CN101981833A - 波分复用-无源光网络中的光检测设备及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于激光种子光波的WDM-PON(波分复用-无源光网络)中的光检测设备及其方法。更具体地，本发明提供一种WDM-PON中的光检测设备及其方法，所述光检测设备用于通过实时地控制种子光波与上行信号光和偏振光之间的相位来检测电信号(第一实施例)，通过仅实时地控制种子光波与上行信号光之间的相位来检测电信号(第二实施例)，通过在不实时地控制种子光波与上行信号光和偏振光之间的相位的情况下检测电信号(第三实施例)。本发明的光检测设备包括：分光器，用于分割种子光波并且分割从光网络单元基于种子光波产生的上行信号光；水平偏振光控制器，用于相对于分割后的种子光波控制水平偏振光；垂直偏振光控制器，用于相对于分割后的种子光波控制垂直偏振光；控制器，用于基于电信号，控制其中水平偏振光受到控制的种子光波的相位、以及其中垂直偏振光受到控制的种子光波的相位；光耦合和信号转换单元，用于耦合其中水平偏振光和相位受到控制的种子光波、其中垂直偏振光和相位受到控制的种子光波和分割后的上行信号光，将耦合光转换为电信号，并且将该信号发送给控制器；以及信号检测器，用于基于所述电信号检测与上行信号光相对应的上行信号。

Description

波分复用-无源光网络中的光检测设备及其方法

相关申请的交叉引用

本申请要求分别于2008年2月13日、2008年11月6日以及2009年2月11日提交的韩国专利申请No.10-2008-0013049、No.10-2008-0109980和No.10-2009-0011121的优先权，其通过引用而被整体合并于此。

技术领域

本发明的示例实施例涉及一种基于激光种子光波(seed lightwave)的波分复用-无源光网络(WDM-PON)中的光检测装置和方法，并且更具体地涉及一种WDM-PON中的光检测装置和方法，其通过实时地控制种子光波和上行信号光的相位和偏振来检测电信号(第一实施例)，通过仅实时控制种子光波和上行信号光的相位来检测电信号(第二实施例)，以及在不实时控制种子光波和上行信号光的相位和偏振的情况下来检测电信号(第三实施例)。

背景技术

WDM-PON是指这样的网络，其通过无源光学元件将通信服务提供商的中心局(CO)的光线路终端(OLT)连接到用户的光网络单元(ONU)、并且将包括各种复用数据的光信号分发和发送到各个ONU。

近来，已经积极研究了基于激光种子光波的WDM-PON系统。WDM-PON系统是以这样的方式实现的：CO使用激光光源作为种子光波，并且用户通过使用诸如反射半导体光放大器(R-SOA)的反射调制器来调制和放大上行(upward)信号。

同时，相干检测方案是指这样的技术，其将信号光与参考光混合，使得光电二极管检测光电流，所述参考光的波长、偏振和相位与信号光的波长、偏振和相位一致。传统上，已经知道相干检测方案的实现非常困难，并且需要很高的成本。因此，相干检测方案不适合于用作用户网络技术。因此，常常使用直接检测方案，其测量总光量。

同时，在相干检测方案中常常使用平衡相干接收器。

图5是解释一般的平衡相干接收器的示例的图。

参照图5，当将参考光E_Ref＝A_Refcos(ωt+φ_Ref)和信号光E_S＝A_Scos(ωt+φ_S)输入到平衡相干接收器时，输出检测电流I(t)≈2A_SA_Refcos(φ_S-φ_Ref)。

然而，通常，WDM-PON系统的系统性能受到CO和用户之间的线路中的光反射显著限制。使用上述直接检测方案的WDM-PON系统具有以下问题：它不保证准确的光检测性能，这是因为它通过简单地将种子光波和上行信号光相加来进行光检测。将详细描述该问题如下。

当使用具有波数ω的种子光波E_Seed(t)＝A_Seed cos(ωt+φ_Seef)时，通过调制该种子光波获得的上行信号光可以表示为

反射光可以表示为

这里，ω_m，i表示当对上行调制光进行傅立叶扩展时的基本频率，A_m，i表示ω_m，i的幅度，φ_S具有恒定值。此外，φ_R，i表示具有随机值的反射光相位，A_R，i表示具有相位φ_R，i的反射光的强度。在传统的直接检测方案中，当将两个信号相加并且输入到光电二极管时，检测电流可以表示为下式1。

$I\left(t\right)\≈{[\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{A}_{m,i}\cos \left({\mathrm{\ω}}_{m,i}t\right)\cos (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\φ}}_S)+\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{A}_{R,j}\cos (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\φ}}_j)]}^2$

$=\mathrm{const}+\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{A}_{m,i}^2{\left[\cos \left({\mathrm{\ω}}_{m,i}t\right)\right]}^2+\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{A}_{R,j}^2+2\underset{i,j}{\mathrm{\Σ}}{A}_{R,i}{A}_{R,j}\cos ({\mathrm{\φ}}_i-{\mathrm{\φ}}_j)+$ 式1

$\underset{i,j}{\mathrm{\Σ}}{A}_{m,j}{A}_{R,j}\cos \left({\mathrm{\ω}}_{m,i}t\right)\cos ({\mathrm{\φ}}_S-{\mathrm{\φ}}_j)$

在式1中，

是信号分量，

是反射光的DC分量，

是反射光和信号光之间的干扰的分量。

图6是解释根据一般的调制方案的RF功率谱的图。图6示出了RF功率谱根据调制方案而改变。

参照图6，当执行NRZ编码时，信号分量的DC分量增大。因此，不能分离信号分量和反射光分量。

此外，参照图6，当使用没有DC分量的曼彻斯特编码作为上行信号时，可以通过电滤波器来区分具有信号分量的和

与没有信号分量的然而，在这种方法中，具有信号分量的可以根据反射光的相位φ_j和信号光的相位φ_S而充当噪声，而与NRZ编码相比，曼彻斯特编码去除大量噪声。也就是说，传统的直接检测方法没有完全去除由反射光引起的噪声。

换言之，传统的方法具有以下问题：其没有完全去除由反射光引起的噪声。为了解决这样的问题，提出了本发明。

发明内容

本发明的实施例针对一种WDM-PON中的光检测装置和方法，其通过使用相干检测方案来有效地检测上行信号。

也就是说，所述WDM-PON中的光检测装置和方法通过实时地控制种子光波和上行信号光的相位和偏振来检测电信号(第一实施例)，通过仅实时控制种子光波和上行信号光的相位来检测电信号(第二实施例)，以及在不实时控制种子光波和上行信号光的相位和偏振的情况下来检测电信号(第三实施例)。

本发明的其它目的和优点可以通过以下描述来理解，并且参考本发明的实施例而变得清楚。此外，对于本发明所属领域的技术人员来说显而易见的是：本发明的目的和优点可以通过所要求保护的手段及其组合来实现。

根据本发明的实施例，一种光检测装置包括：分光单元，被配置为分割(split)种子光波并且分割由光网络单元基于种子光波产生的上行信号光；第一控制单元，被配置为基于第一电信号控制分割后的种子光波的偏振；第二控制单元，被配置为基于第二电信号控制分割后的种子光波的相位；光耦合和信号转换单元，被配置为耦合其偏振和相位受到控制的种子光波和分割后的上行信号光，将耦合后的光信号转换为第一和第二电信号，并且将第一和第二电信号分别传送到第一和第二控制单元；以及信号检测单元，被配置为耦合其偏振和相位受到控制的种子光波和分割后的上行信号光，将耦合后的信号转换为光信号，并且检测与上行信号光相对应的上行信号。

根据本发明的另一实施例，一种光检测方法包括：将种子光波分割为第一到第三种子光波，并且将上行信号光分割为第一到第三上行信号光；基于第一电信号控制种子光波的偏振，基于第二电信号控制种子光波的相位；将其偏振和相位受到控制的第一种子光波和分割后的第一上行信号光耦合，将耦合后的光信号转换为第一电信号，并且反馈第一电信号；将其偏振和相位受到控制的第二种子光波和分割后的第二上行信号光耦合，将耦合后的光信号转换为第二电信号，并且反馈第二电信号；以及将其偏振和相位受到控制的第三种子光波和分割后的第三上行信号光耦合，并且检测与该上行信号光相对应的上行信号。

根据本发明的另一实施例，一种光检测装置包括：分光单元，被配置为分割种子光波并且分割由光网络单元基于种子光波产生的上行信号光；水平偏振控制器，被配置为对于分割后的种子光波控制水平偏振；垂直偏振控制器，被配置为对于分割后的种子光波控制垂直偏振；控制单元，被配置为基于电信号，控制其水平偏振受到控制的种子光波的相位，并且控制其垂直偏振受到控制的种子光波的相位；光耦合和信号转换单元，被配置为分别将其水平偏振和相位受到控制的种子光波以及其垂直偏振和相位受到控制的种子光波与分割后的上行信号光耦合，将耦合后的光信号转换为电信号，并且将电信号传输给控制单元；以及信号检测单元，被配置为基于转换后的电信号检测与上行信号光相对应的上行信号。

根据本发明的另一实施例，一种光检测方法包括：通过控制种子光波的水平偏振来将种子光波分割为第一和第二种子光波，通过控制种子光波的垂直偏振来将种子光波分割为第三和第四种子光波，并且将上行信号光分割为第一到第四上行信号光；基于第二电信号控制其水平偏振受到控制的第一和第二种子光波的相位，并且基于第三电信号控制其垂直偏振受到控制的第三和第四种子光波的相位；将其水平偏振和相位受到控制的第一种子光波和分割后的第一上行信号光耦合，将耦合后的光信号转换为第一电信号，将其水平偏振和相位受到控制的第二种子光波和分割后的第二上行信号光耦合，将耦合后的光信号转换为第二电信号，反馈第二电信号，将其垂直偏振和相位受到控制的第三种子光波和分割后的第三上行信号光耦合，将耦合后的光信号转换为第三电信号，反馈第三电信号，将其垂直偏振和相位受到控制的第四种子光波和分割后的第四上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为第四电信号；以及基于转换后的第一和第四电信号检测与上行信号光相对应的上行信号。

根据本发明的另一实施例，一种光检测装置包括：分光单元，被配置为分割种子光波并且分割由光网络单元基于种子光波产生的上行信号光；水平偏振控制器，被配置为对于分割后的种子光波控制水平偏振；垂直偏振控制器，被配置为对于分割后的种子光波控制垂直偏振；延迟单元，被配置为控制其水平偏振受到控制的种子光波的相位以及其垂直偏振受到控制的种子光波的相位；光耦合和信号转换单元，被配置为分别将其水平偏振受到控制的种子光波、其垂直偏振受到控制的种子光波、其垂直偏振和相位受到控制的种子光波、以及其水平偏振和相位受到控制的种子光波与分割后的上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为电信号；以及信号检测单元，被配置为基于转换后的电信号检测与上行信号光相对应的上行信号。

