CN102273105A - 具有共享的光学混合器及多波长本机振荡器的多波长相干接收器 - Google Patents
具有共享的光学混合器及多波长本机振荡器的多波长相干接收器 Download PDFInfo
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Abstract
一种用于多波长信号的数字相干检测的示范性设备包含偏振分集光学混合器、至少四个波长多路分用(W-DMUX)滤波器、4M个检测器及4M个模/数转换器(ADC),其中M为大于1的整数。所述混合器具有用于接收包含处于不同波长下的M个子信道的多波长信号的第一输入及用于接收包含处于近似所述M个子信道的中心波长的不同波长下的M个连续波参考的参考光源的第二输入。所述混合器具有至少四个输出。每一W-DMUX滤波器的W-DMUX输入被提供所述混合器输出中的对应一者,且每一W-DMUX滤波器提供M个经滤波光学信道输出。每一检测器将所述经滤波信道输出中的至少一者转换成对应电信号。每一ADC将所述电信号中的一者转换成对应数字信号。所述对应数字信号表示所述M个子信道。
Description
技术领域
本发明涉及光学系统,且特定来说涉及用于数字相干检测的系统、设备及技术。
背景技术
数字相干检测(DCD)最近已通过允许存取所接收光学信号的振幅及相位信息两者借此使得能够对传输减损(例如色散与偏振模式色散(PMD))进行数字补偿而作为用于高速光学接收器的有吸引力的技术出现。图1图解说明常规数字相干接收器100。光学本机振荡器(OLO)110产生参考源R。将信号S及参考源R提供到六端口偏振分集光学混合器120的输入端口。原则上,所述混合器由使得获得参考源及待检测的信号的四个不同向量相加的方式互连的线性分割器及组合器组成。举例来说,偏振分集光学混合器可由两个偏振光束分裂器(PBS)及两个光学混合器构造而成。每一光学混合器可基于迈克尔逊干涉仪或类迈克尔逊干涉仪的结构。为了光学相干检测,六端口偏振分集光学混合器将传入信号S与参考源R混合以获得四个经混合的信号(Sx+Rx)、(Sx+jRx)、(Sy+Ry)及(Sy+jRy),其中Sx及Sy是信号S的两个正交偏振分量的光学场,Rx及Ry是参考R的两个正交偏振分量的光学场,且j是虚数单位。可接着由单端检测器(SD)125检测四个输出经混合信号的功率波形且将其提供到模/数转换器(ADC)130。所得的数字域信号Ix(y)及Qx(y)按下式与信号S的两个偏振分量中的每一者的同相(I)或实数及正交(Q)或虚数分量有关:Ix(y)∝C+实数(Sx(y)),且Qx(y)∝C+虚数(Sx(y)),其中C为常数。这些数字信号被提供到数字信号处理器(DSP)140以供进一步处理。通过应用适合信号处理算法,可确定未知传入信号S的振幅及相位。
偏振分集光学混合器可为具有两个输入端口及八个输出端口的十端口装置,如图2中所示。十端口偏振分集光学混合器220将传入信号S与参考源R混合以获得四对经混合信号(或八个经混合信号)(Sx±Rx)、(Sx±jRx)、(Sy±Ry)及(Sy±jRy)。可接着由平衡检测器(BD)225检测并比较所述输出经混合信号中的每一对的功率波形且将其提供到ADC 130。所得的四个数字域信号Ix(y)及Qx(y)按下式与信号S的两个偏振分量中的每一者的同相(I)或实数及正交(Q)或虚数分量有关:Ix(y)∝实数(Sx(y))且Qx(y)∝虚数(Sx(y))。这些数字信号被提供到数字信号处理器(DSP)240以供进一步处理以确定未知传入信号S的振幅及相位。
