CN102833007B - 差分相移键控解调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种差分相移键控解调器。包括：一雅满干涉仪，该雅满干涉仪包括一入射端口、第一出射端口、第二出射端口、两个结构完全相同的第一分束片、第二分束片，以及相位调制器；第一分束片的底面和第二分束片的顶面上分别形成有用于将一入射光束完全反射的第一反射膜和第二反射膜，第一分束片的顶面和第二分束片的底面上分别部分形成有用于将一入射光束分成能量相等的两束的第一分光膜和第二分光膜；信号光束经第一分光膜分成反射光束和透射光束，反射光束和/或透射光束经相位调制器后在第二分光膜处相遇发生干涉、形成第一干涉光束和第二干涉光束，并分别射出。本发明提供的差分相移键控解调器，结构简单、体积小，制造成本更低。

Description

差分相移键控解调器

技术领域

本发明涉及信号处理技术，尤其涉及一种差分相移键控解调器。

背景技术

在采用了差分相移键控（Differential Phase Shift Keying，DPSK）的光通信技术中，接收端需要利用差分相移键控解调器将输入信息的相位调制信号转换为光强信号，从而解调出原始的数字信息。

图1为现有技术中的差分相移键控解调器的结构原理图；如图1所示，现有技术中的差分相移键控解调器主要由干涉仪11组成，其中，干涉仪11具有一个输入端口111和两个输出端口112，且输入端口111处设有输入光纤准直器131，两个输出端口112也分别通过输出光纤准直器132与光电转换电路12相连接；干涉仪11包括第一分束-全内反镜和第二分束-全内反镜，第一分束-全内反镜的两个相对的通光表面分别设置有第一分束镜13和第一全反镜15，第二分束-全内反镜的两个相对的通光表面分别设置有第二分束镜14和第二全反镜16，且在第一分束-全内反镜和第二分束-全内反镜之间还设置有第一延时块171和第二延时块172。光信号由光纤准直器131入射后，经第一分束镜13分成第一透射光束和第一反射光束，其中第一透射光束经第二延时块172射向第二全反镜16，之后到达第二分束镜14，而第一反射光束则射向第一全反镜15，经第一延时块171后最终也射向第二分束镜14，这样，第一透射光束和第一反射光束在第二分束镜14上相遇并被第二分束镜14分别分光后相同方向的两束光发生干涉后并由两个相应的输出端口112射出，分别经输出光纤准直器132输入给光电转换电路112。

在现有技术中的这种差分相移键控解调器中，由于干涉仪11采用的元件较多，使得整个差分相移键控解调器体积较大，成本较高。

发明内容

针对现有技术中的上述缺陷，本发明提供一种差分相移键控解调器，以简化结构，减小体积，节约成本。

本发明提供一种差分相移键控解调器，一种差分相移键控解调器，包括：一雅满干涉仪，所述雅满干涉仪包括一入射端口、第一出射端口、第二出射端口、第一分束片、第二分束片，以及设置在所述第一分束片和第二分束片之间的至少一个相位调制器，且所述第一分束片的顶面朝向所述第二分束片的底面；所述第一分束片的底面和所述第二分束片的顶面上分别形成有用于将一入射光束完全反射的第一反射膜和第二反射膜，所述第一分束片的顶面和所述第二分束片的底面上分别部分形成有用于将一入射光束分成能量相等的两束的第一分光膜和第二分光膜；由所述入射端口射入的信号光束经所述第一分光膜分成能量相等的反射光束和透射光束，所述反射光束和/或所述透射光束经所述相位调制器后在所述第二分光膜处相遇并发生干涉、形成第一干涉光束和第二干涉光束，所述第一干涉光束和第二干涉光束分别经所述第一出射端口和第二出射端口射出。

本发明提供的差分相移键控解调器，利用雅满干涉仪原理设计的第一分束片和第二分束片的具体结构、以及第一分束片和第二分束片的相对位置，可实现将输入的相位调制信号转化为光强信号输出，并且，由于干涉仪结构的简化，使整个差分相移键控解调器的结构更加简单、体积更小，也有利于提高加工工艺性及降低成本。

