CN109818682A - 一种相干信号收发方法、装置及相干无源光网络系统 - Google Patents

一种相干信号收发方法、装置及相干无源光网络系统 Download PDF

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Abstract

一种相干信号收发方法、装置及相干无源光网络系统，涉及无源光网络领域，系统包括相干信号发送装置和相干信号接收装置，相干信号发送装置将宽线宽光源装置的光信号分为光强度相同的两路，每路作为一个光强度调制器的光载波，通过电驱动信号驱动所述光强度调制器进行光信号调制，两路调制后的光信号经过偏振合束后，发送给光分布网络；相干信号接收装置将本振光和接收的光信号都分成相互垂直的X偏振光和Y偏振光，且本振光分成的X偏振光和Y偏振光的光场强度相等；将两束X偏振光混频，两束Y偏振光混频，混频后输出的光信号各由一个单端光电探测器探测，经跨阻放大和隔直后，通过包络检测进行信号恢复。本发明可以降低相干光检测的总体成本。

Description

一种相干信号收发方法、装置及相干无源光网络系统
技术领域
本发明涉及无源光网络领域，具体涉及一种相干信号收发方法、装置及相干无源光网络系统。
背景技术
在长距离光传输领域，相干光检测已经逐步取代直接检测并成为主流的光传送网技术。图1显示了100Gb/sDP-QPSK(Dual-PolarizationQuadrature Phase-Shit Keying，双偏振正交相移键控)调制相干光收发系统的示意框图，其中包括：波长可调的窄线宽ECL(External Cavity Laser，外腔激光器)、50:50Splitter(50:50分光器)、Driver(信号驱动器)、DP-IQ-Modulator(Dual-PolarizationIQ-Modulator，双偏振IQ调制器)、ICR(Integrated Coherent Receiver，集成相干接收机)、以及数字收发ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit，专用集成电路)芯片。波长可调的窄线宽ECL可以同时作为光信号载波以及相干检测用本地振荡器(产生本振光源)，DP-IQ-Modulator用于产生发送DP-QPSK信号，ICR用于接收DP-QPSK信号并进行检测，数字收发ASIC芯片用于数字信号的发送与数字信号的恢复。
图2显示了DP-IQ-Modulator的结构框图，其包括：四个双臂马赫曾德调制器(Mach-Zehnder modulator，马赫曾德调制器)、两个90°shift(90度移相器)以及一个PBC(Polarization Beam Combiner，偏振合束器)。图2中光载波CW(Continuous Wave，连续光源)通常对应相干光检测系统中的ECL经Splitter后的其中一路信号，而ECL经Splitter后的另一路信号作为相干检测的本振光源。图2中，Output表示输出的偏振复用幅度/相位调制光信号。
基于相干光检测的单通道100-Gb/s DP-QPSK方案已经拥有广泛的产业链支持。但是在光接入技术领域，相干光检测一直没有得到业界认可，其主要原因是较高的成本、尺寸以及功耗。具体的，相干光检测的缺点体现在以下几个方面：
1)必须采用窄线宽光源，光源波长的波动范围在+/-0.01nm内，控制精度高，增加了成本。
2)ICR的复杂度较高，如图3所示，其中包括两个PBS(Polarization BeamSplitter，偏振分束器)、两个4输出光端口的90度Optical Hybrid(光混频器)、四个BPD(Balanced Photo Detector，平衡探测器)、以及四个TIA(Trans-Impedance Amplifier，跨阻放大器)。图3中本振光源通常对应相干光检测系统中的ECL经50:50Splitter后的其中一路信号，而ECL经50:50Splitter后的另一路信号作为发送用光载波。
3)在接收端，数字信号处理需要包括频偏/相位估计与补偿，同时需要将频偏估算值反馈至VCO(Voltage-Controlled Oscillator，压控震荡器)来控制本振光源的频率值。
综上所述，现有相干光检测方案总体成本较高，不适合广泛使用。
发明内容
针对现有技术中存在的至少一个缺陷，本发明的目的在于提供一种相干信号收发方法、装置及相干无源光网络系统，降低相干光检测的总体成本。
为达到以上目的，一方面，采取一种相干信号发送方法，包括步骤：将宽线宽光源装置的光信号分为光强度相同的两路，每一路作为一个光强度调制器的光载波，并通过电驱动信号驱动所述光强度调制器进行光信号调制，两路调制后的光信号经过偏振合束后发出。
优选的，所述宽线宽光源装置为分布反馈激光器。
基于上述发送方法，采取一种相干信号接收方法，包括步骤：将本振光和接收的光信号都分成相互垂直的X偏振光和Y偏振光，且本振光分成的X偏振光和Y偏振光的光场强度相等；将两束X偏振光混频，两束Y偏振光混频，混频后输出的四路光信号各由一个单端光电探测器探测，经跨阻放大和隔直后，通过包络检测来恢复信号。
优选的，所述本振光由分布反馈激光器产生。
另一方面，采取一种相干信号发送装置，包括：
宽线宽激光源装置，用于发送连续光信号；
分光器，用于将所述光信号分为光强度相同的两路光载波；
两个信号驱动器，分别用于将一路电信号放大后形成电驱动信号；
两个光强度调制器，每个光强度调制器用于接收一路光载波，并通过一路电驱动信号进行光信号调制；
偏振合束器，其用于将两个光强度调制器调制后的光信号进行合束，得到偏振复用的光强度调制信号。
优选的，所述两个光强度调制器均为马赫曾德调制器，两个信号驱动器的输出各连接一个马赫曾德调制器的射频输入端口，且马赫曾德调制器的工作偏置电压设在线性调制区。
优选的，所述两个光强度调制器均为电吸收调制器，且电吸收调制器的工作偏置电压设在线性调制区，两个信号驱动器的输出各连接一个电吸收调制器的射频输入端口。
优选的，所述分光器为50：50光功率分配器，所述宽线宽光源装置为分布反馈激光器。
基于上述发送装置，提供一种相干信号接收装置，包括：
宽线宽光源装置，用于提供本振光；
两个90度光混频器，每个90度光混频器包括两个输入端口和两个输出端口；
两个偏振分束器，分别为第一偏振分束器和第二偏振分束器，第一偏振分束器用于将收到的光信号分为相互垂直的X偏振光和Y偏振光，并分别输入两个90度光混频器的第一输入端口；第二偏振分束器用于将本振光分为相互垂直且光场强度相等的X偏振光和Y偏振光，并分别输入两个90度光混频器的第二输入端口；
四个单端光电探测器，分别用于接收所述90度光混频器输出的一路光信号；
四个跨阻放大器，分别对应一个单端光电探测器的输出；
四个隔直器，分别对应一个跨阻放大器的光信号，并用于隔直；
四个模数转换器，分别将隔直器输出的模拟信号转换为数字信号；
包络检测模块，其用于接收所有数字信号进行信号恢复。
优选的，所述四个模数转换器和包络检测模块集成一体，所述宽线宽光源装置为分布反馈激光器。
另一方面，提供一种相干无源光网络系统，包括：
相干信号发送装置，其用于将宽线宽光源装置的光信号分为光强度相同的两路，每一路作为一个光强度调制器的光载波，并通过电驱动信号驱动所述光强度调制器进行光信号调制，两路调制后的光信号经过偏振合束后，发送给光分布网络；
相干信号接收装置，其用于将本振光和接收的光信号都分成相互垂直的X偏振光和Y偏振光，且本振光分成的X偏振光和Y偏振光的光场强度相等；将两束X偏振光混频，两束Y偏振光混频，混频后输出的四路光信号各由一个单端光电探测器探测，经跨阻放大和隔直后，通过包络检测进行信号恢复。
优选的，所述相干无源光网络系统包括光线路终端和多个光网络单元；
所述光线路终端内设有至少一个所述相干信号发送装置，所述光网络单元内设有一个所述相干信号接收装置；
或者，所述光网络单元内设有一个所述相干信号发送装置，所述光线路终端内设有至少一个所述相干信号接收装置。
优选的，所述相干无源光网络系统包括光线路终端和多个光网络单元；
所述光线路终端中包括至少一个单通道信号收发模块，每个光网络单元中包括一个单通道信号收发模块；