将来的光学输送网络将需求增加的信号数据速率。然而,随着对更高信号数据速率(例如,1-Tb/s)的期望的将来需求,预期DCD会受到ADC的速度的限制。一种避免此瓶颈的方式是使用处于不同波长下的多倍(例如,10x)子信道来载送超高速信号。在接收器侧处,首先使用波长多路分用(W-DMUX)滤波器来分离子信道。可接着针对所述子信道中的每一者使用常规数字相干接收器。换句话说,此方法提出使用多倍(例如,10x)光学本机振荡器(OLO)及光学混合器(每一者后跟四个检测器及四个ADC)来接收信号。此外,为了允许接收器能够接收通常使用的C带(介于约1530nm与1565nm之间)中的任何多波长信号,如果子信道间隔为50GHz,那么W-DMUX需要具有约80个输出端口,且对于不同的多波长信号,所述输出端口的不同子集需要以物理方式连接到光学混合器。另外,利用多波长信号的一些此种解决方案需要对所有信道的本机振荡器进行锁相并将后补偿方案平行化以覆盖整个感兴趣的光谱。遗憾地,与这些接收器方法相关联的复杂性、成本及不灵活性相当高。
发明内容
提供用于多波长信号的数字相干检测的系统、方法及设备实施例。本发明的所提供示范性实施例准许用于接收包含多个波长子信道的超高速信号的数字相干接收器的复杂性及成本的实质减小。
示范性设备包含:偏振分集光学混合器、至少四个波长多路分用(W-DMUX)滤波器、4M个检测器及4M个ADC,其中M为大于1的整数。所述偏振分集光学混合器具有:用于接收包含M个子信道的多波长信号的第一输入,每一子信道处于不同波长下;及用于接收包含M个连续波参考的参考光源的第二输入,每一连续波参考处于近似所述M个子信道中的一者的中心波长的不同波长下。所述偏振分集光学混合器还具有至少四个输出。每一W-DMUX滤波器具有一W-DMUX输入,其中所述W-DMUX输入中的每一者被提供所述偏振分集光学混合器的所述输出中的对应一者,且每一W-DMUX滤波器提供M个经滤波光学信道输出。所述4M个检测器中的每一者将所述经滤波信道输出中的至少一者转换成对应电信号。所述4M个ADC中的每一者将所述电信号中的一者转换成对应数字信号。因此恢复了表示所述M个子信道的对应数字信号。
在一个实施例中,所述设备进一步包含数字信号处理器,其用于处理所述对应数字信号并检索所述多波长信号的内容。所述对应数字信号表示所述M个子信道。其它实施例还包含多波长光学本机振荡器(MW-OLO),所述MW-OLO用于提供所述M个连续波参考。所述MW-OLO可包括处于不同波长下的M个独立连续波激光源及一波长组合装置。在其它实施例中,所述MW-OLO可包括至少一个连续波激光源及至少一个相位或振幅调制器。所述MW-OLO可为可调谐的。
在一个实施例中,所述偏振分集光学混合器提供表示所述多波长信号的两个正交偏振分量中的每一者的同相与正交分量的四个输出。在另一实施例中,所述偏振分集光学混合器提供四对输出,每一对的两个输出相关,表示所述多波长信号的两个正交偏振分量中的每一者的同相与正交分量。在此实施例中,所述设备包含八个W-DMUX滤波器,所述W-DMUX输入中的每一者被提供所述偏振分集光学混合器的所述八个输出中的对应一者;且每一检测器为用于将所述经滤波信道输出中的两者转换成对应电信号的平衡检测器,所述两个滤波器信道输出彼此相关。
所述偏振分集光学混合器可包含至少一个偏振光束分裂器(PBS)。所述多波长信号可为偏振分割多路复用(PDM)信号。所述多波长信号可为光学正交频分多路复用
(OFDM)信号。所述W-DMUX滤波器中的每一者可具有周期频率选择性质,以便将具有等于所述子信道的间隔的至少M倍的间隔的一系列等间隔频率路由到所述W-DMUX滤波器的输出端口中的一者。举例来说,所述系列可具有为所述子信道的间隔的M或M+1倍的间隔。在一个实施例中,根据权利要求1所述的设备,其中所述多波长信号的所述子信道之间的频率间隔约为50GHz。所述W-DMUX滤波器可集成在平面光波电路
(PLC)中以减小大小及成本且便于所述子信道当中的定时对准。
一个设备实施例可包含可调谐光学滤波器,所述可调谐光学滤波器用于输出提供到所述偏振分集光学混合器的所述第一输入的所述多波长信号。在各种设备实施例中,所述ADC的取样速率可约为所述多波长信号的所述子信道的所述频率间隔。
