CN110868258A - 一种相干检测的实现装置、系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种相干检测的实现装置、系统及方法，其中，所述装置包括：第一收发单元，用于向第二设备发送第一方向光信号，所述第一方向光信号中包括直流的第一波长光信号和调制的第二波长光信号；以及，接收来自第二设备的第二方向光信号，所述第二方向光信号包括调制的第一波长光信号；第一相干接收机，与所述第一收发单元相连，用于将所述第一方向光信号中直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光，与所述第二方向光信号进行相干混频，对所述第二方向光信号进行解调。在本发明实施例中，节省了相干接收的本振激光器，降低了相干检测的成本和复杂度。

Description

一种相干检测的实现装置、系统及方法
技术领域
本申请涉及但不限于光通信技术领域，尤指一种相干检测的实现装置、系统及方法。
背景技术
目前，相干检测技术已经成为光通信系统的重要发展方向。功率预算和成本是搭建光通信系统的两个重要的考虑因素。由于本振(Local Oscillator,LO)光的引入，采用相干检测技术可以显著地提高系统的接收灵敏度，降低对接收信号光的功率要求，从而缓解传统光通信系统的带宽和功率受限的问题。
光互联网论坛(Optical Internetworking Forum，OIF)标准中规定的相干接收机的主要组成如图1所示。对于相干检测系统，需要引入一个本振激光器来提供本振光。为了实现最大灵敏度的相干检测，信号光和本振光需满足以下条件：偏振态相同，频率相同或频率差保持稳定，相位噪声有限。因此，为了与信号光的中心波长保持一致，需要采用高精度的可调激光器来作为相干检测的本振光源。为了减小相位噪声，还要求采用的本振激光器的线宽极窄，导致相干检测系统的成本过高、价格昂贵。
发明内容
本发明实施例提供了一种相干检测的实现装置、系统及方法，以降低成本和复杂度。
本发明实施例提供了一种相干检测的实现装置，包括：
第一收发单元，用于向第二设备发送第一方向光信号，所述第一方向光信号中包括直流的第一波长光信号和调制的第二波长光信号；以及，接收来自第二设备的第二方向光信号，所述第二方向光信号包括调制的第一波长光信号；
第一相干接收机，与所述第一收发单元相连，用于将所述第一方向光信号中直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光，与所述第二方向光信号进行相干混频，对所述第二方向光信号进行解调。
本发明实施例还提供一种相干检测的实现装置，包括：
第二收发单元，用于接收来自第一设备的第一方向光信号，所述第一方向光信号中包括直流的第一波长光信号和调制的第二波长光信号；
第二相干接收机，与所述第二收发单元相连，用于将所述直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光，与所述调制的第二波长光信号进行相干混频，对所述调制的第二波长光信号进行解调。
本发明实施例还提供一种相干检测的实现系统，包括第一设备以及通过光纤链路与所述第一设备相连的第二设备，其中
所述第一设备包括所述的相干检测装置；
所述第二设备包括所述的相干检测装置。
本发明实施例还提供一种相干检测的实现方法，包括：
第一设备向第二设备发送第一方向光信号，所述第一方向光信号中包括直流的第一波长光信号和调制的第二波长光信号；
所述第一设备接收来自所述第二设备的第二方向光信号，将所述第一方向光信号中直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光，与所述第二方向光信号进行相干混频，对所述第二方向光信号进行解调；其中，所述第二方向光信号包括调制的第一波长光信号。
本发明实施例还提供一种相干检测的实现方法，包括：
第二设备接收来自第一设备的第一方向光信号，所述第一方向光信号中包括直流的第一波长光信号和调制的第二波长光信号；
所述第二设备将所述直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光，与所述调制的第二波长光信号进行相干混频，对所述调制的第二波长光信号进行解调。
本发明实施例还提供一种相干检测的实现方法，包括：
第一设备向第二设备发送第一方向光信号，所述第一方向光信号中包括直流的第一波长光信号和调制的第二波长光信号；
所述第二设备接收来自所述第一设备的第一方向光信号，将所述直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光，与所述调制的第二波长光信号进行相干混频，对所述调制的第二波长光信号进行解调。
本发明实施例包括：第一设备向第二设备发送第一方向光信号，所述第一方向光信号中包括直流的第一波长光信号和调制的第二波长光信号；所述第二设备接收来自所述第一设备的第一方向光信号，将所述直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光，与所述调制的第二波长光信号进行相干混频，对所述调制的第二波长光信号进行解调。在本发明实施例中，节省了相干接收的本振激光器，降低了相干检测的成本和复杂度。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为OIF标准中规定的相干接收机的主要组成示意图；
图2为本发明实施例的相干检测的实现系统组成示意图；
图3为本发明实施例的相干检测的实现装置示意图(应用于第一设备)；
图4为本发明实施例的第一收发单元的组成示意图；
图5为本发明一实施例的第一设备的组成示意图；
图6为本发明另一实施例的第一设备的组成示意图；
图7为本发明实施例的再一实施例的第一设备的组成示意图；
图8为本发明实施例的第一相干接收机的组成示意图；
图9为本发明实施例的相干检测的实现装置示意图(应用于第二设备)；
图10为本发明实施例的第二收发单元的组成示意图；
图11为本发明一实施例的第二设备的组成示意图；
图12为本发明另一实施例的第二设备的组成示意图；
图13为本发明再一实施例的第二设备的组成示意图；
图14(a)～(c)为本发明实施例的第二光发射机的组成示意图；
图15为本发明一实施例的第二相干接收机的组成示意图；
图16为本发明另一实施例的第二相干接收机的组成示意图；
图17为本发明一应用实例的相干检测的实现系统组成示意图；
图18为本发明另一应用实例的相干检测的实现系统组成示意图；
图19为本发明一实施例的相干检测的实现方法的流程示意图(应用于第一设备)；
图20为本发明另一实施例的相干检测的实现方法的流程示意图(应用于第一设备)；
图21为本发明实施例的图19或图20的相干检测的实现方法的一子流程示意图；
图22为本发明实施例的图19或图20的相干检测的实现方法的另一子流程示意图；
图23为本发明一实施例的相干检测的实现方法的流程示意图(应用于第二设备)；
图24为本发明另一实施例的相干检测的实现方法的流程示意图(应用于第二设备)；
图25为本发明一实施例的相干检测的实现方法的流程示意图(应用于相干检测的实现系统)；
图26为本发明另一实施例的相干检测的实现方法的流程示意图(应用于相干检测的实现系统)。
具体实施方式
下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
为了降低系统的成本，在相干检测系统中，可以一定的技术手段对调制信号的一部分进行数据擦除后用作本振光，从而节省了本振激光器。但此方案需要引入额外的包络检波器、半导体光放大器和窄带光滤波器等，增加了系统的复杂度和成本，同时对调制信号也难以做到完全擦除。另外，由于信号光通过普通光纤传输后，其偏振态是随机的，相干接收机通常采用图1所示的偏振分集的方式来分别接收光信号的两个偏振态分量，使相干接收机的复杂度增加一倍，大大增加了相干检测系统的成本。
此外，由于信号光和本振光分别来源于不同的激光器，很难做到频率和相位的稳定、精确匹配，在进行模数转换(Analog-to-Digital Converter，ADC)后仍需要采用数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)算法来纠正频率和消除相位噪声，进一步增加了相干检测系统的复杂度。因此，成本和系统复杂度问题是影响相干检测技术在无源光纤网络(Passive Optical Network，PON)系统中不能规模应用的重要因素。
本发明实施例提出一种相干检测的实现装置、系统及方法，可以简化结构，降低成本。
本发明实施例的相干检测的实现系统的组成示意图如图2所示，包括第一设备10以及通过光纤链路30与所述第一设备10相连的第二设备20。
其中，第一设备10向第二设备20发送第一方向光信号(实线表示)，所述第一方向光信号中包括直流的第一波长光信号λ1和调制的第二波长光信号λ2(S)。第二设备20向第一设备10发送第二方向光信号(虚线表示)，所述第二方向光信号包括调制的第一波长光信号λ1(S)。
第一设备10在第一方向上产生两个波长的光信号λ1、λ2，对其中一个波长的光信号进行调制处理得到λ2(S)，并将直流光λ1分出一部分；在第二方向的λ1(S)到达时，直接与分出的本振光λ1进行相干混频，实现相干接收。
第二设备20在第一方向光信号λ1和λ2(S)到达后，将两个波长的光分开，并将直流光λ1分为两部分，一部分用作本振光，与第一方向的调制的第二波长光信号λ2(S)进行相干混频，实现相干接收。对另一部分直流光进行调制、反射等处理，产生第二方向光信号，即调制的第一波长光信号λ1(S)。
其中，本发明实施例可以应用于但不限于PON系统中，所述第一设备10可以是OLT(Optical Line Terminal，光线路终端)，第二设备20可以是ONU(Optical Network Unit，光网络单元)，第一方向可以是下行方向，第二方向可以是上行方向。OLT与ONU通过ODN(Optical Distribution Network，光分配网络)相连。
下面对第一设备10端和第二设备20端分别进行描述。
针对第一设备10端，如图3所示，一种相干检测的实现装置，位于第一设备10中，包括：
第一收发单元11，用于向第二设备20发送第一方向光信号，所述第一方向光信号中包括直流的第一波长光信号和调制的第二波长光信号；以及，接收来自第二设备20的第二方向光信号，所述第二方向光信号包括调制的第一波长光信号；
第一相干接收机12，与所述第一收发单元相连，用于将所述第一方向光信号中直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光，与所述第二方向光信号进行相干混频，对所述第二方向光信号进行解调。
在本发明实施例中，节省了相干接收的本振激光器，降低了相干检测的成本和复杂度。
如图4所示，在一实施例中，所述第一收发单元11包括依次相连的第一光发射机111、调制分离子单元112和接口子单元113，其中
所述第一光发射机111，用于生成待调制光信号，所述待调制光信号包含直流的第一波长光信号和直流的第二波长光信号；
所述调制分离子单元112，用于将所述待调制光信号中的直流的第二波长光信号调制成调制的第二波长光信号；
所述接口子单元113，用于将直流的第一波长光信号和调制的第二波长光信号作为第一方向光信号，向第二设备20发送第一方向光信号，以及，接收来自所述第二设备20的第二方向光信号，将所述第二方向光信号发送至所述第一相干接收机12。
本发明实施例中，第二方向的光信号采用两个波长，可同时实现一路信号进行调制，一路直流光直接作为本振光，相比于单波长上下行方案，避免了采用复杂的器件来实现调制数据的擦除。
参照图5，在一实施例中，所述第一光发射机111包括双波长激光器1111，所述双波长激光器1111用于生成所述待调制光信号。
双波长激光器1111发出的光中包含两个频率差恒定的波长，若环境变化，则两个波长同时发生变化，但频率差一直保持恒定。
由于第一方向光信号中的两个波长来自同一激光器，频差恒定且可调，无需随着环境及温度的变化不断调整本振光的波长，降低了系统的实现和操作的复杂度，有利于实现规模应用。此激光器可以采用但不限于基于取样光栅周期可调的分布反馈式半导体激光器(Distributed Feedback Laser，DFB)、也可以采用但不限于基于V型耦合腔双波长半导体激光器来实现。
参照图5，在一实施例中，所述调制分离子单元112包括依次相连的第一分波器1121、第一光调制器1122和合波器1123，其中
所述第一分波器1121，用于将所述待调制光信号分成两路光束，一路光束为直流的第一波长光信号，另一路光束为直流的第二波长光信号；将直流的第一波长光信号的光束中一部分发送至所述相干接收机12，另一部分发送至所述合波器1123；将直流的第二波长光信号的光束发送至所述第一光调制器1122；
所述第一光调制器1122，用于将接收到的直流的第二波长光信号调制成调制的第二波长光信号，发送至所述合波器1123；
所述合波器1123，用于将接收到的直流的第一波长光信号和调制的第二波长光信号合并为一路光束，发送至所述接口子单元113。
其中，所述第一分波器1121和合波器1123，可采用相同的器件，可以实现光解复用/复用的功能，可以采用但不限于阵列波导光栅(Arrayed Waveguide Grating，AWG)来实现，也可以通过微环谐振腔等结构来实现。
所述第一光调制器1122可以实现第一方向光信号的调制，可以采用但不仅限于电吸收(Electricity Absorb，EA)调制器、马赫-曾德(Mach-Zehnder，MZ)调制器、微环调制器等来实现，实际实现方式可根据系统所需要的调制格式来选用不同的光调制器件。
参照图5，在一实施例中，所述接口子单元113可包括光环形器1131。
图5中，相干检测的实现装置的工作过程包括：双波长激光器1111发出一束包含两个λ1、λ2两个波长的光信号，λ1和λ2频率差保持恒定。双波长激光器1111发出的光信号经过第一分波器1121分成波长分别为λ1和λ2的两路。其中，波长为λ2的光信号经过第一光调制器1122给其加载上调制信号，输出调制后的λ2(S)调制信号光。波长为λ1的光信号可通过功率分束器分成两部分，一部分作为第二方向的相干接收的本振光λ1(LO)，另一部分与λ2(S)调制信号光一起经过合波器1123合成一路光信号(即第一方向光信号)，第一方向光信号经由光环形器1131后输出，进入光纤链路30中进行传输与功率分配后，发送至第二设备20。
当第二方向光信号λ1(S)(虚线箭头所示)经由光纤链路30到达第一设备10后，通过光环形器1131输入到第一相干接收机12中，可与λ1(LO)本振光一起输入第一相干接收机12，实现第二方向光信号的相干接收。
参照图6，在一实施例中，所述第一光发射机111包括单波长激光器1112、射频源1113和第二光调制器1114，其中，所述单波长激光器1112与所述第二光调制器1114相连，所述第二光调制器1114分别与所述射频源1113和调制分离子单元112相连；
所述单波长激光器1112用于生成单波长光信号，发送至所述第二光调制器1114；
所述第二光调制器1114用于在所述射频源1113的驱动下，对所述单波长光信号进行调制，生成所述待调制光信号，发送至所述调制分离子单元112。
本实施例中，第一光发射机111基于常用的单波长激光器。所述单波长激光器1112可以采用但不限于常用的DFB激光器，可以采用但不限于外腔激光器(External CavityLaser，ECL)，也可以采用但不限于法布里-珀罗(Fabry-Perot，FP)激光器等来实现。
所述第二光调制器1114主要实现在射频信号的驱动下产生多个波长的功能，可以通过但不限于强度调制器来实现，可以通过但不限于相位调制器来实现，也可以通过但不限于同相正交(In-phase Quadrature，IQ)调制器来实现。实际工作时，可通过改变射频信号的频率和波形、第二光调制器1114的偏置点及驱动电压等因素来调节所产生的波长个数和波长间隔，得到不同的频率分量。
若经过第二光调制器1114后产生两个以上的波长，则可选择使用可调滤波器1115来得到λ1和λ2两个波长。参见图6，在另一实施例中，第一光发射机111包括单波长激光器1112、射频源1113、第二光调制器1114和可调滤波器1115，其中，所述单波长激光器1112与所述第二光调制器1114相连，所述第二光调制器1114分别与所述射频源1113和可调滤波器1115相连，所述可调滤波器1115与所述调制分离子单元112相连；