根据本发明的另一实施例，一种光检测方法包括：通过对于种子光波控制水平偏振来将种子光波分割为第一和第二种子光波，通过对于种子光波控制垂直偏振来将种子光波分割为第三和第四种子光波，并且将上行信号光分割为第一到第四上行信号光；延迟分割后的第二种子光波的相位，并且延迟分割后的第四种子光波的相位；耦合分割后的第一种子光波和分割后的第一上行信号光，将耦合后的光信号转换为第一电信号，耦合其水平偏振和相位受到控制的第二种子光波和分割后的第二上行信号光，将耦合后的光信号转换为第二电信号，耦合分割后的第三种子光波和分割后的第三上行信号光，将耦合后的光信号转换为第三电信号，耦合其垂直偏振和相位受到控制的第四种子光波和分割后的第四上行信号光，将耦合后的光信号转换为第四电信号；以及基于转换后的第一到第四电信号检测与上行信号光相对应的上行信号。

根据本发明的另一实施例，一种光检测装置包括：分光单元，被配置为分割种子光波并且分割由光网络单元基于种子光波产生的上行信号光；偏振分束单元，被配置为将分割后的种子光波分割为具有水平偏振的种子光波和具有垂直偏振的种子光波，并且将分割后的上行信号光分割为具有水平偏振的上行信号光和具有垂直偏振的上行信号光；延迟单元，被配置为控制具有水平偏振的分割后的种子光波的相位和具有垂直偏振的分割后的种子光波的相位；光耦合和信号转换单元，被配置为分别将具有水平偏振的分割后的种子光波和相位受控的具有水平偏振的种子光波与具有水平偏振的分割后的上行信号光耦合，将耦合后的光信号转换为电信号，分别将具有垂直偏振的分割后的种子光波和相位受控的具有垂直偏振的种子光波与具有垂直偏振的分割后的上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为电信号；以及信号检测单元，被配置为基于转换后的电信号检测与上行信号光相对应的上行信号。

根据本发明的另一实施例，一种光检测方法包括：将种子光波分割为具有水平偏振的第一和第二种子光波以及具有垂直偏振的第三和第四种子光波，并且将上行信号光分割为具有水平偏振的第一和第二上行信号光以及具有垂直偏振的第三和第四上行信号光；延迟具有水平偏振的第二种子光波的相位，并且延迟具有垂直偏振的第四种子光波的相位；耦合具有水平偏振的第一种子光波和具有水平偏振的第一上行信号光，将耦合后的光信号转换为第一电信号，耦合经相位延迟的具有水平偏振的第二种子光波和具有水平偏振的第二上行信号光，将耦合后的光信号转换为第二电信号，耦合具有垂直偏振的第三种子光波和具有垂直偏振的第三上行信号光，将耦合后的光信号转换为第三电信号，耦合经相位延迟的具有垂直偏振的第四种子光波和具有垂直偏振的第四上行信号光，并且将耦合后的光信号转换为第四电信号；以及基于转换后的第一到第四电信号检测与上行信号光相对应的上行信号。

根据本发明的另一实施例，一种光检测装置包括：偏振分束单元，被配置为分割种子光波并且分割由光网络单元基于种子光波产生的上行信号光；光耦合和信号转换单元，被配置为分别将分割后的种子光波和分割后的上行信号光耦合到具有相同偏振分量的分割后的上行信号光和分割后的种子光波，并且将耦合后的光信号转换为电信号；反射噪声去除单元，被配置为从转换后的电信号去除反射噪声；以及信号检测单元，被配置为基于已经从中去除了反射噪声的电信号来检测与上行信号光相对应的上行信号。

根据本发明的另一实施例，一种光检测方法包括：分割种子光波并且分割由光网络单元基于种子光波产生的上行信号光；分别将分割后的种子光波和分割后的上行信号光耦合到具有相同偏振分量的分割后的上行信号光和分割后的种子光波，并且将耦合后的光信号转换为电信号；从转换后的电信号中去除反射噪声；以及基于已经从中去除了反射噪声的电信号来检测与上行信号光相对应的上行信号。

附图说明

图1是本发明被应用到的基于激光种子光波的WDM-PON系统的配置图。

图2是根据本发明第一实施例的光检测装置的配置图。

图3是根据本发明第二实施例的光检测装置的配置图。

图4是根据本发明第三实施例的光检测装置的配置图。

图5是解释一般的平衡相干接收器的示例的图。

图6是解释根据一般的调制方案的RF功率谱的图。

图7是根据本发明第三实施例的修改的光检测装置的配置。

图8是解释在本发明中使用的R-SOA中的调制过程的图。

图9和10是解释在本发明中使用的平衡相干接收器的示例的图。

图11是根据本发明第三实施例的另一修改的光检测装置的配置图。

图12是图示用于解释在本发明中使用的调制过程的发送器的示例的图。

图13是图示用于解释在本发明中使用的差分解码过程的接收器的示例的图。

图14是图示用于解释在本发明中使用的差分解码过程的接收器的另一示例的图。

具体实施方式

下面，将参照附图来更详细地描述本发明的示例实施例。然而，本发明可以用不同的形式来实施，并且不应被解释为限于在这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将彻底和完整，并且将把本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。在本公开各处，相同的参考标号贯穿本发明的各个图和实施例而指代相同的部分。

首先，将参照图2到图4和图7到图14来描述本发明的技术要点。

在本发明的示例实施例中，通过混合参考光E_Ref＝A_Ref cos(ωt+φ_Ref)、信号光

以及反射光

获得的上行信号光被输入到平衡相干接收器，以便获取通过将所述光相加并且将相加后的光转换为电流而获得的输出检测电流。该输出检测电流被表示为下式2。这里，上行信号光被光网络单元(ONU)调制以便不包括DC分量。也就是说，对上行信号光执行调制过程，使得不包括反射噪声的频率分量。

$I\left(t\right)\≈{[\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{A}_{m,i}\cos \left({\mathrm{\ω}}_{m,i}t\right)\cos (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\φ}}_S)+\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{A}_{R,j}\cos (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\φ}}_j)+A_{\mathrm{Ref}}\cos (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{Ref}})]}^2$

$=\mathrm{const}+\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{A}_{m,i}^2{\left[\cos \left({\mathrm{\ω}}_{m,i}t\right)\right]}^2+\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{A}_{R,j}^2+2\underset{i,j}{\mathrm{\Σ}}{A}_{R,i}{A}_{R,j}\cos ({\mathrm{\φ}}_i-{\mathrm{\φ}}_j)+$ 式2

${\left[A_{\mathrm{Ref}}\cos (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{Ref}})\right]}^2+\underset{i,j}{\mathrm{\Σ}}{A}_{m,j}{A}_{R,j}\cos \left({\mathrm{\ω}}_{m,i}t\right)\cos ({\mathrm{\φ}}_S-{\mathrm{\φ}}_j)+$

$2\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{A}_{R,i}{A}_{\mathrm{Ref}}\cos ({\mathrm{\φ}}_i-{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{Ref}})+\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{A}_{m,i}{A}_{\mathrm{Ref}}\cos \left({\mathrm{\ω}}_{m,i}t\right)\cos ({\mathrm{\φ}}_S-{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{Ref}})$

此外，当将信号光、反射光和参考光输入平衡相干接收器时，可以获取被表示为下式3的输出检测电流。

$I\left(t\right)\≈{[\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{A}_{m,i}\cos \left({\mathrm{\ω}}_{m,i}t\right)\cos (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\φ}}_S)+\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{A}_{R,j}\cos (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\φ}}_j)+A_{\mathrm{Ref}}\cos (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{Ref}})]}^2-$

${[\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{A}_{m,i}\cos \left({\mathrm{\ω}}_{m,i}t\right)\cos (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\φ}}_S)+\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{A}_{R,j}\cos (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\φ}}_j)+A_{\mathrm{Ref}}\cos (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{Ref}}+\mathrm{\π})]}^2$ 式3

$=2\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{A}_{R,j}{A}_{\mathrm{Ref}}\cos ({\mathrm{\φ}}_i-{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{Ref}})+2\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{A}_{m,j}{A}_{\mathrm{Ref}}\cos \left({\mathrm{\ω}}_{m,i}t\right)\cos ({\mathrm{\φ}}_S-{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{Ref}})$

在式3中，由于

是反射光和参考光之间的干扰的项，因此

对应于RF功率谱上的DC分量。由于

是信号光和参考光之间的干扰的项，因此可以从

提取信号。此外，可以使用例如高通滤波器(HPF)之类的电滤波器来分离和

例如，当信号光的相位和偏振与参考光的相位和偏振匹配时，可以检测信号而不考虑反射光的强度。

在本发明的示例实施例中，通过光线路终端(OLT)提供的种子光波被注入ONU的反射调制器，例如R-SOA，并且ONU将该种子光波调制为没有DC分量的上行信号光，即，不包括反射噪声的频率分量的上行信号光，并且将该上行信号光发送给OLT。然后，OLT使用种子光波的一部分作为参考光以执行相干检测，并且将该参考光和上行信号光输入到平衡相干接收器以检测没有反射光分量的种子光波的光电流。

此外，为了执行相干检测，使参考光的波长、相位和偏振与上行信号光的波长、相位和偏振匹配。例如，本发明提供的WDM-PON系统使用种子光波作为参考光。因此，参考光的波长自动地与上行信号光的波长一致。因此，在本发明的示例实施例中，只需要使参考光的相位和偏振与上行信号光的相位和偏振匹配。

在下文中，将详细描述本发明的示例实施例。

图1是本发明被应用到的基于激光种子光波的WDM-PON的配置图。

参照图1，本发明被应用到的基于激光种子光波的WDM-PON系统包括OLT 10、多个光通道服务单元(OCSU)21和22、多个功率分割器31和32、以及多个ONU 50。在中心局(CO)侧提供OLT 10、所述多个OCSU 21和22、以及所述多个功率分割器31和32，并且在用户侧提供所述多个ONU 50。OLT 10包括反射半导体光放大器(R-SOA)11、光电二极管12以及阵列波导光栅(AWG)13。每个ONU 50包括R-SOA 51和光电二极管52。此外，OLT 10和各个ONU 50之间的光线路上的户外设备(在图1中没有示出)包括AWG 61等。

尽管基于激光种子光波的WDM-PON系统是众所周知的技术，但是将简单地描述WDM-PON系统的各个组件如下，使得可以容易地理解将在下面详细描述的本发明。

R-SOA 11和51被实现为能够通过使用半导体来放大输入信号光的强度的光学设备，并且执行根据电光(electrical light)来放大和调制输入的种子光波、将放大和调制后的种子光波转换为包括要发送的数据的光学光(optical light)，并且输出该光学光的功能。

光电二极管12包括由半导体材料形成的、将入射光改变为电流的两电极元件，并且执行将光信号转换为电信号的功能。

通过在平面波导中实现棱镜功能或光栅功能来提供AWG 14和61。该棱镜功能或光栅功能是对于多种波长分离其中混合了各个波长的光。

OSCU 21和22是用于外部网络(例如因特网)和光通信网络之间的互连的组件。OCSU 21和22将从外部网络接收的信号复用到光信号中并将复用后的光信号提供给OLT 10，或者将从OLT 10接收的光信号解复用为适合于外部网络的信号并将解复用后的信号提供给外部网络。从外部网络接收的信号具有E1或64到1984Kbit/s的传输速率。

在基于激光种子光波的WDM-PON系统中，当CO提供激光种子光波并且用户放大和调制该激光种子光波并发送上行信号时，CO将该激光种子光波的一部分与来自用户的上行信号耦合(相加)，并且通过使用光检测装置来检测上行信号光。

将参照图2到图4和图7到图14描述根据本发明实施例的光检测装置和方法。将在下面描述的本发明的多种实施例基于相干检测方案。

图2是根据本发明第一实施例的光检测装置的配置图。

参照图2，根据本发明第一实施例的光检测装置是在CO侧提供的，并且包括单模激光二极管(SMLD)201、第一分光器202、WDM复用器203、光环行器204、WDM复用器/解复用器205、偏振控制器207、相位控制器208、第二分光器209、WDM解复用器210、第三分光器211、第一平衡相干接收器212、第一处理器214、第二平衡相干接收器215、第二处理器217、第三平衡相干接收器218、以及高通滤波器(HPF)220。同时，用户侧的ONU包括R-SOA 51。

用户侧的ONU通过使用R-SOA等将从CO侧的OLT提供的种子光波调制为没有DC分量的上行信号光，即，基于所接收的种子光波产生不包括反射噪声的频率分量的上行信号光，并且将所产生的上行信号光发送给OLT。

在本发明的第一实施例中，将描述由CO侧提供的种子光波的传输路径(操作)和由用户侧提供的上行信号光的传输路径(操作)。将参照此来描述根据本发明第一实施例的光检测装置和方法。

当SMLD 201产生激光种子光波并且将所产生的激光种子光波输出到第一分光器202时，第一分光器202分割该激光种子光波，并且将分割后的激光种子光波的一部分通过WDM复用器203、光环形器204、光线路、以及WDM复用器/解复用器205的解复用器注入R-SOA 51。

被第一分光器202分割的激光种子光波的其它部分通过偏振控制器207和相位控制器208而被输入到第二分光器209。

R-SOA 51将注入的激光种子光波调制为没有DC分量的上行信号光，即，产生不包括反射噪声的频率分量的上行信号光，并且将所产生的上行信号光输出到光线路。将没有DC分量的上行信号光通过WDM复用器/解复用器205的复用器、光线路、光环形器204和WDM解复用器210输入到第三分光器211。

同时，第二分光器209分割激光种子光波，并且将分割后的激光种子光波分别输入到第一平衡相干接收器212、第二平衡相干接收器215和第三平衡相干接收器218。第三分光器211分割上行信号光，并且将分割后的上行信号光分别输入到第一平衡相干接收器212、第二平衡相干接收器215和第三平衡相干接收器218。

同时，第二分光器209可以被以这样的方式设置，所述方式即：第二分光器209分割的激光种子光波，即分别输入到第一平衡相干接收器212、第二平衡相干接收器215和第三平衡相干接收器218中的激光种子光波具有相同的偏振和相位。此外，第三分光器211可以被以这样的方式设置，所述方式即：第三分光器211分割的上行信号光，即分别输入到第一平衡相干接收器212、第二平衡相干接收器215和第三平衡相干接收器218中的上行信号光具有相同的偏振和相位。

为此，第一平衡相干接收器212将从第二分光器209接收的种子光波和从第三分光器211接收的上行信号光耦合，将耦合后的光信号转换为第一电信号，并且将第一电信号输出到第一处理器214。

第一处理器214基于从第一平衡相干接收器212传送的第一电信号，设置从第一分光器202输入的种子光波的偏振控制值，并且控制偏振控制器207。

第二平衡相干接收器215将从第二分光器209接收的种子光波和从第三分光器211接收的上行信号光耦合，将耦合后的光信号转换为第二电信号，并且将第二电信号输出到第二处理器217。

然后，第二处理器217基于从第二平衡相干接收器215接收的第二电信号，设置从第一分光器202输入的种子光波的相位控制值，并且控制相位控制器208。

第三平衡相干接收器218将从第二分光器209接收的种子光波与从第三分光器211接收的上行信号光耦合，将耦合后的光信号转换为电信号，并且将该电信号输出到HPF 220。此时，第三平衡相干接收器218检测与上行信号光相对应的电信号。

HPF 220去除从第三平衡相干接收器218接收的与上行信号光相对应的电信号的DC分量，并且提取最后的上行信号。

根据本发明第一实施例的光检测装置被实现为基于以下思想来控制种子光波的偏振和相位，在所述思想中，当使种子光波的偏振和相位等于上行信号光的偏振和相位时，可以提高相干检测性能。

也就是说，第一处理器214设置与种子光波相对应的偏振控制值使得由第一平衡相干接收器212转换(检测)的电信号的电流值具有最大值，并且控制偏振控制器207以控制从第一分光器202输入的种子光波的偏振。此外，第二处理器217设置与种子光波相对应的相位控制值使得由第二平衡相干接收器215转换(检测)的电信号的电流值具有最大值，并且控制相位控制器208以控制通过偏振控制器207控制其偏振的种子光波的相位。

在输入到第二分光器209的种子光波的偏振和相位受控制的这种状态下，使第二分光器209分割的激光种子光波和第三分光器211分割的上行信号光通过第三平衡相干接收器218和HPF 210以检测上行信号。

同时，根据以下处理例程来执行根据本发明第一实施例的光检测方法。首先，将SMLD 201产生的种子光波分割为第一到第三种子光波，并且将从R-SOA 51(即，ONU)接收的没有DC分量的上行信号光分割为第一到第三上行信号光。此外，基于第一电信号来控制种子光波的偏振，并且基于第二电信号来控制种子光波的相位。将其偏振和相位受到控制的第一种子光波和分割后的第一上行信号光耦合。然后，将耦合后的光信号转换为第一电信号以便反馈。此外，将其偏振和相位受到控制的第二种子光波和分割后的第二上行信号光耦合。然后，将耦合后的光信号转换为第二电信号以便反馈。此外，将其偏振和相位受到控制的第三种子光波和分割后的第三上行信号光耦合。然后，将耦合后的光信号转换为光信号以便检测与上行信号光相对应的上行信号。通过对所述装置的描述，本领域技术人员可以容易地理解上述处理例程。因此，将省略对其的详细描述。

根据本发明第一实施例的光检测装置和方法可以有效地检测与上行信号光相对应的电信号。然而，应当实时地跟踪和控制用于光检测的最佳偏振和相位。将参照图3来描述本发明第一实施例中的能够解决这种问题的光检测装置和方法。

图3是根据本发明第二实施例的光检测装置的配置图。

参照图3，根据本发明第二实施例的光检测装置是在CO侧提供的，并且包括SMLD 301、第一分光器302、WDM复用器303、光环形器304、WDM复用器/解复用器305、WDM解复用器306、第五分光器307、第二分光器308、水平偏振控制器309、第一相位控制器310、第三分光器311、第一平衡相干接收器312、第二平衡相干接收器314、第一处理器316、垂直偏振控制器317、第二相位控制器318、第四分光器319、第四平衡相干接收器320、第三平衡相干接收器322、第二处理器324、电信号(信号电流)加法器325、以及HPF 330。同时，用户侧的ONU包括R-SOA 51。

用户侧的ONU通过使用R-SOA等将从CO侧的OLT接收的种子光波调制为没有DC分量的上行信号光，即，基于所接收的种子光波产生不包括反射噪声的频率分量的上行信号光，并且将所产生的上行信号光发送给OLT。

在下文中，将描述根据本发明第二实施例的由CO侧提供的种子光波的传输路径(操作)和由用户侧传输的上行信号光的传输路径(操作)。将参照此来描述根据本发明第二实施例的光检测装置和方法如下。

当SMLD 301产生激光种子光波并且输出所产生的激光种子光波到第一分光器302时，第一分光器302分割该种子光波，并且将分割后的种子光波的一部分通过WDM复用器303、光环形器304、光线路和WDM复用器/解复用器305的解复用器注入到R-SOA 51。

同时，R-SOA 51将注入的种子光波调制为没有DC分量的上行信号光，即，产生不包括反射噪声的频率分量的上行信号光，并且将所产生的上行信号光输出到光线路。通过该光线路，没有DC分量的上行信号光经由WDM复用器/解复用器305的复用器、光线路、光环形器304和WDM解复用器306而被输入到第五分光器307。

同时，将第一分光器302分割的种子光波的其它部分输入到第二分光器308。

输入的种子光波被第二分光器308分割，并且分别被输入到水平偏振控制器309和垂直偏振控制器317。

然后，水平偏振控制器309对于从第二分光器308接收的种子光波控制水平偏振，并且将具有水平偏振“⊙”的种子光波通过第一相位控制器310输出到第三分光器311。同时，垂直偏振控制器317对于从第二分光器308接收的种子光波控制垂直偏振，并且将具有垂直偏振“↑”的种子光波通过第二相位控制器318输出到第四分光器319。

具有水平偏振“⊙”的种子光波被第三分光器311分割，并且被输入到第一平衡相干接收器312和第二平衡相干接收器314。没有DC分量的上行信号光被第五分光器307分割，并且被输入到第一平衡相干接收器312、第二平衡相干接收器314、第三平衡相干接收器322和第四平衡相干接收器320。

具有垂直偏振“↑”的种子光波被第四分光器319分割，并且被输入到第三平衡相干接收器322和第四平衡相干接收器320。

同时，以这样的方式设置第三分光器311，所述方式即：被第三分光器311分割的具有水平偏振“⊙”的种子光波，即被输入到第一平衡相干接收器312和第二平衡相干接收器314的具有水平偏振“⊙”的各个种子光波具有相同的偏振和相位。此外，以这样的方式设置第四分光器319，所述方式即：被第四分光器319分割的具有垂直偏振“↑”的种子光波，即被输入到第三平衡相干接收器322和第四平衡相干接收器320的具有垂直偏振“↑”的各个种子光波具有相同的偏振和相位。此外，可以以这样的方式设置第五分光器307，所述方式即：被第五分光器307分割的没有DC分量的上行信号光，即，被输入到第一平衡相干接收器312、第二平衡相干接收器314、第三平衡相干接收器322、第四平衡相干接收器320的各个上行信号光具有相同的偏振和相位。

为此，第二平衡相干接收器314将具有水平偏振“⊙”并且从第三分光器311接收的种子光波和从第五分光器307接收的上行信号光耦合。然后，第二平衡相干接收器314将与水平偏振“⊙”有关的耦合后的光信号转换为第二电信号，并且将第二电信号输出到第一处理器316。

第一处理器316基于从第二平衡相干接收器314接收的第二电信号设置具有水平偏振“⊙”并且从水平偏振控制器309输入的种子光波的相位控制值，并且控制第一相位控制器310。

第三平衡相干接收器322将具有垂直偏振“↑”并且从第四分光器319接收的种子光波与从第五分光器307接收的上行信号光耦合。然后，第三平衡相干接收器322将与垂直偏振“↑”有关的耦合后的光信号转换为第三电信号，并且将该第三电信号输出到第二处理器324。

第二处理器324基于从第三平衡相干接收器322接收的第三电信号设置具有垂直偏振“↑”并且从垂直偏振控制器317输入的种子光波的相位控制值，并且控制第二相位控制器318。

同时，第一平衡相干接收器312将具有水平偏振“⊙”并且从第三分光器311接收的种子光波与从第五分光器307接收的上行信号光耦合，将与水平偏振“⊙”有关的耦合后的光信号转换为第一电信号，并且将该第一电信号输出到电信号加法器325。