每个单通道信号收发模块内均包括合分波片、相干信号发送装置和相干信号接收装置；
所述相干信号发送装置的输出与所述相干信号接收装置的输入分别连接一个合分波片的两个分波端口，所述合分波片的合波端口连接光分布网络。
优选的，所述光线路终端中包括多于一个单通道信号收发模块时，每个合分波片的合波端口均连接至一个波分复用装置的分波口，波分复用装置的合波口连接光分布网络。
优选的，所述相干信号发送装置包括：
宽线宽激光源装置，用于发送连续光信号；
分光器，用于将所述光信号分为光强度相同的两路光载波；
两个信号驱动器，分别用于将一路电信号放大后形成电驱动信号；
两个光强度调制器，每个光强度调制器用于接收一路光载波，并通过一路电驱动信号进行光信号调制；
偏振合束器，其用于将两个光强度调制器调制后的光信号进行合束，得到偏振复用的光强度调制信号。
优选的，所述相干信号接收装置包括：
宽线宽光源装置，用于提供本振光；
两个90度光混频器，每个90度光混频器包括两个输入端口和两个输出端口；
两个偏振分束器，分别为第一偏振分束器和第二偏振分束器，第一偏振分束器用于将收到的光信号分为相互垂直的X偏振光和Y偏振光，并分别输入两个90度光混频器的第一输入端口；第二偏振分束器用于将本振光分为相互垂直且光场强度相等的X偏振光和Y偏振光，并分别输入两个90度光混频器的第二输入端口；
四个单端光电探测器，分别用于接收所述90度光混频器输出的一路光信号；
四个跨阻放大器，分别对应一个单端光电探测器的输出；
四个隔直器，分别对应一个跨阻放大器的光信号，并用于隔直；
四个模数转换器，分别将隔直器输出的模拟信号转换为数字信号；
包络检测模块，其用于接收所有数字信号进行信号恢复。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：
(1)传统的窄线宽激光器，光源波长的波动范围在+/-0.01nm内。本发明实施例中，采用宽线宽光源装置产生本振光源与信号载波光源，光源波长的波动范围可放宽至+/-0.1nm，可以进一步降低光源成本。
(2)相干信号发送方面，采用偏振复用的光强度调制器进行调制，设计及制造难度远小于幅度/相位调制器，进一步有效降低发送装置的器件成本。
(3)相干信号接收方面，采用单端光电探测器进行接收，相比平衡探测方案简化了ICR以及光电探测器的设计复杂度，采用包络检测来恢复接收到的偏振复用强度调制信号，有效降低接收端器件成本。
附图说明
图1为100Gbps DP-QPSK相干光检测系统的示意图；
图2为图1中DP-IQ-Modulator的结构框图；
图3位图1中ICR的结构示意图；
图4为本发明实施例相干信号发送装置示意图；
图5为本发明实施例相干信号接收装置示意图；
图6为本发明实施例二级数字均衡算法实施框架图；
图7为本发明实施例相干无源光网络系统示意图；
图8为本发明另一实施例相干无源光网络系统示意图；
图9为本发明再一实施例相干无源光网络系统示意图
图10为本发明实施例相干无源光网络系统中OLT和ODN示意图；
图11为本发明另一实施例相干无源光网络系统中OLT和ODN示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明提供一种相干信号发送方法的实施例，包括步骤：通过宽线宽光源装置产生连续光信号，并分为光强度相同的两路光信号，每一路光信号作为一个光调制器的光载波，并且，通过电驱动信号驱动光强度调制器进行光信号调制，两路调制后的光信号合束后产生偏振复用的强度调制光信号发出。其中，宽线宽光源装置可以是宽线宽激光器，例如DFB(Distributed Feedback Laser，分布反馈激光器)。
优选的，产生的线宽大于10MHz，光源波长的波动范围放宽至+/-0.1nm，一般的窄线宽激光器的线宽在10～100KHz范围，波长的波动范围在+/-0.01nm内。