所述单波长激光器1112，用于生成单波长光信号，发送至所述第二光调制器1114；
所述第二光调制器1114，用于在所述射频源1113的驱动下，对所述单波长光信号进行调制，生成包含所述直流的第一波长光信号和直流的第二波长光信号的两个以上波长的光信号；
所述可调滤波器1115，用于将所述两个以上波长的光信号进行滤波，得到所述待调制光信号，发送至所述调制分离子单元1112。
图6中，相干检测的实现装置的工作过程包括：单波长激光器1112发出波长为λ的光输入到第二光调制器1114中，第二光调制器1114在射频信号的驱动下产生一束包含两个波长分别为λ1和λ2、频率差已知的光信号(或者第二光调制器1114在射频信号的驱动下产生一束多个(大于等于两个)波长的光信号，然后经过可调滤波器1115得到包含两个波长分别为λ1和λ2、频率差已知的光信号)，随后经过第一分波器1121分成波长分别为λ1和λ2的两路光信号。其中，波长为λ2的光信号经过第一光调制器1122给其加载上调制信号，输出调制后的λ2(S)调制信号光。波长为λ1的光信号可通过功率分束器分成两部分，一部分作为第二方向的相干接收的本振光λ1(LO)，另一部分与λ2(S)调制信号光一起经过合波器1123合成一路光信号(即第一方向光信号)，第一方向光信号经由光环形器1131后输出，进入光纤链路30中进行传输与功率分配后，发送至第二设备20。
当第二方向光信号λ1(S)经由光纤链路30到达第一设备10后，通过光环形器1131输入到第一相干接收机12中，可与λ1(LO)本振光一起输入第一相干接收机12，实现第二方向光信号的相干接收。
如图7所示，在一实施例中，所述第一收发单元11还包括偏振旋转器114。
所述偏振旋转器114分别与所述第一相干接收机12和接口子单元113相连，用于将所述第二方向光信号进行偏振转换，发送至所述第一相干接收机12。
在第二设备端对第二方向光信号进行偏振处理时，则可以通过偏振旋转器114对接收到的所述第二方向光信号进行偏振转换，以使本振光和第二方向光信号偏振态相同。
在另一实施例中，在第二设备端对第二方向光信号进行偏振处理时，第一设备10不对接收到的第二方向光信号进行偏振处理，而是对本振光进行偏振处理，也可以使得本振光和第二方向光信号偏振态相同。则在该实施例中，偏振旋转器114位于调制分离子单元112和第一相干接收机12之间，将调制分离子单元112输出的本振光进行偏振处理。
参照图3、图5、图6和图7，所述第一相干接收机12可以实现的第二方向光信号的相干接收，以提高第二方向的接收灵敏度。由于第二方向光信号经过光纤链路30(例如ODN)和光环形器后偏振态可能会发生变化，因此，第一相干接收机12可以基于光通信领域常用的偏振分集的结构，分别接收第二方向光信号的两个偏振态分量。由于第一设备10端相干接收的本振光来自与第一光发射机111中的激光器，因此节省了价格昂贵的本振激光器，降低了设备的成本。另外，由于信号光和本振光的波长均为λ1，较容易实现零差接收，同时也降低了DSP算法复杂度，系统简单易于实现。
第一相干接收机12也可以基于其他对信号光和本振光的偏振不敏感的相干接收机的结构。以强度调制信号的相干接收为例，参照图8，在一实施例中，第一相干接收机12包括：第一光耦合器121、偏振分束器122、第一光电探测器123、第二光电探测器124和信号处理模块125，所述偏振分束器122分别与所述第一光耦合器121、第一光电探测器123和第二光电探测器124相连，所述信号处理模块125分别与第一光电探测器123和第二光电探测器124相连，其中
所述第一光耦合器121，用于将所述本振光与所述第二方向光信号进行相干混频，生成一路混频光信号；
所述偏振分束器122，用于将所述混频光信号分成两个方向的偏振光信号，将X方向偏振的偏振光信号发送至所述第一光电探测器123，将Y方向偏振的偏振光信号发送至所述第二光电探测器124；
所述第一光电探测器123，用于将所述X方向偏振的偏振光信号转换成第一电信号，发送至所述信号处理模块125；
所述第二光电探测器124，用于将所述Y方向偏振的偏振光信号转换成第二电信号，发送至所述信号处理模块125；
所述信号处理模块125，用于对所述第一电信号和第二电信号进行数字信号处理，从而对所述第二方向光信号进行解调。
本实施例中，相比于偏振分集的相干接收机，此偏振不敏感的第一相干接收机12可通过使用图8中所示的几个简单器件实现对强度调制信号的偏振不敏感的接收。其中第一光耦合器121将信号光和本振光进行混频，可以采用但不限于3dB耦合器来实现。信号处理模块125可以对第一光电探测器123和第二光电探测器124输出的两路电信号分别进行平方率检波、滤波、电信号相加等处理，从而实现对调制信号的解调处理。信号处理模块125可以但不限于基于模拟域的信号处理来完成，也可以基于简单的DSP算法来完成。第一相干接收机12采用偏振不敏感的相干接收机结构，不需要采用偏振分集的结构和复杂的DSP算法，即可实现第二方向光信号的正确的相干接收与解调，使得器件的复杂度大大降低，从而进一步降低了设备的成本。
针对第二设备20端，如图9所示，一种相干检测的实现装置，位于第一设备20中，包括：
第二收发单元21，用于接收来自第一设备10的第一方向光信号，所述第一方向光信号中包括直流的第一波长光信号和调制的第二波长光信号；
第二相干接收机22，与所述第二收发单元21相连，用于将所述直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光，与所述调制的第二波长光信号进行相干混频，对所述调制的第二波长光信号进行解调。
在本发明实施例中，节省了相干接收的本振激光器，降低了相干检测的成本和复杂度。
在一实施例中，所述第二收发单元21，还用于将所述直流的第一波长光信号中的另一部分进行调制，生成调制的第一波长光信号，将所述调制的第一波长光信号作为第二方向光信号发送至所述第一设备10。
在本发明实施例中，无需额外配置发射第二方向光信号的激光器，大大降低了系统的成本。
如图10所示，在一实施例中，所述第二收发单元21包括：相连的收发子单元211和第二光发射机212，其中
所述收发子单元211，用于接收来自第一设备10的第一方向光信号，将所述直流的第一波长光信号中的一部分发送至所述第二相干接收机22，将所述直流的第一波长光信号中的另一部分发送至所述第二光发射机212；以及接收所述第二光发射机212发送的调制的第一波长光信号，发送至所述第一设备10；
所述第二光发射机212，用于将所述直流的第一波长光信号中的另一部分进行调制，生成调制的第一波长光信号。
参照图11，在一实施例中，所述收发子单元211，包括信号分离放大模块2111，所述信号分离放大模块2111包括相连的第二分波器21111和光放大器21112，其中
所述第二分波器21111，用于将所述第一方向光信号分成两路光束，一路光束为直流的第一波长光信号，另一路光束为调制的第二波长光信号；将所述直流的第一波长光信号发送至所述光放大器21112；将所述调制的第二波长光信号发送至所述第二相干接收机22；
所述光放大器21112，用于将所述直流的第一波长光信号进行功率放大，将放大的直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光，发送至所述第二相干接收机22，另一部分输出至所述第二光发射机212。
参照图12，在另一实施例中，所述收发子单元211中的第二分波器21111和光放大器21112可以交换位置，则先对第二方向光信号放大再分波：
所述光放大器21112，用于将所述第一方向光信号进行功率放大，输出至所述第二分波器21111；
所述第二分波器21111，用于将所述放大的第一方向光信号分成两路光束，一路光束为直流的第一波长光信号，另一路光束为调制的第二波长光信号；将所述直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光，输出至所述第二相干接收机22，另一部分输出至所述第二光发射机212；将所述调制的第二波长光信号输出至所述第二相干接收机22。
