES′来控制耦合比。
对于图4和图5A的布置，如果线路延迟合理地匹配的话，那么相干器CC和CC′可以简化成一个乘法器和一个积分器。
在另一方案中，一个小的已知的调制信号被施加到本机振荡器上，接收器的输出是用此信号同步检测的。正如图5B所示，图中本机振荡器LO输出被施加到一个强度调制器IM上，由一个振荡器OSC进行调制。换言之，本机振荡器的振幅能被直接进行调幅。该振荡器也控制一个同步检波器SD，光输入信号和调制器本机振荡器信号馈给光纤耦合器，其耦合比是由同步检波器SD的输出控制的。该耦合器输出由光电二极管PD1、PD2接收并由低噪声放大器LNA放大。该布置通过采用本机振荡器的精密调幅的低的电平，以及通过输出中的误差信号进行同步检波而达到对光平衡接收器进行反馈控制。这种方案的优点是不论本机振荡器的振幅噪声大小如何，都可达到平衡。
此外，比较简单的布置也是可能的，如图6所示。
参见图6，光信号输入I/P和本机振荡器LO输出馈入光纤耦合器，其输出由光电二极管PD1，PD2接收。低噪声放大器LNA′有一个直流偏压调整器C，在那里由电阻器R1 R2作补偿调整。耦合比的控制是由一从经过低通虑波器LPF的电输出信号O/P导出的信号实现的，以影响如图5A中所建议的温度、应力、电压。
这可以通过采用接收器的直流输出达到光学平衡接收器的反馈控制，该输出的直流分量是光学不平衡的直接量度，并将其馈回以闭合回路和平衡系统。任何可能引起平衡误差的检波器漏泄，在给定温度时，可通过直流偏压调整C处的补偿调整减少至最小值。
参见图7所示的三种方法，在这三种方法中，接收器经平衡后可把本机振荡器的强度波动化为零。图7A的布置已在图5A和图6中讨论过了，在那里，耦合器的耦合比，举例说，是通过改变温度，弯曲或者由电压集聚光的形式来调整的。
图7B提出另一方案，在该方案中，检波器PD1、PD2的电压，也即+VB和-VB是经过调整的，它们又将调整检波器的响应度。
图7C提出差动放大器DA的用途，由可调电位器POT1、POT2馈给差动放大器DA，以调整来自检波器PD1，PD2的信号的相对电增益。
权利要求
1.一个相干光接收器，其中本机振荡器的强度波动是与处于不良平衡状态下的接收器的输出是互相关的，以此得到一个误差信号，该误差信号是通过反馈控制电路而被用来使平衡达到最佳状态。
2.如权利要求
1所述的接收器，包含一个可调的差微增益控制电路，该电路在误差信号控制下作出响应，以便差动地调整该接收器的平衡检波器的输出之比。
3.如权利要求
1所述的接收器，该接收器包含一个光耦合器，它经联接后可接收通向接收器的光输入和本机振荡器的输入，在误差信号的控制下，耦合比是可调的。
4.如权利要求
3所述的接收器，可调制其本机振荡器的振幅以产生波动，反馈控制电路包含一个从接收器输出取得误差信号的同步检波器，并用这误差信号去改变耦合器的耦合比。
5.如权利要求
1所述的接收器，其光电探测器接收光耦合器的输出，检波器的响应度是可以通过改变取决于误差信号的检波器偏压而加以控制。
6.如权利要求
1所述的接收器，直流信号是从该接收器的输出得到的，并用作误差控制信号，以控制耦合比。
7.一平衡相干接收器，其实质上是根据图4、图5A、图5B、图6加以描述，并作改进，，但与附图7A、图7B或图7C无关。
专利摘要
在采用平衡光电探测器的相干光接收器中，本机振荡器的强度波动是通过其与非理想平衡的输出作相关的比较而化为零，以得到一个用于反馈回路而使平衡达到最佳化的误差信号。
文档编号H04B10/06GK86100077SQ86100077
公开日1986年11月5日 申请日期1986年1月6日
发明者理查德·爱德华·爱泼互斯 申请人:国际标准电气公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan