用于相干检测方案的光学偏振多路分用
【专利说明】
[0001] 相关申请案夺叉参考
[0002] 本申请案的标的物与纪昭?神田（NoriakiKaneda)的代理人档案参考为 813146-US-NP、与本申请案在同一日期提出申请且标题为"用于相干检测方案的光学本 机振荡器信号的产生（GENERATIONOFANOPTICALLOCAL-OSCILLATORSIGNALFORA COHERENT-DETECTIONSCHEME) "的第13/743, 654号美国专利申请案的标的物相关，所述美 国专利申请案以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
[0003] 本发明涉及光学通信设备，且更具体来说（但非排他地）涉及经调制光学信号的 相干检测。
【背景技术】
[0004] 本章节介绍可帮助促进对本发明的更佳理解的方面。因此，本章节的陈述应从此 角度来阅读而不应理解为关于什么在现有技术中或什么不在现有技术中的承认。
[0005] 举例来说，相干检测用于光学输送系统中，因为所述相干检测与使对应系统能够 实现相对较高的频谱效率（例如，超过1位/s/Hz)的高级调制格式（例如，正交相移键控 (QPSK)及正交振幅调制（QAM))兼容。所使用的偏振多路复用用于使位速率及频谱效率进 一步增加约两倍。然而，此特定传输格式的主要挑战是需要快速且精确的偏振追踪，且在零 差检测的情况中需要光学本机振荡器信号的相位及载波频率锁定。
【发明内容】
[0006] 本文中揭示具有布置成蝶形配置且经配置以作为光学偏振多路分用器操作的多 个光学IQ调制器的光学接收器的各种实施例。所述光学接收器进一步具有（i)光电电路， 其经配置以对由所述光学接收器接收的光学输入信号应用光学零差检测；及（ii)控制器， 其经配置以基于从所述光电电路接收的一或多个电反馈信号而产生用于驱动所述IQ调制 器的一或多个控制信号。
[0007] 根据一个实施例，提供一种设备，所述设备包括：第一光学IQ调制器，其经配置以 调制经光学偏振分割多路复用（PDM)信号的第一偏振的第一部分以产生第一经调制光学 信号；第二光学IQ调制器，其经配置以调制所述光学TOM信号的所述第一偏振的第二部分 以产生第二经调制光学信号；第三光学IQ调制器，其经配置以调制所述光学PDM信号的第 二偏振的第一部分以产生第三经调制光学信号；及第四光学IQ调制器，其经配置以调制所 述光学PDM信号的所述第二偏振的第二部分以产生第四经调制光学信号。所述设备经配置 以：组合所述第一经调制光学信号与所述第三经调制光学信号以产生第一光学输出信号； 且组合所述第二经调制光学信号与所述第四经调制光学信号以产生第二光学输出信号。
[0008] 在上述设备的一些实施例中，所述设备进一步包括经配置以将所述光学PDM信号 分裂成所述第一偏振及所述第二偏振的偏振分束器，其中所述第一偏振正交于所述第二偏 振。
[0009] 在上述设备的任一者的一些实施例中，所述设备进一步包括控制器，所述控制器 经配置而以如下方式产生用于驱动所述第一IQ调制器、所述第二IQ调制器、所述第三IQ 调制器及所述第四IQ调制器的一或多个控制信号：致使（i)所述第一光学输出信号表示所 述光学PDM信号的第一PDM分量且（ii)所述第二光学输出信号表示所述光学PDM信号的 第二PDM分量。
[0010] 在上述设备的任一者的一些实施例中，所述控制器进一步经配置以改变所述一或 多个控制信号中的至少一者以追踪所述光学roM信号的偏振状态的时间改变。
[0011] 在上述设备的任一者的一些实施例中，所述控制器进一步经配置以使用所述光学 PDM信号的所述偏振状态与所述设备的主偏振轴之间的不对准的电度量来更新所述至少一 个控制信号。
[0012] 在上述设备的任一者的一些实施例中，所述设备进一步包括：第一光电电路，其经 配置以对所述第一光学输出信号应用光学零差检测以恢复由所述光学PDM信号的所述第 一PDM分量携载的数据；及第二光电电路，其经配置以对所述第二光学输出信号应用光学 零差检测以恢复由所述光学PDM信号的所述第二PDM分量携载的数据。
[0013] 在上述设备的任一者的一些实施例中，所述控制器经配置以基于以下各项而产生 用于驱动所述第一IQ调制器、所述第二IQ调制器、所述第三IQ调制器及所述第四IQ调制 器的所述一或多个控制信号：从所述第一光电电路及所述第二光电电路接收的一或多个电 反馈信号；及表示用于产生所述光学PDM信号的星座图中的平均振幅的参数。
[0014] 在上述设备的任一者的一些实施例中，所述星座图为其中至少两个星座图点具有 不同相应振幅的正交振幅调制星座图。