在图11和图12的实施例中，所述第二光发射机212生成的调制的第一波长光信号，经信号分离放大模块2111，对调制的第一波长光信号进行功率放大后，输出至所述第一设备10。
所述第二分波器21111可以实现光解复用的功能，可以通过但不限于阵列波导光栅(AWG)来实现，也可以通过但不限于微环谐振腔等结构来实现。
所述光放大器21112可以实现光的功率放大的功能，可通过但不限于半导体光放大器(Semiconductor Optical Amplifier，SOA)来实现，也可通过但不限于掺铒光纤放大器(Erbium Doped Fiber Application Amplifier，EDFA)来实现。
图11中，其工作过程包括：经由光纤链路30传送与分配的第一方向光信号(实线箭头所示)到达某一第二设备后，首先通过第二分波器21111将波长分别为λ1和λ2的两路光信号分开。其中λ2(S)输入第二相干接收机22中，λ1经过光放大器21112实现功率放大后，通过功率分束器分成两部分，一部分作为本振光λ1(LO)与第二波长光信号λ2(S)一起输入第二相干接收机22中，实现第一方向光信号的相干接收。另一部分放大后的λ1信号输入第二光发射机212中，通过将调制信号加载到λ1输出λ1(S)信号光，λ1(S)输出到光放大器21112中(虚线箭头所示)。在光放大器21112中进行功率放大后的λ1(S)经由第二分波器21111输入到光纤链路30中，实现第二方向光信号的发送与传输。
图12中，其工作过程包括：经由光纤链路30传送与分配的第一光信号首先经过光放大器21112，对λ1和λ2(S)同时进行功率放大，随后通过第二分波器21111将波长分别为λ1和λ2的两路光信号分开。其中λ2(S)输入第二相干接收机22中，λ1通过功率分束器分成两部分，一部分作为本振光与λ2(S)一起输入第二相干接收机22，实现第一方向光信号的相干接收。另一部分放大后的λ1信号输入第二光发射机212中，通过将调制信号加载到λ1输出λ1(S)信号光经由第二分波器21111输入到光放大器21112中。在光放大器21112中进行功率放大后的λ1(S)输入到光纤链路30中，实现第二方向光信号的发送与传输。
如图13所示，在一实施例中，所述收发子单元211，还包括第一接口模块2112和第二接口模块2113，其中
所述第一接口模块2112，用于将所述第一方向光信号输出至所述信号分离放大模块2111，以及，将所述调制的第一波长光信号作为第二方向光信号，发送至所述第一设备10；
所述第二接口模块2113，用于将所述信号分离放大模块2111输出的直流的第一波长光信号输出至所述第二光发射机212，以及，将所述第二光发射机212输出的调制的第一波长光信号输出至所述第一接口模块2112。
在一实施例中，所述第一接口模块2112和第二接口模块2113均包括光环形器。
与图11和图12的不同之处在于，图13中的第二光发射机212输出的调制信号λ1(S)不经过额外的光放大器的放大处理，可通过两个光环形器实现将调制信号λ1(S)输入到光纤链路30中，实现第二方向光信号的发送与传输。
参照图14(a)，所述第二光发射机212，包括第三光调制器2121，所述第三光调制器2121可以是反射型光调制器。
所述反射型光调制器可以实现对第一波长光信号的调制、以及将调制后的第一波长光信号反射回同一输入光纤的功能，可以通过但不限于电吸收(EA)调制器加上高反射率涂覆层或其他反射器结构来实现，其实现方式可根据系统所需要的调制格式来选用不同的光调制器件。反射型光调制器中还可集成SOA，对调制后的信号进行放大。采用反射型光调制器可以节省第二设备端发射第二方向光信号的激光器，降低了第二设备端设备的成本。
参照图14(b)，在一实施例中，第二光发射机212还可包括FP激光器2122，其中
所述FP激光器2122，为注入锁定的激光器，用于按照输入的直流的第一波长光信号的频率，对输入的光信号进行再生放大；
所述第三光调制器2121，分别与所述FP激光器2122相连和所述收发子单元211相连，用于对经过放大的直流的第一波长光信号进行调制，输出调制的第一波长光信号。
本实施例中，注入锁定的FP激光器产生的光经过第三调制器2121的调制作用，调制的第一波长光信号λ1(S)。
本实施例中，所述第三调制器2121，可以采用但不仅限于电吸收(EA)调制器、马赫-曾德(MZ)调制器、微环调制器等来实现，实际实现方式可根据系统所需要的调制格式来选用不同的光调制器件。
图14(b)的实施例更适合结合图12的实施例使用。
参照图14(c)，在图14(a)的实施例基础上，所述第二光发射机212，还包括法拉第旋转反射镜2123。
所述法拉第旋转反射镜2123与所述第三光调制器2121相连，用于对所述第三光调制器2121输出的调制的第一波长光信号进行偏振处理，将经过偏振处理的调制的第一波长光信号输出至所述第三光调制器2121。
本实施例中，在反射型光调制器后集成法拉第旋转反射镜(Faraday RotatorMirror，FRM)2123。FRM的作用在于光信号第一次经过法拉第旋转后偏振态旋转45°，经反射镜反射后，第二次经过法拉第旋转，偏振态可按相同方向再次旋转45°，因此FRM输入和输出光信号的偏振态会旋转90°。
图14(c)实施例的第二设备20配合图7实施例的第一设备10使用。
参照图9，所述第二相干接收机22可以实现的第一方向光信号的相干接收，以提高第一方向的接收灵敏度。由于输入所述第二相干接收机22的信号光和本振光来自同一光源、经过相同的光纤传输，两者的偏振态是一致的，因此不需要采用偏振分集的结构，即可实现第一方向光信号的正确的相干接收与解调，使得器件的复杂度降低一半。
若第一方向光信号采用正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keying，QPSK)调制(不限于此调制格式)，则第二相干接收机22可采用图15所示的结构，包括90°混频器221和两对平衡探测器222，所述90°混频器221，用于将本振光与所述调制的第二波长光信号进行相干混频，输出分别至所述两对平衡探测器222；所述两对平衡探测器222，用于分别对所述相干混频后的信号进行解调。相比于偏振分集结构，此第二相干接收机22仅需要进行一个偏振方向的混频与探测，节省了一半的器件，降低了第二设备端设备的复杂度和成本。另外，由于λ1和λ2的频率差已知、相位差恒定，可以简化相干接收后的DSP算法复杂度，系统简单易于实现。
参照图16，若直接采用幅度调制，则第二相干接收机22的结构可以进一步简化，仅采用一个2×2耦合器和一对平衡探测器即可实现正确的相干接收与解调。在该实施例中，所述第二相干接收机22包括：第二光耦合器223和一对平衡探测器222，所述第二光耦合器223，用于将本振光与所述调制的第二波长光信号进行相干混频，输出分别至所述一对平衡探测器222；所述一对平衡探测器222，用于分别对所述相干混频后的信号进行解调。
在另一实施例中，第二相干接收机22同样也可以采用图8中所提供的偏振不敏感或偏振分集的低成本相干接收机的结构。在该实施例中，第二相干接收机22包括：第一光耦合器121、偏振分束器122、第一光电探测器123、第二光电探测器124和信号处理模块125，所述偏振分束器122分别与所述第一光耦合器121、第一光电探测器123和第二光电探测器124相连，所述信号处理模块125分别与第一光电探测器123和第二光电探测器124相连，其中，所述第一光耦合器121，用于将所述本振光与所述调制的第二波长光信号进行相干混频，生成一路混频光信号；所述偏振分束器122，用于将所述混频光信号分成两个方向的偏振光信号，将X方向偏振的偏振光信号发送至所述第一光电探测器123，将Y方向偏振的偏振光信号发送至所述第二光电探测器124；所述第一光电探测器123，用于将所述X方向偏振的偏振光信号转换成第一电信号，发送至所述信号处理模块125；所述第二光电探测器124，用于将所述Y方向偏振的偏振光信号转换成第二电信号，发送至所述信号处理模块125；所述信号处理模块125，用于对所述第一电信号和第二电信号进行数字信号处理，从而对所述调制的第二波长光信号进行解调。