基于上述发送方法，本发明提供一种相干信号接收方法的实施例，其包括步骤：通过宽线宽光源装置产生本振光，并与接收的光信号都分成两束相互垂直的两束偏振光，即X偏振光和Y偏振光，并且本振光的X偏振光以及Y偏振光的光场强度相等。然后将两束X偏振光混频，两束Y偏振光混频，混频后输出的四路光信号各由一个单端光电探测器探测，探测到的光信号经过跨阻放大和隔直后，通过包络检测来恢复出接收的信号。
如图4所示，提供一种相干信号发送装置的实施例，相干信号发送装置包括宽线宽光源装置、分光器、两个信号驱动器(Driver)、两个光强度调制器(IM，IntensityModulator)以及一个PBC(Polarization Beam Combiner，偏振合束器)。其中，宽线宽光源装置用于发送连续的光信号，可以采用宽线宽激光器，例如DFB。分光器可以采用50:50光功率分配器(50:50Splitter)，用于将光信号分为光强度相同的两路，每一路作为一个光强调制器的光载波。两个信号驱动器分别用于将一路电信号放大后形成电驱动信号，用来驱动光强调制器。每个光强度调制器用于接收一路光载波，并通过一路电驱动信号进行光信号调制，两路调制后的光信号进行合束，得到偏振复用的光强度信号后发出。
优选的，两个光强度调制器均采用马赫曾德调制器，分光器为50：50光功率分配器。具体实施包括：采用DFB作为连续光源，其线宽通常大于10MHz；首先经过50:50光功率分配器，产生两路强度相同的光载波；两路光载波分别输入两个马赫曾德调制器，进行光强度调制；由马赫曾德调制器出来后的两路光强度调制信号再由PBC进行合波，产生偏振复用的光强度调制信号。在电路端，将两路电信号分别经信号驱动器放大，然后连接马赫曾德调制器的射频输入端口，并且马赫曾德调制器的工作偏置电压设在线性调制区，以产生强度调制的光信号。
优选的，两个光强度调制器均采用EAM(Electro Absorption Modulator，电吸收调制器)，分光器可以仍旧为50：50光功率分配器。具体实施包括：DFB作为连续光源，其线宽通常大于10MHz；首先经过50:50光功率分配器，产生两路强度相同的光载波；两路光载波分别输入两个EAM进行光强度调制，调制出来的两路光强度调制信号再由偏振合束器进行合波，产生偏振复用的光强度调制信号。在电路端，两路电信号分别经信号驱动器放大，然后连接电吸收调制器的射频输入端口，并且电吸收调制器的工作偏置电压设在线性调制区。
如图5所示，提供一种相干信号接收装置的实施例，具体包括宽线宽光源装置、两个90度光混频器、两个PBS(Polarization Beam Splitter，偏振分束器)、四个单端光电探测器(PD，Photo Detector)、四个跨阻放大器(TIA)、四个隔直器(DC Blocker)、四个模数转换器(Analog-to-Digital Convertor，ADC)以及一个包络检测模块。
具体的，宽线宽光源装置用于提供宽线宽的本振光，可以采用宽线宽激光器，例如DFB，两个PBS分别为第一PBS和第二PBS，每个90度光混频器具有两个输入端口和两个输出端口。
第一PBS用于接收光信号并分成两束相互垂直的偏振光，即X偏振光和Y偏振光，分别输入两个90度光混频器的第一输入端口1。两个第二PBS用于将本振光分成两束相互垂直且光场强度相等的偏振光，分别输入两个90度光混频器的第二输入端口2。两个90度光混频器输出的四路光信号，分别通过一个单端光电探测器接收，然后均通过一个TIA进行放大，再通过一个隔直器进行隔直，再通过四个模数转换器转换为数字信号后，输入给包络检测模块进行信号恢复。
优选的，包络检测模块可以由DSP或ASIC等逻辑芯片实现，四个ADC可以单独设置，也可以集成在包络检测模块上。
本实施例中，相干信号接收装置接收的光信号来自相干信号发送装置，下面结合图5具体说明信号恢复原理。
两个90度光混频器分为第一光混频器和第二光混频器，第一光混频器的输出光场表示为：
上述公式中，t表示时间，Es1为光信号在第一光混频器输入端口1的分量，EL1为本振光在第一光混频器输入端口2的分量，Es1(t)＝As1(t)exp(j2πωs·t)，EL1(t)＝AL1exp(j2πωL·t)。As1(t)为光信号在第一光混频器的第一输入端口1的信号分量幅度，AL1为本振光在第一光混频器的第二输入端口2的信号分量幅度，ωs和ωL分别为光信号和本振光的角频率。
