CN101453268B

CN101453268B - 基于偏振复用技术的光学通信系统及其方法

Info

Publication number: CN101453268B
Application number: CN2007101955378A
Authority: CN
Inventors: 姚晓天
Original assignee: General Photonics Optoelectronic Technology (beijing) Co Ltd; BEIJING GAOGUANG TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Yueshen Innovation Co.,Ltd.
Priority date: 2007-12-06
Filing date: 2007-12-06
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2027-12-06
Also published as: CN101453268A

Abstract

本发明涉及基于偏振复用技术的光学通信系统及其方法，属于光学的通信技术领域，该系统包括：一个产生第一、二光信号和光监测信号的PDM发射机、传输链路、一个用来接收光的PDM接收机，监测光束分束器件、多个光探测器、反馈控制单元；本发明利用一个光监控通道，促进实施两个偏振方向垂直的信号进行通讯，并采用光束的偏振分束，使用动态偏振控制进行反馈控制，从而有效促进偏振复用(PDM)技术的实施。

Description

基于偏振复用技术的光学通信系统及其方法

本申请案是根据在美国于2006年12月6日提出的，申请号为60/868,903，标题为“光学通信中的光学偏振复用技术”的申请文本为基础并以该申请案要求优先权。

技术领域

本发明属于光学通信技术领域，特别涉及基于偏振复用技术的光学通信系统及其方法。

背景技术

增加光通信容量是很有价值的，现在各种不同的技术已经被发展而且被证明增加了通信系统的容量。

在光通信中，利用光谱特性的光学通信技术已经被研究而且发展。

举例来说，光波分复用(WDM)能被用来增加数据的数量，在一个光纤中同时传输多个复用的WDM信道。

密集的WDM和超密集WDM能更进一步增加在一个光纤中被携带的信道的数目。

使光谱效率和系统容量加倍的一个方法是偏振复用法(PDM)，这种方法是在光纤中，相同光波长的数据通道上同时地传输偏振态相互垂直的两路光信号。

对于偏振模色散(PMD)和偏振相关损耗(PDL)低的系统，PDM能用来升级现有的光纤通信链路或者扩展新光系统的光谱效率。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于光偏振复用技术的光通信系统，其中包括装置的运行和举例。利用一个光监控通道，促进实施两个偏振方向垂直的信号进行通讯，并采用光束的偏振分束，使用动态偏振控制进行反馈控制。

其中一个实施方案中，一个以偏振复用技术(PDM)为基础的光通信系统，包括一个PDM发射机用来产生：(1)一个携带一个第一数据信道的第一光信号，处于第一偏振态，且处于光信号波长；(2)一个携带一个第二个数据通道的第二光信号，处于不同于第一光偏振态的第二光偏振态，并处于光信号波长；(3)一个波长不同于光信号波长的监测信号，该信号处于第一偏振态；

一个传输链路用来接收并传送来自PDM发射机的光；

一个PDM接收机用来接收来自传输链路的光。

PDM接收机包括一个动态偏振控制器，通过响应控制信号方式控制接收到的光的偏振，并生产一个输出光。

一个偏振分束器用来将动态偏振控制器的输出光分成：(1)一个处于光信号波长的第一光信号构成的第一光束；(2)一个处于光信号波长的第二光信号构成的第二光束，这里第一和第二光束的偏振态相互垂直；

一个置于第一光束光路中的监测光束分束器件将第一个光束分开为：(1)一个处于监测信号波长的监测光束，(2)一个第一信号光；

一个第一光探测器用来接收和探测第一光信号；

一个第二光探测器用来接收第二光束的至少一部分，以探测第二光信号；

一个监测光探测器用来接收并探测监测光束；

一个反馈控制单元用来根据监测光探测器的输出生产控制信号，来控制射向偏振分束器的光的偏振态，以增加监测光探测器探测到的监测光束的光强，便于偏振分束器将第一数据信道和第二数据信道分开为第一光信号和第二光信号。

在另外一个实施中，一个基于偏振复用(PDM)的光通信系统包括一个PDM发射机，该发射机包含：(1)一个用来产生第一光信号的第一光发射机，该信号以第一光偏振态的方式携带第一数据信道，且处于第一光信号波长。(2)一个用来产生第二光信号的第二光发射机，该信号以不同于第一光偏振态的第二光偏振态的方式携带第二数据信道，并处于不同于第一光信号波长的第二光信号波长。(3)一个第三个光发射机用来产生处于监测信号波长的光，该波长不同于第一和第二光信号波长，且该光束的偏振态和第一偏振态一致。

一个传输链路接收并传送来自PDM发射机的光；

一个PDM接收机用来接收来自传输链路的光。

PDM接收机包括一个动态偏振控制器，用来响应控制信号以控制接收到的光的偏振态，产生输出光。

一个偏振分束器将来自动态偏振控制器光分开为：(1)一个包含第一光信号的第一光束，该信号处于第一光信号波长；(2)一个包含第二光信号的第二光束，该信号处于第二光信号波长，这里第一和第二光束的偏振态相互垂直。

