CN110445550A - 一种相干光直接检测方法、装置及光通信系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种相干光直接检测方法、装置及光通信系统。本发明的相干光直接检测方法通过对已调信号进行分离得到四路分量光信号，根据四路所述分量光信号进行光电转换得到与四路分量光信号对应的电信号，根据四路分量光信号对应的电信号进行检测得到与四路分量光信号对应的光强，根据四路分量光信号对应的光强进行计算得到与已调信号对应的斯托克斯参量，所述已调信号对应的斯托克斯参量描述了所述已调信号的偏振态。本发明通过高集成度设计采用非相干的方法检测已调信号的偏振态，实现了相干通信系统的直接检测，满足偏振解调的同时，减少了复杂程度，降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种相干光直接检测方法、装置及光通信系统。
背景技术
现有长距离相干光通信系统在接收端需采用一个本地激光器与接收的信号相干的方法检测光的相位信息。通信原理如图1所示，利用偏振分光器(PBS)把接收的信号分开X信号(X方向)和Y信号(Y方向)偏振面上的分量，然后把分离出的X信号和Y信号偏振分量与本振光源(Localoscillator)的光信号通过90°混频器(90°hybrid mixer)进行拍频，实现双偏振信号的相干解调，从而实现了相干光通信。该技术方案比较繁杂，使用的设备较多，需采用PBS、本振光源、混频器等器件，成本较高。因此，提供一种集成度高、成本低、实现简单的相干光通信系统显得尤为重要。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提出了一种相干光直接检测方法、装置及光通信系统。
第一方面，本发明提出了一种相干光直接检测方法，所述方法包括：
接收已调信号，所述已调信号是指把调制信号调制在入射激光载波上生成的搭载调制信号的光信号；
根据所述已调信号进行分离，得到四路分量光信号，四路所述分量光信号包括左旋分量光信号、右旋分量光信号、第一分量光信号、第二分量光信号，所述第一分量光信号、所述第二分量光信号与所述已调信号的偏振态相同；
根据所述第一分量光信号进行偏光处理，得到只包括0°偏振光的第一分量光信号；
根据所述第二分量光信号进行偏光处理，得到只包括45°偏振光的第二分量光信号；
根据所述左旋分量光信号、所述右旋分量光信号、只包括0°偏振光的第一分量光信号、只包括45°偏振光的第二分量光信号进行光电转换，得到与四路分量光信号对应的电信号；
根据四路分量光信号对应的电信号进行检测，得到与四路分量光信号对应的光强；
根据四路分量光信号对应的光强进行计算，得到与已调信号对应的斯托克斯参量，所述已调信号对应的斯托克斯参量描述了所述已调信号的偏振态。
在一个实施例中，所述根据四路分量光信号对应的光强进行计算，得到与已调信号对应的斯托克斯参量，所述已调信号对应的斯托克斯参量描述了所述已调信号的偏振态，具体包括：
根据四路分量光信号对应的光强组成已调信号的光强矩阵；
根据所述已调信号的光强矩阵、系统的米勒矩阵进行计算，得到与已调信号对应的斯托克斯参量，所述已调信号对应的斯托克斯参量描述了所述已调信号的偏振态。
在一个实施例中，所述根据所述左旋分量光信号、所述右旋分量光信号、只包括0°偏振光的第一分量光信号、只包括45°偏振光的第二分量光信号进行光电转换，得到与四路分量光信号对应的电信号，具体包括：采用空间型光电探测器根据四路所述分量光信号进行光电转换，得到与四路分量光信号对应的电信号。
在一个实施例中，所述根据所述左旋分量光信号、所述右旋分量光信号、只包括0°偏振光的第一分量光信号、只包括45°偏振光的第二分量光信号进行光电转换，得到与四路分量光信号对应的电信号，具体还包括：
根据所述左旋分量光信号进行耦合后进入第一光纤；
根据所述只包括0°偏振光的第一分量光信号进行耦合后进入第二光纤；
根据所述只包括45°偏振光的第二分量光信号进行耦合后进入第三光纤；
根据所述右旋分量光信号进行耦合后进入第四光纤；
采用光纤型光电探测器对所述第一光纤中的光信号进行光电转换，得到与左旋分量光信号对应的电信号；
所述光纤型光电探测器对所述第二光纤中的光信号进行光电转换，得到与第一分量光信号对应的电信号；
所述光纤型光电探测器对所述第三光纤中的光信号进行光电转换，得到与第二分量光信号对应的电信号；
所述光纤型光电探测器对所述第四光纤中的光信号进行光电转换，得到与右旋分量光信号对应的电信号。
在一个实施例中，所述已调信号包括单一波长的已调信号或混合波长的已调信号。
在一个实施例中，当采用空间型光电探测器进行光电转换时，所述已调信号分离后发出所述分量光信号的出射口与所述光电探测器的光信号接收口的距离为h1，1.45m≤h1≤1.55m；
当采用光纤型光电探测器进行光电转换时，所述已调信号分离后发出所述分量光信号的出射口与接收所述左旋分量光信号进行耦合的接收口的距离为h2，所述已调信号分离后发出所述分量光信号的出射口与接收所述第一分量光信号进行耦合的接收口的距离为h3，所述已调信号分离后发出所述分量光信号的出射口与接收所述第二分量光信号进行耦合的接收口的距离为h4，所述已调信号分离后发出所述分量光信号的出射口与接收所述右旋分量光信号进行耦合的接收口的距离为h5，1.45m≤h2≤1.55m，1.45m≤h3≤1.55m，1.45m≤h4≤1.55m，1.45m≤h5≤1.55m。
第二方面，本发明还提出了一种相干光直接检测装置，所述装置包括：
解复用单元，用于接收已调信号，所述已调信号是指把调制信号调制在入射激光载波上生成的搭载调制信号的光信号，根据所述已调信号进行分离，得到四路分量光信号，四路所述分量光信号包括左旋分量光信号、右旋分量光信号、第一分量光信号、第二分量光信号，所述第一分量光信号、所述第二分量光信号与所述已调信号的偏振态相同；
偏光处理单元，用于根据所述第一分量光信号进行偏光处理，得到只包括0°偏振光的第一分量光信号，根据所述第二分量光信号进行偏光处理，得到只包括45°偏振光的第二分量光信号；
光电转换单元，用于根据所述左旋分量光信号、所述右旋分量光信号、只包括0°偏振光的第一分量光信号、只包括45°偏振光的第二分量光信号进行光电转换，得到与四路分量光信号对应的电信号；
光强探测单元，用于根据四路分量光信号对应的电信号进行检测，得到与四路分量光信号对应的光强；
偏振态计算模块，用于根据四路分量光信号对应的光强进行计算，得到与已调信号对应的斯托克斯参量，所述已调信号对应的斯托克斯参量描述了所述已调信号的偏振态。
在一个实施例中，当采用光纤型光电探测器根据四路所述分量光信号进行光电转换时，所述装置还包括：
耦合单元，用于根据所述左旋分量光信号进行耦合后进入第一光纤，根据所述只包括0°偏振光的第一分量光信号进行耦合后进入第二光纤，根据所述只包括45°偏振光的第二分量光信号进行耦合后进入第三光纤，根据所述右旋分量光信号进行耦合后进入第四光纤；
光电转换单元，用于采用光纤型光电探测器对所述第一光纤中的光信号进行光电转换，得到与左旋分量光信号对应的电信号，所述光纤型光电探测器对所述第二光纤中的光信号进行光电转换，得到与第一分量光信号对应的电信号，所述光纤型光电探测器对所述第三光纤中的光信号进行光电转换，得到与第二分量光信号对应的电信号，所述光纤型光电探测器对所述第四光纤中的光信号进行光电转换，得到与右旋分量光信号对应的电信号。
第三方面，本发明还提出了一种光通信系统，包括发射系统和接收系统，发射系统用于光信号的预编码和调制，将调制后的已调信号经传输链路传送到接收系统，所述接收系统执行第一方面任一项所述方法的步骤。
在一个实施例中，所述发射系统包括：任意波形发生器、调制光源产生器、双偏振IQ调制相干发射机；
所述任意波形发生器，用于产生调制信号，所述调制信号包括XI、XQ、YI、YQ；
所述双偏振IQ调制相干发射机用于把所述调制信号调制在所述调制光源产生器产生的入射激光载波上得到已调信号，所述已调信号具有对应的偏振态。
综上所述，本发明的相干光直接检测方法通过对已调信号进行分离得到四路分量光信号，根据四路所述分量光信号进行光电转换得到与四路分量光信号对应的电信号，根据四路分量光信号对应的电信号进行检测得到与四路分量光信号对应的光强，根据四路分量光信号对应的光强进行计算得到与已调信号对应的斯托克斯参量，所述已调信号对应的斯托克斯参量描述了所述已调信号的偏振态。本发明通过高集成度设计采用非相干的方法检测已调信号的偏振态，实现了相干通信系统的直接检测，满足偏振解调的同时，减少了复杂程度，降低了成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
其中：
图1为背景技术中相干光通信系统结构示意图；
图2为一个实施例中一种相干光直接检测方法的流程图；
图3为一个实施例中一种相干光直接检测方法的计算偏振态的流程图；
图4为一个实施例中一种相干光直接检测方法的光纤型光电探测器进行光电转换的流程图；
图5为一个实施例中一种相干光直接检测装置的结构框图；
图6为一个实施例中一种光通信系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2所示，在一个实施例中，提出了一种相干光直接检测方法，所述方法包括：
S202、接收已调信号，所述已调信号是指把调制信号调制在入射激光载波上生成的搭载调制信号的光信号；
具体而言，偏振解复用器接收传输链路传输的已调信号。
所述调制信号是由任意波形发生器产生的信号，就是将要使用的信息加载到传输的波形上。
所述已调信号是指把调制信号调制在入射激光载波上生成的搭载调制信号的光信号，包含载波和传输的光信号。
相干光是指频率、震动方向相同，相位差恒定的两束光，调制光源产生器产生一束激光，然后在调制器内部通过BS(分束器)分成两路，这两束光是相干的，分别进行调制，然后再把调制后的两束光进行合束成一束光。
所述偏振解复用器可以分离出任意偏振光的左旋分量光信号、右旋分量光信号以及任意角度分量光信号。
光的偏振是指光波电矢量振动的空间分布对于光的传播方向失去对称性的现象，是一种光的横波的振动矢量(垂直于波的传播方向)偏于某些方向的现象，是光的特性之一,比如，线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光，跟光的强度和波长一样，光的偏振也提供了丰富的信息。
S204、根据所述已调信号进行分离，得到四路分量光信号，四路所述分量光信号包括左旋分量光信号、右旋分量光信号、第一分量光信号、第二分量光信号，所述第一分量光信号、所述第二分量光信号与所述已调信号的偏振态相同；
具体而言，偏振解复用器根据所述已调信号进行分离，得到四路分量光信号。
所述偏振解复用器采用偏振光栅，偏振光栅同时包含对入射光传播方向(位相)、强度和偏振的调制。性能高的偏振光栅相当于自旋分选器，可使光的左圆偏振分量(LCP)和右圆偏振分量(RCP)在空间上分离。它在空间域调制入射光偏振的同时，引入渐变的倾斜相位分布，从而产生光束衍射与偏折。其中，采用-3级偏振光栅分离出左旋分量光信号，采用-1级偏振光栅分离出右旋分量光信号，采用+1级偏振光栅分离出第一分量光信号，采用+3级偏振光栅分离出第二分量光信号。
所述右旋分量光信号是指右圆偏振分量，对着光传播的方向观察，合成电矢量是顺时针方向旋转。
所述左旋分量光信号是指左圆偏振分量，对着光传播的方向观察，合成电矢量是逆时针方向旋转。
S206、根据所述第一分量光信号进行偏光处理，得到只包括0°偏振光的第一分量光信号；
具体而言，在偏振解复用器与光电探测器(PD)之间放置0°偏光片(POL)，偏离垂直0°偏光片的方向看液晶片没有光线，所述第一分量光信号0°偏光片通过进行偏光处理后只包括0°偏振光。
S208、根据所述第二分量光信号进行偏光处理，得到只包括45°偏振光的第二分量光信号；
具体而言，在偏振解复用器与光电探测器之间放置45°偏光片，所述第二分量光信号45°偏光片通过进行偏光处理后只包括45°偏振光。
S210、根据所述左旋分量光信号、所述右旋分量光信号、只包括0°偏振光的第一分量光信号、只包括45°偏振光的第二分量光信号进行光电转换，得到与四路分量光信号对应的电信号；
具体而言，采用光电探测器根据所述左旋分量光信号、所述右旋分量光信号、只包括0°偏振光的第一分量光信号、只包括45°偏振光的第二分量光信号进行光电转换，得到与四路分量光信号对应的电信号。光电探测器可以从现有技术中选择，具体结构在此不作赘述。
所述电信号包括电压信号或电流信号。
四路分量光信号对应的电信号包括左旋分量光信号对应的电信号、右旋分量光信号对应的电信号、第一分量光信号对应的电信号、第二分量光信号对应的电信号。
S212、根据四路分量光信号对应的电信号进行检测，得到与四路分量光信号对应的光强；
具体而言，采用示波器根据四路分量光信号对应的电信号进行检测，得到与四路分量光信号对应的光强。示波器(OSC)可以从现有技术中选择，具体结构在此不作赘述。
四路分量光信号对应的光强包括左旋分量光信号对应的光强、右旋分量光信号对应的光强、第一分量光信号对应的光强、第二分量光信号对应的光强。
所述光强全称发光强度，国际单位是candela(坎德拉)简写cd，其他单位有烛光，支光。1cd即1000mcd是指单色光源(频率540X10^12HZ)的光，在给定方向上(该方向上的辐射强度为(1/683)瓦特/球面度))的单位立体角发出的光通量，可以用基尔霍夫积分定理计算。
S214、根据四路分量光信号对应的光强进行计算，得到与已调信号对应的斯托克斯参量，所述已调信号对应的斯托克斯参量描述了所述已调信号的偏振态。
具体而言，根据所述左旋分量光信号对应的光强、所述右旋分量光信号对应的光强、所述第一分量光信号对应的光强、所述第二分量光信号对应的光强进行计算，得到与已调信号对应的斯托克斯参量，所述已调信号对应的斯托克斯参量描述了所述已调信号的偏振态，从而实现通信。
本实施例的相干光直接检测方法通过对已调信号进行分离得到四路分量光信号，根据四路所述分量光信号进行光电转换得到与四路分量光信号对应的电信号，根据四路分量光信号对应的电信号进行检测得到与四路分量光信号对应的光强，根据四路分量光信号对应的光强进行计算得到与已调信号对应的斯托克斯参量，所述已调信号对应的斯托克斯参量描述了所述已调信号的偏振态。本实施例通过高集成度设计采用非相干的方法检测已调信号的偏振态，实现了相干通信系统的直接检测，没有采用偏振分束器(PBS)、本振激光器、接收端相干器，满足偏振解调的同时，减少了复杂程度，降低了成本。
如图3所示，在一个实施例中，所述根据四路分量光信号对应的光强进行计算，得到与已调信号对应的斯托克斯参量，所述已调信号对应的斯托克斯参量描述了所述已调信号的偏振态，具体包括：
S302、根据四路分量光信号对应的光强组成已调信号的光强矩阵；
具体而言，所述左旋分量光信号对应的光强、所述右旋分量光信号对应的光强、所述第一分量光信号对应的光强、所述第二分量光信号对应的光强组成已调信号的光强矩阵I4×1。
S304、根据所述已调信号的光强矩阵、系统的米勒矩阵进行计算，得到与已调信号对应的斯托克斯参量，所述已调信号对应的斯托克斯参量描述了所述已调信号的偏振态。
所述系统的米勒矩阵是指光通信系统的米勒矩阵，用于表示输入输出的矩阵，表示为A4×4，A4×4＝[A0A1A2A3]，A0～A3是4×1的列矩阵。
所述斯托克斯参量表示为S4×1，描述所述已调信号的偏振态。
所述已调信号的光强矩阵与系统的米勒矩阵、所述已调信号对应的斯托克斯参量的关系式如下：
I4×1＝A4×4×S4×1
通过该关系式可得出：
其中，是系统的米勒矩阵的逆矩阵，因此，通过把所述已调信号的光强矩阵带入上述关系式，可以得到与已调信号对应的斯托克斯参量S4×1。
如图4所示，在一个实施例中，所述根据所述左旋分量光信号、所述右旋分量光信号、只包括0°偏振光的第一分量光信号、只包括45°偏振光的第二分量光信号进行光电转换，得到与四路分量光信号对应的电信号，具体还包括：
S402、根据所述左旋分量光信号进行耦合后进入第一光纤；
具体而言，采用光纤耦合器根据所述左旋分量光信号进行耦合后进入第一光纤。
S404、根据所述只包括0°偏振光的第一分量光信号进行耦合后进入第二光纤；
具体而言，采用光纤耦合器根据所述只包括0°偏振光的第一分量光信号进行耦合后进入第二光纤。
S406、根据所述只包括45°偏振光的第二分量光信号进行耦合后进入第三光纤；
具体而言，采用光纤耦合器根据所述只包括45°偏振光的第二分量光信号进行耦合后进入第三光纤。
S408、根据所述右旋分量光信号进行耦合后进入第四光纤；
具体而言，采用光纤耦合器根据所述右旋分量光信号进行耦合后进入第四光纤。
S410、采用光纤型光电探测器对所述第一光纤中的光信号进行光电转换，得到与左旋分量光信号对应的电信号；
S412、所述光纤型光电探测器对所述第二光纤中的光信号进行光电转换，得到与第一分量光信号对应的电信号；
S414、所述光纤型光电探测器对所述第三光纤中的光信号进行光电转换，得到与第二分量光信号对应的电信号；
S416、所述光纤型光电探测器对所述第四光纤中的光信号进行光电转换，得到与右旋分量光信号对应的电信号。
所述第一光纤、所述第二光纤、所述第三光纤、所述第四光纤可以从现有技术中选择，在此不作具体限定。
在另一个实施例中，所述根据所述左旋分量光信号、所述右旋分量光信号、只包括0°偏振光的第一分量光信号、只包括45°偏振光的第二分量光信号进行光电转换，得到与四路分量光信号对应的电信号，具体包括：采用空间型光电探测器根据四路所述分量光信号进行光电转换，得到与四路分量光信号对应的电信号。
在一个实施例中，所述已调信号包括单一波长的已调信号或混合波长的已调信号。从而使本发明的相干光直接检测方法可以与现有的波分复用技术相结合，提高了光通信系统的传输容量。
在一个实施例中，当采用空间型光电探测器进行光电转换时，所述已调信号分离后发出所述分量光信号的出射口与所述光电探测器的光信号接收口的距离为h1，1.45m≤h1≤1.55m；当采用光纤型光电探测器进行光电转换时，所述已调信号分离后发出所述分量光信号的出射口与接收所述左旋分量光信号进行耦合的接收口的距离为h2，所述已调信号分离后发出所述分量光信号的出射口与接收所述第一分量光信号进行耦合的接收口的距离为h3，所述已调信号分离后发出所述分量光信号的出射口与接收所述第二分量光信号进行耦合的接收口的距离为h4，所述已调信号分离后发出所述分量光信号的出射口与接收所述右旋分量光信号进行耦合的接收口的距离为h5，1.45m≤h2≤1.55m，1.45m≤h3≤1.55m，1.45m≤h4≤1.55m，1.45m≤h5≤1.55m。从而使左旋分量光信号、右旋分量光信号、第一分量光信号、第二分量光信号之间能充分分开，有利于耦合到光纤中。可以理解的是，h1、h2、h3、h4、h5还可以为其他数值，在此不作具体限定。
h1、h2、h3、h4、h5可以根据需要设计调整偏振光栅周期，调整到合适的工作距离。
如图5所示，在一个实施例中，提出了一种相干光直接检测装置，所述装置包括：
解复用单元501，用于接收已调信号，所述已调信号是指把调制信号调制在入射激光载波上生成的搭载调制信号的光信号，根据所述已调信号进行分离，得到四路分量光信号，四路所述分量光信号包括左旋分量光信号、右旋分量光信号、第一分量光信号、第二分量光信号，所述第一分量光信号、所述第二分量光信号与所述已调信号的偏振态相同；
偏光处理单元502，用于根据所述第一分量光信号进行偏光处理，得到只包括0°偏振光的第一分量光信号，根据所述第二分量光信号进行偏光处理，得到只包括45°偏振光的第二分量光信号；
光电转换单元503，用于根据所述左旋分量光信号、所述右旋分量光信号、只包括0°偏振光的第一分量光信号、只包括45°偏振光的第二分量光信号进行光电转换，得到与四路分量光信号对应的电信号；
光强探测单元504，用于根据四路分量光信号对应的电信号进行检测，得到与四路分量光信号对应的光强；
偏振态计算模块505，用于根据四路分量光信号对应的光强进行计算，得到与已调信号对应的斯托克斯参量，所述已调信号对应的斯托克斯参量描述了所述已调信号的偏振态。
本实施例的相干光直接检测装置通过对已调信号进行分离得到四路分量光信号，根据四路所述分量光信号进行光电转换得到与四路分量光信号对应的电信号，根据四路分量光信号对应的电信号进行检测得到与四路分量光信号对应的光强，根据四路分量光信号对应的光强进行计算得到与已调信号对应的斯托克斯参量，所述已调信号对应的斯托克斯参量描述了所述已调信号的偏振态。本实施例通过高集成度设计采用非相干的装置检测已调信号的偏振态，实现了相干通信系统的直接检测，没有采用偏振分束器(PBS)、本振激光器、接收端相干器，满足偏振解调的同时，减少了复杂程度，降低了成本。
在一个实施例中，当采用光纤型光电探测器根据四路所述分量光信号进行光电转换时，所述装置还包括：
耦合单元506，用于根据所述左旋分量光信号进行耦合后进入第一光纤，根据所述只包括0°偏振光的第一分量光信号进行耦合后进入第二光纤，根据所述只包括45°偏振光的第二分量光信号进行耦合后进入第三光纤，根据所述右旋分量光信号进行耦合后进入第四光纤；
光电转换单元503，用于采用光纤型光电探测器对所述第一光纤中的光信号进行光电转换，得到与左旋分量光信号对应的电信号，所述光纤型光电探测器对所述第二光纤中的光信号进行光电转换，得到与第一分量光信号对应的电信号，所述光纤型光电探测器对所述第三光纤中的光信号进行光电转换，得到与第二分量光信号对应的电信号，所述光纤型光电探测器对所述第四光纤中的光信号进行光电转换，得到与右旋分量光信号对应的电信号。
如图6所示，在一个实施例中，本发明还提出了一种光通信系统，包括发射系统和接收系统，发射系统用于光信号的预编码和调制，将调制后的已调信号经传输链路传送到接收系统，所述接收系统执行如下方法步骤：
接收已调信号，所述已调信号是指把调制信号调制在调制光源上生成的搭载调制信号的光信号；
根据所述已调信号进行分离，得到四路分量光信号，四路所述分量光信号包括左旋分量光信号、右旋分量光信号、第一分量光信号、第二分量光信号，所述第一分量光信号、所述第二分量光信号与所述已调信号的偏振态相同；
根据所述第一分量光信号进行偏光处理，得到只包括0°偏振光的第一分量光信号；
根据所述第二分量光信号进行偏光处理，得到只包括45°偏振光的第二分量光信号；
根据所述左旋分量光信号、所述右旋分量光信号、只包括0°偏振光的第一分量光信号、只包括45°偏振光的第二分量光信号进行光电转换，得到与四路分量光信号对应的电信号；
根据四路分量光信号对应的电信号进行检测，得到与四路分量光信号对应的光强；
根据四路分量光信号对应的光强进行计算，得到与已调信号对应的斯托克斯参量，所述已调信号对应的斯托克斯参量描述了所述已调信号的偏振态。
本实施例的光通信系统的接收系统的相干光直接检测方法通过对已调信号进行分离得到四路分量光信号，根据四路所述分量光信号进行光电转换得到与四路分量光信号对应的电信号，根据四路分量光信号对应的电信号进行检测得到与四路分量光信号对应的光强，根据四路分量光信号对应的光强进行计算得到与已调信号对应的斯托克斯参量，所述已调信号对应的斯托克斯参量描述了所述已调信号的偏振态。本实施例通过高集成度设计采用非相干的方法检测已调信号的偏振态，实现了相干通信系统的直接检测，没有采用偏振分束器(PBS)、本振激光器、接收端相干器，满足偏振解调的同时，减少了复杂程度，降低了成本。
在一个实施例中，所述发射系统包括：任意波形发生器、调制光源产生器、双偏振IQ调制相干发射机；
所述任意波形发生器，用于产生调制信号，所述调制信号包括XI、XQ、YI、YQ；
所述双偏振IQ调制相干发射机用于把所述调制信号调制在所述调制光源产生器产生的入射激光载波上得到已调信号，所述已调信号具有对应的偏振态。
所述任意波形发生器(AWG)可以从现有技术中选择，调制光源产生器可以选择产生相干光的激光器Laser 1550，所述双偏振IQ调制相干发射机可以选择双偏振双偏振IQ调制相干发射机，在此举例不作具体限定。
XI是X信号光同相位输出、XQ是X信号光正交相位输出、YI是Y信号光同相位输出、YQ是Y信号光正交相位输出。
在一个实施例中，任意波形发生器、调制光源产生器、双偏振IQ调制相干发射机集成在一个设备中成为发射系统；在另一个实施例中，任意波形发生器、调制光源产生器、双偏振IQ调制相干发射机分别制造成独立的设备，彼此配合工作实现发射系统的功能。
需要说明的是，上述一种相干光直接检测方法、一种相干光直接检测装置、一种光通信系统属于一个总的发明构思，一种相干光直接检测方法、一种相干光直接检测装置、一种光通信系统实施例中的内容可相互适用。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种相干光直接检测方法，所述方法包括：
接收已调信号，所述已调信号是指把调制信号调制在入射激光载波上生成的搭载调制信号的光信号；
根据所述已调信号进行分离，得到四路分量光信号，四路所述分量光信号包括左旋分量光信号、右旋分量光信号、第一分量光信号、第二分量光信号，所述第一分量光信号、所述第二分量光信号与所述已调信号的偏振态相同；
根据所述第一分量光信号进行偏光处理，得到只包括0°偏振光的第一分量光信号；
根据所述第二分量光信号进行偏光处理，得到只包括45°偏振光的第二分量光信号；
根据所述左旋分量光信号、所述右旋分量光信号、只包括0°偏振光的第一分量光信号、只包括45°偏振光的第二分量光信号进行光电转换，得到与四路分量光信号对应的电信号；
根据四路分量光信号对应的电信号进行检测，得到与四路分量光信号对应的光强；
根据四路分量光信号对应的光强进行计算，得到与已调信号对应的斯托克斯参量，所述已调信号对应的斯托克斯参量描述了所述已调信号的偏振态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据四路分量光信号对应的光强进行计算，得到与已调信号对应的斯托克斯参量，所述已调信号对应的斯托克斯参量描述了所述已调信号的偏振态，具体包括：
根据四路分量光信号对应的光强组成已调信号的光强矩阵；
根据所述已调信号的光强矩阵、系统的米勒矩阵进行计算，得到与已调信号对应的斯托克斯参量，所述已调信号对应的斯托克斯参量描述了所述已调信号的偏振态。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述左旋分量光信号、所述右旋分量光信号、只包括0°偏振光的第一分量光信号、只包括45°偏振光的第二分量光信号进行光电转换，得到与四路分量光信号对应的电信号，具体包括：采用空间型光电探测器根据四路所述分量光信号进行光电转换，得到与四路分量光信号对应的电信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述左旋分量光信号、所述右旋分量光信号、只包括0°偏振光的第一分量光信号、只包括45°偏振光的第二分量光信号进行光电转换，得到与四路分量光信号对应的电信号，具体还包括：
根据所述左旋分量光信号进行耦合后进入第一光纤；
根据所述只包括0°偏振光的第一分量光信号进行耦合后进入第二光纤；
根据所述只包括45°偏振光的第二分量光信号进行耦合后进入第三光纤；
根据所述右旋分量光信号进行耦合后进入第四光纤；
采用光纤型光电探测器对所述第一光纤中的光信号进行光电转换，得到与左旋分量光信号对应的电信号；
所述光纤型光电探测器对所述第二光纤中的光信号进行光电转换，得到与第一分量光信号对应的电信号；
所述光纤型光电探测器对所述第三光纤中的光信号进行光电转换，得到与第二分量光信号对应的电信号；
所述光纤型光电探测器对所述第四光纤中的光信号进行光电转换，得到与右旋分量光信号对应的电信号。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述已调信号包括单一波长的已调信号或混合波长的已调信号。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当采用空间型光电探测器进行光电转换时，所述已调信号分离后发出所述分量光信号的出射口与所述光电探测器的光信号接收口的距离为h1，1.45m≤h1≤1.55m；
当采用光纤型光电探测器进行光电转换时，所述已调信号分离后发出所述分量光信号的出射口与接收所述左旋分量光信号进行耦合的接收口的距离为h2，所述已调信号分离后发出所述分量光信号的出射口与接收所述第一分量光信号进行耦合的接收口的距离为h3，所述已调信号分离后发出所述分量光信号的出射口与接收所述第二分量光信号进行耦合的接收口的距离为h4，所述已调信号分离后发出所述分量光信号的出射口与接收所述右旋分量光信号进行耦合的接收口的距离为h5，1.45m≤h2≤1.55m，1.45m≤h3≤1.55m，1.45m≤h4≤1.55m，1.45m≤h5≤1.55m。
7.一种相干光直接检测装置，其特征在于，所述装置包括：
解复用单元，用于接收已调信号，所述已调信号是指把调制信号调制在入射激光载波上生成的搭载调制信号的光信号，根据所述已调信号进行分离，得到四路分量光信号，四路所述分量光信号包括左旋分量光信号、右旋分量光信号、第一分量光信号、第二分量光信号，所述第一分量光信号、所述第二分量光信号与所述已调信号的偏振态相同；
偏光处理单元，用于根据所述第一分量光信号进行偏光处理，得到只包括0°偏振光的第一分量光信号，根据所述第二分量光信号进行偏光处理，得到只包括45°偏振光的第二分量光信号；
光电转换单元，用于根据所述左旋分量光信号、所述右旋分量光信号、只包括0°偏振光的第一分量光信号、只包括45°偏振光的第二分量光信号进行光电转换，得到与四路分量光信号对应的电信号；
光强探测单元，用于根据四路分量光信号对应的电信号进行检测，得到与四路分量光信号对应的光强；
偏振态计算模块，用于根据四路分量光信号对应的光强进行计算，得到与已调信号对应的斯托克斯参量，所述已调信号对应的斯托克斯参量描述了所述已调信号的偏振态。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，当采用光纤型光电探测器根据四路所述分量光信号进行光电转换时，所述装置还包括：
耦合单元，用于根据所述左旋分量光信号进行耦合后进入第一光纤，根据所述只包括0°偏振光的第一分量光信号进行耦合后进入第二光纤，根据所述只包括45°偏振光的第二分量光信号进行耦合后进入第三光纤，根据所述右旋分量光信号进行耦合后进入第四光纤；
光电转换单元，用于采用光纤型光电探测器对所述第一光纤中的光信号进行光电转换，得到与左旋分量光信号对应的电信号，所述光纤型光电探测器对所述第二光纤中的光信号进行光电转换，得到与第一分量光信号对应的电信号，所述光纤型光电探测器对所述第三光纤中的光信号进行光电转换，得到与第二分量光信号对应的电信号，所述光纤型光电探测器对所述第四光纤中的光信号进行光电转换，得到与右旋分量光信号对应的电信号。
9.一种光通信系统，包括发射系统和接收系统，发射系统用于光信号的预编码和调制，将调制后的已调信号经传输链路传送到接收系统，其特征在于，所述接收系统执行如权利要求1至6任一项所述方法的步骤。
10.根据权利要求9所述的光通信系统，其特征在于，所述发射系统包括：任意波形发生器、调制光源产生器、双偏振IQ调制相干发射机；
所述任意波形发生器，用于产生调制信号，所述调制信号包括XI、XQ、YI、YQ；
所述双偏振IQ调制相干发射机用于把所述调制信号调制在所述调制光源产生器产生的入射激光载波上得到已调信号，所述已调信号具有对应的偏振态。
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