附图说明

图1为现有技术中的差分相移键控解调器的结构原理图；

图2为本发明差分相移键控解调器一实施例的结构示意图；

图3为本发明差分相移键控解调器另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

图2为本发明差分相移键控解调器一实施例的结构示意图；请参照图2，本实施例提供一种差分相移键控解调器，包括：雅满干涉仪，该雅满干涉仪包括一入射端口20、第一出射端口201、第二出射端口202、第一分束片21、第二分束片22，以及设置在第一分束片21和第二分束片22之间的至少一个相位调制器，且第一分束片21的顶面朝向第二分束片22的底面；第一分束片21的底面和第二分束片22的顶面上分别形成有用于将一入射光束完全反射的第一反射膜211和第二反射膜221，第一分束片21的顶面和第二分束片22的底面上分别部分形成有用于将一入射光束分成能量相等的两束的第一分光膜212和第二分光膜222；由入射端口20射入的信号光束K经第一分光膜212分成能量相等的反射光束a和透射光束b，反射光束a和/或透射光束b经相位调制器后在第二分光膜222处相遇并发生干涉、形成第一干涉光束G1和第二干涉光束G2，且第一干涉光束G1和第二干涉光束G2分别经第一出射端口201和第二出射端口202射出。

具体地，第一分束片21和第二分束片22可以分别为厚度均匀且结构完全相同的玻璃板，以使其顶面和底面互相平行；优选地，在第一分束片21的顶面和第二分束片22的底面上可以分别部分镀有带状的第一分光膜212和第二分光膜222；当然，第一分光膜212和第二分光膜222也可以为其它形状，只要能将射到其上的光束部分反射、部分透射，并使透射部分与反射部分的能量相等即可，例如，可通过在玻璃板上镀上非偏振50∶50分光薄膜来形成第一分光膜212和第二分光膜222。进一步地，第一分束片21的顶面和第二分束片22的底面上未设置有第一分光膜212和第二分光膜222外的表面镀上增透膜，以使由这些位置射入的光束能全部射到第一反射膜211和第二反射膜221上，避免发生光的损失；并且，第一反射膜211可以镀在第一分束片21的底面上，并可完全覆盖第一分束片21的底面，第二反射膜221可以镀在第二分束片22的顶面上，并可完全覆盖第二分束片22的顶面，以将所有射到第一反射膜211和第二反射膜221上的光分别完全反射射出。

更具体地，相位调制器可以为两个，可分别为第一相位调制器231和第二相位调制器232，透射光束b被第一反射膜211反射后，可经过第二相位调制器232穿过第二分束片22的底面之后射向第二反射膜221上，被第二反射膜221反射后到达第二分光膜222，并与经第一相位调制器231后射到第二分光膜222上的反射光束a相遇并发生干涉。也就是说，信号光束K可经由输入光纤准直器131射入到入射端口20，当信号光束K被第一分光膜212分成上述反射光束a和透射光束b后，反射光束a可以经第一相位调制器231直接射到第二分束片22的第二分光膜222上，而同时上述透射光束b则经第一反射膜211的反射射向第二分束片22，并也可以经过第二相位调制器232后射入到第二分束片22底面上的第二反射膜221上、并被其反射射向第二分光膜222，这样，透射光束b便在第二分光膜222处与上述反射光束a相遇，而由于第一相位调制器231和第二相位调制器232对反射光束a和透射光束b的相位调节作用，可将两者的光程差调整至可使上述反射光束a和透射光束b发生干涉的值，从而使上述透射光束b和反射光束a在第二分光膜222相遇时干涉形成第一干涉光束G1和第二干涉光束G2；其中，第一干涉光束G1和第二干涉光束G2的能量相等、相位相差半个周期，因此，这两个通过干涉得到的第一干涉光束G1和第二干涉光束G2可以分别通过第一出射端口201和第二出射端口202射出，并分别通过输出光纤准直器132输出给光电转换电路。

需要说明的是，上述相位调制器的数量也可以为一个，可仅使上述反射光束或透射光束经过相位调制器，同样可以起到调整两者光程差的作用；但是，由于可发生干涉的光程差的值的量级一般在毫米级，使得对相位调制器可调精度要求较高。为适应现有技术中常用相位调制器的调整精度，可以采用使用上述两个相位调制器配合调整的方式；例如，可以采用现有技术中常用的硅基片制成的相位调制器，此时，第一相位调制器231或第二相位调制器232可以包括:硅基片和用于通过电压调整硅基片工作温度的电阻加热器；其中，两个硅基片平行设置，每个硅基片表面镀有增透膜，以提高光束的透过性能，而电阻加热器则可在不同电压下使硅基片工作在不同的温度，进而改变通过的光束的光程。本实施例通过相位调制器的选择和配合，可以实现更精确地调谐，弥补了现有技术中采用温控装置调谐困难的缺陷。

本实施例提供的差分相移键控解调器，根据雅满干涉仪的原理通过合理设计第一分束片和第二分束片的具体结构和相对位置构成，使整个差分相移键控解调器的结构更加简单、体积更小，也有利于提高加工工艺性及降低成本。

在上述实施例中，优选地，所述差分相移键控解调器还可以包括第三反射镜25；在第二分光膜222上，反射光束a被第二分光膜222反射形成的第一反射分光束与透射光束b经第二分光膜222透射形成的第一透射分光束干涉形成第一干涉光束G1，反射光束a经第二分光膜222透射形成的第二透射分光束与透射光束b被第二分光膜222反射形成的第二反射分光束干涉形成第二干涉光束G2；第一干涉光束G1和再次经由第二反射膜221反射的第二干涉光束G2分别经第三反射镜25反射后、由第一出射端口201和第二出射端口202射出；即由于第二分光膜222的分光作用，到达第二分光膜22处的反射光束a和透射光束b均在其上发生透射反射后、方向相同的两束光则干涉形成第一干涉光束或第二干涉光束；通过第三反射镜25的设置，可使第一干涉光束G1和第二干涉光束G2按需要的方向射出，从而更合理地布置第一出射端口201和第二出射端口202的位置，有利于进一步简化结构、减小差分相移键控解调器的体积。

图3为本发明差分相移键控解调器另一实施例的结构示意图；如图3所示，本发明另一实施例提供一种差分相移键控解调器，其中，第一分束片21和第二分束片22的具体结构与前述实施例类似，相位调制器可以为两个，分别为第三相位调制器303和第四相位调制器304；透射光束被第一反射膜211反射后，经过第四相位调制器304射到第二分光膜222上，并与经第三相位调制器303后、又经第二反射膜221反射到第二分光膜222上的反射光束相遇并发生干涉。

即，第一分束片21同样可以朝向第二分束片22设置，而第一出射端口201和第二出射端口202可以位于第一分束片21和第二分束片22之间形成的光路同一侧，入射端口可以位于第一分束片21和第二分束片22之间形成的光路的另一侧；信号光束K可经由输入光纤准直器131射入到入射端口20，当信号光束K被第一分光膜212分成反射光束a和透射光束b后，反射光束a可以经第三相位调制器303射向第二分束片22，进入第二分束片22后经第二反射膜221反射后射到第二分光膜222处，同时，透射光束b经第一反射膜211反射后、再经第四相位调制器304射向第二分光膜222处，并与反射光束a相遇，使得该透射光束b和反射光束a在第二分光膜上相遇并发生干涉。

具体地，在第二分光膜222上，透射光束b被第二分光膜222反射形成的第三反射分光束与反射光束a经第二分光膜222透射形成的第三透射分光束干涉形成第二干涉光束G2，透射光束b经第二分光膜222透射形成的第四透射分光束与反射光束a被第二分光膜222反射形成的第四反射分光束干涉形成第一干涉光束G1，第一干涉光束G1再次经第二反射膜221反射后、由第一出射端口201射出，第二干涉光束G2则直接由第二出射端口202射出；进而可分别通过输出光纤准直器132输入到光电转换电路中。

此处需要说明的是，本实施例中的相位调制器的数量也可以为一个，即：使上述反射光束或透射光束经过相位调制器，以实现通过调节反射光束和透射光束的光程差，使两者发生干涉。

优选地，第三相位调制器303可以包括一两通光面均镀有增透膜的石英玻璃，这种相位调制器对温度变化不敏感；而第四相位调制器304则可以包括：硅基片和用于通过电压调整硅基片工作温度的电阻加热器；上述两种不同工作形式的第三相位调制器303和第四相位调制器304的配合使用，可以精确调节反射光束和透射光束之间的光程差，且能进一步减少环境温度的影响，使差分相移键控解调器适应更多变的环境。

在上述各实施例中于，优选地，信号光束与第一分光膜212形成的入射角可以小于或等于20°，以减小偏振相关参数对不同偏振光的影响，例如，偏振相关损耗和偏振相关相移等，有利于更精确地确定本差分相移键控解调器的各项工作参数。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种差分相移键控解调器，包括：一雅满干涉仪，其特征在于，所述雅满干涉仪包括一入射端口、第一出射端口、第二出射端口、第一分束片、第二分束片，以及设置在所述第一分束片和第二分束片之间的至少一个相位调制器，且所述第一分束片的顶面朝向所述第二分束片的底面；所述第一分束片的底面和所述第二分束片的顶面上分别形成有用于将一入射光束完全反射的第一反射膜和第二反射膜，所述第一分束片的顶面和所述第二分束片的底面上分别部分形成有用于将一入射光束分成能量相等的两束的第一分光膜和第二分光膜；由所述入射端口射入的信号光束经所述第一分光膜分成能量相等的反射光束和透射光束，所述反射光束和/或所述透射光束经所述相位调制器后在所述第二分光膜处相遇并发生干涉、形成第一干涉光束和第二干涉光束，所述第一干涉光束和第二干涉光束分别经所述第一出射端口和第二出射端口射出；

所述差分相移键控解调器还包括第三反射镜；在所述第二分光膜上，所述反射光束被所述第二分光膜反射形成的第一反射分光束与所述透射光束经所述第二分光膜透射形成的第一透射分光束干涉形成所述第一干涉光束，所述反射光束经所述第二分光膜透射形成的第二透射分光束与所述透射光束被所述第二分光膜反射形成的第二反射分光束干涉形成所述第二干涉光束；所述第一干涉光束和再次经由所述第二反射膜反射的第二干涉光束经所述第三反射镜反射后分别由所述第一出射端口和第二出射端口射出；

在所述第一分束片的顶面和第二分束片的底面上分别部分镀有带状的所述第一分光膜和所述第二分光膜；所述第一反射膜镀在所述第一分束片的底面上，并完全覆盖所述第一分束片的底面，所述第二反射膜镀在所述第二分束片的顶面上，并完全覆盖所述第二分束片的顶面。

2.根据权利要求1所述的差分相移键控解调器，其特征在于，所述相位调制器为两个，分别为第一相位调制器和第二相位调制器，所述透射光束被所述第一反射膜反射后，经过所述第二相位调制器射到所述第二反射膜上，被所述第二反射膜反射后到达所述第二分光膜，并与经所述第一相位调制器后射到所述第二分光膜上的所述反射光束相遇并发生干涉。

3.根据权利要求2所述的差分相移键控解调器，其特征在于，所述第一相位调制器或所述第二相位调制器包括:硅基片和用于通过电压调整所述硅基片工作温度的电阻加热器。

4.根据权利要求1所述的差分相移键控解调器，其特征在于，所述相位调制器为两个，分别为第三相位调制器和第四相位调制器；所述透射光束被所述第一反射膜反射后，经过所述第四相位调制器射到所述第二分光膜上，并与经所述第三相位调制器后、又经所述第二反射膜反射到所述第二分光膜上的所述反射光束相遇并发生干涉。

5.根据权利要求4所述的差分相移键控解调器，其特征在于，在所述第二分光膜上，所述透射光束被所述第二分光膜反射形成的第三反射分光束与所述反射光束经所述第二分光膜透射形成的第三透射分光束干涉形成所述第二干涉光束，所述透射光束经所述第二分光膜透射形成的第四透射分光束与所述反射光束被所述第二分光膜反射形成的第四反射分光束干涉形成所述第一干涉光束，所述第一干涉光束再次经所述第二反射膜反射后、由所述第一出射端口射出，所述第二干涉光束直接由所述第二出射端口射出。

6.根据权利要求5所述的差分相移键控解调器，其特征在于，所述第三相位调制器包括一两通光面均镀有增透薄膜的石英玻璃，所述第四相位调制器包括：硅基片和用于通过电压调整所述硅基片工作温度的电阻加热器。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的差分相移键控解调器，其特征在于，所述信号光束与所述第一分光膜形成的入射角小于或等于20°。