一个监测光束分束器件放置于第一光束的光路中，用来将第一光束分开为：(1)一个处于监测信号波长的监测光束；(2)一个第二光信号；

一个第一个光探测器用来接收和探测第一个光信号；

一个第二光学的探测器接收第二个光束的至少一部分光，以探测第二光信号；

一个监测光探测器用来接收并探测监视器光束；

一个反馈控制单元用来生产一个基于监测光探测器输出的控制信号，以控制去往偏振分束器的光的偏振态，使监测光探测器探测到的监测光束的光强增加，并将第一数据信道和第二数据信道分开，成为第一光信号和第二光信号。

另外一个实施方法，一个基于偏振复用(PDM)的光通信方法包括产生一个PDM传输信号，该信号包含：(1)一个携带第一数据信道的第一光信号，该信号处于第一光偏振态，并且处于第一光信号波长；(2)一个携带第二数据信道的第二光信号，该信号处于不同于第一光偏振态的第二光偏振态，并且处于第二光信号波长；(3)一个处于监测信号波长的光，该信号光波长不同于第一和第二信号波长，且处于第一光偏振态；

PDM传输信号通过传输链路传输到目的地。

在目的地，这一方法实施如下：

以响应控制信号的方式操纵一个动态的偏振控制器，以控制接收到的光的偏振；

使用一个偏振分束器将来自动态的偏振控制器的输出光分开为第一光束和第二光束，这里第一和第二光束的偏振态相互垂直；

将第一光束分开为：(1)一个处于监测信号波长的监测光束；(2)一个第一光探测器光束，该光束可以是一个或者多个波长不同于监测光波长的光束；

使用一个第一个光探测器来接收并探测第一探测器光束，以提取第一数据信道；

使用一个第二光探测器来接收并探测第二光束的至少部分光束，以提取第二数据信道；

使用一个监测光探测器来接收监测光束并测量监测光束的光功率；

操作一个反馈控制单元，基于在监测光探测器上测量到的光功率来生产控制信号，以控制入射到偏振分束器的光的偏振态，使在监测光探测器测量到的光束的光强增加。

另外一个方案中，一个基于偏振复用法(PDM)的光通信方法包含产生一个光PDM发射信号，该信号包含：(1)一个携带第一数据信道的第一光信号，该信号处于第一光谱宽度，且处于第一光偏振态，并且处于光信号波长；(2)一个携带第二数据信道的第二光信号，该信号处于小于第一光谱宽度的第二光谱宽度，且处于不同于第一光偏振态的第二光偏振态，并且处于光信号波长；

在传输链路上将PDM传输信号传输到目的地。

在目的地，这一方法包括下列各项：

控制一个动态偏振控制器以回应控制信号的方式控制接收到的光的偏振态；

使用一个偏振分束器将来自动态偏振控制器的输出光分为第一光束和第二光束，这里第一光束和第二光束的偏振态相互垂直；

将第一光束分开为：(1)一个监测光束；(2)一个第一探测器光束；

将监测光束进行滤波，产生一个滤波的监测光束，该光束被居中置于监测光束波段，处于由第一光束携带的第二数据信道的第二光谱宽度之外；

使用一个第一个光探测器接收并探测第一探测器光束，以提取第一个数据信道；

使用一个第二光探测器用来接收并探测第二光束，以提取第二个数据信道；

使用一个监测光探测器用来接收滤波的监测光束，并测量滤波的监测光束的光功率；

操作一个反馈控制单元，基于从监测光探测器上测量到的光功率来生产控制信号，以控制到偏振分束器的输入光的偏振态，使在监测光探测器上测量到的监测光束光功率增加。

另外一个实施方案，一个利用偏振复用法(PDM)的光学通信系统包括一个用来产生PDM信号的PDM光发射机，该PMD信号包括：(1)两个光偏振态相互垂直的光数据信道，这两个偏振态分别为第一和第二偏振态，分别携带两个不同的数据信道；(2)一个处于第一偏振态的光监测信道；

一个光纤传输链路用来接收来自PDM发射机的光PDM信号，并将该信号传送到目的地。

一个设置于目的地的PDM接收机连接在光纤链路的末端，用来将从光纤链路上接收到的两个光数据信道解复用，PDM接收机包括一个用来探测监测光信道的监测光探测器和一个反馈控制回路，利用监测光探测器输出的监测信息控制两个光数据信道的解复用。

在另外的实施方案中，一个基于偏振复用技术(PDM)的光通信系统包括一个产生PDM信号的PDM发射机，该信号包含两个通过PDM技术复合的不同的光数据信道；在这里，PDM发射机还产生一个监测信道，该监测信道的偏振态和两个数据信道中的一个相一致；作为PDM传输信号的部分，两个数据信道的偏振方向正交。

一个传输链路被设置用来传输PDM传输信号，一个PDM接收机也被设置用来接收PDM传输信号和解复用接收到的PDM传输信号，以恢复两个被PDM合复用的不同的数据信道。

PDM接收机提取并且探测监测光信道，以在偏振解复用中提供反馈控制。

这些以PDM为基础的光通信装置、系统和技术的例子，将在附图、详细描述和权利要求中进一步阐述。

附图说明

图1，2和3展示了一个使用偏振复用技术的光通信系统，这里PDM接收机使用了来自光监测信道的信息作为反馈，以控制偏振解复用。

图4展示了一个基于偏振复用技术的光通信系统的步骤的例子。

图5举例说明一个在PDM接收机中应用光滤波技术的例子，该接收机产生一个监测光信道，用来在PDM偏振解复用接收机中产生一个反馈控制，这时两个PDM数据通道具有不同的数据速率。

图6表示的是的使用图5所示光滤波技术的光通信系统的例子。

图7展示的是一个利用单光源产生两个相互正交偏振态的光信道的例子。

具体实施方式

图1，图2和图3举例说明了光学PDM通信系统的三个例子。

每个系统包括一个产生PDM传输信号的PDM发射机，一个传输链路和一个PDM接收机，该接收机接受PDM传输信号，并对接受到的PDM传输信号进行解复用，从而恢复两个前面被利用PDM合复用的不同信道。

PDM发射机产生一个具有和两个光信道中的一个偏振态相同的光监测信道，这两个光信道的偏振态相互垂直，光监测信道的偏振态和其中一个光信道一致，这个光监测信道因此可以在PDM接收机处被提取和被探测，并为偏振解复用提供一个反馈控制。

当光通过传输媒介的时候，由于受到不同的因素影响，例如媒介的固有双折射、周围的环境(如压力)引起的光的双折射，这些因素都会造成光的偏振态经常改变。

已经知道许多商用光纤是具有双折射，而且对于不同的偏振态的光具有不同的折射率。

通常，光纤的双折射是通过沿着两个垂直的主要方向来表示。

引起光纤中的这些双折射的因素包括：圆周不规则和在光纤横向上的压力等。

特别地，光纤的双折射轴可能随着时间任意地改变。

这种光偏振在自然当中的随意改变会给偏振解复用造成困难和挑战。

重要的挑战留给了PDM系统的实际解调，尤其是在PMD接收机设计中。

PMD接收机必须是能够利用可比较的性能，分开并同时探测两个独立的、垂直的数据信道。

这一探测必须是低功率损耗，提供很高的数据传输率(大于40G/bs/信道)，而且数据格式和数据比特率独立。

而且，追踪数据通道的偏振状态可能是必需的而且通常是具有技术挑战性的。

目前的一些PDM接收机设计的例子包括：

(i)时钟或者领航音质监测，(ii)多级电子探测，(iii)串扰关联。

这些系统的实施会遭受下列一个或更多个障碍：

(i)需要高速的电子学运算，因此对比特率解复用操作的不受欢迎的依赖。

(ii)存在附加的系统功率损失；

(iii)需要修改甚至要重新设计现有的传输卡。

在PDM传输信号中，使用一个和两个光信道之一的光的偏振态一致的光监测信道，可以用来减轻PDM传输信号中的偏振波动带来的多种技术问题。

这个光监测信道在PDM接收机中被提取和被探测，给偏振解复用提供一个反馈控制。

在一些实施中，这个光监测信道除了偏振解复用之外，也可以用来为PDM接收机中的PDM传输信号的偏振模色散补偿提供反馈控制。

图1展示了利用偏振复用(PDM)技术的光学通信系统100。

PDM发射机110包括两个光发射机(TX1，111和TX2，112)，用来产生波长相同的激光光束或者不同波长的激光光束，两束激光的偏振态相互垂直。

光发射机111和112被调制，在激光光束上叠加两个数据信道，以形成光数据信道。

这里列举的例子中使用了相同的波长(λ_T)作为两个光数据信道。

一个第三光监测发射机113被用来利用一些虚构的或者无用的光监测波长(λ_M)产生一个光监测信道，监测信道波长和两个数据信道波长不同，监测信道的光偏振态至少和两个数据波长中的一个相同(例如：和来自发射机TX2的光数据信道的偏振态相同)。

一个光束合束器被用来将来自光学的发射机TX2的光学的数据通道和与之偏振态相同的监测信道进行合并，产生一个组合的光束。

同样地，在发射机一边有两个垂直的偏振态。

这两个偏振态通过偏振合束器(PBC，114)被合并到一起，产生一个PDM传输信号115，该信号包括两个偏振态垂直的光数据信道和一个光监测信道。

PDM传输信号(115)被引导通过光链路(116)作为传输信号117传输到PDM接收机120。

特别地，光监测信道和两个光数据信道一起通过相同的光路经过光链路116传输，因此，会在传输中经历相同的或者相似的偏振模色散和偏振波动。

一方面，光监测波长(λ_M)选择了和由光发射机TX1和TX2产生两个光数据信道波长充分不同，从而允许在PDM接收机通过滤波或者波分解复用将光监测信道进行分离。

另一方面，光监测波长(λ_M)可以选择和另外一个偏振态垂直的光数据信道相比，更靠近偏振态相同的那个光数据信道的波长，从而光监测信道在传输过程中所受到的偏振模色散和偏振波动会和具有同样偏振态的光数据信道经历的一样。

在图1显示的例子中，PDM接收机124包括一个动态偏振控制器(121)放置在偏振分束器(PBS，122)前面。

PBS122被用做同时地解复用两个直角的偏振状态，分别进入两个分开的信号光路122A和122B.

信号光路122A被用来直接地引导一个数据信道到光接收机RX1123。

因为另一个数据信道(信道2)和监测信道和光信道1相比具有垂直的偏振态，所以它们将由于PBS122的分束作用穿过另外一个信号光路122B。

为了分开信号光路122B的两个成分，一个波分复用器(WDM)或者一个滤波器124可以用来分开光的成分λ_M和λ_T到不同的输出端口。

数据信道(λ_T)被导向光接收机126(RX2)，同时光监测信道被导向一个光电探测器PD125，用来测量光监测信道的光功率。

在两个数据信道波长相同的情况下，在PDM接收机端的一个技术问题是，在接受到的PDM传输信号中对两个数据信道解复用的时候，如何利用动态偏振控制器121有效地跟踪出输入偏振态。通过偏振控制器和PBS122的操作，使两个数据信道进入数据光路122A和122B。

使用任意偏振状态可能很容易失败，因为在任意信号光路中信号会损失。

由于光监测信道和光数据信道波长不同，所以可以被分开和被探测。

光监测信道中的信息可以用做偏振控制器上的反馈信号，进行有效偏振跟踪，利用光监测探测器125探测光监测信道的最大输出功率，对数据信道进行解复用。

本技术也可以采用两个不同波长λ_T1和λ_T2的光数据信道，和监测信道波长λ_M(该波长被设置接近λ_T2)，监测信道的偏振态和λ_T2数据信道一致。

例如，一个用来进行光通信的、基于PDM的光通信系统包含一个PDM发射机，

一个传输链路用来接收和传输来自PDM发射机的光；

一个PDM接收机用来接收来自传输链路的光。

PDM发射机包括：(1)一个第一光发射机用来产生一个第一光信号，该信号携带第一数据信道，处于第一偏振态和第一光信号波长；(2)一个第二光发射机用来产生一个第二光信号，该信号携带第二数据信道，处于第二光偏振态(该偏振态不同于第一光偏振态)和第二信号波长(该波长不同于第一信号波长)；(3)一个第三光发射机用来产生处于监测信号波长的光(该波长不同于第一和第二光信号波长)，且处于第一偏振态。

PDM接收机包括一个动态偏振控制器，以响应控制信号的方式控制接收到的光的偏振态，以产生输出光；

一个偏振分束器用来将来自动态偏振控制器的输出光分开为：(1)一个包含第一光信号、处于第一光信号波长的第一光束；(2)一个包含第二光信号、处于第二光信号波长的第二光束；

第一和第二光束的偏振态相互垂直。

在第一光束的光路中，一个监测光束分束器件用来将第一光束分开为：(1)一个处于监测信号波长的监测光束；(2)第一个光信号。

一个第一光探测器被用来接收和探测第一光信号。

一个第二光探测器被用来接收第二光束中的至少一部分，以探测第二光信号。

除此之外，一个监测光探测器用来接收和探测监测光束。

这个系统还包括一个反馈控制单元，用来产生基于监测光探测器输出的控制信号，以控制到达偏振分束器的光的偏振态，使监测光探测器探测到的监测光束的光强增加，并将第一数据信道和第二数据信道分开为第一光信号和第二光信号。

对于利用PDM技术的光通信系统的实际技术上困难之一是偏振模色散(PMD)效应。

PMD能在两个偏振态相互垂直的数据信道之间产生干扰，因此造成偏振解复用的无效。

在图1的设计中提供了监测信息，在监测信息基础上，一个PMD补偿器可以被加在两个光数据信道前面。

图2表示一个使用基于一个PMD补偿器的PDM接收机200的光通信系统。

PDM发射机201可以通过图1中的PDM110来实现，两个光数据信道波长可以相同，也可以不同。

光学的PDM传输信号202包括两个偏振态相互垂直的光数据信道和光监测信道，光监测信道的偏振态和两个光数据信道中的一个相同。

信号202被指向穿过光纤链路203，该信号在到达终端的时候，在被PDM接收机200接收之前，形成了具有了PMD的信号204。

PDM接收机200包含一个PMD补偿器230，该补偿器包括一个动态的偏振控制器(PCI，205)和一个固定或可变的差分群延迟器(DGD，206)。

在PMD补偿器之后，一个第二个偏振控制器(PC2，207)和一个偏振分束器(PBS，208)被用来通过分开收到的光并导入208A和208B两个偏振态相互垂直的信号光路进行解复用。

和图1中的系统不同，两个WDMs(或滤波器)(209_1和209_2)被加入到两个偏振光路(RX1和RX2，210_1和210_2)之中。

滤波后的监测信道λ_M的功率(相应的电压值VM1和VM2)通过光电探测器(211_1和211_2)被探测到，并被用作反馈控制(212)参数来优化第一和第二偏振控制器，这里DGD值可以通过可变DGD的使用而被优化。

举例来说，当在PDM发射机201中的光监测信道的偏振态被设置为和第二光数据信道的偏振态相同，并被接收器RX2所探测到；PMD补偿器230和偏振控制器207可以被控制为让探测器PD2上探测到的光监测信道光功率最大或者增加(这时一个信号光路208B最小)，或者减小另外一个信号光路208A中被探测器PD1所探测到的监测光信道的光功率。

在图2中的系统的PMD能在二个光数据信道之间带来串扰。

在信号光路之一208A(λ_M1)中的光监测信道，能被用来提供串音信息，而在另一个信号光路208E(λ_M2)中的光监测信道可以用来偏振解复用。

被两个监测光探测器PD1和PD2获得的这两个参量的组合可以在反馈控制中被最优化。

在图2展示的PMD补偿和偏振解复用例子中，来自两个信号光路的两个反馈信号当然也可以用来提供给没有PMD补偿的PDM接收机。

图3举例说明一个这样的PDM系统，这里PDM接收机300使用了偏振控制器207，向上到PBS208没有PMD补偿器。

图4展示了一个基于偏振复用的光通信方法步骤的例子。

第410步骤是产生PDM传输信号步骤，包括：(1)一个第一光信号携带第一数据信道，该信号处于第一偏振态，并处于第一光信号波长；(2)一个第二光信号携带第二数据信道，该信号处于不同于第一光偏振态的第二光偏振态，并处于第二光信号波长；(3)监测光信号波长和第一、第二光信号波长不一样，并处于第一光偏振态。

在第420步骤，光PDM传输信号通过传输链路被传输到目的地。

这一方法在目的地包括下列各项：

控制一个动态偏振控制器回应一个控制信号控制接收到的光的偏振态(第430步骤)；

使用一个偏振分束器将来自动态偏振控制器的输出光分为一个第一光束和一个第二光束，这里第一和第二光束的偏振态相互垂直(第440步骤)；

将第一光束分开为：(1)一个处于监测波长的监测光束；(2)一个处于一个或者更多波长的第一探测器光束，该波长和监测信号波长不同(第450步骤)；

使用一个第一光探测器接收并探测第一探测器光束，以提取第一数据信道(第460步骤)；

使用一个第二光探测器接收并探测第二光束的至少一部分，以提取第二数据信道(第470步骤)；

使用一个监测光探测器接收监测光束并测量监测光束的光强(第480步骤)；

操作一个反馈控制单元产生基于在监测光探测器测量到的光功率的控制信号，以控制射向偏振分束器的光的偏振态，使在监测光探测器上测量到的监测光束的光功率增加(第490步骤)。

在一些PDM方案中如果两个处于相同波长的数据信道被用来携带不同速率的数据流，这两个信道在光学调制后，可以有不同的光谱宽度。

因此，作为替代，在发射机一边增加另外的监测波长，也可以对宽光谱信道滤波出数据光谱的一部分，并使用滤波后的信号，仅用作在PDM接收机一侧的偏振解复用监测信息。

图5举例说明一个如何利用光学滤波产生监测信号的例子。

光滤波器的传输(滤波器)光谱应该是被最优化为具有窄数据信道的最小叠加。

图6表示了一个实现图5所示的使用光学滤波技术的光学通信系统的例子。

PDM发射机610包括两个光发射机TX 1(111)和TX2(112)，操作相同的光波长λ_T，产生一个PDM传输信号115，该信号包括：(1)一个携带第一数据信道、具有第一光谱宽度的第一光信号，该信号处于第一光偏振态，并处于光信号波长；(2)一个用第二光谱宽度携带第二数据信道的第二光信号，这个光谱宽度比第一光谱宽度要窄，并处于和第一偏振态不同的第二偏振态，并处于光信号波长。

光纤链路116被用来传送光PDM传输讯号115到目的地——PDM接收机620。

PDM接收机620能用改进图1中的PDM接收机来实现，在该接收机中提供一个光束分束器621将信号光路122B中的光从PBS122分开成：(1)一个监测光束；(2)一个第一探测光束。

一个光滤波器622用来对监测光束进行光学滤波，从而产生一个被滤波的监测光束，该光束被居中在光监测信号波长，该波长处于被第一光束携带的第二数据信道的第二光谱宽度之外。

第一探测器光束被引导到光接收机RX2(126)，来提取各个数据信道。

监测光探测器PD125被用来接收被滤波的监测器光束并且测量被滤波的监测光束的光强。

反馈控制单元产生基于在监测光探测器测量到的光功率的控制信号，以控制射向偏振分束器的光的偏振态，增加在监测光探测器测量到的监测光束的光强。

在两个波长相同的偏振合复用光数据信道的PDM系统中，一个单一的激光器和两个光调制器可以被用来产生两个光数据信道。

图7展示了一个产生两个具有垂直偏振态的基于单一激光器光源TX710的光的例子。

来自激光器710的连续(CW)激光输出处于第一光偏振态，并射向一个分束器712，该分束器将光束分成第一连续(CW)激光光束和第二连续(CW)激光光束，两者均处于第一偏振态。

两个光调制器721和722被提供用来调整两个CW激光束，分别携带作为第一光信号的第一个数据信道和携带第二数据信道产生的一个被调制的第二光束。

一个偏振旋转器730用来接收来自光调制器722的被调制的第二个光束，并旋转被调整的第二光束的偏振方向，使之成为和第一光偏振态垂直的第二光偏振态，做为第二光信号。

除此之外，一个监测光发射机113用来产生监测信号波长的监测光信道。

一个光束合束器740用来合并处于监测信号波长和第一光信号，成为一个处于第一光偏振态的合并光束。

一个偏振光合束器114被用来将所述被合并光束和第二光信号合并为光115，然后，由PDM发射机输出PDM传输信号。

在这一叙述中包含了许多细节，他们应当不被解释为仅限于此发明范围，或者权利要求的内容，而应还包括更进一步的有关本发明的具体描述细节。

在本说明书中上下文分别表现描述的某些特征也可以在一个单独具体化中组合运行。

相反地，本文件上下文描述的单独装置，也可以分别多重体现或者任何适当的分解重组。

此外，虽然上面的特征也许被描述的某些结合并甚至最初被要求如此，一个或者更多来自一个被要求的结合体的描述能够在一些例子中被从结合体中分离，并且，被要求的结合体可以被描述为分解或分解变化。

还有很多具体实例可以被描述，限于篇幅这里只有一些具体化实例。

Claims

1.一种基于偏振复用PDM技术的光学通信系统，其特征在于，该系统包括：

一个PDM发射机，该发射机产生的光束包含：(1)一个叠加第一数据信道的第一光束，以形成第一光数据信道，该光束处于第一光偏振态；(2)一个叠加第二数据信道的第二光束，以形成第二光数据信道，该光束处于和第一光偏振态不同的第二光偏振态，并处于与第一光束相同的光波长；(3)一个监测光束，该监测光束的波长有别于该数据信道光束的波长，并处于第一光偏振态；

一个传输链路用来接收并传送来自PDM发射机的光；

一个用来接收来自传输链路的光的PDM接收机，包含：

一个动态偏振控制器以响应控制信号方式控制接收光的偏振态，以产生一个输出光；

一个偏振分束器用来将来自动态偏振控制器的输出光分成：(1)一个包含第一光信号的第一光束；(2)一个包含第二光信号的第二光束；这里第一和第二光束的波长相同或不同，偏振态相互垂直；

一个放置于第一光束光路中的监测光束分束器件将第一光束分开为：(1)与携带光信号光束波长不同的监测光束；(2)携带第一光信号的光束；

一个第一光探测器用来接收和探测第一光信号；

一个监测光探测器用来接收并探测监测光束；

一个反馈控制单元用来根据监测光探测器的输出产生一个控制信号，控制到达偏振分束器的光的偏振态，增加在监测光探测器上探测到的监测光束的光强，并由偏振分束器将携带第一光信号的第一数据信道和携带第二光信号的第二数据信道分开。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的PDM接收机包括：

一个放置于第二光束光路中的第二监测光束分束器件，用来将第二光束分离为：(1)一个处于与携带光信号光束波长不同的监测信号波长的第二监测光束；(2)在第二光探测器上探测到的第二光信号；

一个第二监测光探测器用来接收和探测第二监测光束；

这里反馈控制单元被设置成产生一个基于监测光探测器输出的控制信号，并从第二监测光探测器输出，以控制光的偏振，使在监测光探测器上探测到的到达偏振分束器的监测光束的光强增加，并减小从第二监测光探测器上探测到的第二监测光束的光强。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述的PDM接收机包括：

一个偏振模色散补偿器放置在光路中，用来接收来自传输链路的光，向偏振分束器输出光，偏振模色散补偿器被设置为在反馈控制单元的控制下进行运行，这个控制是基于监测光探测器和第二监测光探测器的输出，以补偿从传输链路接收到的光的偏振模色散。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述偏振模色散补偿器包括：

一个第二动态偏振控制器用来响应来自反馈控制器件的信息，并控制光的偏振态；

一个差分群延迟器件用来在光中产生一个差分群延迟。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述差分群延迟器件产生一个可调差分群延迟以响应反馈控制器件的控制。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述PDM发射机产生的监测光束的波长被配置成接近携带光信号光束的波长。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述PDM发射机包括：

一个第一光发射机用来产生第一光信号；

一个第二光发射机产生第二光信号；

一个第三个光发射机用来产生处于监测信号波长的光；

一个光束合束器用来将处于监测信号波长和第一光信号波长的光合并成为一个处于第一光偏振态的合并光束；

一个偏振光合束器用来将上述合并光束和第二光信号进行合并，成为PDM发射机的输出光。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述PDM发射机还包括：

一个光发射机用来发射一个用来承载光信号的光的波长、处于第一光偏振态的光束；

一个光束分束器用来将来自第一光发射机的光束分开为一个第一光束和一个第二光束，均处于第一光偏振态；

一个第一光调制器用来调制第一光束，使之叠加第一数据信道；

一个第二光调制器用来调制第二光束，使之叠加第二数据信道；

一个偏振旋转器用来接收被调制的第二光束，并将被调制的第二光束的偏振态旋转成为第二光偏振态，用作第二光数据信道；

一个监测光发射机用来产生叠加监测信道的监测光束；

一个光合束器用来将所述监测光束和第一光束合并成合并光束，该合并光束处于第一偏振态；

一个偏振光合束器再将光合束器产生的合并光束和叠加第二数据信道的光束合并成为PDM发射机的输出光束。

9.一种基于偏振复用PDM技术的光通信系统，其特征在于，该系统包括：

一个PDM发射机包括：(1)一个第一光发射机用来产生一个携带第一数据信道的第一光信号，该信号处于第一光偏振态和第一光信号波长；(2)一个第二光发射机用来产生携带第二数据信道的第二光信号，该信号处于和第一光偏振态不同的第二光偏振态，并处于和第一光信号波长不同的第二光信号波长；(3)一个第三光发射机用来产生处于监测信号波长的光，该波长不同于第一和第二光信号波长，其偏振态和第一偏振态一样；

一个传输链路接收并传输来自PDM发射机的光；

一个接收来自传输链路的PDM光接收机包含：

一个动态偏振控制器用来控制接收到的光的偏振态，以产生响应控制信号的输出光；回应产生输出光的一个控制信号控制接收到的光的偏振；

一个偏振分束器用来将来自动态偏振控制器的输出光分开为：(1)一个包含第一光信号、处于第一光信号波长的第一光束；(2)一个包含第二光信号、处于第二光信号波长的第二光束，这里第一和第二光束的偏振态相互垂直；

一个放置于第一光束的光路中的监测光束分束器件用来将第一光束分成：(1)一个处于监测信号波长的监测光束；(2)第一光信号；

一个第一光探测器接收和探测第一光信号；

一个第二光探测器用来接收第二个光束的至少一部分，以探测第二光信号；

一个监测光探测器用来接收并探测监测光束；

一个反馈控制单元用来产生基于一个监测光探测器输出的控制信号，来控制到达偏振分束器的光的偏振态，使得在监测光探测器上探测到的监测光束的光强增加，使得第一数据信道成为承载第一光信号的数据信道，第二数据信道成为承载第二光信号的数据信道。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述PDM接收机包括：

一个放置于第二光束光路中的第二监测光束分束器件将第二光束分开为：(1)一个监测光信号波长的第二监测光束；(2)一个被第二光探测器探测到的第二光信号；

一个第二监测光探测器用来接收和探测第二监测光束；

在这里，反馈控制单元配置成产生基于监测光探测器输出的控制信号，和来自第二光监测器的输出，以控制去往偏振分束器的光的偏振态，使在监测光探测器上探测到的监测光束的光强增加，并减小在第二监测光探测器探测到的第二监测光束的光强。

11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述PDM接收机包括：

一个偏振模色散补偿器放置在一个来自传输链路的接收光的光路当中，偏振分束器之前；偏振模色散补偿器设置为处在基于监测光探测器和第二监测光探测器的输出的反馈控制单元的控制之下，以补偿从传输链路接收到的光中的偏振膜色散。

12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述偏振模色散补偿器包括：

一个第二个动态偏振控制器用来响应反馈控制单元的控制信号，来控制光的偏振态；

一个差分群延迟器件用来对传输光产生差分群延迟。

13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述的差分群延迟器件根据反馈控制器件的控制信号产生一个可调的差分群延迟。

14.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述监测信号波长靠近第一光信号波长。

15.一种基于偏振复用PDM技术的光通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

产生一个光PDM传输信号，该信号包含：(1)一个携带第一数据信道的第一光信号，该信号处于第一光偏振态，并处于第一光信号波长；(2)一个携带第二数据信道的第二光信号，该信号处于不同于第一光偏振的第二光偏振态，并处于第二光信号波长；(3)处于不同于第一和第二信号波长的监测信号波长、且处于第一光偏振态的光；

在传输链路上传输光PDM传输信号到目的地；

在目的地，一个动态偏振控制器通过响应一个控制信号来控制收到光的偏振态；

使用一个偏振分束器将来自动态偏振控制器的输出光分开为第一光束和第二光束，这里第一和第二光束的偏振态相互垂直；

将第一光束分开为：(1)一个处于监测信号波长的监测光束，和(2)一个处于一个或多个波长且不同于监测信号波长的第一探测器光束；

使用一个第一个光探测器来接收并探测第一探测器光束，以提取第一个数据信道；

使用一个第二光探测器接收并探测第二个光束的至少一部分，以提取第二个数据信道；

使用一个监测光探测器接收监测光束并且测量监测光束的光强；

操作一个反馈控制单元来产生基于在监测光探测器上测量到的光强的控制信号，来控制射向偏振分束器的光的偏振态，使得在监测光探测器上探测到的监测光束的光强增加。

16.如权利要求15所述方法，其特征在于，所述第一和第二光信号波长是不同的，而且监测信号波长比第二光信号波长更接近第一光信号波长。

17.如权利要求15所述方法，其特征在于，所述第一和第二光信号波长是相同的。

18.如权利要求15所述方法，其特征在于，包括以下步骤：

在第二光束光路中使用一个第二监测光束分束器件，将第二光束分开为：(1)一个处于监测信号波长的第二监测光束，和(2)一个处于一个或多个不同于监测信号波长的第二探测光束；