在另一示范性实施例中,多波长相干接收器包括偏振分集光学混合器,所述偏振分集光学混合器适于接收包含处于不同波长下的M个子信道的多波长信号、适于接收包含处于近似所述M个子信道的中心波长的不同波长下的M个连续波源的参考光源,且适于输出表示所述多波长信号的两个正交偏振分量中的每一者的同相与正交分量的四个光学信号。所述示范性多波长相干接收器进一步包含四个W-DMUX滤波器,每一W-DMUX滤波器适于接收从所述光学混合器输出的光学信号中的一者且适于输出M个单波长信号;4M个检测器,每一检测器适于将经滤波单波长信号中的一者转换成对应电信号,所述单波长信号中的四者的集合具有来自每一W-DMUX滤波器的表示第一子信道的一个单波长信号;4M个ADC,每一ADC适于将所述电信号中的一者转换成对应数字信号;及数字信号处理器,其适于处理对应数字信号中的表示第一子信道的四者的集合以便检索多波长信号的第一子信道的内容。
在另一实施例中,所述多波长相干接收器包含MW-OLO,所述MW-OLO适于提供所述M个连续波源。所述多波长相干接收器还可包含可调谐光学滤波器,所述可调谐光学滤波器适于输出提供到所述偏振分集光学混合器的第一输入的多波长信号。
在一个示范性实施例中,多波长相干接收器包含偏振分集光学混合器,所述偏振分集光学混合器适于接收包含处于不同波长下的M个子信道的多波长信号、适于接收包含处于近似所述M个子信道的中心波长的不同波长下的M个连续波源的参考光源,且适于输出表示所述多波长信号的两个正交偏振分量中的每一者的同相与正交分量的八个光学信号。所述示范性多波长相干接收器进一步包含八个W-DMUX滤波器,每一W-DMUX滤波器适于接收从所述光学混合器输出的光学信号中的一者且适于输出M个单波长信号;4M个检测器,每一检测器为用于将经滤波单波长输出中的彼此相关的两者转换成对应电信号的平衡检测器,所述单波长信号中的八者的集合具有来自每一W-DMUX滤波器的表示第一子信道的一个单波长信号;4M个ADC,每一ADC用于将所述电信号中的一者转换成对应数字信号;及数字信号处理器,其适于处理所述对应数字信号中的表示第一子信道的四者的集合以便检索多波长信号的第一子信道的内容。
每一W-DMUX滤波器可具有周期频率选择性质,以便将具有等于所述子信道的间隔的至少M倍的间隔的一系列等间隔频率路由到所述W-DMUX滤波器的输出端口中的一者。
示范性方法包含:接收包含M个子信道的多波长信号,每一子信道处于不同波长下;接收包含M个连续波参考的参考光源,每一连续波参考处于近似所述M个子信道中的一者的中心波长的不同波长下;将所述多波长信号与所述参考信号混合成对应于所述多波长信号的两个正交偏振分量中的每一者的同相与正交分量的至少四个输出信号;将所述输出信号中的每一者滤波成M个单波长信号;将对应于至少一个子信道的所述单波长信号转换为数字域;及处理所述至少一个子信道的对应数字信号以检索所述多波长信号的所述至少一个子信道的内容。
本文中对“一个实施例”、“另一实施例”、“示范性实施例”及“一实施例”的提及意指结合所述实施例描述的特定特征、结构或特性可包含在本发明的至少一个实施例中。在本说明书的各个地方中短语“在一个实施例中”的出现未必全部指代相同实施例,且单独或替代实施例未必与其它实施例相互排斥。虽然已展示且在本文中详细描述了并入有本发明的教示内容的各种实施例,但所属领域的技术人员可容易地设计出仍并入有这些教示内容的许多其它变化的实施例。
附图说明
依据下文中给出的详细说明及附图将更全面地理解实例性实施例,其中相似元件由相似参考编号表示,所述实施例仅通过图解说明方式给出且因此不限制本发明,且附图中
图1是具有六端口偏振分集光学混合器的示范性常规数字相干接收器的示意图;
图2是具有十端口偏振分集光学混合器的示范性常规数字相干接收器的示意图;
图3是根据本发明一个实施例具有六端口偏振分集光学混合器的示范性多波长相干接收器的示意图;且