[0015] 在上述设备的任一者的一些实施例中，所述第一光电电路包括：第一光学混合件， 其经配置以光学混合所述第一光学输出信号与光学本机振荡器"OLO"信号以产生第一多个 经混合光学信号；第一光/电转换器，其经配置以将所述第一多个经混合光学信号的第一 子集转换成第一电模拟信号（例如，120IX);及第二光/电转换器，其经配置以将所述第一多 个经混合光学信号的第二子集转换成第二电模拟信号（例如，120 Qx)。所述第二光电电路包 括：第二光学混合件，其经配置以光学混合所述第二光学输出信号与所述OLO信号以产生 第二多个经混合光学信号；第三光/电转换器，其经配置以将所述第二多个经混合光学信 号的第一子集转换成第三电模拟信号（例如，120Iy);及第四光/电转换器，其经配置以将所 述第二多个经混合光学信号的第二子集转换成第四电模拟信号（例如，120 Qy)。所述控制器 经配置以使用所述第一电模拟信号、所述第二电模拟信号、所述第三电模拟信号及所述第 四电模拟信号来产生用于驱动所述第一IQ调制器、所述第二IQ调制器、所述第三IQ调制 器及所述第四IQ调制器的所述控制信号。
[0016] 在上述设备的任一者的一些实施例中，所述控制器经配置以使用以下量产生所述 一或多个控制信号的第一集合：IX2+QX2-R2;且使用以下量产生所述一或多个控制信号的第 二集合：Iy2+Qy2-R2,其中Ix、Qx、Iy及Qy分别是所述第一电模拟信号、所述第二电模拟信号、 所述第三电模拟信号及所述第四电模拟信号的量值；且R是表示用于产生所述光学PDM信 号的星座图中的平均振幅的参数。
[0017] 在上述设备的任一者的一些实施例中，所述控制器经配置以使用以下量产生 所述一或多个控制信号中的第一者：IX(IX2+QX2-R2);使用以下量产生所述一或多个控制 信号中的第二者：QX(IX2+QX2-R2);使用以下量产生所述一或多个控制信号中的第三者： Iy(Ix2+Qx2-R2);使用以下量产生所述一或多个控制信号中的第四者：Qy(Ix2+Qx2-R2);使用以 下量产生所述一或多个控制信号中的第五者：Ix(Iy2+Qy2-R2);使用以下量产生所述一或多 个控制信号中的第六者：Qx(Iy2+Qy2-R2);使用以下量产生所述一或多个控制信号中的第七 者：Iy(Iy2+Qy2-R2);且使用以下量产生所述一或多个控制信号中的第八者：Qy(Iy2+Qy2-R2)， 其中Ix、Qx、Iy及Qy分别是所述第一电模拟信号、所述第二电模拟信号、所述第三电模拟信 号及所述第四电模拟信号的量值；且R是表示用于产生所述光学PDM信号的星座图中的平 均振幅的参数。所述设备经配置以使用所述第一控制信号及所述第二控制信号驱动所述第 一光学IQ调制器；使用所述第三控制信号及所述第四控制信号驱动所述第二光学IQ调制 器；使用所述第五控制信号及所述第六控制信号驱动所述第三光学IQ调制器；且使用所述 第七控制信号及所述第八控制信号驱动所述第四光学IQ调制器。
[0018] 在上述设备的任一者的一些实施例中，所述第一光电电路包括：第一光学混合件， 其经配置以光学混合所述第一光学输出信号与光学本机振荡器（OLO)信号以产生第一多 个经混合光学信号；第一光/电转换器，其经配置以将所述第一多个经混合光学信号的第 一子集转换成第一电模拟信号（例如，120Iy);第二光/电转换器，其经配置以将所述第一 多个经混合光学信号的第二子集转换成第二电模拟信号（例如，120Qy);第一限幅器电路， 其经配置以对所述第一电模拟信号进行限幅以产生第一电数字信号（例如，128 Iy);及第二 限幅器电路，其经配置以对所述第二电模拟信号进行限幅以产生第二电数字信号（例如， 128Qy)。所述设备进一步包括相位检测器，所述相位检测器经配置以产生所述OLO信号与所 述光学PDM信号的载波之间的相位差的电度量，其中所述电度量是使用所述第一电模拟信 号、所述第一电数字信号、所述第二电模拟信号及所述第二电数字信号而产生。
[0019] 在上述设备的任一者的一些实施例中，所述设备经配置以使用所述电度量来对所 述OLO信号与所述光学PDM信号的载波进行锁相。
[0020] 在上述设备的任一者的一些实施例中，所述电度量与以下量成比例yQy-Q'y Iy，其中I'y、Qy、Q'y及Iy分别是所述第一电数字信号、所述第二电模拟信号、所述第二电 数字信号及所述第一电模拟信号的量值。
[0021] 在上述设备的任一者的一些实施例中，所述相位检测器包括：第一信号乘法器，其 经配置以使所述第一电模拟信号与所述第一电数字信号相乘以产生第一经倍增电信号；第 二信号乘法器，其经配置以使所述第二电模拟信号与所述第二电数字信号相乘以产生第二 经倍增电信号；及信号加法器，其经配置以基于所述第二经倍增电信号与所述第一经倍增 电信号之间的差而产生所述电度量。
[0022] 在上述设备的任一者的一些实施例中，所述设备进一步包括光学本机振荡器 (OLO)源，所述光学本机振荡器（OLO)源经配置以产生在所述第一光电电路及所述第二光 电电路中使用的所述光学零差检测中的OLO信号，其中所述OLO源包括：激光器，其经配置 以产生光束；第五光学IQ调制器，其经配置以对所述光束进行光学调制以产生经调制