CN116232471B - 一种偏振复用直调直检光传输系统及方法 - Google Patents

一种偏振复用直调直检光传输系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116232471B
CN116232471B CN202310212096.7A CN202310212096A CN116232471B CN 116232471 B CN116232471 B CN 116232471B CN 202310212096 A CN202310212096 A CN 202310212096A CN 116232471 B CN116232471 B CN 116232471B
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical
signal
optical signal
polarization
photoelectric detector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202310212096.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116232471A (zh
Inventor
计红林
刘露露
李佳莉
杨宇
王上乘
贺志学
胡卫生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Peng Cheng Laboratory
Original Assignee
Peng Cheng Laboratory
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Peng Cheng Laboratory filed Critical Peng Cheng Laboratory
Priority to CN202310212096.7A priority Critical patent/CN116232471B/zh
Publication of CN116232471A publication Critical patent/CN116232471A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116232471B publication Critical patent/CN116232471B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/501—Structural aspects
    • H04B10/503—Laser transmitters
    • H04B10/504—Laser transmitters using direct modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/516—Details of coding or modulation
    • H04B10/54—Intensity modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/06—Polarisation multiplex systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

本发明公开了一种偏振复用直调直检光传输系统及方法，包括：发射机以及与所述发射机连接的接收机；其中，所述接收机包括：偏振分束旋转器、光分束单元、光耦合单元、第一光电探测器、第二光电探测器与第三光电探测器。本发明通过偏振分束旋转器将发射机输入的偏振复用光信号分为两个正交的偏振态并转换为偏振相同的两路光信号，并经过光分束单元与光耦合单元分别输出至少三路光信号至对应的光电探测器，在实现偏振复用的同时实现了互补的偏振分集探测，从而能够在提高直调直检系统容量的同时抵抗载波偏振衰落的问题，不需要使用稳偏仪来控制光纤的输出偏振态，进而降低了成本和系统复杂度。

Description

一种偏振复用直调直检光传输系统及方法
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及的是一种偏振复用直调直检光传输系统及方法。
背景技术
在短距离光互连系统中，目前是使用多通道并行传输的粗波分复用技术，已标准化的400GE的光通信设备使用了八个50Gbps的波长通道。为了实现下一代800GE/1.6TE的接口速率目标，在400GE传输链路的基础上，需要使用更多的波长通道或者增加单个通道的传输速率。由于堆叠更多的波长通道需要更多的激光源且需进行非常复杂的波长管理，这会导致运营管理成本的急剧增加。如果单波长使用更高的传输速率，这将对保持电信号的完整性带来巨大的挑战并会增加链路的功率耗散。因此，为了增加传统直调直检的系统传输速率，需要充分利用单个波长信道更多的维度，例如偏振。
现有利用偏振方式提升容量的方案中，因接收机对偏振变化比较敏感，使得存在载波功率衰落的问题，一般需要采用稳偏仪来控制光纤的输出偏振态，但是稳偏仪需要复杂的器件以及复杂的算法设计，导致成本较高。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种偏振复用直调直检光传输系统及方法，以解决现有利用偏振方式提升容量方案中存在的载波偏振衰落问题。
本发明的技术方案如下：
一种偏振复用直调直检光传输系统，其包括：发射机以及与所述发射机连接的接收机；其中，所述接收机包括：偏振分束旋转器、光分束单元、光耦合单元、第一光电探测器、第二光电探测器与第三光电探测器；其中，
所述发射机用于输出偏振复用光信号至所述偏振分束旋转器；
所述偏振分束旋转器用于将所述偏振复用光信号分为两个正交的偏振态并转换为偏振相同的第一光信号与第二光信号输出至所述光分束单元；所述光分束单元用于将所述第一光信号分为第三光信号与第四光信号并分别输出至所述第一光电探测器与所述光耦合单元，所述光分束单元还用于将所述第二光信号分为第五光信号与第六光信号并分别输出至所述光耦合单元与所述第三光电探测器，或者，将所述第二光信号输出至所述光耦合单元；
所述光耦合单元用于将所述第四光信号与所述第五光信号合成第七光信号并输出至所述第二光电探测器，或者，将所述第四光信号与所述第二光信号合成第八光信号和第九光信号并分别输出至所述第二光电探测器与所述第三光电探测器；
所述第一光电探测器用于将所述第三光信号转换为第一电信号；所述第二光电探测器用于将所述第七光信号转换为第二电信号，或者将所述第八光信号转换为第三电信号；所述第三光电探测器用于将所述第六光信号转换为第四电信号，或者，将所述第九光信号转换为第五电信号。
本发明的进一步设置，所述光耦合单元包括：第一光耦合器；所述光分束单元包括：第一光分束器与第二光分束器；其中，
所述第一光分束器的输入端与所述偏振分束旋转器的第一输出端连接，所述第一光分束器的第一输出端与所述第一光电探测器连接，所述第一光分束器的第二输出端与所述第一光耦合器的第一输入端连接；
所述第二光分束器的输入端与所述偏振分束旋转器的第二输出端连接，所述第二光分束器的第一输出端与所述第一光耦合器的第二输入端连接，所述第二光分束器的第二输出端与所述第三光电探测器连接；
所述第一光耦合器的输出端与所述第二光电探测器连接。
本发明的进一步设置，所述光耦合单元包括：第二光耦合器；所述光分束单元包括：第一光分束器与第一90度相移器；其中，