类似的，第二光混频器的输出光场表示为：
以上公式中，Es2为光信号在第二光混频器的第一输入端口1的分量，EL2为本振光在第二光混频器的第二输入端口2的分量，Es2(t)＝As2(t)exp(j2πωs·t)，EL2(t)＝AL2exp(j2πωL·t)。其中，As2(t)为光信号在第二光混频器的第一输入端口1的信号分量幅度，AL2为本振光在第二光混频器的第二输入端口2的信号分量幅度，ωs和ωL分别为光信号和本振光的角频率。
这里，EL1和EL2的光场强度相等且为常量，即：AL1＝AL2＝AL。第一光混频器输出光信号Ea与Eb的，以及第二光混频器输出光信号Ec与Ed。
第一光混频器输出光信号Ea经单端光电探测器，其检测光电流为：
这里，Ps1(t)＝|As1(t)|2/2；PL1＝|AL|2/2；Ps1(t)和PL1均为中间变量，R表示光电探测器的响应系数；ωIF表示光信号和本振光的角频率之差；θ(t)表示其它相位扰动。由于AL是常数，PL1在这里是一个直流分量，经过TIA与隔直器后，该分量可以去除。在相干接入系统中，通常情况下接收光信号功率远远小于本振光功率，所以有以下关系：
那么，经过TIA与隔直器后，光信号还可以表示为：
同理，第一光混频器输出光信号Eb经单端光电探测器，其检测光电流为：
那么，经过TIA与隔直器后，光信号可以表示为：
第二光混频器输出光信号Ec经单端光电探测器，其检测光电流为：
这里，Ps2(t)＝|As2(t)|2/2；PL2＝|AL|2/2；R表示光电探测器的响应系数；ωIF表示光信号和本振光的角频率之差；θ(t)表示其它相位扰动。由于AL是常数，PL2在这里是一个直流分量，经过TIA与隔直器后该分量可以去除。在接入系统中，通常情况下接收光信号功率远远小于本振光功率，所以有以下关系：
那么，经过TIA与隔直器后的光信号可以表示为：
同理，第二光混频器输出光信号Ed经单端光电探测器，其检测光电流为：
那么，经过TIA与隔直器后的光信号可以表示为：
以上四路信号(Va，Vb，Vc，Vd)，分别经过ADC采样，两两组成两路均衡器输入信号。其中Va、Vb组成的一路复数信号表示为：
类似的，另一路均衡器输入的复数信号由Vc、Vd组成，表示为：
其中，T表示信号的采样周期。
如图6所示，本实施例中采用两级均衡算法(包络检测)对以上输入信号(EXin，EYin)进行处理，第一级均衡器为两入两出型均衡器，共包含四个均衡单元。由于这四个均衡单元仅包含一个权重系数，因此可以由标量符号来表示，分别为：mXX，mXY，mYX，mYY。经过第一级均衡器的中间信号可以表示为：
EXmid＝mXXEXin+mXYEYin (15)
EYmid＝mYXEXin+mYYEYin (16)
第二级均衡器包含两个均衡单元，每个均衡单元有多个权重系数，因此由矢量符号表示，分别为：hX和hY。第二级均衡器的均衡单元有多个权重系数，因此要求输入信号与中间信号必须由同样数量的采样数据构成，并以矢量符号来表示：输入信号为(EXin，EYin)，中间信号为(EXmid，EYmid)。
第一级均衡器系数mXY采用如下方式进行更新：
mXY＝mXY+μεXEXout·A(hX，EYin) (17)
其中，μ为更新系数；εX为误差量；EXout为X偏振输出信号；A(hX，EYin)为修正信号。具体的：
εX＝|EXout|-RX (18)
这里，|EXout|表示输出信号EXout的模值，RX表示发送的X偏振参考信号。对于发送的强度调制信号而言，如NRZ(Non-Return to Zero，不归零码)，RX等于‘0’或者‘1’；如PAM4(4-Level Pulse-Amplitude Modulation，4级脉冲幅度调制)信号而言，RX等于‘0’、‘1’、“2”、“3”。修正信号A(hX，EYin)基于如下公式计算：
A(hX，EYin)＝(hX·EYin T)*
以上公式，上标‘*’表示复数的共轭，上标‘T’表示转置矩阵。
第一级均衡器系数mXX采用如下方式进行更新：