图4是根据本发明一个实施例具有十端口偏振分集光学混合器的示范性多波长相干接收器的示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述各种实例性实施例,应注意出于描述实例性实施例的目的本文中所揭示的特定结构及功能细节仅为代表性。实例性实施例可以许多替代形式来体现,而不应解释为仅限制于本文中所阐述的实施例。
将理解,虽然本文中可使用术语第一、第二等来描述各种元件,但这些元件不应受这些术语的限制,因为此些术语仅用来将元件彼此区分开。举例来说,可将第一元件称作第二元件,且类似地,也可将第二元件称作第一元件,此并不背离实例性实施例的范围。如本文中所使用,术语“及(and)”以连接及转折意义两者使用且包含相关联的所列物项中的一者或一者以上的任何及所有组合。单数形式“一(a)”、“一(an)”及“所述(the)”也打算包含复数形式,除非上下文另有明确指示。将进一步理解,当本文中使用术语“包括(comprise)”“包括(comprising)”“包含(include)”及“包含(including)”时,其规定存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件及/或组件但并不排除存在或添加一个或一个以上其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件及/或其群组。
除非另有界定,否则本文中所使用的所有术语(包含技术及科学术语)具有与实例性实施例所属技术领域的技术人员所共知的相同含义。将进一步理解,应将术语(例如常用字典中所定义的术语)解释为具有与其在相关技术背景中的含义相一致的含义,而不应以理想化或过分形式化的意义来解释,除非本文中明确界定如此。
还应注意,在一些替代实施方案中,所提及的功能/动作可不按图中所提及的次序出现。举例来说,取决于所涉及的功能性/动作,可实际上大致同时地执行或可有时以相反次序执行两个接连展示的图。
图3是根据本发明一个实施例的示范性多波长相干接收器300的示意图。多波长相干接收器300接收多波长信号S。所述多波长信号包含M个子信道。所述多波长信号的每一子信道具有不同波长。所述多波长信号可为光学正交频分多路复用(OFDM)信号。
正交频分多路复用(OFDM)为广泛使用的数字调制/多路复用技术。相干光学正交频分多路复用(CO-OFDM)正被视为用于将来高速光学输送系统的有前景的技术。在偏振分割多路复用(PDM)信号中,信号由两个正交偏振分量表示。因此,光学PDM-OFDM信号具有表示两个正交偏振分量中的每一者的光学场的复合数字波形。所述多波长信号可为光学PDM-OFDM信号。
多波长光学本机振荡器(MW-OLO)310产生参考源R。所述MW-OLO提供M个连续波参考且可为所述多波长相干接收器的组件。每一连续波参考具有不同波长,这些波长对应于且近似多波长信号S的M个子信道的中心波长。举例来说,每一连续波参考具有近似M个子信道中的一者的中心波长的不同波长。所述MW-OLO可包括处于不同波长下的M个独立连续波激光源及一波长组合装置。所述MW-OLO还可包括至少一个连续波激光源及至少一个相位或振幅调制器。所述MW-OLO可为可调谐的。在一个实施例中,所述MW-OLO可包含波长组合装置或波长多路复用器。在另一实施例中,所述MW-OLO可包含梳状波产生器。所述MW-OLO可以收发器的形式在接收器与发射器之间加以共享。
多波长接收器300包含偏振分集光学混合器320、至少四个W-DMUX滤波器330、4M个检测器335及4M个ADC 340,其中M为大于1的整数(其中4M意指M的4‘倍’的指定元件)。将信号S及参考源R提供到偏振分集光学混合器320的输入端口。