第四平衡相干接收器320将具有垂直偏振“↑”并且从第四分光器319接收的种子光波与从第五分光器307接收的上行信号光耦合，将与垂直偏振“↑”有关的耦合后的光信号转换为第四电信号，并且将该第四电信号输出到电信号加法器325。

实现根据本发明第二实施例的光检测装置，以便分别在种子光波和上行信号光到达光检测装置之后执行对于具有水平偏振“⊙”的种子光波和具有垂直偏振“↑”的种子光波的相位控制，而不实时地执行偏振控制。

也就是说，第一处理器316设置与具有水平偏振“⊙”的种子光波有关的对应的相位控制值使得由第二平衡相干接收器314转换(检测)的第二电信号的电流值具有最大值，并且控制第一相位控制器310以便控制具有水平偏振“⊙”且已经通过了水平偏振控制器309的种子光波的相位。第二处理器324设置与具有垂直偏振“↑”的种子光波有关的对应的相位控制值使得由第三平衡相干接收器322转换(检测)的第三电信号的电流值具有最大值，并且控制第二相位控制器318以便控制具有垂直偏振“↑”且已经通过了垂直偏振控制器317的种子光波的相位。

在具有水平偏振“⊙”并且被输入到第三分光器311的种子光波的相位和具有垂直偏振“↑”并且被输入到第四分光器319的种子光波的相位受控制的这种状态下，由第一平衡相干接收器312转换并且与水平偏振“⊙”有关的第一电信号和由第四平衡相干接收器320转换并且与垂直偏振“↑”有关的第四电信号由电信号(信号电流)加法器325相加，然后被输出到HPF 330。此时，电信号加法器325检测与上行信号光相对应的电信号。

HPF 330去除从电信号加法器325接收的与上行信号光相对应的电信号的DC分量，并且提取最后的上行信号。这样，使用通过电信号加法器325和HPF 330检测的电信号的电流值作为上行信号的电流值。

根据以下处理例程来执行根据本发明第二实施例的光检测方法。首先，分割由SMLD 301产生的种子光波。通过控制一些分割后的种子光波的水平偏振来将这些分割后的种子光波分割为第一和第二种子光波。通过控制另一些分割后的种子光波的垂直偏振来将这些分割后的种子光波分割为第三和第四种子光波。此外，将没有DC分量且从R-SOA 51(即，ONU)接收的上行信号光分割为第一到第四上行信号光。基于第二电信号来控制其水平偏振已经受到控制的第一和第二种子光波的相位，并且基于第三电信号来控制其垂直偏振已经受到控制的第三和第四种子光波的相位。将其水平偏振和相位已经受到控制的第一种子光波与分割后的第一上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为第一电信号。将其水平偏振和相位已经受到控制的第二种子光波与分割后的第二上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为第二电信号以便反馈。将其垂直偏振和相位已经受到控制的第三种子光波与分割后的第三上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为第三电信号以便反馈。将其垂直偏振和相位已经受到控制的第四种子光波与分割后的第四上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为第四电信号。基于转换后的第一和第四电信号，检测与上行信号光相对应的上行信号。通过对所述光检测装置的以上描述，本领域技术人员将容易地理解所述处理例程。因此，将省略对该例程的详细描述。

根据本发明第二实施例的光检测装置和方法通过只实时地跟踪用于光检测的相位来执行相干检测。参照图4，将描述根据本发明第三实施例的光检测装置，其在不跟踪上行信号光的偏振和相位的情况下执行光检测。

图4是根据本发明第三实施例的光检测装置的配置图。

参照图4，根据本发明第三实施例的光检测装置是在CO侧提供的，并且包括SMLD 401、第一分光器402、光环形器404、WDM复用器/解复用器405、WDM解复用器406、第五分光器407、第二分光器408、水平偏振控制器409、第三分光器410、第一平衡相干接收器411、第一延迟器(无源相位控制器)413、第二平衡相干接收器414、垂直偏振控制器416、第四分光器417、第三平衡相干接收器418、第二延迟器420、第四平衡相干接收器421、第一电信号(信号电流)加法器423、第二电信号加法器424、电信号比较器425和HPF 430。同时，用户侧的ONU包括R-SOA 51。

用户侧的ONU通过使用R-SOA等将从CO侧的OLT接收的种子光波调制为没有DC分量的上行信号光，即，基于所接收的种子光波产生不包括反射噪声的频率分量的上行信号光，并且将所产生的上行信号光发送给OLT。

在下文中，将描述由CO侧提供的种子光波的传输路径(操作)和由用户侧传输的上行信号光的传输路径(操作)。将参照此来描述根据本发明第三实施例的光检测装置和方法如下。

当SMLD 401产生激光种子光波并且输出所产生的激光种子光波到第一分光器402时，第一分光器402分割该种子光波，并且将分割后的种子光波的一部分通过WDM复用器403、光环形器404、光线路和WDM复用器/解复用器405的解复用器注入到R-SOA 51。

R-SOA 51将注入的种子光波调制为没有DC分量的上行信号光，即，产生不包括反射噪声的频率分量的上行信号光，并且将所产生的上行信号光输出到光线路。没有DC分量的上行信号光经由WDM复用器/解复用器405的复用器、光线路、光环形器404和WDM解复用器406而被输入到第五分光器407。

同时，将第一分光器402分割的种子光波的其它部分输入到第二分光器408。

输入到第二分光器408的种子光波被第二分光器408分割，然后被输入到水平偏振控制器409和垂直偏振控制器416。

水平偏振控制器409控制从第二分光器408接收的种子光波的水平偏振，并且将具有水平偏振“⊙”的种子光波输出到第三分光器410。

具有水平偏振“⊙”的种子光波被第三分光器410分割，并且被输入到第一平衡相干接收器411和第一延迟器413。然后，第一延迟器413延迟具有水平偏振“⊙”并且从第三分光器410接收的种子光波的相位，并且将其相位与具有水平偏振“⊙”并且被输入到第一平衡相干接收器411的种子光波不同的、具有水平偏振“⊙”的种子光波输出到第二平衡相干接收器414。

垂直偏振控制器416控制从第二分光器408接收的种子光波的垂直偏振，并且将具有垂直偏振“↑”的种子光波输出到第四分光器417。

具有垂直偏振“↑”的种子光波被第四分光器417分割，并且被输入到第三平衡相干接收器418和第二延迟器420。然后，第二延迟器420延迟具有垂直偏振“↑”并且从第四分光器417接收的种子光波的相位，并且将其相位与具有垂直偏振“↑”并且被输入到第三平衡相干接收器418的种子光波不同的、具有垂直偏振“↑”的种子光波输出到第四平衡相干接收器421。

同时，没有DC分量的上行信号光被第五分光器407分割，并且被输入到第一平衡相干接收器411、第二平衡相干接收器414、第三平衡相干接收器418和第四平衡相干接收器421。可以以这样的方式设置第五分光器407，所述方式即：没有DC分量并且被第五分光器407分割后的上行信号光，即，分别被输入到第一平衡相干接收器411、第二平衡相干接收器414、第三平衡相干接收器418的上行信号光具有相同的偏振和相位。

同时，第一平衡相干接收器411将具有水平偏振“⊙”并且从第三分光器410接收的种子光波与从第五分光器407接收的上行信号光耦合，将与水平偏振“⊙”有关的耦合后的光信号转换为第一电信号，并且将第一电信号输出到第一电信号加法器423。

第三平衡相干接收器418将具有垂直偏振“↑”并且从第四分光器417接收的种子光波与从第五分光器407接收的上行信号光耦合，将与垂直偏振“↑”有关的耦合后的光信号转换为第三电信号，并且将第三电信号输出到第一电信号加法器423。

然后，第一电信号加法器423将从第一平衡相干接收器411接收的第一电信号和从第三平衡相干接收器418接收的第三电信号相加，并且输出相加后的电信号到电信号比较器425。

同时，第二平衡相干接收器414将从第一延迟器413接收的具有水平偏振“⊙”以及延迟的相位的种子光波和从第五分光器407接收的上行信号光耦合，将与水平偏振“⊙”和延迟的相位有关的耦合后的光信号转换为第二电信号，并且将第二电信号输出到第二电信号加法器424。

第四平衡相干接收器421将从第二延迟器420接收的具有垂直偏振“↑”和延迟的相位的种子光波与从第五分光器407接收的上行信号光耦合，将与垂直偏振“↑”和延迟的相位有关的耦合后的光信号转换为第四电信号，并且将该第四电信号输出到第二电信号加法器424。

然后，第二电信号加法器424将从第二平衡相干接收器414接收的第二电信号和从第四平衡相干接收器421接收的第四电信号相加，并且将相加后的电信号输出到电信号比较器425。

电信号比较器425在从第一和第二电信号加法器423和424接收的电信号之间选择具有最大电流值的电信号，并且将所选择的电信号输出到HPF430。此时，电信号比较器425检测与上行信号光相对应的电信号。

HPF 430去除与上行信号光相对应并且从电信号比较器425接收的电信号的DC分量，并且提取最后的上行信号。这样，使用通过电信号比较器425和HPF 430检测的电信号的电流值作为上行信号的电流值。

根据本发明第三实施例的光检测装置比较通过具有不同相位的多个种子光波检测的电信号的电流值，去除DC分量，并且检测具有最大电流值的电信号(信号电流)作为与上行信号光相对应的电信号。通过具有不同相位的多个种子光波检测的电信号包括当第一和第三平衡相干接收器411和418检测彼此正交但是具有相同相位的具有水平偏振“⊙”的种子光波和具有垂直偏振“↑”的种子光波的电信号并且将其相加时获得的电信号、以及当第二和第四平衡相干接收器414和421检测彼此正交但是具有相同相位的具有水平偏振“⊙”的种子光波和具有垂直偏振“↑”的种子光波的电信号并且将其相加时获得的电信号。

同时，根据以下处理例程来执行根据本发明第三实施例的光检测方法。首先，SMLD 401产生激光种子光波，并且分割所产生的种子光波。控制分割后的种子光波的一部分的水平偏振，以便输出具有水平偏振的种子光波，并且控制分割后的种子光波的其它部分的垂直偏振，以便输出具有垂直偏振的种子光波。将具有水平偏振的种子光波与从R-SOA 51(即，ONU)接收的没有DC分量的分割后的上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为第一电信号。将具有垂直偏振的种子光波与从R-SOA 51(即，ONU)接收的没有DC分量的分割后的上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为第三电信号。此外，延迟具有水平偏振的种子光波的相位，并且延迟具有垂直偏振的种子光波的相位。将具有水平偏振和延迟的相位的种子光波与从ONU接收的没有DC分量的分割后的上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为第二电信号。将具有垂直偏振和延迟的相位的种子光波与从ONU接收的没有DC分量的分割后的上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为第四电信号。基于转换后的第一到第四电信号，检测与上行信号光相对应的电信号，并且去除该电信号的DC分量以便检测最后的上行信号。通过对所述装置的描述，本领域技术人员可以容易地理解上述过程。因此，将省略对其的详细描述。

图7是根据本发明第三实施例的修改的光检测装置的配置。

参照图7，根据本发明第三实施例的修改的光检测装置是在CO侧提供的，并且包括SMLD 701、第一分光器702、WDM复用器703、光环形器704、WDM复用器/解复用器705、WDM解复用器706、第二偏振分束器707、第四分光器708、第五分光器709、第一偏振分束器710、第二分光器711、第一平衡相干接收器712、第一延迟器(无源相位控制器)713、第二平衡相干接收器714、第三分光器717、第三平衡相干接收器718、第二延迟器720、第四平衡相干接收器721、第一电信号(信号电流)加法器723、第二电信号加法器724、第三电信号加法器725和HPF 730。同时，用户侧的ONU包括R-SOA 51。

用户侧的ONU通过使用R-SOA等将从CO侧的OLT接收的种子光波调制为没有DC分量的上行信号光，即，基于所接收的种子光波产生不包括反射噪声的频率分量的上行信号光，并且将该上行信号光发送给OLT。

在下文中，将描述根据本发明第三实施例的修改的由CO侧提供的种子光波的传输路径(操作)和由用户侧传输的上行信号光的传输路径(操作)。将参照此来描述根据本发明第三实施例的修改的光检测装置和方法如下。

当SMLD 701产生激光种子光波并且输出所产生的激光种子光波到第一分光器702时，第一分光器702分割该种子光波，并且将分割后的种子光波的一部分通过WDM复用器703、光环形器704、光线路和WDM复用器/解复用器705的解复用器注入到R-SOA 51。

R-SOA 51将注入的种子光波调制为没有DC分量的上行信号光，即，产生不包括反射噪声的频率分量的上行信号光，并且将所产生的上行信号光输出到光线路。没有DC分量的上行信号光，即不包括反射噪声的频率分量的上行信号光经由WDM复用器/解复用器705的复用器、光线路、光环形器704和WDM解复用器706而被输入到第二偏振分束器707。

同时，将第一分光器702分割后的种子光波的其它部分输入到第一偏振分束器710。

第一偏振分束器710将从分光器702接收的种子光波分割为具有水平偏振“⊙”的种子光波和具有垂直偏振“↑”的种子光波。然后，第一偏振分束器710将具有水平偏振“⊙”的种子光波输出到第二分光器711，并且将具有垂直偏振“↑”的种子光波输出到第三分光器717。

第二分光器711分割具有水平偏振“⊙”的种子光波，并且将分割后的种子光波分别输入到第一平衡相干接收器712和第一延迟器713。然后，第一延迟器713延迟具有水平偏振“⊙”并且从第二分光器711接收的种子光波的相位，并且将其相位与具有水平偏振“⊙”并且被输入到第一平衡相干接收器712的种子光波的相位不同的具有水平偏振“⊙”的种子光波输出到第二平衡相干接收器714。

第三分光器717分割具有垂直偏振“↑”的种子光波，并且将分割后的种子光波分别输入到第三平衡相干接收器718和第二延迟器720。然后，第二延迟器720延迟具有垂直偏振“↑”并且从第三分光器717接收的种子光波的相位，并且将其相位与具有垂直偏振“↑”并且被输入到第三平衡相干接收器718的种子光波的相位不同的具有垂直偏振“↑”的种子光波输出到第四平衡相干接收器721。

同时，没有DC分量的上行信号光，即不包括反射噪声的频率分量的上行信号光被第二偏振分束器707分割为具有水平偏振“⊙”的上行信号光和具有垂直偏振“↑”的上行信号光。具有水平偏振“⊙”的上行信号光被输入到第四分光器708，具有垂直偏振“↑”的上行信号光被输入到第五分光器709。

具有水平偏振“⊙”的上行信号光被第四分光器708分割，并且被输入到第一平衡相干接收器712和第二平衡相干接收器714。具有垂直偏振“↑”的上行信号光被第五分光器709分割，并且被输入到第三平衡相干接收器718和第四平衡相干接收器721。因此，被输入到各个平衡相干接收器712、714、718和721的种子光波和上行信号光具有相同的偏振。

第一平衡相干接收器712将具有水平偏振“⊙”并且从第二分光器711接收的种子光波与具有水平偏振“⊙”并且从第四分光器708接收的上行信号光耦合，将与水平偏振“⊙”有关的耦合后的光信号转换为第一电信号，并且将第一电信号输出到第一电信号加法器723。

第二平衡相干接收器714将从第一延迟器713接收的具有水平偏振“⊙”和延迟的相位的种子光波与具有水平偏振“⊙”并且从第四分光器708接收的上行信号光耦合，将与水平偏振“⊙”和延迟的相位有关的耦合后的光信号转换为第二电信号，并且将第二电信号输出到第一电信号加法器723。

第一电信号加法器723将从第一平衡相干接收器712接收的第一电信号和从第二平衡相干接收器714接收的第二电信号相加，并且将相加后的电信号输出到第三电信号加法器725。

第三平衡相干接收器718将具有垂直偏振“↑”并且从第三分光器717接收的种子光波与具有垂直偏振“↑”并且从第五分光器709接收的上行信号光耦合，将与垂直偏振“↑”有关的耦合后的光信号转换为第三电信号，并且将第三电信号输出到第二电信号加法器724。

第四平衡相干接收器721将从第二延迟器720接收的具有垂直偏振“↑”和延迟的相位的种子光波与具有垂直偏振“↑”并且从第五分光器709接收的上行信号光耦合，将与垂直偏振“↑”和延迟的相位有关的耦合后的光信号转换为第四电信号，并且将该第四电信号输出到第二电信号加法器724。

第二电信号加法器724将从第三平衡相干接收器718接收的第三电信号和从第四平衡相干接收器721接收的第四电信号相加，并且将相加后的电信号输出到第三电信号加法器725。

然后，第三电信号加法器725可以通过使用从第一和第二电信号加法器723和724接收的电信号，提取与光信号的相位和偏振无关的上行信号。此外，可以通过使该上行信号经过被配置为从该上行信号中去除DC分量(即，反射噪声的频率分量)的HPF 730来获取没有噪声的上行信号。

同时，根据以下处理例程来执行根据本发明第三实施例的修改的光检测方法。首先，SMLD 701产生激光种子光波，并且该激光种子光波被分割为具有水平偏振的第一和第二种子光波以及具有垂直偏振的第三和第四种子光波。此外，将没有DC分量并且从R-SOA 51(即，ONU)接收的上行信号光分割为具有水平偏振的第一和第二上行信号光以及具有垂直偏振的第三和第四上行信号光。延迟具有水平偏振的第二种子光波的相位，并且延迟具有垂直偏振的第四种子光波的相位。将具有水平偏振的第一种子光波和具有水平偏振的第一上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为第一电信号。将其相位已经被延迟的具有水平偏振的第二种子光波与具有水平偏振的第二上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为第二电信号。将具有垂直偏振的第三种子光波和具有垂直偏振的第三上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为第三电信号。将其相位已经被延迟的具有垂直偏振的第四种子光波与具有垂直偏振的第四上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为第四电信号。基于转换后的第一到第四电信号，检测与上行信号光相对应的上行信号。通过对所述装置的描述，本领域技术人员可以容易地理解上述过程。因此，将省略对其的详细描述。

同时，存在很多种能够获取上行信号而不考虑上行信号光的相位的方法。将描述所述方法之一如下。

当图7的R-SOA 51将种子光波调制为没有DC分量的上行信号光，即不包括反射噪声的频率分量的上行信号光时，执行图8的过程。即，当要发送NRZ信号，即NRZ数据时，使用具有图8描述的真值表的异或非门。要发送的信号S(t)和通过将异或非门XNOR的输出延迟一位获得的信号S_d(t-T)输入到异或非门XNOR。然后，R-SOA 51通过使用异或非门XNOR的输出S_d(t)，将种子光波调制为没有DC分量的上行信号光，即，不包括反射噪声的频率分量的上行信号光。

在这种情况下，在要发送的信号和调制信号之间，建立如下面的式4表示的关系。

$S_d\left(t\right)=S\left(t\right)\⊕S_d(t-T)$ 式4

同时，可以如图9和10所示的那样来实现图7的第一平衡相干接收器712、第二平衡相干接收器714、第三平衡相干接收器718和第四平衡相干接收器721。

此时，可以将包括所接收的上行信号光E_S(t)、反射噪声光(反射光)E_R(t)、参考光E_Ref(t)的光信号表示为下面的式5。

E_S(t)＝A_S(t)exp[-i(ωt+φ_S)]

E_R(t)＝A_R，i(t)exp[-i(ωt+φ_R，i)]    式5

E_Ref(t)＝A_Ref(t)exp[-i(ωt+φ_Ref)]

这里，A_S(t)表示R-SOA 51发送的信号光，即，图8的信号S_d(t)。

在第一平衡相干接收器712中，可以将检测电流表示为下面的式6，式6为如式3所述的具有垂直偏振的光信号的cos(φ_S-φ_Ref)。

式6

这里，φ_S和φ_Ref表示信号光和参考光的相位。

此时，当使式6的检测电流通过HPF以去除反射噪声时，可以将检测电流表示为下面的式7。

式7

当将式7的检测电流划分为两个电流时，划分后的电流的一部分可以被延迟一位并且被输入到混合器，并且其它部分可以被直接输入到混合器。然后，可以获取如下式8表示的输出。

式8

此时，混合器根据图8的真值表操作。因此，当用式4代替式8时，第一平衡相干接收器712具有被表示为下式9的输出。

式9

同时，当第一延迟器713控制光信号使得出现90度的相位差时，通过上述过程，第二平衡相干接收器714具有被表示为下式10的输出。

式10

同时，当第一电信号加法器723将式9和式10的信号电流相加时，可以获取被表示为下式11的信号电流。也就是说，可以获取具有水平偏振的信号光的信号电流，而与上行信号光的相位无关。

式11

通过上述过程，也可以通过图10的第三平衡相干接收器718和第四平衡相干接收器721获取信号电流。当第二电信号加法器724将信号电流相加时，可以获取具有垂直偏振的信号光的信号电流，而与上行信号光的相位无关。

此外，当第三电信号加法器725将第一电信号加法器723的输出信号电流与第二电信号加法器724的输出信号电流相加时，可以获取与偏振无关的上行信号光的信号电流。

根据本发明第三实施例的光检测装置和方法可以在不跟踪上行信号光的偏振和相位的情况下，即，在不执行实时偏振控制和实时相位控制的情况下执行光检测。

在根据本发明第三实施例的光检测装置和方法中，提供多个相位控制器、多个平衡相干接收器和多个电信号加法器以便通过使用具有不同相位的多个种子光波来检测与上行信号光相对应的电信号。因此，可以更准确和有效地执行光检测。

图11是根据本发明第三实施例的另一修改的光检测装置的配置图。图12是图示用于解释在本发明中使用的调制过程的发送器的示例的图。图13是图示用于解释在本发明中使用的差分解码过程的接收器的示例的图。图14是图示用于解释在本发明中使用的差分解码过程的接收器的另一示例的图。

参照图11，根据本发明第三实施例的修改的光检测装置是在CO侧提供的，并且包括单模激光(SML)种子光波产生器1001、分光器1002、光环形器1003、第一WDM复用器/解复用器1004、第一偏振分束器1005、第二WDM复用器/解复用器1006、第二偏振分束器1007、第一3×3耦合器1008、第二3×3耦合器1009、光电二极管1010以及接收器电子电路1011。同时，在光线路上提供第三WDM复用器/解复用器1020，并且在用户侧的ONU中提供R-SOA 51。

用户侧的ONU通过使用R-SOA等将从CO侧的OLT接收的种子光波调制为没有DC分量的上行信号光，即，基于所接收的种子光波产生不包括反射噪声的频率分量的上行信号光，并且将该上行信号光发送给OLT。

在下文中，将描述根据本发明第三实施例的修改的、由CO侧提供的种子光波的传输路径(操作)和由用户侧传输的上行信号光的传输路径(操作)。将参照此来描述根据本发明第三实施例的修改的光检测装置和方法如下。

图11示出了通过使用上述光检测方法配置WDM-PON的示例。首先，当SML种子光波产生器1001产生具有波长λ₁...，λ_i...，λ_n的种子光波并且将所产生的种子光波输出到分光器1002时，分光器1002分割该种子光波，并且将所述种子光波中的一些通过光环形器1003发送到光线路。然后，存在于光线路上的第三WDM复用器/解复用器1020分割种子光波，并且将具有波长λ_i的种子光波注入到在ONU中提供的R-SOA 51。

同时，R-SOA 51将注入的种子光波调制为没有DC分量的上行信号光，即，产生不包括反射噪声的频率分量的上行信号光，并且将该上行信号光发送到光线路。换言之，R-SOA 51通过使用被编码以便不包括小于种子光波的线宽(line width)的频率分量的上行信号来调制和放大注入的种子光波，并且发送不包括与反射光的线宽相对应的种子光波的频率分量的上行信号光。此时，执行差分编码，使得OLT侧的接收器容易地检测上行信号光。参照图12，当要发送的数据为S(t)并且通过差分编码而被编码为S_d(t)时，建立关系

这里，

表示异或非XNOR运算，T表达一位的周期。

沿着光线路的第三WDM复用器/解复用器1020将所述上行信号光与具有不同波长的上行信号光进行WDM复用，然后将其输入到OLT的光环形器1003。然后，该上行信号光通过光环形器1003而被输入到第一WDM复用器/解复用器1004，并且被解复用(波长分割)。将具有波长λ_i的上行信号光输入到第一偏振分束器1005。

第一偏振分束器1005将上行信号光分割为具有横向电(TE-transverse electric)分量的光信号和具有横向磁(TM-transverse magnetic)分量的光信号。第一偏振分束器1005将具有TE分量的上行信号光，即TE偏振光传送到第一3×3耦合器1008，并且将具有TM分量的上行信号光，即TM偏振光传送到第二3×3耦合器1009。

同时，第二WDM解复用器/复用器1006将分光器1002分割的种子光波的其它部分解复用(波长分割)。将具有波长λ_i的种子光波输入到第二偏振分束器1007。

第二偏振分束器1007将输入的种子光波分割为具有TE分量的光信号和具有TM分量的光信号。第二偏振分束器1007将具有TE分量的种子光波，即TE偏振光传送到第一3×3耦合器1008，并且将具有TM分量的种子光波，即TM偏振光传送到第二3×3耦合器1009。

因此，被输入到第一和第二3×3耦合器1008和1009的种子光波和上行信号光具有相同的偏振。

将被第一偏振分束器1005分割的TE分量上行信号光和被第二偏振分束器1007分割的TE分量种子光波输入到第一3×3耦合器1008的三个输入端中的两个输入端，以便光学地耦合所述信号。然后，从三个输出端输出对应的光信号。也就是说，参照图13，将上行信号光和反射光的混合光

与参考光

输入到第一3×3耦合器1008的这两个输入端，以便光学地耦合所述信号。然后，从第一3×3耦合器1008的三个输出端输出对应的光信号，并且该光信号被注入到所述多个光电二极管1010中的三个对应的光电二极管。然后，这三个光电二极管1010将对应的光信号转换为电信号，并且输出转换后的电信号到接收器电子电路1011(参照图13或图14)。此时，由三个光电二极管1010转换和输出的各个检测电流可以被表示为下式12、13和14(参照A.W.Davis，M.J.Pettitt，J.P.King，S.Wright，″Phase diversity techniques for coherent optical receivers″，J.of Lightw.Technol.，vol.LT-5，no.4，pp561～572，Apr.，1987)。

$I_1{\left(t\right)}^{\′}=R[\frac{E_{S_d}\left(t\right)}{\sqrt{3}}+\frac{E_R\left(t\right)}{\sqrt{3}}+\frac{E_{\mathrm{ref}}\left(t\right)}{\sqrt{3}}{e}^{i(2\mathrm{\π}/3)}]{[\frac{E_{S_d}\left(t\right)}{\sqrt{3}}+\frac{E_R\left(t\right)}{\sqrt{3}}+\frac{E_{\mathrm{ref}}\left(t\right)}{\sqrt{3}}{e}^{i(2\mathrm{\π}/3)}]}^{*}$

式12

$I_2{\left(t\right)}^{\′}=R[\frac{E_{S_d}\left(t\right)}{\sqrt{3}}+\frac{E_R\left(t\right)}{\sqrt{3}}{e}^{i(\mathrm{\π}/3)}+\frac{E_{\mathrm{ref}}\left(t\right)}{\sqrt{3}}{e}^{i(\mathrm{\π}/3)}]{[\frac{E_{S_d}\left(t\right)}{\sqrt{3}}+\frac{E_R\left(t\right)}{\sqrt{3}}{e}^{i(\mathrm{\π}/3)}+\frac{E_{\mathrm{ref}}\left(t\right)}{\sqrt{3}}{e}^{i(2\mathrm{\π}/3)}]}^{*}$

式13

$I_3{\left(t\right)}^{\′}=R[\frac{E_{S_d}\left(t\right)}{\sqrt{3}}+\frac{E_R\left(t\right)}{\sqrt{3}}{e}^{i(2\mathrm{\π}/3)}+\frac{E_{\mathrm{ref}}\left(t\right)}{\sqrt{3}}]{[\frac{E_{S_d}\left(t\right)}{\sqrt{3}}+\frac{E_R\left(t\right)}{\sqrt{3}}{e}^{i(\mathrm{\π}/3)}+\frac{E_{\mathrm{ref}}\left(t\right)}{\sqrt{3}}]}^{*}$

式14

同时，使被表示为式12到14的检测电流通过HPF以便仅使等于或大于与反射光或种子光波的线宽相对应的频率的分量通过，并且注入具有大于上行信号光的强度的参考光。然后，可以忽略反射噪声和对于纯上行信号光的

因此，可以将式12到14表示为下式15到17。

$I_1\left(t\right)=R\left[\frac{E_l{E}_o{S}_d\left(t\right)}{3}\cos (\mathrm{\Δ\φ}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})\right]$

$=\frac{{\mathrm{RE}}_l{E}_o{S}_d\left(t\right)}{3}[\cos \left(\mathrm{\Δ\φ}\right)\cos \left(\frac{2\mathrm{\π}}{3}\right)+\sin \left(\mathrm{\Δ\φ}\right)\sin \left(\frac{2\mathrm{\π}}{3}\right)]$ 式15

$=\frac{{\mathrm{RE}}_l{E}_o{S}_d\left(t\right)}{3}[-\frac{1}{2}\cos \left(\mathrm{\Δ\φ}\right)+\frac{\sqrt{3}}{2}\sin \left(\mathrm{\Δ\φ}\right)]$

$I_2\left(t\right)=\frac{{\mathrm{RE}}_i{E}_o{S}_d\left(t\right)}{3}\cos \left(\mathrm{\Δ\φ}\right)$ 式16

$I_3\left(t\right)=R\left[\frac{E_l{E}_o{S}_d\left(t\right)}{3}\cos (\mathrm{\Δ\φ}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\right]$

$=\frac{{\mathrm{RE}}_l{E}_o{S}_d\left(t\right)}{3}[\cos \left(\mathrm{\Δ\φ}\right)\cos \left(\frac{2\mathrm{\π}}{3}\right)-\sin \left(\mathrm{\Δ\φ}\right)\sin \left(\frac{2\mathrm{\π}}{3}\right)]$ 式17

$=\frac{{\mathrm{RE}}_l{E}_o{S}_d\left(t\right)}{3}[-\frac{1}{2}\cos \left(\mathrm{\Δ\φ}\right)-\frac{\sqrt{3}}{2}\sin \left(\mathrm{\Δ\φ}\right)]$

在式15到17中，Δφ等于φ_S-φ_ref(Δφ＝φ_S-φ_ref)。

式15到17可以被线性地组合以获得同相项(I(t))cos(Δφ)和正交项(Q(t))sin(Δφ)。

例如，同相项(I(t))和正交相位项(Q(t))可以被表示为下式18和19。

I(t)＝I₂(t)    式18

$Q\left(t\right)=\frac{[I_1\left(t\right)-I_3\left(t\right)]}{\sqrt{3}}$ 式19

因此，如图13所示，当I₂(t)变为I(t)，从I₁(t)中减去I₂(t)，并且提供增益

时，可以获取Q(t)。此外，如图13所示，延迟同相项的一位，并且通过混合器将延迟后的同相项乘以对应的同相项。延迟正交相位项的一位，并且通过另一个混合器将延迟后的正交相位项乘以对应的正交相位项。然后，可以将结果表示为下式20和21。此时，由于各个混合器的输入信号为AC信号，因此所述混合器可以作为异或XOR运算器工作。

$S_I\left(t\right)=\left[E_l{E}_0{S}_d\left(t\right)\cos \left(\mathrm{\Δ\φ}\right)\right]\⊗\left[E_l{E}_0{S}_d(t-T)\cos \left(\mathrm{\Δ\φ}\right)\right]$

  式20

$=E_1^2{E}_0^{2}S\left(t\right){\left[\cos \left(\mathrm{\Δ\φ}\right)\right]}^2$

$S_Q\left(t\right)=\left[E_l{E}_0{S}_d\left(t\right)\sin \left(\mathrm{\Δ\φ}\right)\right]\⊗\left[E_l{E}_0{S}_d(t-T)\sin \left(\mathrm{\Δ\φ}\right)\right]$

式21

$=E_1^2{E}_0^{2}S\left(t\right){\left[\sin \left(\mathrm{\Δ\φ}\right)\right]}^2$

因此，可以根据通过将式20和21相加表示的式22来获取要发送的信号的TM分量信号。

$S\left(t\right)=\frac{S_I\left(t\right)+S_Q\left(t\right)}{E_L^2{E}_0^2}$ 式22

同时，将被第一偏振分束器1005分割的TM分量上行信号和被第二偏振分束器1007分割的TM分量种子光波输入到第二3×3耦合器1009的三个输入端中的两个输入端，以便光学地耦合所述信号。然后，从第二3×3耦合器1009的三个输出端输出对应的光信号。也就是说，参照图13，上行信号光和反射光的混合光与参考光被输入到第二3×3耦合器1009的这两个输入端，以便光学地耦合所述信号。然后，对应的光信号被从第二3×3耦合器1009的三个输出端输出，并且被注入到所述多个光电二极管1010中的三个光电二极管。这三个光电二极管1010将对应的光信号转换为电信号，并且将电信号输出到接收器电子电路1011。