所述第一光分束器的输入端与所述偏振分束旋转器的第一输出端连接，所述第一光分束器的第一输出端与所述第一光电探测器连接，所述第一光分束器的第二输出端与所述第二光耦合器的第一输入端连接；
所述第一90度相移器的输入端与所述偏振分束旋转器的第二输出端连接，所述第一90度相移器的输出端与所述第二光耦合器的第二输入端连接；
所述第二光耦合器的第一输出端与所述第二光电探测器连接，所述第二光耦合器的第二输出端与所述第三光电探测器连接。
本发明的进一步设置，所述发射机包括：激光器、第一信号源、第二信号源与偏振复用强度调制器；其中，
所述激光器的输出端与所述偏振复用强度调制器的光输入端连接，用于产生一对正交偏振态的连续波激光；
所述第一信号源的输出端与所述偏振复用强度调制器的第一电输入端连接，用于提供基带信号Sx；
所述第二信号源的输出端与所述偏振复用强度调制器的第二电输入端连接，用于提供基带信号Sy；
所述偏振复用强度调制器还与所述偏振分束旋转器连接，用于将所述基带信号Sx和所述基带信号Sy调制到所述连续波激光的两个正交偏振态光信号上并输出偏振复用光信号，经光纤传输后至所述偏振分束旋转器。
本发明的进一步设置，所述接收机还包括：数字信号处理单元；所述数字信号处理单元分别与所述第一光电探测器、所述第二光电探测器以及所述第三光电探测器连接，用于将所述第一电信号、所述第二电信号、所述第四电信号分别转换为数字信号，或者将所述第一电信号、所述第三电信号以及所述第五电信号分别转换为数字信号。
本发明的进一步设置，还包括：光放大器；
所述光放大器连接在所述发射机与所述偏振分束旋转器之间，用于对所述偏振复用光信号的功率进行放大。
一种应用于上述所述偏振复用直调直检光传输系统的偏振复用直调直检光传输方法，其包括：
偏振分束旋转器接收发射机输出的偏振复用光信号分为第一光信号与第二光信号并输出至光分束单元；
通过光分束单元将所述第一光信号分为第三光信号与第四光信号并分别输出至第一光电探测器与光耦合单元，并将所述第二光信号分为第五光信号与第六光信号并分别输出至光耦合单元与第三光电探测器，或者，将所述第二光信号输出至所述光耦合单元；
通过光耦合单元将所述第四光信号与所述第五光信号合成第七光信号并输出至第二光电探测器，或者，将所述第四光信号与所述第二光信号合成第八光信号和第九光信号并分别输出至第二光电探测器与所述第三光电探测器；
通过所述第一光电探测器、所述第二光电探测器与所述第三光电探测器分别将所述第三光信号、所述第七光信号、所述第六光信号分别转换第一为电信号、第二电信号与第四电信号，或者，通过所述第一光电探测器、所述第二光电探测器与所述第三光电探测器分别将所述第三光信号、所述第八光信号与所述第九光信号转换为第一电信号、第三电信号与第五电信号；
根据所述第一电信号、所述第二电信号与所述第四电信号将所述发射机发送的信息进行恢复，或者，根据所述第一电信号、所述第三电信号与所述第五电信号对所述发射机发送的信息进行恢复。
本发明的进一步设置，所述根据所述第一电信号、所述第二电信号与所述第四电信号将所述发射机发送的信息进行恢复的步骤包括：
将所述第一电信号、所述第二电信号与所述第四电信号转换为数字信号，以获取偏振复用光信号的偏振变化信息；
根据偏振复用光信号的偏振变化信息对所述发射机发送的信息进行恢复；
所述根据所述第一电信号、所述第三电信号与所述第五电信号对所述发射机发送的信息进行恢复的步骤包括：
将所述第一电信号、所述第三电信号与所述第五电信号转换为数字信号，以获取偏振复用光信号的偏振变化信息；
根据偏振复用光信号的偏振变化信息对所述发射机发送的信息进行恢复。
一种偏振复用直调直检光传输系统，其包括发射机以及与所述发射机连接的接收机；所述接收机包括：偏振分束旋转器、光分束单元、第三光耦合器、第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器与第四光电探测器；其中，
所述发射机用于输出偏振复用光信号至所述偏振分束旋转器；
所述偏振分束旋转器用于将所述偏振复用光信号分为两个正交的偏振态并转换为偏振相同的第一光信号与第二光信号输出至所述光分束单元；
所述光分束单元用于将所述第一光信号分为第三光信号与第四光信号并分别输出至所述第一光电探测器与所述第三光耦合器，还用于将所述第二光信号分为第五光信号与第六光信号并分别输出至所述第三光耦合器与所述第四光电探测器；
所述第三光耦合器用于将所述第四光信号与所述第五光信号合成第七光信号与第八光信号并分别输出至所述第二光电探测器与所述第三光电探测器；
所述第一光电探测器用于将所述第三光信号转换为第一电信号；所述第二光电探测器用于将所述第七光信号转换为第二电信号，所述第三光电探测器用于将所述第八光信号转换为第三电信号，所述第四光电探测器用于将所述第六光信号转换为第四电信号。
本发明的进一步设置，所述光分束单元包括：第一光分束器与第二光分束器；其中，
所述第一光分束器的输入端与所述偏振分束旋转器的第一输出端连接，所述第一光分束器的第一输出端与所述第一光电探测器连接，所述第一光分束器的第二输出端与所述第三光耦合器的第一输入端连接；
所述第二光分束器的输入端与所述偏振分束器的第二输出端连接，所述第二光分束器的第一输出端与所述第三光耦合器的第二输入端连接，所述第二光分束器的第二输出端与所述第四光电探测器连接。
本发明的进一步设置，所述光分束单元还包括：第二90度相移器；其中，
所述第二90度相移器的输入端与所述第二光分束器的第一输出端连接，所述第二90度相移器的输出端与所述第三光耦合器的第二输入端连接。
一种应用于上述所述偏振复用直调直检光传输系统的偏振复用直调直检光传输方法，其包括：
偏振分束旋转器接收发射机输出的偏振复用光信号转换为偏振相同的第一光信号与第二光信号并输出至光分束单元；
通过光分束单元将所述第一光信号分为第三光信号与第四光信号并分别输出至第一光电探测器与第三光耦合器，并将所述第二光信号分为第五光信号与第六光信号并分别输出至第三光耦合器与第四光电探测器；
通过第三光耦合器将所述第四光信号与所述第五光信号合成第七光信号与第八光信号并分别输出至第二光电探测器与第三光电探测器；
通过所述第一光电探测器、所述第二光电探测器、所述第三光电探测器与所述第四光电探测器分别将所述第三光信号、所述第七光信号、所述第八光信号、所述第六光信号转换为第一电信号、第二电信号、第三电信号与第四电信号；
根据所述第一电信号、第二电信号、第三电信号与第四电信号对所述发射机发送的信息进行恢复。
本发明的进一步设置，所述根据所述第一电信号、第二电信号、第三电信号与第四电信号对所述发射机发送的信息进行恢复的步骤包括：
将所述第一电信号、所述第二电信号、第三电信号与所述第四电信号转换为数字信号，以获取偏振复用光信号的偏振变化信息；
根据偏振复用光信号的偏振变化信息对所述发射机发送的信息进行恢复。
本发明所提供的一种偏振复用直调直检光传输系统及方法，通过偏振分束旋转器将发射机输入的偏振复用光信号分为两个正交的偏振态并转换为偏振相同的两路光信号，并经过光分束单元与光耦合单元分别输出至少三路光信号至对应的光电探测器，在实现偏振复用的同时实现了互补偏振分集探测，从而能够在提高直调直检系统容量的同时抵抗载波偏振衰落的问题，不需要使用稳偏仪来控制光纤的输出偏振态，进而降低了成本和系统复杂度。
附图说明
为了更清楚的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示出的结构获得其他的附图。
图1是本发明中偏振复用直调直检光传输系统的整体结构示意图。
图2是本发明一个实施例的一种实现方式中接收机的结构示意图。
图3是本发明中另一实施例的另一中实现方式的接收机的结构示意图。
图4是本发明中发射机的结构示意图。
图5是本发明一个实施例中偏振复用直调直检光传输方法的流程示意图。
图6是本发明另一实施例的一种实现方法中接收机的结构示意图。
图7是本发明另一实施例的另一种实现方法中接收机的结构示意图。
图8是本发明中另一实施例中偏振复用直调直检光传输方法的流程示意图。
附图中各标记：1、发射机；11、激光器；12、第一信号源；13、第二信号源；14、偏振复用强度调制器；2、接收机；21、偏振分束旋转器；22、光分束单元；221、第一光分束器；222、第二光分束器；23、第一光耦合器；24、第二光耦合器；25、第三光耦合器；26、第一光电探测器；27、第二光电探测器；28、第三光电探测器；29、第四光电探测器；30、第一90度相移器；31、第二90度相移器；32、数字信号处理单元；33、光放大器；4、光纤链路。
具体实施方式
本发明提供一种偏振复用直调直检光传输系统及方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在实施方式和申请专利范围中，除非文中对于冠词有特别限定，否则“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
经发明人研究发现，为了满足这种快速的流量增长需求，短距光网络需要使用更高速更大容量的传输链路。由于大规模的部署，收发机的成本在短距光互连系统中占据了最主要的部分。因此，短距光互连系统需要在提升容量的同时保持低成本的特点。
目前，短距离光网络的传输链路主要是基于传统的直调直检方式，使用非相干的一维强度调制信号。基于单模光纤中光载波4个独立的物理维度(包括两个偏振)，主要通过高阶调制格式、高波特速率、偏振复用、波分复用等技术来提升短距离光传输系统中单模光纤的容量。因此，短距离光互连系统中，目前使用较多的方案是采用多通道并行传输的粗波分复用技术，已标准化的400GE的光通信设备使用了八个50Gbps的波长通道。为了实现下一代800GE/1.6TE的接口速率目标，在400GE传输链路的基础上，需要使用更多的波长通道或者增加单个通道的传输速率。然而，堆叠更多的波长通道需要更多的激光源且需进行非常复杂的波长管理，这会导致运营管理成本的急剧增加。如果单波长使用更高的传输速率，这将对保持电信号的完整性带来巨大的挑战并会增加链路的功率耗散。因此，为了增加传统直调直检的系统传输速率，需要充分利用单个波长信道更多的维度，例如偏振。而现有利用偏振方式提升容量的方案中，一部分接收机复杂度非常高且功率损耗大，另一部分对偏振敏感，存在载波衰落问题。
针对上述技术问题，本发明提供了一种偏振复用直调直检光传输系统及方法，在接收机端通过偏振分束旋转器将发射机输入的偏振复用光信号分为两个正交的偏振态并转换为偏振相同的两路光信号，并经过光分束单元与光耦合单元分别输出至少三路光信号至对应的光电探测器，在实现偏振复用的同时实现了互补偏振分集探测，从而能够在提高直调直检系统容量的同时抵抗载波偏振衰落的问题，且不需要使用稳偏仪来控制光纤的输出偏振态，结构简单、功率损耗低，进而降低了成本和系统复杂度。
请参阅图1至图3，在一些实施例中，本发明提供了一种偏振复用直调直检光传输系统，其包括：发射机1以及与所述发射机1连接的接收机2；其中，所述接收机2包括：偏振分束旋转器21、光分束单元22、光耦合单元、第一光电探测器26、第二光电探测器27与第三光电探测器28。
其中，所述发射机1用于输出偏振复用光信号至所述偏振分束旋转器21；所述偏振分束旋转器21用于将所述偏振复用光信号分为两个正交的偏振态并转换为偏振相同的第一光信号与第二光信号并输出至所述光分束单元22；所述光分束单元22用于将所述第一光信号分为第三光信号与第四光信号并分别输出至所述第一光电探测器26与所述光耦合单元，所述光分束单元22还用于将所述第二光信号分为第五光信号与第六光信号并分别输出至所述光耦合单元与所述第三光电探测器28，或者，将所述第二光信号输出至所述光耦合单元；所述光耦合单元用于将所述第四光信号与所述第五光信号合成第七光信号并输出至所述第二光电探测器27，或者，将所述第四光信号与所述第二光信号合成第八光信号和第九光信号并分别输出至所述第二光电探测器27与所述第三光电探测器28；所述第一光电探测器26用于将所述第三光信号转换为第一电信号；所述第二光电探测器27用于将所述第七光信号转换为第二电信号，或者将所述第八光信号转换为第三电信号；所述第三光电探测器28用于将所述第六光信号转换为第四电信号，或者，将所述第九光信号转换为第五电信号。
具体地，所述发射机与所述接收机通过光纤链路4连接，所述发射机1产生的偏振复用光信号经过所述光纤链路4传输至所述接收机2的偏振分束旋转器4，其中所述偏振复用光信号为连续波激光分成的一对正交偏振态的光和/>并分别进行强度调制后合成一束偏振复用的光信号E(t)进入到作为信道的传输光纤中。该技术特征实现偏振复用的光信号E(t)输出，/>其中Cx和Cy为两个正交偏振态的光载波强度，是恒定分量，Sx和Sy为调制的光强度信号。
所述接收机2通过所述偏振分束旋转器21将所述发射机1输入的偏振复用光信号分为两个正交的偏振态并转换为偏振相同的两路光信号，即第一光信号与第二光信号，并经过所述光分束单元22与所述光耦合单元分别输出三路光信号至三个光电探测器。
请参阅图1与图2，在一种实现方式中，当所述光分束单元22将所述第一光信号分为第三光信号与第四光信号并分别输出至所述第一光电探测器26与所述光耦合单元，并将所述第二光信号分为第五光信号与第六光信号并分别输出至所述光耦合单元与所述第三光电探测器28时，所述光耦合单元将所述第四光信号与所述第五光信号合成第七光信号并输出至所述第二光电探测器27。所述第一光电探测器26将所述第三光信号转换为第一电信号，所述第二光电探测器27将所述第七光信号转换为第二电信号，所述第三光电探测器28将所述第六光信号转换为第四电信号。
所述第一光电探测器将第三光信号转换为第一电信号E1中，第一电信号E1的功率P1为：
其中|Cx|2是常数项，可以通过隔直操作很容易滤除；Re(·)为取信号的实部操作；在强接收载波情况下，|Sx|2相对而言很小，可直接忽略或者通过非线性算法消除；发送的基带信息Sx可以通过算法从/>恢复出来。
所述第二光电探测器将第七光信号转换为第二电信号E2中，第二电信号的功率P2：
P2＝|Cx+Cy+Sx+Sy|２＝|Cx+Cy|2+2Re[(Sx+Sy)·(Cx+Cy)*]+|Sx+Sy|2；
其中，|Cx+Cy|2，易于滤除，|Sx+Sy|2为信号和信号拍频的二阶干扰项，可以忽略或者通过非线性算法消除。
所述第三光电探测器将第六光信号转换为第四电信号E4，第四电信号E4的功率P4为：
其中，|Cy|2是常数项，易于滤除，在强接收载波情况下，|Sy|2相对而言很小，可以忽略不计或者通过非线性算法消除。
当偏振复用光信号的偏振态与所述偏振分束旋转器的一个本征轴接近或者完全对齐时，将会出现载波偏振衰落现象，即Cx和Cy其中有一个为零，但Cx+Cy不为零，所述发射机发送的基带信息可以从P1和P2或者P4和P2中恢复出来。例如，当Cy为零时，发射机发送的基带信号Sx从功率P1中恢复出来，发送的基带信号Sy从P2-P1中恢复出来。
当所述偏振分束旋转器的两个输出偏振态有相同的幅度且相位相反时，Cx+Cy将为零，发射机发送的基带信号Sx和基带信号Sy将分别从P1与P2中恢复出来。
当偏振复用光信号处于其他偏振状态时，P1，P2，P4都将包含发送的基带信号，由于基带信号Sx和基带信号Sy的幅度在不断变化，所以信号不会出现偏振衰落。因此，与2Re[(Sx+Sy)·(Cx+Cy)*]中至少有两项不为零，形成互补偏振探测，即两个偏振方向的信息都不会丢失。