mmXX＝mmXX+μεXEXout·A(hX，EXin) (19)
其中，μ为更新系数；εX为误差量；EXout为X偏振输出信号；A(hX，EXin)为修正信号。修正信号A(hX，EXin)基于如下公式计算：
A(hX，EXin)＝(hX·EXin T)*
第一级均衡器系数mYX采用如下方式进行更新：
mYX＝mYX+μεYEYout·A(hY，EXin) (20)
其中，μ为更新系数；εY为误差量；EYout为Y偏振输出信号；A(hY，EXin)为修正信号。具体的：
εY＝|EYout|-RY (21)
这里，|EYout|表示输出信号EYout的模值，RY表示发送的Y偏振参考信号。对于发送的NRZ信号而言，RY等于‘0’或者‘1’。修正信号A(hY，EXin)基于如下公式计算：
A(hY，EXin)＝(hY·EXin T)*
第一级均衡器系数mYY采用如下方式进行更新：
mYY＝mYY+μεYEYout·A(hY，EYin) (22)
其中，μ为更新系数；εY为误差量；EYout为Y偏振输出信号；A(hY，EYin)为修正信号。修正信号A(hY，EYin)基于如下公式计算：
A(hY，EYin)＝(hY·EYin T)*
第二级均衡器的输出信号可以表示为：
EXout＝hX·EXmid T (23)
EYout＝hY·EYmid T (24)
第二级均衡器系数hX采用如下方式进行更新：
hX＝hX+μεXEXoutEXmid * (25)
hY＝hY+μεYEYoutEYmid * (26)
其中，μ为更新系数；εX和εY为误差量；EXout和EYout分别为X偏振和Y偏振的输出信号；EXmid和EYout分别为经过第一级均衡器的中间信号。
均衡算法的实施步骤如下：
1)初始化均衡系数，如：mXX，mXY，mYX，mYY，hX，hY；
2)根据输入信号EXin，EYin，计算中间信号EXmid，EYmid以及输出信号EXout，EYout；
3)根据参考信号RX，RY，计算误差量εX和εY；
4)更新均衡系数：mXX，mXY，mYX，mYY，hX，hY；
5)判断误差是否收敛。如果是，则转到步骤6；如果不是，则转到步骤2；
6)训练完毕，得到稳定的均衡器系数。
最后，均衡器输出信号EXout，EYout经过包络运算，即：|EXout|，|EYout|得到恢复的强度发送信号，充分验证了数字信号处理器可以恢复相干信号接收装置的光信号。
本发明还提供一种相干无源光网络系统，其包括OLT(Optical Line Terminal，光线路终端)、ODN(Optical Distribution Network，光分布网络)和多个ONU(OpticalNetwork Unit，光网络单元)，OLT通过ODN连接多个ONU。
相干无源光网络系统中包括相干信号发送装置和相干信号接收装置。
相干信号发送装置用于将宽线宽光源装置的光信号分为光强度相同的两路，每一路作为一个光强度调制器的光载波，并通过电驱动信号驱动所述光强度调制器进行光信号调制，两路调制后的光信号经过偏振合束后，发送给ODN。
相干信号接收装置用于接收来自ODN的光信号，将本振光和接收的光信号分别分成相互垂直的两束垂直的X偏振光和Y偏振光，且本振光分成的X偏振光和Y偏振光的光场强度相等；将两束X偏振光混频，两束Y偏振光混频，混频后输出的四路光信号各由一个单端光电探测器探测，经跨阻放大和隔直后，通过包络检测进行信号恢复。
如图7所示，在一种实施例中，ODN包括1：n光功率分配器，用来为ONU分配光信号，仅示意一个ONU。
如图8所示，在另一种实施例中，ODN包括波分复用器，用来为ONU分波，图8中仅示意一个ONU。
如图9所示，在再一种实施例中，ODN既包括波分复用器又包括1：n光功率分配器，并且，波分复用器的每一个输出，连接一个1：n光功率分配器的输入，1：n光功率分配器的每一个输出连接一个ONU。图9中仅示意一个ONU和一个1：n光功率分配器。
基于前述相干无源光网络系统，在一种实施例中，OLT内设有至少一个前述相干信号发送装置，发送强度调制光信号给ODN；ONU内设有一个前述相干信号接收装置，从ODN中接收信号并作出恢复。
在另一种实施例中，ONU内设有一个前述相干信号发送装置，发送强度调制光信号给ODN；OLT内设有至少一个前述相干信号接收装置，用于从ODN中接收信号并作出恢复。
在又一种实施例中，OLT中包括至少一个单通道信号收发模块，每个ONU中包括一个单通道信号收发模块。而收发设备又包括合分波片、上述相干信号发送装置和上述相干信号接收装置。
如图10所示，为OLT中包括一个单通道信号收发模块的情况，合分波片包括两个分波端口和一个合波端口，相干信号发送装置的输出与所述相干信号接收装置的输入分别连接一个合分波片的两个分波端口，所述合分波片的合波端口连接ODN。因此，相干信号发送装置所产生的下行光信号经由合分波片的一个分波端口，然后从合分波片的合波端口出来并输入ODN；而OLT接收来自ODN的上行光信号，经由合分波片的合波端口进入，然后从合分波片的另一个端口出来，并输入相干信号接收装置。而在相干无源光网络系统中，ONU内也可以设置于本实施例中相同的收发设备。
如图11所示，为OLT中包括多于一个单通道信号收发模块的情况。每个单通道信号收发模块与图10中结构相同，但是每个合分波片的合波端口均连接至一个波分复用装置的分波口，该波分复用装置的合波口连接ODN。多通道信号收发的情况下，各单通道信号收发模块的所产生的下行光信号经波分复用装置的各分波口输入，汇聚为一路波分复用的下行光信号，从波分复用装置的合波口出来，并输入ODN。来自ODN的波分复用的上行光信号经波分复用装置的合波口进行波长解复用，然后从波分复用装置的各分波口出来，并输入各单通道信号收发模块进行相干信号接收。
上述实施例中，采用宽线宽光源装置产生的光源作为本振光元与信号载波光源，采用光强度调制器、单端光电探测器及包络检测的方式，能够有效降低相干光检测的总体成本。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (16)

1.一种相干信号发送方法，其特征在于，包括步骤：
将宽线宽光源装置的光信号分为光强度相同的两路，每一路作为一个光强度调制器的光载波，并通过电驱动信号驱动所述光强度调制器进行光信号调制，两路调制后的光信号经过偏振合束后发出。
2.如权利要求1所述的相干信号发送方法，其特征在于：所述宽线宽光源装置为分布反馈激光器。
3.一种基于权利要求1所述方法的相干信号接收方法，其特征在于，包括步骤：
将本振光和接收的光信号都分成相互垂直的X偏振光和Y偏振光，且本振光分成的X偏振光和Y偏振光的光场强度相等；
将两束X偏振光混频，两束Y偏振光混频，混频后输出的四路光信号各由一个单端光电探测器探测，经跨阻放大和隔直后，通过包络检测来恢复信号。
4.如权利要求3所述的相干信号接收方法，其特征在于：所述本振光由分布反馈激光器产生。
5.一种相干信号发送装置，其特征在于，包括：
宽线宽激光源装置，用于发送连续光信号；
分光器，用于将所述光信号分为光强度相同的两路光载波；
两个信号驱动器，分别用于将一路电信号放大后形成电驱动信号；
两个光强度调制器，每个光强度调制器用于接收一路光载波，并通过一路电驱动信号进行光信号调制；
偏振合束器，其用于将两个光强度调制器调制后的光信号进行合束，得到偏振复用的光强度调制信号。
6.如权利要求5所述的相干信号发送装置，其特征在于：所述两个光强度调制器均为马赫曾德调制器，两个信号驱动器的输出各连接一个马赫曾德调制器的射频输入端口，且马赫曾德调制器的工作偏置电压设在线性调制区。
7.如权利要求5所述的相干信号发送装置，其特征在于：所述两个光强度调制器均为电吸收调制器，且电吸收调制器的工作偏置电压设在线性调制区，两个信号驱动器的输出各连接一个电吸收调制器的射频输入端口。
8.如权利要求5-7任一所述的相干信号发送装置，其特征在于：所述分光器为50：50光功率分配器，所述宽线宽光源装置为分布反馈激光器。
9.一种基于权利要求5所述装置的相干信号接收装置，其特征在于，包括：
宽线宽光源装置，用于提供本振光；
两个90度光混频器，每个90度光混频器包括两个输入端口和两个输出端口；