所述偏振分集光学混合器的第一输入接收多波长信号S,其包含M个子信道,每一子信道处于不同波长下。所述偏振分集光学混合器的第二输入接收参考源R,其包含M个连续波参考,每一连续波参考处于近似M个子信道中的一者的中心波长的不同波长下。所述混合器包含以使得参考信号及待检测的信号的各种不同向量相加为输出的方式互连的线性分割器及组合器。举例来说,偏振分集光学混合器可由两个偏振光束分裂器(PBS)及两个光学混合器构造而成。每一光学混合器可基于迈克尔逊干涉仪或类迈克尔逊干涉仪的结构。所述偏振分集光学混合器具有至少四个输出。在一个实施例中且如图3中所图解说明,所述偏振分集光学混合器提供四个输出(Sx+Rx)、(Sx+jRx)、(Sy+Ry)及(Sy+jRy),其表示多波长信号的两个正交偏振分量中的每一者的同相与正交分量。
每一W-DMUX滤波器330具有一W-DMUX输入。W-DMUX输入中的每一者被提供偏振分集光学混合器的输出中的对应一者。如图3中所示,将所述四个输出中的每一者提供到W-DMUX滤波器。每一W-DMUX滤波器提供M个经滤波光学信道输出。将经滤波光学信道输出提供到4M个检测器335。W-DMUX滤波器可为阵列式波长光栅(AWG)滤波器。
检测器335中的每一者将经滤波信道输出中的至少一者转换成对应电信号。在采用下文中进一步描述的平衡检测的实施例中,将两个滤波器信道输出提供到每一检测器。将来自检测器的对应电信号提供到ADC 240。
4M个ADC 340中的每一者将所述电信号中的一者转换成对应数字信号。因此,每一ADC将所提供的电信号转换为对应数字信号。所述ADC的取样速率可约为多波长信号的子信道的频率间隔。举例来说,多波长信号可含有间隔开50GHz的子信道,且取样速率近似所述间隔。以此方式,恢复表示M个子信道的对应数字信号。
将所得的数字域信号提供到数字信号处理器(DSP)350以供进一步处理。通过应用适合信号处理算法,可确定未知传入信号的振幅及相位。每一子信道由一数字信号集合表示,所述数字信号集合包括来自所述混合器的每一输出的一个数字信号。可处理所述数字信号集合以恢复多波长信号的子信道的内容。尽管可独立地处理所述子信道,但其可共同地形成整个多波长信号的数据。
举例来说,可对数字域信号执行符号同步。所述DSP可包含用于导致提供到发射器的原始数据的重构的前缀/训练符号移除、信号补偿、串行/并行转换、快速傅里叶变换(FFT)、信道估计及补偿、符号映射以及并行/串行转换的模块。关于处理子信道的数字域信号及补偿所接收的信号以恢复内容的额外细节描述于以下申请案中:2008年6月20日提出申请的标题为“用于借助相干光学OFDM的双偏振训练符号进行信道估计的系统、方法及设备(System,Method And Apparatus For Channel Estimation With DualPolarization Training Symbols For Coherent Optical OFDM)”的第12/215740号美国专利申请案;2008年6月20日提出申请的标题为“用于基于相干光学OFDM的符号内频域平均进行信道估计的系统、方法及设备(System,Method And Apparatus For ChannelEstimation Based on Intra-Symbol Frequency Domain Averaging For Coherent OpticalOFDM)”的第12/215740号美国专利申请案;及2008年10月23日提出申请的标题为“用于相干光学偏振分割多路复用正交频分多路复用系统的联合自我相位调制补偿的系统、方法及设备(System,Method And Apparatus For Joint Self Phase ModulationCompensation For Coherent Optical Polarization-Division-MultiplexedOrthogonal-Frequency Division-Multiplexing Systems)”的第12/288794号美国专利申请案,所述申请案以引用的方式并入本文中。
如图3中所图解说明,所述偏振分集光学混合器具有四个输出。且所述检测器为单端检测器。为了借助六端口偏振分集光学混合器进行光学相干检测,所述混合器将传入信号S与参考源R混合以输出四个经混合信号输出。
在另一实施例中,所述偏振分集光学混合器提供四对经混合信号(或八个经混合信号),即(Sx±Rx)、(Sx±jRx)、(Sy±Ry)及(Sy±jRy),如图4中所图解说明。所述八个输出(在检测之后)表示多波长信号的两个正交偏振分量中的每一者的同相与正交分量。在此实施例中,所述设备包含八个W-DMUX滤波器330,W-DMUX输入中的每一者被提供偏振分集光学混合器420的八个输出中的对应一者;且每一检测器435为用于将经滤波信道输出中的两者转换成对应电信号的平衡检测器,所述两个经滤波信道输出彼此相关。因此,在平衡检测之后,针对第n个子信道,将存在4个输出(Inx、Qnx、Iny、Qny)。这些电子信号可按下式与第n个子信道Sn的光学场的实数及虚数部分有关:Inx(y)∝实数(Snx(y))且Qnx(y)∝虚数(Snx(y))。W-DMUX滤波器可为阵列式波长光栅(AWG)滤波器。所述W-DMUX滤波器可集成于平面光波电路(PLC)中。PLC可包含偏振分集光学混合器及W-DMUX滤波器。所述偏振分集光学混合器还可由自由空间光学器件制成。
在一个实施例中,多波长相干接收器300、400可分别包含可调谐光学滤波器305、405。所述可调谐光学滤波器适于输出提供到偏振分集光学混合器的第一输入的多波长信号。举例来说,所述可调谐光学滤波器可对可包括多个多波长信号的波长分割多路复用(WDM)信号进行滤波,以实现提供到偏振分集光学混合器的第一输入的一个多波长信号的所得输出。然而,此可调谐光学滤波器为任选的而并非所需的,因为给定多波长信号的选择或滤波可通过以下方式来实现:调谐MW-OLO使得其M个连续波参考近似待选择的多波长信号的M个子信道的中心波长。在此情况下,多波长信号的选择或滤波通过RF滤波有效地在电子域中完成。
优选地,W-DMUX滤波器中的每一者具有周期频率选择性质,以便将具有等于子信道的间隔的至少M倍的间隔的一系列等间隔频率路由到W-DMUX滤波器的输出端口中的一者。举例来说,M可指代待接收的子信道的数目,且W-DMUX可在不使用保护带时具有M个输出或在使用保护带时具有>M个输出。在所述情况下,将仅处理M个含数据输出以恢复数据。借助周期频率选择性质,可启用循环波长多路分用特征。通过循环波长多路分用特征,具有处于不同波长位置(例如,在C带中)的多个多波长信号的WDM系统中的任何预定多波长信号可由相同多波长相干接收器接收,而无需以物理方式改变W-DMUX或W-DMUX与检测器之间的物理连接。此使得多波长相干接收器具灵活性或波长敏捷性。举例来说,在具有处于C带中的不同波长位置的8个多波长信号的WDM系统中,每一者含有50-GHz栅格上的10个子信道:
位置#1-10处的多波长信号1;(针对其10个子信道);
位置#11-20处的多波长信号2;
…
位置#71-80处的多波长信号8。
(此处,位置#1、2、3、…、80为具有50GHz的间隔的80个相连光学频率位置。)接着,可在具有其子波长与多波长信号的子波长粗略对准的MW-OLO的示范性接收器的偏振分集光学混合器中混合目标多波长信道。因此,在一个实施例中,MW-OLO也为可调谐的。W-DMUX中的每一者可具有1个输入端口及10个输出,所述输出以“循环或周期”方式输出含有以如下位置为中心的频带的频带:
W-DMUX输出1:位置#1、11、21、31、…、71;
W-DMUX输出2:位置#2、12、22、32、…、72;
…
W-DMUX输出10:位置#10、20、30、…、80。
W-DMUX滤波器的每一输出的频带中的每一者的3-dB带宽可约为频带之间的间隔,对于此实例性情况,所述间隔为50GHz。
作为另一实例,在具有处于C带中的不同波长位置的8个多波长信号的WDM系统中,每一者含有50-GHz栅格上的9个子信道:
位置#1-9处的多波长信号1;(针对其9个子信道);
位置#11-19处的多波长信号2;
…
位置#71-79处的多波长信号8。
W-DMUX中的每一者可具有10个输出,其以“循环或周期”方式输出含有以如下位置为中心的频带的频带:
W-DMUX输出1:位置#1、11、21、31、…、71;
W-DMUX输出2:位置#2、12、22、32、…、72;
…
W-DMUX输出9:位置#9、19、29、39、…、79;
W-DMUX输出10:位置#10、20、30、…、80。(将不使用)
在以上实例中,在多波长信号之间有效地存在保护带,其可有益于减少这些信号之间的串扰。
如先前所提及,检测器可为具有一个输入的单端检测器或具有两个输入的平衡检测器。在单端及平衡检测两者的情况下,仅存在来自每一检测器的一个输出,且接收器中ADC的数目将保持4M。所述设备可进一步包含用于处理对应数字信号并检索多波长信号的内容的数字信号处理器。来自ADC的对应数字信号表示M个子信道。通过应用适合信号处理算法,可确定未知传入信号的振幅及相位。此外,可独立地处理子信道,但其共同地形成整个多波长信号的数据。举例来说,可共同地处理多波长信号的十个100-Gb/s子信道以获得所述多波长信号中所含有的1-Tb/s数据。
本发明的多波长相干接收器包含具有至少四个输出的偏振分集光学混合器。因此,如图3的示范性实施例中所图解说明,多波长相干接收器300包括偏振分集光学混合器320,其适于输出表示多波长信号的两个正交偏振分量中的每一者的同相与正交分量的四个光学信号。此示范性实施例进一步包含:四个W-DMUX滤波器330,每一W-DMUX滤波器适于接收从光学混合器输出的光学信号中的一者且适于输出M个单波长信号;4M个检测器335,每一检测器适于将经滤波单波长信号中的一者转换成对应电信号,所述单波长信号中的四者的集合具有来自每一W-DMUX滤波器的表示第一子信道的一个单波长信号;4M个ADC 340,每一ADC适于将所述电信号中的一者转换成对应数字信号;及数字信号处理器350,其适于处理对应数字信号中的表示第一子信道的四者的集合以便检索多波长信号的第一子信道的内容。
在图4中所图解说明的另一示范性实施例中,多波长相干接收器包含偏振分集光学混合器420,其适于输出表示多波长信号的两个正交偏振分量中的每一者的同相与正交分量的八个光学信号。此示范性多波长相干接收器进一步包含:八个W-DMUX滤波器330,每一W-DMUX滤波器适于接收来自光学混合器的输出光学信号中的一者且适于输出M个单波长信号;4M个检测器435,每一检测器为用于将经滤波单波长输出中的彼此相关的两者转换成对应电信号的平衡检测器,所述单波长信号中的八者的集合具有来自每一W-DMUX滤波器的表示第一子信道的一个单波长信号;4M个ADC 340,每一ADC用于将所述电信号中的一者转换成对应数字信号;及数字信号处理器450,其适于处理所述对应数字信号中的表示第一子信道的四者的集合以便检索多波长信号的第一子信道的内容。
数字相干检测的示范性方法包含接收多波长信号S并接收包含M个连续波参考的参考源。所述多波长信号包含M个子信道,每一子信道处于不同波长下。每一连续波参考处于近似所述M个子信道中的一者的中心波长的不同波长下。将所述多波长信号与所述参考信号混合成对应于所述多波长信号的两个正交偏振分量中的每一者的同相与正交分量的至少四个输出信号。将输出信号中的每一者滤波成M个单波长信号。将对应于至少一个子信道的单波长信号转换为数字域并处理所述至少一个子信道的对应数字信号以检索多波长信号的至少一个子信道的内容。
上文所描述的方法功能容易地由光学装置及在以(例如)软件、固件或硬件编程体现的适当指令下起作用的专用或通用数字信息处理装置实施。举例来说,可将DSP及其它逻辑电路的功能模块实施为借助半导体技术构造的ASIC(专用集成电路)。或者,可借助FPGA(现场可编程门阵列)及其它硬件块来实施各种模块。如此,打算将本文中所描述的过程步骤广泛地解释为在各种替代实施例中由软件、硬件及其组合等效地执行。
Claims (15)
1.一种设备,其包括:
偏振分集光学混合器,所述偏振分集光学混合器具有用于接收包含M个子信道的多波长信号的第一输入,每一子信道处于不同波长下,所述光学混合器具有用于接收包含M个连续波参考的参考光源的第二输入,每一连续波参考处于近似所述M个子信道中的一者的中心波长的不同波长下,所述光学混合器具有至少四个输出;
至少四个波长多路分用(W-DMUX)滤波器,每一W-DMUX滤波器具有一W-DMUX输入,所述W-DMUX输入中的每一者被提供所述光学混合器的所述输出中的对应一者,每一W-DMUX滤波器提供M个经滤波光学信道输出;
4M个检测器,每一检测器用于将所述经滤波信道输出中的至少一者转换成对应电信号;及
4M个模/数转换器(ADC),每一ADC用于将所述电信号中的一者转换成对应数字信号;
其中M为大于1的整数。
2.根据权利要求1所述的设备,其进一步包括:
数字信号处理器,其用于处理所述对应数字信号并检索所述多波长信号的内容,所述对应数字信号表示所述M个子信道。
3.根据权利要求1所述的设备,其进一步包括:
多波长光学本机振荡器(MW-OLO),所述MW-OLO适于提供所述M个连续波参考。
4.根据权利要求3所述的设备,其中所述MW-OLO包括处于不同波长下的M个独立连续波激光源及一波长组合装置。
5.根据权利要求3所述的设备,其中所述MW-OLO包括至少一个连续波激光源及至少一个相位或振幅调制器。
6.根据权利要求1所述的设备,其中所述偏振分集光学混合器提供表示所述多波长信号的两个正交偏振分量中的每一者的同相与正交分量的四个输出。
7.根据权利要求1所述的设备,其中所述偏振分集光学混合器提供八个输出,所述八个输出表示所述多波长信号的两个正交偏振分量中的每一者的同相与正交分量。
8.根据权利要求7所述的设备,其具有八个W-DMUX滤波器,所述W-DMUX输入中的每一者被提供所述偏振分集光学混合器的所述八个输出中的对应一者;
其中每一检测器为用于将所述经滤波信道输出中的两者转换成对应电信号的平衡检测器,所述两个滤波器信道输出彼此相关。
9.根据权利要求1所述的设备,其中每一W-DMUX滤波器具有周期频率选择性质,以便将具有等于所述子信道的间隔的至少M倍的间隔的一系列等间隔频率路由到所述W-DMUX滤波器的输出端口中的一者。
10.根据权利要求1所述的设备,其中所述多波长信号的所述子信道之间的频率间隔约为50GHz。
11.根据权利要求1所述的设备,其中所述多波长信号为偏振分割多路复用(PDM)信号。
12.根据权利要求1所述的设备,其进一步包含可调谐光学滤波器,所述可调谐光学滤波器用于输出提供到所述偏振分集光学混合器的所述第一输入的所述多波长信号。
13.根据权利要求1所述的设备,其中所述多波长信号的所述子信道具有频率间隔,且其中所述ADC的取样速率约为所述子信道的所述频率间隔。
14.一种方法,其包括
接收包含M个子信道的多波长信号,每一子信道处于不同波长下;
接收包含M个连续波参考的参考光源,每一连续波参考处于近似所述M个子信道中的一者的中心波长的不同波长下;
将所述多波长信号与所述参考光源混合成对应于所述多波长信号的两个正交偏振分量中的每一者的同相与正交分量的至少四个输出信号;
通过W-DMUX滤波器将所述输出信号中的每一者滤波成M个单波长信号;
将对应于至少一个子信道的所述单波长信号转换为数字域;及
处理所述至少一个子信道的对应数字信号以检索所述多波长信号的所述至少一个子信道的内容。
15.根据权利要求14所述的方法,其中所述W-DMUX滤波器具有周期频率选择性质,以便将具有等于所述子信道的间隔的至少M倍的间隔的一系列等间隔频率路由到所述W-DMUX滤波器的输出端口中的一者。
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