此后，可以通过利用与TE分量信号的上述处理方法相同的方法将TM分量上行信号光与参考光混合，来获得具有式22的形式的TM分量信号。然后，当将TE偏振分量信号和TM偏振分量信号相加以检测与上行信号光相对应的上行信号时，可以去除信号光的偏振相关性。

同时，作为接收器的另一示例，可以以如图14所示的这种方式来配置接收器。也就是说，可以将式12到14的检测电流彼此相减以获得被表示为下式23到25的电流信号。

$I_1^{\mathrm{diff}}\left(t\right)=I_1{\left(t\right)}^{\′}-I_3{\left(t\right)}^{\′}=\frac{{\mathrm{RE}}_l{E}_0{S}_d\left(t\right)}{3}\sqrt{3}\sin \left(\mathrm{\Δ\φ}\right)$ 式23

$I_2^{\mathrm{diff}}\left(t\right)=I_2{\left(t\right)}^{\′}-I_1{\left(t\right)}^{\′}=\frac{{\mathrm{RE}}_l{E}_0{S}_d\left(t\right)}{3}[\frac{3}{2}\cos \left(\mathrm{\Δ\φ}\right)-\frac{\sqrt{3}}{2}\sin \left(\mathrm{\Δ\φ}\right)]$ 式24

$I_3^{\mathrm{diff}}\left(t\right)=I_3{\left(t\right)}^{\′}-I_2{\left(t\right)}^{\′}=\frac{{\mathrm{RE}}_l{E}_0{S}_d\left(t\right)}{3}[-\frac{3}{2}\cos \left(\mathrm{\Δ\φ}\right)-\frac{\sqrt{3}}{2}\sin \left(\mathrm{\Δ\φ}\right)]$ 式25

如式23到25所表示的，当将所述检测电流彼此相减时，上行信号光和反射光的拍分量、参考光项和信号光项互相抵消，并且仅剩余E₀S_d(t)E_lcos(φ_S-φ_ref)和rE_lcos(φ_S-φ_ref)。这里，E₀S_d(t)E_lcos(φ_S-φ_ref)是参考光和信号光的拍分量，rE_lcos(φ_S-φ_ref)是参考光和反射光的拍分量。此外，可以通过HPF去除参考光和反射光的拍分量。

此外，当线性组合式23到25时，可以根据下式26和27获得I(t)和Q(t)。

$I\left(t\right)=\frac{[I_2^{\mathrm{diff}}\left(t\right)-I_3^{\mathrm{diff}}]}{3}$ 式26

$Q\left(t\right)=\frac{I_1^{\mathrm{diff}}\left(t\right)}{\sqrt{3}}$ 式27

如在式20和21中那样，可以对式26和27执行差分解码以便恢复如图式22中的所发送的信号。

根据以下处理例程来执行根据本发明第三实施例的修改的光检测方法。分割种子光波，并且分割由ONU基于该种子光波产生的上行信号光。此外，将分割后的种子光波和分割后的上行信号光分别耦合到具有相同偏振分量的种子光波和上行信号光，并且将组合后的信号转换为电信号。从转换后的电信号中去除反射噪声，并且基于该电信号来检测与上行信号光相对应的上行信号。通过对所述装置的描述，本领域技术人员可以容易地理解上述处理过程。因此，将省略对其的详细描述。

根据本发明的实施例，可以通过实时地跟踪种子光波和上行信号光的相位和偏振来精确地执行光检测，可以通过仅仅实时地跟踪种子光波和上行信号光的相位来精确地执行光检测，或者可以在不实时地跟踪种子光波和上行信号光的相位和偏振的情况下精确地和有效地执行光检测。

此外，可以有效地执行相干检测以便减小光信号损失预算和光反射容限。

此外，可以减小由种子光波的反射光引起的噪声的影响。因此，可以在WDM-PON中使用在OLT和ONU之间具有大损耗的光线路。

尽管已经针对特定实施例描述了本发明，但是对于本领域技术人员来说清楚的是，可以进行各种改变和修改而不背离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围。

可以在基于激光种子光波的WDM-PON中使用本发明的实施例。

Claims (43)

1.一种光检测装置，包括：

分光单元，被配置为分割种子光波并且分割由光网络单元基于种子光波产生的上行信号光；

第一控制单元，被配置为基于第一电信号控制分割后的种子光波的偏振；

第二控制单元，被配置为基于第二电信号控制分割后的种子光波的相位；

光耦合和信号转换单元，被配置为将其偏振和相位受到控制的种子光波和分割后的上行信号光耦合，将耦合后的光信号转换为所述第一和第二电信号，并且将所述第一和第二电信号分别传送到第一和第二控制单元；以及

信号检测单元，被配置为将其偏振和相位受到控制的种子光波和分割后的上行信号光耦合，将耦合后的信号转换为光信号，并且检测与上行信号光相对应的上行信号。

2.如权利要求1所述的光检测装置，其中，第一控制单元包括：

第一处理器，被配置为对于转换后的第一电信号设置种子光波的偏振控制值；以及

偏振控制器，被配置为根据第一处理器的控制来控制分割后的种子光波的偏振。

3.如权利要求2所述的光检测装置，其中，第二控制单元包括：

第二处理器，被配置为对于转换后的第二电信号设置种子光波的相位控制值；以及

相位控制器，被配置为根据第二处理器的控制来控制分割后的种子光波的相位。

4.如权利要求1所述的光检测装置，其中，光耦合和信号转换单元包括：

第一平衡相干接收器，被配置为将其偏振和相位受到控制的第一种子光波和分割后的第一上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为所述第一电信号；以及

第二平衡相干接收器，被配置为将其偏振和相位受到控制的第二种子光波和分割后的第二上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为所述第二电信号。

5.如权利要求4所述的光检测装置，其中，信号检测单元包括：

第三平衡相干接收器，被配置为将其偏振和相位受到控制的第三种子光波和分割后的第三上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为第三电信号；以及

上行信号提取器，被配置为去除由第三平衡相干接收器转换的第三电信号的DC分量，并且提取与上行信号光相对应的上行信号。

6.如权利要求5所述的光检测装置，其中，上行信号光不包含反射噪声的频率分量。

7.一种光检测方法，包括：

将种子光波分割为第一到第三种子光波，并且将上行信号光分割为第一到第三上行信号光；

基于第一电信号控制种子光波的偏振，并且基于第二电信号控制种子光波的相位；

将其偏振和相位受到控制的第一种子光波和分割后的第一上行信号光耦合，将耦合后的光信号转换为所述第一电信号，并且反馈所述第一电信号；

将其偏振和相位受到控制的第二种子光波和分割后的第二上行信号光耦合，将耦合后的光信号转换为所述第二电信号，并且反馈所述第二电信号；以及

将其偏振和相位受到控制的第三种子光波和分割后的第三上行信号光耦合并且检测与该上行信号光相对应的上行信号。

8.如权利要求7所述的光检测方法，其中，所述将其偏振和相位受到控制的第三种子光波和分割后的第三上行信号光耦合并且检测与该上行信号光相对应的上行信号包括：

将其偏振和相位受到控制的第三种子光波和分割后的第三上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为第三电信号；以及

去除所转换的第三电信号的DC分量，并且检测与上行信号光相对应的上行信号。

9.如权利要求7所述的光检测方法，其中，上行信号光不包含反射噪声的频率分量。

10.一种光检测装置包括：

分光单元，被配置为分割种子光波并且分割由光网络单元基于种子光波产生的上行信号光；

水平偏振控制器，被配置为对于分割后的种子光波控制水平偏振；

垂直偏振控制器，被配置为对于分割后的种子光波控制垂直偏振；

控制单元，被配置为基于电信号，控制其水平偏振受到控制的种子光波的相位，并且控制其垂直偏振受到控制的种子光波的相位；

光耦合和信号转换单元，被配置为分别将其水平偏振和相位受到控制的种子光波和其垂直偏振和相位受到控制的种子光波与分割后的上行信号光耦合，将耦合后的光信号转换为所述电信号，并且将所述电信号传送给控制单元；以及

信号检测单元，被配置为基于转换后的电信号检测与上行信号光相对应的上行信号。

11.如权利要求10所述的光检测装置，其中，控制单元包括：

处理器，被配置为基于转换后的电信号，设置具有水平偏振的种子光波的相位控制值和具有垂直偏振的种子光波的相位控制值；

第一相位控制器，被配置为根据处理器的控制，控制其水平偏振受到控制的种子光波的相位；以及

第二相位控制器，被配置为根据处理器的控制，控制其垂直偏振受到控制的种子光波的相位。

12.如权利要求10所述的光检测装置，其中，光耦合和信号转换单元包括：

第一平衡相干接收器，被配置为将所述种子光波中的其水平偏振和相位受到控制的第一种子光波与分割后的上行信号光中的第一上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为第一电信号；

第二平衡相干接收器，被配置为将所述种子光波中的其水平偏振和相位受到控制的第二种子光波与分割后的上行信号光中的第二上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为第二电信号；

第三平衡相干接收器，被配置为将所述种子光波中的其垂直偏振和相位受到控制的第三种子光波与分割后的上行信号光中的第三上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为第三电信号；以及

第四平衡相干接收器，被配置为将所述种子光波中的其垂直偏振和相位受到控制的第四种子光波与分割后的上行信号光中的第四上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为第四电信号。

13.如权利要求12所述的光检测装置，其中，信号检测单元包括：

电信号加法器，被配置为将转换后的第一和第四电信号相加；以及

上行信号提取器，被配置为去除相加后的电信号的DC分量，并且提取与上行信号光相对应的上行信号。

14.如权利要求13所述的光检测装置，其中，上行信号光不包含反射噪声的频率分量。

15.一种光检测方法，包括：

通过控制种子光波的水平偏振来将种子光波分割为第一和第二种子光波，通过控制种子光波的垂直偏振来将种子光波分割为第三和第四种子光波，并且将上行信号光分割为第一到第四上行信号光；

基于第二电信号控制其水平偏振受到控制的第一和第二种子光波的相位，并且基于第三电信号控制其垂直偏振受到控制的第三和第四光波的相位；

将其水平偏振和相位受到控制的第一种子光波和分割后的第一上行信号光耦合，将耦合后的光信号转换为第一电信号，将其水平偏振和相位受到控制的第二种子光波和分割后的第二上行信号光耦合，将耦合后的光信号转换为第二电信号，反馈第二电信号，将其垂直偏振和相位受到控制的第三种子光波和分割后的第三上行信号光耦合，将耦合后的光信号转换为第三电信号，反馈第三电信号，将其垂直偏振和相位受到控制的第四种子光波和分割后的第四上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为第四电信号；以及

基于转换后的第一和第四电信号检测与上行信号光相对应的上行信号。

16.如权利要求15所述的光检测方法，其中，所述基于转换后的第一和第四电信号检测与上行信号光相对应的上行信号包括：

将转换后的第一和第四电信号相加；以及

去除相加后的电信号的DC分量，并且提取与上行信号光相对应的上行信号。

17.如权利要求15所述的光检测方法，其中，上行信号光不包含反射噪声的频率分量。

18.一种光检测装置，包括：

分光单元，被配置为分割种子光波并且分割由光网络单元基于种子光波产生的上行信号光；

水平偏振控制器，被配置为对于分割后的种子光波控制水平偏振；

垂直偏振控制器，被配置为对于分割后的种子光波控制垂直偏振；

延迟单元，被配置为控制其水平偏振受到控制的种子光波的相位以及其垂直偏振受到控制的种子光波的相位；

光耦合和信号转换单元，被配置为分别将其水平偏振受到控制的种子光波、其垂直偏振受到控制的种子光波、其垂直偏振和相位受到控制的种子光波以及其水平偏振和相位受到控制的种子光波与分割后的上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为电信号；以及

信号检测单元，被配置为基于转换后的电信号检测与上行信号光相对应的上行信号。

19.如权利要求18所述的光检测装置，其中，延迟单元包括：

第一延迟器，被配置为延迟其水平偏振由水平偏振控制器控制的第二种子光波的相位；以及

第二延迟器，被配置为延迟其垂直偏振由垂直偏振控制器控制的第四种子光波的相位。

20.如权利要求18所述的光检测装置，其中，光耦合和信号转换单元包括：

第一平衡相干接收器，被配置为将其水平偏振受到控制的种子光波与被分光单元分割的第一上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为第一电信号；

第二平衡相干接收器，被配置为将其水平偏振和相位受到控制的种子光波与被分光单元分割的第二上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为第二电信号；

第三平衡相干接收器，被配置为将其垂直偏振受到控制的种子光波与被分光单元分割的第三上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为第三电信号；以及

第四平衡相干接收器，被配置为将其垂直偏振和相位受到控制的种子光波与被分光单元分割的第四上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为第四电信号。

21.如权利要求20所述的光检测装置，其中，信号检测单元包括：

第一电信号加法器，被配置为将转换后的第一和第三电信号相加；

第二电信号加法器，被配置为将转换后的第二和第四电信号相加；

电信号比较器，被配置为将来自第一电信号加法器的电信号与来自第二电信号加法器的电信号比较，并且选择与上行信号光相对应的电信号；以及

上行信号提取器，被配置为去除电信号比较器选择的电信号的DC分量，并且提取与上行信号光相对应的上行信号。

22.如权利要求18所述的光检测装置，其中，上行信号光不包含反射噪声的频率分量。

23.一种光检测方法，包括：

通过对于种子光波控制水平偏振来将种子光波分割为第一和第二种子光波，通过对于种子光波控制垂直偏振来将种子光波分割为第三和第四种子光波，并且将上行信号光分割为第一到第四上行信号光；

延迟分割后的第二种子光波的相位，并且延迟分割后的第四种子光波的相位；

耦合分割后的第一种子光波和分割后的第一上行信号光，将耦合后的光信号转换为第一电信号，耦合其水平偏振和相位受到控制的第二种子光波和分割后的第二上行信号光，将耦合后的光信号转换为第二电信号，耦合分割后的第三种子光波和分割后的第三上行信号光，将耦合后的光信号转换为第三电信号，耦合其垂直偏振和相位受到控制的第四种子光波和分割后的第四上行信号光，将耦合后的光信号转换为第四电信号；以及

基于转换后的第一到第四电信号检测与上行信号光相对应的上行信号。

24.如权利要求23所述的光检测方法，其中，所述基于转换后的第一到第四电信号检测与上行信号光相对应的上行信号包括：

将转换后的第一和第二电信号相加，并且将转换后的第三和第四电信号相加；

对通过将第一和第二电信号相加获得的电信号与通过将第三和第四电信号相加获得的电信号进行比较，并且选择与上行信号光相对应的电信号；以及

去除所选择的电信号的DC分量，并且提取与上行信号光相对应的上行信号。

25.如权利要求23所述的光检测方法，其中，上行信号光不包含反射噪声的频率分量。

26.一种光检测装置，包括：

分光单元，被配置为分割种子光波并且分割由光网络单元基于种子光波产生的上行信号光；

偏振分束单元，被配置为将分割后的种子光波分割为具有水平偏振的种子光波和具有垂直偏振的种子光波，并且将分割后的上行信号光分割为具有水平偏振的上行信号光和具有垂直偏振的上行信号光；

延迟单元，被配置为控制具有水平偏振的分割后的种子光波的相位和具有垂直偏振的分割后的种子光波的相位；

光耦合和信号转换单元，被配置为分别将具有水平偏振的分割后的种子光波和相位受控的具有水平偏振的种子光波与具有水平偏振的分割后的上行信号光耦合，将耦合后的光信号转换为电信号，分别将具有垂直偏振的分割后的种子光波和相位受控的具有垂直偏振的种子光波与具有垂直偏振的分割后的上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为电信号；以及

信号检测单元，被配置为基于转换后的电信号检测与上行信号光相对应的上行信号。

27.如权利要求26所述的光检测装置，其中，延迟单元包括：

第一延迟器，被配置为延迟具有水平偏振且被偏振分束单元分割的第二种子光波的相位；以及

第二延迟器，被配置为延迟具有垂直偏振且被偏振分束单元分割的第四种子光波的相位。

28.如权利要求26所述的光检测装置，其中，光耦合和信号转换单元包括：

第一平衡相干接收器，被配置为将具有水平偏振且被偏振分束单元分割的第一种子光波与具有水平偏振且被偏振分束单元分割的第一上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为第一电信号；

第二平衡相干接收器，被配置为将其相位受到延迟单元控制的具有水平偏振的第二种子光波与具有水平偏振且被偏振分束单元分割的第二上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为第二电信号；

第三平衡相干接收器，被配置为将具有垂直偏振且被偏振分束单元分割的第三种子光波与具有垂直偏振且被偏振分束单元分割的第三上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为第三电信号；以及

第四平衡相干接收器，被配置为将其相位受到延迟单元控制的具有垂直偏振的第四种子光波与具有垂直偏振且被偏振分束单元分割的第四上行信号光耦合，并且将耦合后的光信号转换为第四电信号；

29.如权利要求28所述的光检测装置，其中，信号检测单元包括：

第一电信号加法器，被配置为将转换后的第一和第二电信号相加；

第二电信号加法器，被配置为将转换后的第三和第四电信号相加；

第三电信号加法器，被配置为将来自第一电信号加法器的电信号与来自第二电信号加法器的电信号相加；以及

上行信号提取器，被配置为去除由第三电信号加法器相加的电信号的DC分量，并且提取与上行信号光相对应的上行信号。

30.如权利要求26所述的光检测装置，其中，上行信号光不包含反射噪声的频率分量。

31.一种光检测方法，包括：

将种子光波分割为具有水平偏振的第一和第二种子光波以及具有垂直偏振的第三和第四种子光波，并且将上行信号光分割为具有水平偏振的第一和第二上行信号光以及具有垂直偏振的第三和第四上行信号光；

延迟具有水平偏振的第二种子光波的相位，并且延迟具有垂直偏振的第四种子光波的相位；

耦合具有水平偏振的第一种子光波和具有水平偏振的第一上行信号光，将耦合后的光信号转换为第一电信号，耦合经相位延迟的具有水平偏振的第二种子光波和具有水平偏振的第二上行信号光，将耦合后的光信号转换为第二电信号，耦合具有垂直偏振的第三种子光波和具有垂直偏振的第三上行信号光，将耦合后的光信号转换为第三电信号，耦合经相位延迟的具有垂直偏振的第四种子光波和具有垂直偏振的第四上行信号光，并且将耦合后的光信号转换为第四电信号；以及

基于转换后的第一到第四电信号检测与上行信号光相对应的上行信号。

32.如权利要求31所述的光检测方法，其中，所述基于转换后的第一到第四电信号检测与上行信号光相对应的上行信号包括：

将转换后的第一和第二电信号相加，并且将转换后的第三和第四电信号相加；

把通过将第一和第二电信号相加获得的电信号与通过将第三和第四电信号相加获得的电信号相加；以及

去除相加后的电信号的DC分量，并且提取与上行信号光相对应的上行信号。

33.如权利要求31所述的光检测方法，其中，上行信号光不包含反射噪声的频率分量。

34.一种光检测装置，包括：

偏振分束单元，被配置为分割种子光波，并且分割由光网络单元基于种子光波产生的上行信号光；

光耦合和信号转换单元，被配置为分别将分割后的种子光波和分割后的上行信号光耦合到具有相同偏振分量的分割后的上行信号光和分割后的种子光波，并且将耦合后的光信号转换为电信号；

反射噪声去除单元，被配置为从转换后的电信号去除反射噪声；以及

信号检测单元，被配置为基于已经从中去除了反射噪声的电信号检测与上行信号光相对应的上行信号。

35.如权利要求34所述的光检测装置，其中，偏振分束单元包括：

第一偏振分束器，被配置为将上行信号光分割为具有横向电(TE)分量的上行信号光和具有横向磁(TM)分量的上行信号光；以及

第二偏振分束器，被配置为将种子光波分割为具有TE分量的种子光波和具有TM分量的种子光波。

36.如权利要求35所述的光检测装置，其中，光耦合和信号转换单元包括：

第一光耦合器，被配置为光学地耦合具有TE分量并且被第一偏振分束器分割的上行信号光和具有TE分量并且被第二偏振分束器分割的种子光波；

第二光耦合器，被配置为光学地耦合具有TM分量并且被第一偏振分束器分割的上行信号光和具有TM分量并且被第二偏振分束器分割的种子光波；以及

信号转换单元，被配置为将来自第一和第二光耦合器的光信号转换为电信号。

37.如权利要求34所述的光检测装置，其中，反射噪声去除单元通过使用高通滤波器(HPF)来去除反射光的噪声分量。

38.如权利要求34所述的光检测装置，其中，信号检测单元线性地耦合已经从中去除了反射噪声的电信号，获得同相项和正交相位项，将该同相项和正交相位项相加，并且检测与上行信号光相对应的上行信号。

39.如权利要求34所述的光检测装置，其中，上行信号光不包含与种子光波的反射光的线宽相对应的频率分量。

40.一种光检测方法，包括：

分割种子光波，并且分割由光网络单元基于种子光波产生的上行信号光；

分别将分割后的种子光波和分割后的上行信号光耦合到具有相同偏振分量的分割后的上行信号光和分割后的种子光波，并且将耦合后的光信号转换为电信号；

从转换后的电信号去除反射噪声；以及

基于已经从中去除了反射噪声的电信号检测与上行信号光相对应的上行信号。

41.如权利要求40所述的光检测方法，其中，所述分割种子光波并且分割由光网络单元基于种子光波产生的上行信号光包括：

将种子光波分割为具有TE分量的种子光波和具有TM分量的种子光波；以及

将上行信号光分割为具有TE分量的上行信号光和具有TM分量的上行信号光。

42.如权利要求41所述的光检测方法，其中，所述分别将分割后的种子光波和分割后的上行信号光耦合到具有相同偏振分量的分割后的上行信号光和分割后的种子光波，并且将耦合后的光信号转换为电信号包括：

光学地耦合具有TE分量的分割后的上行信号光和具有TE分量的分割后的种子光波；

光学地耦合具有TM分量的分割后的上行信号光和具有TM分量的分割后的种子光波；以及

将耦合后的光信号转换为电信号。

43.如权利要求40到42中的任一项所述的光检测方法，其中，上行信号光不包含与种子光波的反射光的线宽相对应的频率分量。

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