两个偏振分束器，分别为第一偏振分束器和第二偏振分束器，第一偏振分束器用于将收到的光信号分为相互垂直的X偏振光和Y偏振光，并分别输入两个90度光混频器的第一输入端口；第二偏振分束器用于将本振光分为相互垂直且光场强度相等的X偏振光和Y偏振光，并分别输入两个90度光混频器的第二输入端口；
四个单端光电探测器，分别用于接收所述90度光混频器输出的一路光信号；
四个跨阻放大器，分别对应一个单端光电探测器的输出；
四个隔直器，分别对应一个跨阻放大器的光信号，并用于隔直；
四个模数转换器，分别将隔直器输出的模拟信号转换为数字信号；
包络检测模块，其用于接收所有数字信号进行信号恢复。
10.如权利要求9所述的相干信号接收装置，其特征在于：所述四个模数转换器和包络检测模块集成一体，所述宽线宽光源装置为分布反馈激光器。
11.一种相干无源光网络系统，其特征在于，包括：
相干信号发送装置，其用于将宽线宽光源装置的光信号分为光强度相同的两路，每一路作为一个光强度调制器的光载波，并通过电驱动信号驱动所述光强度调制器进行光信号调制，两路调制后的光信号经过偏振合束后，发送给光分布网络；
相干信号接收装置，其用于将本振光和接收的光信号都分成相互垂直的X偏振光和Y偏振光，且本振光分成的X偏振光和Y偏振光的光场强度相等；将两束X偏振光混频，两束Y偏振光混频，混频后输出的四路光信号各由一个单端光电探测器探测，经跨阻放大和隔直后，通过包络检测进行信号恢复。
12.如权利要求11所述的相干无源光网络系统，其特征在于：所述相干无源光网络系统包括光线路终端和多个光网络单元；
所述光线路终端内设有至少一个所述相干信号发送装置，所述光网络单元内设有一个所述相干信号接收装置；
或者，所述光网络单元内设有一个所述相干信号发送装置，所述光线路终端内设有至少一个所述相干信号接收装置。
13.如权利要求11所述的相干无源光网络系统，其特征在于：所述相干无源光网络系统包括光线路终端和多个光网络单元；
所述光线路终端中包括至少一个单通道信号收发模块，每个光网络单元中包括一个单通道信号收发模块；
每个单通道信号收发模块内均包括合分波片、相干信号发送装置和相干信号接收装置；
所述相干信号发送装置的输出与所述相干信号接收装置的输入分别连接一个合分波片的两个分波端口，所述合分波片的合波端口连接光分布网络。
14.如权利要求13所述的相干无源光网络系统，其特征在于：所述光线路终端中包括多于一个单通道信号收发模块时，每个合分波片的合波端口均连接至一个波分复用装置的分波口，波分复用装置的合波口连接光分布网络。
15.如权利要求11-14任一所述的相干无源光网络系统，其特征在于，所述相干信号发送装置包括：
宽线宽激光源装置，用于发送连续光信号；
分光器，用于将所述光信号分为光强度相同的两路光载波；
两个信号驱动器，分别用于将一路电信号放大后形成电驱动信号；
两个光强度调制器，每个光强度调制器用于接收一路光载波，并通过一路电驱动信号进行光信号调制；
偏振合束器，其用于将两个光强度调制器调制后的光信号进行合束，得到偏振复用的光强度调制信号。
16.如权利要求11-14任一所述的相干无源光网络系统，其特征在于，所述相干信号接收装置包括：
宽线宽光源装置，用于提供本振光；
两个90度光混频器，每个90度光混频器包括两个输入端口和两个输出端口；
两个偏振分束器，分别为第一偏振分束器和第二偏振分束器，第一偏振分束器用于将收到的光信号分为相互垂直的X偏振光和Y偏振光，并分别输入两个90度光混频器的第一输入端口；第二偏振分束器用于将本振光分为相互垂直且光场强度相等的X偏振光和Y偏振光，并分别输入两个90度光混频器的第二输入端口；
四个单端光电探测器，分别用于接收所述90度光混频器输出的一路光信号；
四个跨阻放大器，分别对应一个单端光电探测器的输出；
四个隔直器，分别对应一个跨阻放大器的光信号，并用于隔直；
四个模数转换器，分别将隔直器输出的模拟信号转换为数字信号；
包络检测模块，其用于接收所有数字信号进行信号恢复。
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