由于第二相干接收机22端相干接收的本振光来自与第一设备端的激光器，因此节省了价格昂贵的本振激光器，进一步降低了第二设备端设备的成本。
参照图17，以本发明实施例应用在PON系统为例，PON系统包括：局端OLT设备，终端ONU设备，以及光分配网络ODN。
OLT端设备发送下行光信号，下行光信号中包含两个波长，其中一个波长λ2(S)为调制的光信号，另一个波长λ1为直流光；在下行光信号输出前，在OLT内部中的调制分离子单元112将此直流光分出一部分，用作OLT端相干接收的本振光λ1(LO)；
下行光信号通过ODN中的光分路器到达某一ONU，通过收发子单元211滤波获得下行调制信号λ2(S)，波长为λ1的直流光经过收发子单元211中的光放大器放大后，分出一部分光功率的光作为本振光λ1(LO)与λ2(S)调制光信号共同输入到第二相干接收机22中进行相干混频、光电转换等处理，实现下行信号的相干接收；
另外一部分波长为λ1的直流光进入第二光发射机212中进行调制、反射处理，获得上行调制信号λ1(S)，随后λ1(S)进入ODN进行传输；
上行信号光λ1(S)到达OLT后，经过接口子单元113，与第一光发射机111通过调制分离子单元112输出的本振光λ1(LO)进行相干混频，实现上行信号的相干接收。
在保证图10中所述的OLT输出和ONU输入信号的前提下，如图3～8中所提供的作为第一设备的OLT和图9～16中所提供的作为第二设备的ONU可以自由组合，与ODN一起协同工作，构成相干接收PON系统。
本发明应用实例所提供的低成本相干接收PON系统，上下行信号相干接收的本振光均来自OLT端的激光器，避免了OLT端和ONU端使用价格昂贵的高精度可调激光器。另外通过对下行直流信号的调制、反射、放大等处理得到上行的调制信号，从而可省去ONU端发射上行信号的激光器，大大降低了ONU端设备的成本。下行方向采用两个波长，可同时实现一路信号进行调制，一路信号作为直流信号通过光放大器后可直接作为本振光，相比于单波长上下行方案，避免了采用复杂的器件来实现调制数据的擦除。另外，由于输入ONU端相干接收机的信号光和本振光来自同一光源、经过相同的光纤传输，两者的偏振态是一致的，因此不需要采用偏振分集的结构，即可实现下行信号光的正确的相干接收与解调，使得器件的复杂度降低一半。另外，下行信号中的两个波长来自同一激光器，频差恒定且可调，无需随着环境及温度的变化不断调整本振光的波长，降低了系统的实现和DSP算法的复杂度，有利于实现规模应用。上行方向，由于OLT端相干接收的本振光来自与发射端激光器，因此节省了价格昂贵的高精度本振激光器，降低了OLT端设备的成本。上行信号的相干接收也可以采用简化的相干接收机的结构，降低了器件的复杂度和成本。另外，由于信号光和本振光的波长相同，较容易实现零差接收，同时也降低了DSP算法复杂度，系统简单易实现。
参照图18，本发明另一应用实例提供的PON系统架构图，PON系统包括：局端OLT设备，终端ONU设备，以及光分配网络ODN。
OLT端设备发送下行光信号，下行光信号中包含两个波长，其中一个波长λ2(S)为调制的光信号，另一个波长λ1为直流光；在下行光信号输出前，在OLT内部中的调制分离子单元112将此直流光分出一部分，用作OLT端相干接收的本振光λ1(LO)；
下行光信号通过ODN中的光分路器到达某一ONU，通过收发子单元211滤波获得下行调制信号λ2(S)，波长为λ1的直流光经过收发子单元211中的光放大器放大后，分出一部分光功率的光作为本振光λ1(LO)与λ2(S)调制光信号共同输入到第二相干接收机22中进行相干混频、光电转换等处理，实现下行信号的相干接收；
另外一部分波长为λ1的直流光进入第二光发射机212(包括第三调制器2121和法拉第旋转反射镜2123)中进行调制、反射处理，获得上行调制信号λ1(S)，随后λ1(S)进入ODN进行传输；
上行信号光λ1(S)到达OLT后，经过接口子单元113和偏振旋转器114，与第一光发射机111通过调制分离子单元112输出的本振光λ1(LO)进行相干混频，实现上行信号的相干接收。
本应用实例的ONU设备中的第二光发射机212采用了如图14(c)的形式，在反射型光调制器后集成法拉第旋转反射镜(FRM)。FRM的作用在于光信号第一次经过法拉第旋转后偏振态旋转45°，经反射镜反射后，第二次经过法拉第旋转，偏振态可按相同方向再次旋转45°，因此FRM输入和输出光信号的偏振态会旋转90°。从OLT端看来，λ1(LO)经过光纤链路传输后偏振态可能会发生偏转，经过FRM后偏振态旋转90°，随后经反射调制后变成λ1(S)，再经过同样的光纤链路传输后，可抵消由于光纤链路带来的偏振旋转。因此，当忽略光调制器对偏振态带来的影响时，在OLT端进行相干接收的λ1(LO)和λ1(S)的偏振态变得不随机，二者的偏振态互相垂直。因此在OLT端可采用偏振旋转器114对λ1(S)或λ1(LO)进行偏振旋转，以保证进入相干接收机的λ1(S)和λ1(LO)偏振态相同，从而OLT端的第一相干接收机12无需再采用偏振分集的相干接收机结构，即可实现上行信号光的正确的相干接收与解调，使得器件的复杂度降低一半，从而进一步降低了OLT端设备的成本。需要指出的是，若ONU端设备采用了具有FRM特性的结构，则OLT端选用偏振旋转器配合ONU端进行正确的相干接收。
对于第一设备端，如图19所示，本发明实施例的相干检测的实现方法包括：
步骤401，第一设备向第二设备发送第一方向光信号，所述第一方向光信号中包括直流的第一波长光信号和调制的第二波长光信号；
步骤402，所述第一设备接收来自所述第二设备的第二方向光信号，将所述第一方向光信号中直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光，与所述第二方向光信号进行相干混频，对所述第二方向光信号进行解调；其中，所述第二方向光信号包括调制的第一波长光信号。
在本发明实施例中，节省了相干接收的本振激光器，降低了相干检测的成本和复杂度。
如图20所示，在一实施例中，所述第一设备向第二设备发送第一方向光信号之前，还包括：
步骤501，生成待调制光信号，所述待调制光信号包含直流的第一波长光信号和直流的第二波长光信号；
步骤502，将所述待调制光信号中的直流的第二波长光信号调制成调制的第二波长光信号，将所述直流的第一波长光信号和调制的第二波长光信号作为第一方向光信号。
本发明实施例中，第二方向的光信号采用两个波长，可同时实现一路信号进行调制，一路直流光直接作为本振光，相比于单波长上下行方案，避免了采用复杂的器件来实现调制数据的擦除。
在一实施例中，所述生成待调制光信号，包括：
直接生成所述待调制光信号，或者
生成单波长光信号，通过所述单波长光信号生成所述待调制光信号。
其中，可以通过双波长激光器直接生成所述待调制光信号，或者，通过单波长激光器生成单波长光信号，通过所述单波长光信号生成所述待调制光信号。
第一方向光信号中的两个波长来自同一激光器，频差恒定且可调，无需随着环境及温度的变化不断调整本振光的波长，降低了系统的实现和操作的复杂度，有利于实现规模应用。
在一实施例中，所述通过所述单波长光信号生成所述待调制光信号，包括：
对所述单波长光信号进行调制，生成所述待调制光信号，或者
对所述单波长光信号进行调制，生成包含所述直流的第一波长光信号和直流的第二波长光信号的两个以上波长的光信号，将所述两个以上波长的光信号进行滤波，得到所述待调制光信号。
其中，由于单波长激光器是常用的激光器，所以采用单波长激光器可以进一步降低成本。
如图21所示，在一实施例中，所述将所述待调制光信号中的直流的第二波长光信号调制成调制的第二波长光信号，将所述直流的第一波长光信号和调制的第二波长光信号作为第一方向光信号，包括：
步骤601，将所述待调制光信号分成两路光束，一路光束为直流的第一波长光信号，另一路光束为直流的第二波长光信号；
步骤602，将所述直流的第二波长光信号调制成调制的第二波长光信号；
步骤603，将直流的第一波长光信号和调制的第二波长光信号合并为一路光束，作为第一方向光信号。
其中，可以使用分波器将所述待调制光信号分成两路光束，使用光调制器将直流的第二波长光信号调制成调制的第二波长光信号，使用合波器将直流的第一波长光信号和调制的第二波长光信号合并为一路光束。
如图22所示，在一实施例中，所述将所述第一方向光信号中直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光，与所述第二方向光信号进行相干混频，对所述第二方向光信号进行解调，包括：
步骤701，所述将所述第一方向光信号中直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光，与所述第二方向光信号进行相干混频，生成一路混频光信号；
步骤702，将所述混频光信号分成两个方向的偏振光信号，将所述两个方向的偏振光信号转换成电信号，对所述电信号进行数字信号处理，从而对所述第二方向光信号进行解调。
其中，相干接收可以采用偏振不敏感的相干接收机结构，不需要采用偏振分集的结构和复杂的DSP算法，即可实现第二方向光信号的正确的相干接收与解调，使得器件的复杂度大大降低，从而进一步降低了设备的成本。
在一实施例中，所述第一设备接收到的第二方向光信号为经过偏振处理的光信号时，将本振光与所述第二方向光信号进行相干混频之前，所述方法还包括：对接收到的所述第二方向光信号进行偏振处理。
其中，可采用偏振旋转器对接收到的所述第二方向光信号进行偏振处理，以使进入相干接收机的本振光和所述第二方向光信号偏振态相同，从而相干接收机无需再采用偏振分集的相干接收机结构，即可实现上行信号光的正确的相干接收与解调，使得器件的复杂度降低一半，从而进一步降低了OLT端设备的成本。
对于第二设备端，如图23所示，本发明实施例的相干检测的实现方法包括：
步骤801，第二设备接收来自第一设备的第一方向光信号，所述第一方向光信号中包括直流的第一波长光信号和调制的第二波长光信号；
步骤802，所述第二设备将所述直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光，与所述调制的第二波长光信号进行相干混频，对所述调制的第二波长光信号进行解调。
在本发明实施例中，节省了相干接收的本振激光器，降低了相干检测的成本和复杂度。
如图24所示，在一实施例中，所述方法还包括：
步骤803，将所述直流的第一波长光信号中的另一部分进行调制，生成调制的第一波长光信号，将所述调制的第一波长光信号作为第二方向光信号发送至所述第一设备。
在本发明实施例中，无需额外配置发射第二方向光信号的激光器，大大降低了系统的成本。
在一实施例中，所述第二设备将所述直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光之前，所述方法还包括：
将所述第一方向光信号进行功率放大，或者
将所述第一方向光信号分成两路光束，一路光束为直流的第一波长光信号，另一路光束为调制的第二波长光信号，将所述直流的第一波长光信号进行功率放大。
其中，可以将第一方向光信号先进行放大，再通过分波器分为直流的第一波长光信号，另一路光束为调制的第二波长光信号；也可以先通过分波器将第一方向光信号分为两路光束，仅对直流的第一波长光信号进行放大。
在一实施例中，所述将所述直流的第一波长光信号中的另一部分进行调制，生成调制的第一波长光信号之前，所述方法还包括：
将所述直流的第一波长光信号中的另一部分进行再生放大。
其中，可以通过注入锁定的FP激光器对所述直流的第一波长光信号中的另一部分进行再生放大。
在一实施例中，所述第二设备将所述直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光，与所述调制的第二波长光信号进行相干混频，对所述调制的第二波长光信号进行解调，包括：
所述将所述第一方向光信号中直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光，与所述调制的第二波长光信号进行相干混频，生成四路或两路混频光信号；
对所述四路或两路混频光信号进行解调。
第二设备端信号光和本振光来自同一激光器，本振光偏振态与信号光可保持一致，因此第一方向的相干接收不需要采用偏振分集的结构即可实现正确的相干接收与解调，降低了器件的复杂度和成本。另外，由于具有相关性的信号光和本振光进行相干接收，能够有效地抑制相位噪声的产生，且而且频差已知、相位差恒定，因此相干接收机后端无需采用复杂的数字信号处理(DSP)算法，系统结构简单，成本低。
在一实施例中，所述将所述调制的第一波长光信号作为第二方向光信号发送至所述第一设备之前，所述方法还包括：
对所述调制的第一波长光信号进行偏振处理。
其中，可采用法拉第旋转反射镜对所述调制的第一波长光信号进行偏振处理，使得第一设备中进入相干接收机的本振光和所述第二方向光信号偏振态相同，从而相干接收机无需再采用偏振分集的相干接收机结构。
对于相干检测的实现系统，如图25所示，本发明实施例的相干检测的实现方法，包括：
步骤901，第一设备向第二设备发送第一方向光信号，所述第一方向光信号中包括直流的第一波长光信号和调制的第二波长光信号；
步骤902，所述第二设备接收来自所述第一设备的第一方向光信号，将所述直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光，与所述调制的第二波长光信号进行相干混频，对所述调制的第二波长光信号进行解调。
在一实施例中，如图26所示，所述方法还包括：
步骤903，所述第二设备将所述直流的第一波长光信号中的另一部分进行调制，生成调制的第一波长光信号，将所述调制的第一波长光信号作为第二方向光信号发送至所述第一设备；
步骤904，所述第一设备接收来自所述第二设备的第二方向光信号，将所述第一方向光信号中直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光，与所述第二方向光信号进行相干混频，对所述第二方向光信号进行解调。
在本发明实施例中，两个方向的信号相干接收的本振光均来自第一设备端的激光器，避免了两端设备都使用价格昂贵的高精度可调激光器。而且，无需额外配置发射第二方向光信号的激光器，大大降低了系统的成本。
对于相干检测的实现系统，本发明实施例的相干检测的实现方法可参照前述实施例执行，此处不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

Claims (38)

1.一种相干检测的实现装置，其特征在于，包括：
第一收发单元，用于向第二设备发送第一方向光信号，所述第一方向光信号中包括直流的第一波长光信号和调制的第二波长光信号；以及，接收来自第二设备的第二方向光信号，所述第二方向光信号包括调制的第一波长光信号；
第一相干接收机，与所述第一收发单元相连，用于将所述第一方向光信号中直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光，与所述第二方向光信号进行相干混频，对所述第二方向光信号进行解调。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一收发单元包括依次相连的第一光发射机、调制分离子单元和接口子单元，其中
所述第一光发射机，用于生成待调制光信号，所述待调制光信号包含直流的第一波长光信号和直流的第二波长光信号；
所述调制分离子单元，用于将所述待调制光信号中的直流的第二波长光信号调制成调制的第二波长光信号；
所述接口子单元，用于将直流的第一波长光信号和调制的第二波长光信号作为第一方向光信号，向第二设备发送第一方向光信号，以及，接收来自所述第二设备的第二方向光信号，将所述第二方向光信号发送至所述第一相干接收机。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述调制分离子单元包括依次相连的第一分波器、第一光调制器和合波器，其中
所述第一分波器，用于将所述待调制光信号分成两路光束，一路光束为直流的第一波长光信号，另一路光束为直流的第二波长光信号；将直流的第一波长光信号的光束中一部分发送至所述第一相干接收机，另一部分发送至所述合波器；将直流的第二波长光信号的光束发送至所述第一光调制器；
所述第一光调制器，用于将接收到的直流的第二波长光信号调制成调制的第二波长光信号，发送至所述合波器；
所述合波器，用于将接收到的直流的第一波长光信号和调制的第二波长光信号合并为一路光束，发送至所述接口子单元。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一光发射机包括双波长激光器，
所述双波长激光器用于生成所述待调制光信号。
5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一光发射机包括单波长激光器、射频源和第二光调制器，其中，所述单波长激光器与所述第二光调制器相连，所述第二光调制器分别与所述射频源和调制分离子单元相连；
所述单波长激光器用于生成单波长光信号，发送至所述第二光调制器；
所述第二光调制器用于在所述射频源的驱动下，对所述单波长光信号进行调制，生成所述待调制光信号，发送至所述调制分离子单元。
6.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一光发射机包括单波长激光器、射频源、第二光调制器和可调滤波器，其中，所述单波长激光器与所述第二光调制器相连，所述第二光调制器分别与所述射频源和可调滤波器相连，所述可调滤波器与所述调制分离子单元相连；
所述单波长激光器，用于生成单波长光信号，发送至所述第二光调制器；
所述第二光调制器，用于在所述射频源的驱动下，对所述单波长光信号进行调制，生成包含所述直流的第一波长光信号和直流的第二波长光信号的两个以上波长的光信号；
所述可调滤波器，用于将所述两个以上波长的光信号进行滤波，得到所述待调制光信号，发送至所述调制分离子单元。
7.如权利要求2所述的装置，其特征在于，
所述接口子单元包括光环形器。
8.如权利要求2～7中任意一项所述的装置，其特征在于，所述第一收发单元还包括偏振旋转器，
所述偏振旋转器分别与所述第一相干接收机和接口子单元相连，用于将所述第二方向光信号进行偏振转换，发送至所述第一相干接收机。
9.如权利要求1～7中任意一项所述的装置，其特征在于，所述第一相干接收机包括：第一光耦合器、偏振分束器、第一光电探测器、第二光电探测器和信号处理模块，所述偏振分束器分别与所述第一光耦合器、第一光电探测器和第二光电探测器相连，所述信号处理模块分别与第一光电探测器和第二光电探测器相连，其中
所述第一光耦合器，用于将所述本振光与所述第二方向光信号进行相干混频，生成一路混频光信号；
所述偏振分束器，用于将所述混频光信号分成两个方向的偏振光信号，将X方向偏振的偏振光信号发送至所述第一光电探测器，将Y方向偏振的偏振光信号发送至所述第二光电探测器；
所述第一光电探测器，用于将所述X方向偏振的偏振光信号转换成第一电信号，发送至所述信号处理模块；
所述第二光电探测器，用于将所述Y方向偏振的偏振光信号转换成第二电信号，发送至所述信号处理模块；
所述信号处理模块，用于对所述第一电信号和第二电信号进行数字信号处理，从而对所述第二方向光信号进行解调。
10.一种相干检测的实现装置，其特征在于，包括：
第二收发单元，用于接收来自第一设备的第一方向光信号，所述第一方向光信号中包括直流的第一波长光信号和调制的第二波长光信号；
第二相干接收机，与所述第二收发单元相连，用于将所述直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光，与所述调制的第二波长光信号进行相干混频，对所述调制的第二波长光信号进行解调。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，
所述第二收发单元，还用于将所述直流的第一波长光信号中的另一部分进行调制，生成调制的第一波长光信号，将所述调制的第一波长光信号作为第二方向光信号发送至所述第一设备。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第二收发单元包括：相连的收发子单元和第二光发射机，其中
所述收发子单元，用于接收来自第一设备的第一方向光信号，将所述直流的第一波长光信号中的一部分发送至所述第二相干接收机，将所述直流的第一波长光信号中的另一部分发送至所述第二光发射机；以及接收所述第二光发射机发送的调制的第一波长光信号，发送至所述第一设备；
所述第二光发射机，用于将所述直流的第一波长光信号中的另一部分进行调制，生成调制的第一波长光信号。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述收发子单元，包括信号分离放大模块，所述信号分离放大模块包括相连的第二分波器和光放大器，其中
所述第二分波器，用于将所述第一方向光信号分成两路光束，一路光束为直流的第一波长光信号，另一路光束为调制的第二波长光信号；将所述直流的第一波长光信号发送至所述光放大器；将所述调制的第二波长光信号发送至所述第二相干接收机；
所述光放大器，用于将所述直流的第一波长光信号进行功率放大，将放大的直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光，发送至所述第二相干接收机，另一部分输出至所述第二光发射机。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述收发子单元，包括信号分离放大模块，所述信号分离放大模块包括相连的光放大器和第二分波器，其中
所述光放大器，用于将所述第一方向光信号进行功率放大，输出至所述第二分波器；
所述第二分波器，用于将所述放大的第一方向光信号分成两路光束，一路光束为直流的第一波长光信号，另一路光束为调制的第二波长光信号；将所述直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光，输出至所述第二相干接收机，另一部分输出至所述第二光发射机；将所述调制的第二波长光信号输出至所述第二相干接收机。
15.如权利要求13或14所述的装置，其特征在于，所述收发子单元，还包括第一接口模块和第二接口模块，其中
所述第一接口模块，用于将所述第一方向光信号输出至所述信号分离放大模块，以及，将所述调制的第一波长光信号作为第二方向光信号，发送至所述第一设备；
所述第二接口模块，用于将所述信号分离放大模块输出的直流的第一波长光信号输出至所述第二光发射机，以及，将所述第二光发射机输出的调制的第一波长光信号输出至所述第一接口模块。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，
所述第一接口模块和第二接口模块均包括光环形器。
17.如权利要求12所述的装置，其特征在于，
所述第二光发射机，包括第三光调制器，所述第三光调制器为反射型光调制器。
18.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第二光发射机，包括法布里-珀罗FP激光器和第三光调制器，其中
所述FP激光器，为注入锁定的激光器，用于按照输入的直流的第一波长光信号的频率，对输入的光信号进行再生放大；
所述第三光调制器，分别与所述FP激光器相连和所述收发子单元相连，用于对经过放大的直流的第一波长光信号进行调制，输出调制的第一波长光信号。
19.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述第二光发射机，还包括法拉第旋转反射镜，其中
所述法拉第旋转反射镜与所述第三光调制器相连，用于对所述第三光调制器输出的调制的第一波长光信号进行偏振处理，将经过偏振处理的调制的第一波长光信号输出至所述第三光调制器。
20.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第二相干接收机包括：第一光耦合器、偏振分束器、第一光电探测器、第二光电探测器和信号处理模块，所述偏振分束器分别与所述第一光耦合器、第一光电探测器和第二光电探测器相连，所述信号处理模块分别与第一光电探测器和第二光电探测器相连，其中
所述第一光耦合器，用于将所述本振光与所述调制的第二波长光信号进行相干混频，生成一路混频光信号；
所述偏振分束器，用于将所述混频光信号分成两个方向的偏振光信号，将X方向偏振的偏振光信号发送至所述第一光电探测器，将Y方向偏振的偏振光信号发送至所述第二光电探测器；
所述第一光电探测器，用于将所述X方向偏振的偏振光信号转换成第一电信号，发送至所述信号处理模块；
所述第二光电探测器，用于将所述Y方向偏振的偏振光信号转换成第二电信号，发送至所述信号处理模块；
所述信号处理模块，用于对所述第一电信号和第二电信号进行数字信号处理，从而对所述调制的第二波长光信号进行解调。
21.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第二相干接收机包括：90°混频器和两对平衡探测器，其中
所述90°混频器，用于将本振光与所述调制的第二波长光信号进行相干混频，输出分别至所述两对平衡探测器；
所述两对平衡探测器，用于分别对所述相干混频后的信号进行解调。
22.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第二相干接收机包括：第二光耦合器和一对平衡探测器，其中
所述第二光耦合器，用于将本振光与所述调制的第二波长光信号进行相干混频，输出分别至所述一对平衡探测器；
所述一对平衡探测器，用于分别对所述相干混频后的信号进行解调。
23.一种相干检测的实现系统，其特征在于，包括第一设备以及通过光纤链路与所述第一设备相连的第二设备，其中
所述第一设备包括如权利要求1～9中任意一项所述的相干检测装置；
所述第二设备包括如权利要求10～22中任意一项所述的相干检测装置。
24.一种相干检测的实现方法，包括：
第一设备向第二设备发送第一方向光信号，所述第一方向光信号中包括直流的第一波长光信号和调制的第二波长光信号；
所述第一设备接收来自所述第二设备的第二方向光信号，将所述第一方向光信号中直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光，与所述第二方向光信号进行相干混频，对所述第二方向光信号进行解调；其中，所述第二方向光信号包括调制的第一波长光信号。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述第一设备向第二设备发送第一方向光信号之前，还包括：
生成待调制光信号，所述待调制光信号包含直流的第一波长光信号和直流的第二波长光信号；
将所述待调制光信号中的直流的第二波长光信号调制成调制的第二波长光信号，将所述直流的第一波长光信号和调制的第二波长光信号作为第一方向光信号。
26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述生成待调制光信号，包括：
直接生成所述待调制光信号，或者
生成单波长光信号，通过所述单波长光信号生成所述待调制光信号。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述通过所述单波长光信号生成所述待调制光信号，包括：
对所述单波长光信号进行调制，生成所述待调制光信号，或者
对所述单波长光信号进行调制，生成包含所述直流的第一波长光信号和直流的第二波长光信号的两个以上波长的光信号，将所述两个以上波长的光信号进行滤波，得到所述待调制光信号。
28.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述将所述待调制光信号中的直流的第二波长光信号调制成调制的第二波长光信号，将所述直流的第一波长光信号和调制的第二波长光信号作为第一方向光信号，包括：
将所述待调制光信号分成两路光束，一路光束为直流的第一波长光信号，另一路光束为直流的第二波长光信号；
将所述直流的第二波长光信号调制成调制的第二波长光信号；
将直流的第一波长光信号和调制的第二波长光信号合并为一路光束，作为第一方向光信号。
29.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述将所述第一方向光信号中直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光，与所述第二方向光信号进行相干混频，对所述第二方向光信号进行解调，包括：
所述将所述第一方向光信号中直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光，与所述第二方向光信号进行相干混频，生成一路混频光信号；
将所述混频光信号分成两个方向的偏振光信号，将所述两个方向的偏振光信号转换成电信号，对所述电信号进行数字信号处理，从而对所述第二方向光信号进行解调。
30.如权利要求24～29中任意一项所述的方法，其特征在于，所述第一设备接收到的第二方向光信号为经过偏振处理的光信号时，将本振光与所述第二方向光信号进行相干混频之前，所述方法还包括：
对接收到的所述第二方向光信号进行偏振处理。
31.一种相干检测的实现方法，包括：
第二设备接收来自第一设备的第一方向光信号，所述第一方向光信号中包括直流的第一波长光信号和调制的第二波长光信号；
所述第二设备将所述直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光，与所述调制的第二波长光信号进行相干混频，对所述调制的第二波长光信号进行解调。
32.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述直流的第一波长光信号中的另一部分进行调制，生成调制的第一波长光信号，将所述调制的第一波长光信号作为第二方向光信号发送至所述第一设备。
33.如权利要求32所述的方法，其特征在于，所述第二设备将所述直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光之前，所述方法还包括：
将所述第一方向光信号进行功率放大，或者
将所述第一方向光信号分成两路光束，一路光束为直流的第一波长光信号，另一路光束为调制的第二波长光信号，将所述直流的第一波长光信号进行功率放大。
34.如权利要求32所述的方法，其特征在于，所述将所述直流的第一波长光信号中的另一部分进行调制，生成调制的第一波长光信号之前，所述方法还包括：
将所述直流的第一波长光信号中的另一部分进行再生放大。
35.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述第二设备将所述直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光，与所述调制的第二波长光信号进行相干混频，对所述调制的第二波长光信号进行解调，包括：
所述将所述第一方向光信号中直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光，与所述调制的第二波长光信号进行相干混频，生成四路或两路混频光信号；
对所述四路或两路混频光信号进行解调。
36.如权利要求32～34中任意一项所述的方法，其特征在于，所述将所述调制的第一波长光信号作为第二方向光信号发送至所述第一设备之前，所述方法还包括：
对所述调制的第一波长光信号进行偏振处理。
37.一种相干检测的实现方法，包括：
第一设备向第二设备发送第一方向光信号，所述第一方向光信号中包括直流的第一波长光信号和调制的第二波长光信号；
所述第二设备接收来自所述第一设备的第一方向光信号，将所述直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光，与所述调制的第二波长光信号进行相干混频，对所述调制的第二波长光信号进行解调。
38.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述第二设备将所述直流的第一波长光信号中的另一部分进行调制，生成调制的第一波长光信号，将所述调制的第一波长光信号作为第二方向光信号发送至所述第一设备；
所述第一设备接收来自所述第二设备的第二方向光信号，将所述第一方向光信号中直流的第一波长光信号中的一部分作为相干接收的本振光，与所述第二方向光信号进行相干混频，对所述第二方向光信号进行解调。
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