使用第二监测光探测器来接收并探测第二监测光束；

引导第二探测光束进入第二探测器；

操作反馈控制单元产生基于监测光探测器输出和来自第二监测光探测器输出的控制信号，来控制射向偏振分束器的光的偏振态，使得在监测光探测器上探测到的监测光束的光强增加，并使得在第二监测光探测器上探测到的第二监测光束的光强减小。

19.如权利要求18所述方法，其特征在于，包括以下步骤：

使用一个偏振模色散补偿器，放置在光路中偏振分束器之前，接收来自传输链路的光，在反馈控制单元基于监测光探测器和第二监测光探测器的输出的控制之下，对从传输链路接收到的光中的偏振模色散进行补偿。

20.一种基于偏振复用PDM技术的光学的通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

产生一个PDM传输光束，该光束包含：(1)一个用第一光谱宽度叠加第一数据信道的第一光束，该第一光束处于第一光偏振态；(2)一个用比第一光谱宽度窄的第二光谱宽度叠加第二数据信道的第二光束，该第二光束处于不同于第一光偏振态的第二光偏振态，且与第一光束的波长相同；

通过一个传输链路将光的PDM传输光束传输到目的地；

在目的地，用响应控制信号控制的方式操纵一个动态偏振控制器，来控制接收到的光束的偏振态；

使用一个偏振分束器将来自动态偏振控制器的输出光束分开为一个第一光束和一个第二光束，该第一光束和第二光束的偏振态相互垂直；

分开的第一光束包括：(1)一个监测光束；(2)一个探测光束；

对监测光束进行滤波，产生一个滤波的监测光束，该光束处于监测信号波长中心，并处于第二光谱宽度之外；

使用第一光探测器来接收并探测第一光束中的探测光束，以提取第一数据信道；

使用第二光探测器来接收并探测第二光束，以提取第二数据信道；

使用一个监测光探测器来接收滤波后的监测光束，并测量滤波后的监测光束的光功率；

运行一个反馈控制单元产生一个基于在监测光探测器上测量到的光强的控制信号，以控制射向偏振分束器的光的偏振态，使得在监测光探测器上测量到的监测光束的光强增加。

21.一种利用偏振复用PDM法的光学通信系统，其特征在于，包括以下步骤：

一个PDM光发射机产生的光PDM信号包括：(1)两个处于相互垂直的第一和第二光偏振态的光数据信道光束，携带两个不同的光信号；(2)一个处于第一光偏振态的光监测信道光束；

一个光纤传输链路被连接用来接收来自PDM发射机的PDM光信号，并传输PDM信号到目的地；

一个PDM接收机放置在目的地，被连接在光纤传输链路的末端，用来对从光纤传输链路上接收到的两个光数据信道解复用，PDM接收机包括一个探测监测光信道的监测光探测器，和一个使用监测光探测器输出的监测信道信息的反馈控制回路，来控制两个光数据信道的解复用。

22.如权利要求21所述的系统，其特征在于，所述光监测信道处于和两个光数据信道波长不同的光波长。

23.如权利要求21所述的系统，其特征在于，所述PDM光发射机包含一个偏振合束器，将两个光数据信道和光监测信道合并为一个单一光束，作为PDM信号进入光纤传输链路。

24.如权利要求21所述的系统，其特征在于，所述PDM接收机包含一个可用来控制接收光的动态偏振控制器；

一个放置在动态偏振控制器后面的偏振光束分束器将来自动态偏振控制器的接收光分开成两个偏振态垂直的光束。

25.如权利要求24所述系统，其特征在于，所述PDM接收机包括两个信号光路，用来分别接收两个来自偏振分束器的光束，在两个信号光路中的两个光探测器分别用来探测两个不同的数据信道。

26.如权利要求25所述系统，其特征在于，所述PDM接收机包含至少在一个信号光路中的波长分路器，用来根据监测信道和一个光数据信道之间的波长不同，将光监测信道和一个光数据信道分开。

27.如权利要求25所述系统，其特征在于，所述的两个数据信道处于不同的数据速率，所述PDM接收机包括：

一个光滤波器放在两个信号光路中数据速率较高的一个光路中，用来对携带数据信道的光束滤波，以提取光监测信道。

28.一种基于偏振复用PDM技术的光通信系统，其特征在于，包括：

一个PDM发射机，用来产生PDM传输信号，该信号由两个基于PDM合成的不同的光数据信道组成，所述PDM发射机还产生一个光监测信道，该信道处于和两个光数据信道之一相同的偏振态，其中包含两个处于偏振相互垂直的光信道作为光PDM传输信号；

一个传输链路传输PDM信号；

一个PDM接收机接收PDM传输信号，并将接收到的PDM传输信号解复用，以恢复被PDM合复用的两个不同数据信道，这里PDM接收机提取和探测光监测信道，在偏振解复用中提供一个反馈控制。

29.如权利要求28所述系统，其特征在于，所述的PDM接收机包括一个偏振控制器和一个偏振分束器来执行偏振解复用。

30.如权利要求29所述系统，其特征在于，所述的PDM接收机包括一个偏振模色散补偿器放置在偏振分束器的光入射端光路中，用来减少偏振模色散。