请参阅图1与图3，在另一种实现方式中，当所述光分束单元22将所述第一光信号分为第三光信号与第四光信号并分别输出至所述第一光电探测器26与所述光耦合单元，并将所述第二光信号输出至所述光耦合单元时，所述耦合单元将所述第四光信号与所述第二光信号合成第八光信号和第九光信号并分别输出至所述第二光电探测器27与所述第三光电探测器28。所述第一光电探测器26将所述第三光信号转换为第一电信号，所述第二光电探测器27将所述第八光信号转换为第三电信号，所述第三光电探测器28将所述第九光信号转换为第五电信号。
所述第一光电探测器将第三光信号转换为第一电信号E1中，第一电信号E1的功率P1为：
其中|Cx|２是常数项，可以很容易滤除；Re(·)为取信号的实部操作；在强接收载波情况下，|Sx|2相对而言很小，可直接忽略或者通过非线性算法消除；发送的基带信息Sx可以通过算法从/>恢复出来。
所述第二光电探测器将所述第四光信号转换为第三电信号E3，第三电信号E3的功率P3为：
P3＝|Cx-Cy+Sx-Sy|2＝|Cx-Cy|2+2Re[(Sx-Sy)·(Cx-Cy)*]+|Sx-Sy|2；
所述第三光电探测器将所述第二光信号转换为第五电信号E5，所述第五电信号E5的功率P5为：
P5＝|Cx+Cy+Sx+Sy|２＝|Cx+Cy|2+2Re[(Sx+Sy)·(Cx+Cy)*]+|Sx+Sy|2。
当偏振复用光信号的偏振态与所述偏振分束旋转器的一个本征轴接近或者完全对齐时，将会出现载波偏振衰落现象。当Cx为零时，发射机发送的基带信号Sx从P5-P3中恢复出来，发射机发送的基带信号Sy从P2+P3中恢复出来。
当所述偏振分束旋转器的两个输出偏振态有相同的幅度且相位相同或相反时，分别对应Cx-Cy＝0或Cx+Cy＝0，发射机发送的基带信号Sx和基带信号Sy将分别从P1、P5中或P1、P3中恢复出来。
当偏振复用光信号处于其他偏振状态时，P1，P3，P5都将包含发送的基带信号，由于基带信号Sx和基带信号Sy的幅度在不断变化，所以信号不会出现偏振衰落。因此，2Re[(Sx-Sy)·(Cx-Cy)*]、2Re[(Sx+Sy)·(Cx+Cy)*]中至少有两项不为零，形成互补偏振分集探测，使得两个偏振方向的信息都不会丢失。
可见，本发明通过接收机端的偏振分束旋转器将发射机输入的偏振复用光信号分为两个正交的偏振态并转换为偏振相同的两路光信号，并经过所述光分束单元与所述光耦合单元分别输出至少三路光信号至对应数量的光电探测器(至少三个)，在实现偏振复用的同时实现了互补偏振分集探测，从而能够在提高直调直检系统容量(使得单波传输速率加倍、不需要提高波特率或者使用大带宽器件，也不需要增加波长数量，避免使用复杂的波分复用技术，保持了IM/DD系统低成本、低复杂度的优势)的同时抵抗载波偏振衰落的问题，在接收机端能够应对任意输入的偏振态，且不需要使用稳偏仪来控制光纤的输出偏振态，结构简单、功率损耗低，进而降低了成本和系统复杂度。
请参阅图2，在一个实施例的进一步地实施方式中，所述光耦合单元包括：第一光耦合器23；所述光分束单元22包括：第一光分束器221与第二光分束器222。其中，所述第一光分束器221的输入端与所述偏振分束旋转器21的第一输出端连接，所述第一光分束器221的第一输出端与所述第一光电探测器26连接，所述第一光分束器221的第二输出端与所述第一光耦合器23的第一输入端连接；所述第二光光分束器222的输入端与所述偏振分束旋转器21的第二输出端连接，所述第二光分束器222的第一输出端与所述第一光耦合器23的第二输入端连接，所述第二光分束器222的第二输出端与所述第三光电探测器28连接；所述第一光耦合器23的输出端与所述第二光电探测器27连接。
具体地，所述第一光分束器221将所述第一光信号分为两路(即第三光信号与第四光信号)分别输出至所述第一光电探测器26与所述第一光耦合器23。所述第二光分束器222将所述第二管光信号分为两路(即第五光信号与第六光信号)分别输出至所述第一光耦合器23以及所述第三光电探测器28。所述第一光耦合器23则将所述第四光信号与所述第五光信号合并为一路光信号(即第七光信号)并输出至所述第二光电探测器27。例如将其中一个偏振态的光信号第一光信号Cx+Sx分成两路，一路为第三光信号输入至所述第一光电探测器26，另一路则进入是所述第一光耦合器23，另一路(第二光信号)则为Cy+Sy分成两路，一路为第五光信号输入至所述第一光耦合器23以及所述第三光电探测器28。
请参阅图3，在一些实施例中，所述光耦合单元包括：第二光耦合器24；所述光分束单元22包括：第一光分束器221与第一90度相移器31。其中，所述第一光分束器221的输入端与所述偏振分束旋转器21的第一输出端连接，所述第一光分束器221的第一输出端与所述第一光电探测器26连接，所述第一光分束器221的第二输出端与所述第二光耦合器24的第一输入端连接；所述第一90度相移器30的输入端与所述偏振分束旋转器21的第二输出端连接，所述第一90度相移器30的输出端与所述第二光耦合器24的第二输入端连接；所述第二光耦合器24的第一输出端与所述第二光电探测器27连接，所述第二光耦合器24的第二输出端与所述第三光电探测器28连接。
具体地，所述偏振分束旋转器21输出的第一光信号经所述第一光分束器221分为两路(即第三光信号与第四光信号)并分别输出至所述第一光电探测器26以及所述第二光耦合器24。所述偏振分束旋转器21输出的第二光信号则经所述第一90度相移器30之后输入至所述第二光耦合器24。其后所述第四光信号与所述第二光信号经所述第二光耦合器24合成第八光信号和第九光信号分别输入至所述第二光电探测器27以及所述第三光电探测器28。
请参阅图1至图4，在一个实施例的进一步地实施方式中，所述发射机1包括：激光器11、第一信号源12、第二信号源13与偏振复用强度调制器14。其中，所述激光器11的输出端与所述偏振复用强度调制器14的光输入端连接，用于产生一对正交偏振态的连续波激光；所述第一信号源12的输出端与所述偏振复用强度调制器14的第一电输入端连接，用于提供基带信号Sx；所述第二信号源13的输出端与所述偏振复用强度调制器14的第二电输入端连接，用于提供基带信号Sy；所述偏振复用强度调制器14还与所述偏振分束旋转器21连接，用于将所述基带信号Sx和所述基带信号Sy调制到所述连续波激光的两个正交偏振态光信号上并输出偏振复用光信号至所述偏振分束旋转器21。
具体地，所述激光器11与所述偏振复用强度调制器14采用光纤连接，所述第一信号源12与所述第二信号源13采用射频电缆与所述偏振复用强度调制器14连接，所述激光器11能够产生连续激光，所述偏振复用强度调制器14将第一信号源12与第二信号源13产生的基带信号Sx与基带信号Sy调制到所述激光器11产生的连续波激光的两个偏振态上，输出的两路偏振态正交的光强度调制信号可以近似为Cx+Sx和Cy+Sy，并在同一光纤链路4中传输至所述接收机2中的偏振分束旋转器21中。
在一些实施例中，所述激光器可以是垂直腔面发射激光器(VerticalCavitySurface Emitting Laser，VCSEL)，分布式反馈激光器(DistributedFeedbackLaser，DFB)，电吸收调制激光器(Electroabsorption modulated laser，EML)，带间级联激光器(Interband Cascade Lasers，ICL)等。
需要说明的是，本系统适用于任意波特率偏振复用的强度调制信号传输，调制格式不限。偏振复用强度调制器可以采用内调制或者外调制的方式，例如采用MZM、EAM(电吸收调制器)、微环强度调制器，这样可以将激光器发出的连续光载波分成一对正交偏振态的光，并分别进行强度调制，最后合成一路光信号通过一根光纤输出。
进一步需要说明的是，本发明采用的光电探测器可以是PIN光电二极管、雪崩光电二极管等。
请参阅图2与图3，在一个实施例的进一步地实施方式中，所述偏振复用直调直检光传输系统还包括：数字信号处理单元32。所述数字信号处理单元32分别与所述第一光电探测器26、所述第二光电探测器27以及所述第三光电探测器28连接，用于将所述第一电信号、所述第二电信号、所述第四电信号分别转换为数字信号，或者将所述第一电信号、所述第三电信号以及所述第五电信号分别转换为数字信号。
具体地，所述第一光电探测器26、所述第二光电探测器27、所述第三光电探测器28采集的电信号经过所述数字信号处理单元32处理后即可恢复发射机1发送的两个偏振的信息。其中，偏振追踪是由数字信号处理算法实现的，因而偏振追踪速度可以由数字信号处理算法来实现。在一种实现方式中，可以使用3×2MIMO，或者利用信号强度最大的两路信号输入到2×2MIMO中，以自适应地快速捕捉偏振动态变化信息。因偏振追踪的速度完全由电数字信号处理决定，因而可以在算法中灵活地调节，最高偏振追踪速度可以达到发射信号的符号速率级别或者Grad/s级别，远超出自动偏振控制器达到的偏振追踪速率。
请参阅图2与图3，在一个实施例的进一步地实施方式中，所述偏振复用直调直检光传输系统还包括：光放大器33，所述光放大器33连接在所述发射机1与所述偏振分束旋转器21之间，用于对所述偏振复用光信号的功率进行放大。
具体地，所述光放大器33的输入端通过光纤链路4与所述发射机1的输出端连接，所述光放大器33的输出端与所述偏振分束旋转器21的输入端连接，通过所述光放大器33将所述发射机1输出的偏振复用光信号的功率进行放大处理，以便于所述偏正分束旋转器21接收。在一些实施例中，所述光放大器33可以是中继光放大器、前置光放大器、功率光放大器中的一种。
请参阅图5，在一些实施例中，本发明还提供了一种应用于上述所述偏振复用直调直检光传输系统的偏振复用直调直检光传输方法，其包括步骤：
S100、偏振分束旋转器接收发射机输出的偏振复用光信号分为第一光信号与第二光信号并输出至光分束单元；具体如一种偏振复用直调直检光传输系统的实施例所述，在此不再赘述。
S200、通过光分束单元将所述第一光信号分为第三光信号与第四光信号并分别输出至第一光电探测器与光耦合单元，并将所述第二光信号分为第五光信号与第六光信号并分别输出至光耦合单元与第三光电探测器，或者，将所述第二光信号输出至所述光耦合单元；具体如一种偏振复用直调直检光传输系统的实施例所述，在此不再赘述。
S300、通过光耦合单元将所述第四光信号与所述第五光信号合成第七光信号并输出至第二光电探测器，或者，将所述第四光信号与所述第二光信号合成第八光信号和第九光信号并分别输出至第二光电探测器与所述第三光电探测器；具体如一种偏振复用直调直检光传输系统的实施例所述，在此不再赘述。
S400、通过所述第一光电探测器、所述第二光电探测器与所述第三光电探测器分别将所述第三光信号、所述第七光信号、所述第六光信号分别转换第一为电信号、第二电信号与第四电信号，或者，通过所述第一光电探测器、所述第二光电探测器与所述第三光电探测器分别将所述第三光信号、所述第八光信号与所述第九光信号转换为第一电信号、第三电信号与第五电信号；具体如一种偏振复用直调直检光传输系统的实施例所述，在此不再赘述。
S500、根据所述第一电信号、所述第二电信号与所述第四电信号将所述发射机发送的信息进行恢复，或者，根据所述第一电信号、所述第三电信号与所述第五电信号对所述发射机发送的信息进行恢复。具体如一种偏振复用直调直检光传输系统的实施例所述，在此不再赘述。
在一些实施例中，步骤S500包括：
S510、将所述第一电信号、所述第二电信号与所述第四电信号转换为数字信号，以获取偏振复用光信号的偏振变化信息；具体如一种偏振复用直调直检光传输系统的实施例所述，在此不再赘述。
S520、根据偏振复用光信号的偏振变化信息对所述发射机发送的信息进行恢复；具体如一种偏振复用直调直检光传输系统的实施例所述，在此不再赘述。
或者，步骤S500包括：
S530、将所述第一电信号、所述第三电信号与所述第五电信号转换为数字信号，以获取偏振复用光信号的偏振变化信息；具体如一种偏振复用直调直检光传输系统的实施例所述，在此不再赘述。
S540、根据偏振复用光信号的偏振变化信息对所述发射机发送的信息进行恢复。具体如一种偏振复用直调直检光传输系统的实施例所述，在此不再赘述。
请参阅图1以及图6与图7，在另一些实施例中，本发明还提供了一种偏振复用直调直检光传输系统，其包括发射机1以及与所述发射机1连接的接收机2；所述接收机2包括：偏振分束旋转器21、光分束单元22、第三光耦合器25、第一光电探测器26、第二光电探测器27、第三光电探测器28与第四光电探测器29。
其中，所述发射机1用于输出偏振复用光信号至所述偏振分束旋转器21；所述偏振分束旋转器21用于将所述偏振复用光信号分为两个正交的偏振态并转换为偏振相同的第一光信号与第二光信号输出至所述光分束单元22；所述光分束单元22用于将所述第一光信号分为第三光信号与第四光信号并分别输出至所述第一光电探测器26与所述第三光耦合器25，还用于将所述第二光信号分为第五光信号与第六光信号并分别输出至所述第三光耦合器25与所述第四光电探测器29；所述第三光耦合器25用于将所述第四光信号与所述第五光信号合成第七光信号与第八光信号并分别输出至所述第二光电探测器27与所述第三光电探测器28；所述第一光电探测器26用于将所述第三光信号转换为第一电信号；所述第二光电探测器27用于将所述第七光信号转换为第二电信号，所述第三光电探测器28用于将所述第八光信号转换为第三电信号，所述第四光电探测器29用于将所述第六光信号转换为第四电信号。
具体地，所述发射机1与所述接收机2通过光纤链路4连接，所述发射机1产生的偏振复用光信号经过所述光纤链路4传输至所述接收机2的偏振分束旋转器21，其中所述偏振复用光信号为连续波激光分成的一对正交偏振态的光和/>并分别进行强度调制后合成一束偏振复用的光信号E(t)进入到作为信道的传输光纤中。该技术特征实现偏振复用的光信号E(t)输出，/>其中Cx和Cy为两个正交偏振态的光载波强度，是恒定分量，Sx和Sy为调制的光强度信号。
所述第三光耦合器为2×2的光耦合器，即具有两个输入端与两个输出端，所述接收机通过所述偏振分束旋转器将所述发射机输入的偏振复用光信号分为两个正交的偏振态并转换为偏振相同的两路光信号，即第一光信号与第二光信号，并经过所述光分束单元与所述第三光耦合器分别输出四路光信号至四个光电探测器。
在上述技术方案中，本发明通过在接收机端通过偏振分束旋转器将发射机输入的偏振复用光信号分为两个正交的偏振态并转换为偏振相同的两路光信号，并经过所述光分束单元与所述第三光耦合器分别输出四路光信号至四个光电探测器，在实现偏振复用的同时实现了互补偏振分集探测，从而能够在提高直调直检系统容量的同时抵抗载波偏振衰落的问题，且不需要使用稳偏仪来控制光纤的输出偏振态，结构简单、功率损耗低，进而降低了成本和系统复杂度。
请参阅图6，在一些实施例中，所述光分束单元22包括：第一光分束器221与第二光分束器222。其中，所述第一光分束器221的输入端与所述偏振分束旋转器21的第一输出端连接，所述第一光分束器221的第一输出端与所述第一光电探测器26连接，所述第一光分束器221的第二输出端与所述第三光耦合器25的第一输入端连接；所述第二光分束器222的输入端与所述偏振分束旋转器的第二输出端连接，所述第二光分束器222的第一输出端与所述第三光耦合器25的第二输入端连接，所述第二光分束器222的第二输出端与所述第四光电探测器29连接。
具体地，所述第一光分束器221将所述第一光信号分为第三光信号与第四光信号并分别输出至所述第一光电探测器26与所述第三光耦合器25，所述第二光分束器222将所述第二光信号分为第五光信号与第六光信号并分别输出至所述第三光耦合器25与所述第四光电探测器29，所述第三光耦合器25则将所述第四光信号与所述第五光信号合成所述第七光信号与所述第八光信号并分别输入至所述第二光电探测器27以及所述第三光电探测器28。
其中，所述第一光电探测器将所述第三光信号转换为第一电信号E1，第一电信号E1的功率P1为：
其中，|Cx|2为常数项，易于滤除，在强接收载波情况下，|Sx|2相对很小，可以忽略不计，发射机发送的基带信号Sx可以通过算法从/>恢复出来。
所述第二光电探测器将所述第七光信号转换为第二电信号E2，第二信号E2的功率P2为：
其中，|Cx+iCy|2是常数项，易于滤除，|Sx+iSy|2为信号和信号拍频的二阶干扰项。
所述第三光电探测器转换所述第八光信号为第三电信号E3，第三电信号E3的功率P3为：
其中，|Cx-iCy|2，是常数项，易于滤除，|Sx-iSy|2为信号和信号拍频的二阶干扰项。
所述第四光电探测器转换所述第六光信号为第四电信号E4，第四电信号E4的功率为：
当偏振复用光信号的偏振态与偏振分束旋转器的一个本征轴接近或者完全对齐时，将会出现载波偏振衰落现象，即Cx和Cy其中一个为零，发送的信息将从P1、P2、P3或者P2、P3、P4中恢复出来，例如，当Cy为零时，发射机发送的Sx从P1恢复出来，发送的Sy从P2/P3中恢复出来。在偏振复用光信号的其他偏振状态时，P1、P2、P3、P4都包含有发射机发送的信息，由于Sx、Sy的幅度在不断变化，所以信号不会出现偏振衰落的情况。因此，中至少有两项不为零，形成互补偏振分集探测，即两个偏振方向的信息都不会丢失。
请参阅图7，在一些实施例中，所述光分束单元22还包括：第二90度相移器31，所述第二90度相移器31的输入端与所述第二光分束器222的第一输出端连接，所述第二90度相移器31的输出端与所述第三光耦合器25的第二输入端连接。
具体地，该实施方式与前述实施方式的不同点在于，在所述第二光耦合器24的一个输入端连接第二90度相移器31。
那么，所述第一光电探测器将所述第三光信号转换为第一电信号E1，第一电信号E1的功率P1为：
其中，|Cx|2为常数项，易于滤除，在强接收载波情况下，|Sx|2相对很小，可以忽略不计，发射机发送的基带信号Sx可以通过算法从/>恢复出来。
所述第二光电探测器将所述第七光信号转换为第二电信号E2，第二信号E2的功率P2为：
P2＝|Cx-Cy+Sx-Sy|2＝|Cx-Cy|2+2Re[(Sx-Sy)·(Cx-Cy)*]+|Sx-Sy|2。
所述第三光电探测器转换所述第八光信号为第三电信号E3，第三电信号E3的功率P3为：
P3＝|Cx+Cy+Sx+Sy|2＝|Cx+Cy|2+2Re[(Sx+Sy)·(Cx+Cy)*]+|Sx+Sy|2。
所述第四光电探测器转换所述第六光信号为第四电信号E4，第四电信号E4的功率为：
当偏振复用光信号的偏振态与偏振分束旋转器的一个本征轴接近或者完全对齐时，将会出现载波偏振衰落现象，即Cx和Cy其中一个为零，但Cx+Cy和Cx-Cy不为零，发射机发送的信息将从P1、P2、P3或者P2、P3、P4中恢复出来，例如，当Cy为零时，发射机发送的Sx从P1或P2+P3中恢复出来，发送的Sy将从P2-P1或P3-P1或P2-P3中恢复出来。当偏振分束旋转器的两个输出偏振态具有相同的幅度，而相位相同或者相位相反时，分别对应Cx-Cy＝0或Cx+Cy＝0，发射机发送的基带信号Sx和基带信号Sy将分别从P1、P3、P4中或者P1、P2、P4中恢复出来。在偏振复用光信号为其他的偏振状态时，P1、P2、P3、P4都包含有发送的信息，且由于基带信号Sx与基带信号Sy的幅度在不断变化，所以信号不会出现偏振衰落。因此，2Re[(Sx-Sy)·(Cx-Cy)*]、2Re[(Sx+Sy)·(Cx+Cy)*]至少有三项不为零，形成互补偏振分集探测。即两个偏振方向的信息都不会丢失。
在一些实施例中，所述第一光电探测器26、所述第二光电探测器27、所述第三光电探测器28、所述第四光电探测器29采集的电信号经过数字信号处理单元32处理后即可恢复发射机1发送的两个偏振的信息。
请参阅图8，在一些实施例中，本发明还提供了一种应用于上述所述偏振复用直调直检光传输系统的偏振复用直调直检光传输方法，其包括步骤：
S100、偏振分束旋转器接收发射机输出的偏振复用光信号转换为偏振相同的第一光信号与第二光信号并输出至光分束单元；具体如一种偏振复用直调直检光传输系统的实施例所述，在此不再赘述。
S200、通过光分束单元将所述第一光信号分为第三光信号与第四光信号并分别输出至第一光电探测器与第三光耦合器，并将所述第二光信号分为第五光信号与第六光信号并分别输出至第三光耦合器与第四光电探测器；具体如一种偏振复用直调直检光传输系统的实施例所述，在此不再赘述。
S300、通过第三光耦合器将所述第四光信号与所述第五光信号合成所述第七光信号与所述第八光信号并分别输出至第二光电探测器与第三光电探测器；具体如一种偏振复用直调直检光传输系统的实施例所述，在此不再赘述。
S400、通过所述第一光电探测器、所述第二光电探测器、所述第三光电探测器与所述第四光电探测器分别将所述第三光信号、所述第七光信号、所述第八光信号、所述第六光信号转换为第一电信号、第二电信号、第三电信号与第四电信号；具体如一种偏振复用直调直检光传输系统的实施例所述，在此不再赘述。
S500、根据所述第一电信号、第二电信号、第三电信号与第四电信号的功率对所述发射机发送的信息进行恢复。具体如一种偏振复用直调直检光传输系统的实施例所述，在此不再赘述。
在一些实施例中，步骤S500包括：
S510、将所述第一电信号、所述第二电信号、第三电信号与所述第四电信号转换为数字信号，以获取偏振复用光信号的偏振变化信息；具体如一种偏振复用直调直检光传输系统的实施例所述，在此不再赘述。
S520、根据偏振复用光信号的偏振变化信息对所述发射机发送的信息进行恢复。具体如一种偏振复用直调直检光传输系统的实施例所述，在此不再赘述。
综上所述，本发明所提供的一种偏振复用直调直检光传输系统及方法，具有以下有益效果：
能够在提高直调直检系统容量，使得单波传输速率加倍、不需要提高波特率或者使用大带宽器件，也不需要增加波长数量，避免使用复杂的波分复用技术，保持了IM/DD系统低成本、低复杂度的优势；
抵抗载波偏振衰落的问题，接收端不需要任何的光偏振控制或者自动偏振控制器，就能够应对任意输入的偏振态，恢复出发送的信号；
偏振追踪的速度完全由电数字信号处理决定，可以在算法中灵活地调节；最高偏振追踪速度可以达到发射信号的符号速率级别或者Grad/s级别，这是自动偏振控制器很难达到的偏振追踪速率。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种偏振复用直调直检光传输系统，其特征在于，包括：发射机以及与所述发射机连接的接收机；其中，所述接收机包括：偏振分束旋转器、光分束单元、光耦合单元、第一光电探测器、第二光电探测器与第三光电探测器；其中，
所述发射机用于输出偏振复用光信号至所述偏振分束旋转器；
所述偏振分束旋转器用于将所述偏振复用光信号分为两个正交的偏振态并转换为偏振相同的第一光信号与第二光信号输出至所述光分束单元；
所述光分束单元用于将所述第一光信号分为第三光信号与第四光信号并分别输出至所述第一光电探测器与所述光耦合单元，所述光分束单元还用于将所述第二光信号分为第五光信号与第六光信号并分别输出至所述光耦合单元与所述第三光电探测器，或者，将所述第二光信号输出至所述光耦合单元；
所述光耦合单元用于将所述第四光信号与所述第五光信号合成第七光信号并输出至所述第二光电探测器，或者，将所述第四光信号与所述第二光信号合成第八光信号和第九光信号并分别输出至所述第二光电探测器与所述第三光电探测器；
所述第一光电探测器用于将所述第三光信号转换为第一电信号；所述第二光电探测器用于将所述第七光信号转换为第二电信号，或者将所述第八光信号转换为第三电信号；所述第三光电探测器用于将所述第六光信号转换为第四电信号，或者，将所述第九光信号转换为第五电信号。
2.根据权利要求1所述的偏振复用直调直检光传输系统，其特征在于，所述光耦合单元包括：第一光耦合器；所述光分束单元包括：第一光分束器与第二光分束器；其中，
所述第一光分束器的输入端与所述偏振分束旋转器的第一输出端连接，所述第一光分束器的第一输出端与所述第一光电探测器连接，所述第一光分束器的第二输出端与所述第一光耦合器的第一输入端连接；
所述第二光分束器的输入端与所述偏振分束旋转器的第二输出端连接，所述第二光分束器的第一输出端与所述第一光耦合器的第二输入端连接，所述第二光分束器的第二输出端与所述第三光电探测器连接；
所述第一光耦合器的输出端与所述第二光电探测器连接。
3.根据权利要求1所述的偏振复用直调直检光传输系统，其特征在于，所述光耦合单元包括：第二光耦合器；所述光分束单元包括：第一光分束器与第一90度相移器；其中，
所述第一光分束器的输入端与所述偏振分束旋转器的第一输出端连接，所述第一光分束器的第一输出端与所述第一光电探测器连接，所述第一光分束器的第二输出端与所述第二光耦合器的第一输入端连接；
所述第一90度相移器的输入端与所述偏振分束旋转器的第二输出端连接，所述第一90度相移器的输出端与所述第二光耦合器的第二输入端连接；
所述第二光耦合器的第一输出端与所述第二光电探测器连接，所述第二光耦合器的第二输出端与所述第三光电探测器连接。
4.根据权利要求1所述的偏振复用直调直检光传输系统，其特征在于，所述发射机包括：激光器、第一信号源、第二信号源与偏振复用强度调制器；其中，
所述激光器的输出端与所述偏振复用强度调制器的光输入端连接，用于产生一对正交偏振态的连续波激光；
所述第一信号源的输出端与所述偏振复用强度调制器的第一电输入端连接，用于提供基带信号Sx；
所述第二信号源的输出端与所述偏振复用强度调制器的第二电输入端连接，用于提供基带信号Sy；
所述偏振复用强度调制器还通过光纤与所述偏振分束旋转器连接，用于将所述基带信号Sx和所述基带信号Sy调制到所述连续波激光的两个正交偏振态光信号上并输出偏振复用光信号，经光纤传输后至所述偏振分束旋转器。
5.根据权利要求1所述的偏振复用直调直检光传输系统，其特征在于，所述接收机还包括：数字信号处理单元；所述数字信号处理单元分别与所述第一光电探测器、所述第二光电探测器以及所述第三光电探测器连接，用于将所述第一电信号、所述第二电信号以及所述第四电信号分别转换为数字信号，或者将所述第一电信号、所述第三电信号以及所述第五电信号转为数字信号。
6.根据权利要求1所述的偏振复用直调直检光传输系统，其特征在于，还包括：光放大器；
所述光放大器连接在所述发射机与所述偏振分束旋转器之间，用于对所述偏振复用光信号的功率进行放大。
7.一种应用于权利要求1－6任一项所述偏振复用直调直检光传输系统的偏振复用直调直检光传输方法，其特征在于，包括：
偏振分束旋转器接收发射机输出的偏振复用光信号分为第一光信号与第二光信号并输出至光分束单元；
通过光分束单元将所述第一光信号分为第三光信号与第四光信号并分别输出至第一光电探测器与光耦合单元，并将所述第二光信号分为第五光信号与第六光信号并分别输出至光耦合单元与第三光电探测器，或者，将所述第二光信号输出至所述光耦合单元；
通过光耦合单元将所述第四光信号与所述第五光信号合成第七光信号并输出至第二光电探测器，或者，将所述第四光信号与所述第二光信号分别合成第八光信号与第九光信号并分别输出至第二光电探测器与所述第三光电探测器；
通过所述第一光电探测器、所述第二光电探测器与所述第三光电探测器分别将所述第三光信号、所述第七光信号、所述第六光信号分别转换第一为电信号、第二电信号与第四电信号，或者，通过所述第一光电探测器、所述第二光电探测器与所述第三光电探测器分别将所述第三光信号、所述第八光信号与所述第九光信号转换为第一电信号、第三电信号与第五电信号；
根据所述第一电信号、所述第二电信号与所述第四电信号将所述发射机发送的信息进行恢复，或者，根据所述第一电信号、所述第三电信号与所述第五电信号对所述发射机发送的信息进行恢复。
8.如权利要求7所述的偏振复用直调直检光传输方法，其特征在于，所述根据所述第一电信号、所述第二电信号与所述第四电信号将所述发射机发送的信息进行恢复的步骤包括：
将所述第一电信号、所述第二电信号与所述第四电信号转换为数字信号，以获取偏振复用光信号的偏振变化信息；
根据偏振复用光信号的偏振变化信息对所述发射机发送的信息进行恢复；
所述根据所述第一电信号、所述第三电信号与所述第五电信号对所述发射机发送的信息进行恢复的步骤包括：
将所述第一电信号、所述第三电信号与所述第五电信号转换为数字信号，以获取偏振复用光信号的偏振变化信息；
根据偏振复用光信号的偏振变化信息对所述发射机发送的信息进行恢复。
CN202310212096.7A 2023-02-27 2023-02-27 一种偏振复用直调直检光传输系统及方法 Active CN116232471B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310212096.7A CN116232471B (zh) 2023-02-27 2023-02-27 一种偏振复用直调直检光传输系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310212096.7A CN116232471B (zh) 2023-02-27 2023-02-27 一种偏振复用直调直检光传输系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116232471A CN116232471A (zh) 2023-06-06
CN116232471B true CN116232471B (zh) 2024-05-14

Family

ID=86584102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310212096.7A Active CN116232471B (zh) 2023-02-27 2023-02-27 一种偏振复用直调直检光传输系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116232471B (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102629887A (zh) * 2012-05-09 2012-08-08 电子科技大学 一种全双工光载无线(RoF)接入装置
CN103048662A (zh) * 2012-12-18 2013-04-17 北京航空航天大学 一种三波束全光纤相干调频连续波激光雷达
CN105490749A (zh) * 2015-12-14 2016-04-13 北京科技大学 一种偏振复用直接检测系统及方法
CN105553560A (zh) * 2015-12-07 2016-05-04 武汉邮电科学研究院 基于光强度调制信号的偏振无关直接检测系统及方法
KR20160086744A (ko) * 2015-01-12 2016-07-20 한국과학기술원 편광 분할 다중화 광신호의 직접 검출 방법 및 장치
CN108234061A (zh) * 2018-01-09 2018-06-29 北京科技大学 一种基于斯托克斯空间直接检测的偏振复用系统
CN108809435A (zh) * 2018-05-30 2018-11-13 武汉邮电科学研究院有限公司 一种单边带信号的发射端、产生方法及直调直检传输系统
CN110855365A (zh) * 2019-09-25 2020-02-28 国家电网公司西北分部 一种无中继光纤传输系统及一种无中继光纤传输方法
CN111010236A (zh) * 2019-11-23 2020-04-14 复旦大学 一种基于直调直检和偏振复用的低复杂度高速光通信系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3195506B1 (en) * 2014-09-19 2019-01-23 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) Optical transmitters and receivers using polarization multiplexing

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102629887A (zh) * 2012-05-09 2012-08-08 电子科技大学 一种全双工光载无线(RoF)接入装置
CN103048662A (zh) * 2012-12-18 2013-04-17 北京航空航天大学 一种三波束全光纤相干调频连续波激光雷达
KR20160086744A (ko) * 2015-01-12 2016-07-20 한국과학기술원 편광 분할 다중화 광신호의 직접 검출 방법 및 장치
CN105553560A (zh) * 2015-12-07 2016-05-04 武汉邮电科学研究院 基于光强度调制信号的偏振无关直接检测系统及方法
CN105490749A (zh) * 2015-12-14 2016-04-13 北京科技大学 一种偏振复用直接检测系统及方法
CN108234061A (zh) * 2018-01-09 2018-06-29 北京科技大学 一种基于斯托克斯空间直接检测的偏振复用系统
CN108809435A (zh) * 2018-05-30 2018-11-13 武汉邮电科学研究院有限公司 一种单边带信号的发射端、产生方法及直调直检传输系统
CN110855365A (zh) * 2019-09-25 2020-02-28 国家电网公司西北分部 一种无中继光纤传输系统及一种无中继光纤传输方法
CN111010236A (zh) * 2019-11-23 2020-04-14 复旦大学 一种基于直调直检和偏振复用的低复杂度高速光通信系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
偏振复用差分相移键控信号的数字相干解调与偏振解复用算法研究;冯勇;闻和;张汉一;;光学学报;20100515(第05期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN116232471A (zh) 2023-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1496636B1 (en) Optical device with tunable coherent receiver
EP1330054B1 (en) System and method for multi-level phase modulated communication
CN112532325B (zh) 一种多维复用的光子太赫兹通信系统
US5257124A (en) Low distortion laser system for AM fiber optic communication
US20070003179A1 (en) QPSK light modulator
CN103067091A (zh) 光发送器、光发送方法和光发送/接收系统
US20040184819A1 (en) Upgraded optical communication system with increased transmission capacity and method
CN101686084A (zh) 光信号发射机
US9880351B2 (en) Directly-modulated multi-polarization optical transmitters
EP2204928B1 (en) Method and device for receiving OPFDM-DQPSK signal
CN111010236A (zh) 一种基于直调直检和偏振复用的低复杂度高速光通信系统
US20240056214A1 (en) Polarization-multiplexed self-homodyne analog coherent (pm-sh-acd) architecture for optical communication links
US6999688B1 (en) Optical systems with diversity detection
US20020109883A1 (en) Method and apparatus for optical data transmission at high data rates with enhanced capacity using polarization multiplexing
CN116232471B (zh) 一种偏振复用直调直检光传输系统及方法
US20170302384A1 (en) Optical transmission system, transmission apparatus, and method of controlling wavelength
US5214524A (en) Optical communication system
Gaudino et al. A novel transmitter architecture for combined baseband data and subcarrier-multiplexed control links using differential Mach-Zehnder external modulators
CA2311365C (en) Crosstalk reduction in a bidirectional optical link
Sidhique et al. Demonstration of Si-PIC based endless adaptive polarization control for PMC-SH DCIs
US11811458B2 (en) Power sourcing equipment, powered device and power over fiber system
CN113395114B (zh) 光模块、数据中心系统以及数据传输方法
EP0370252B1 (en) Optical communication system
JP7239822B2 (ja) 偏波多重光送受信回路
JP4602156B2 (ja) 光受信器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant