CN117176254B - 一种双向传输相干检测的光通信方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及光通信技术领域，具体涉及一种双向传输相干检测的光通信方法及装置，方法包括传输链路的两端双向通信，包括：第一收发端和第二收发端；所述第一收发端进行光通信时至少包括以下步骤：S10、在第一收发端，第一激光器分出的信号光进入双偏振IQ调制器进行信号调制后，进入偏振控制板对其偏振态预解调；S20、完成预解调后的信号光通过光纤传输进入第二收发端后，经过相位控制板，对信号光进行相位补偿；S30、经过相位补偿后的信号光进入相干接收机，与第二激光器分出的连续光拍频，获取四路独立的电信号。本申请至少具备在光通信过程中数字信号处理复杂低、结构简单、功耗低、信号抗干扰性强以及信号增益高等优点。

Description

一种双向传输相干检测的光通信方法及装置

技术领域

本申请涉及光通信技术领域，具体涉及一种双向传输相干检测的光通信方法及装置。

背景技术

现有技术中，在数据中心光互连的应用场景下，可插拔400G数字相干光模块（Digital Coherent Optics，DCO）采用单波双偏正交幅度调制（Dual Polarization QAM，DP QAM）信号，可以实现40km及以上的光纤链路的无光放传输。

具体来说，目前400G相干光模块采用64GBaud DP-16QAM信号，考虑25%开销的软判决门限（Soft-Decision Forward Error Correction，SD-FEC），DP-16QAM信号在 12dB和18dB功率预算的情况下，传输长度能达到40km和80km。较好的接收机灵敏度和频谱效率使得数字相干光模块能够应对未来数据中心通信速率800Gb/s和1.6Tb/s的需求。

相干光探测系统的高灵敏度得益于本地振荡激光器（Local Oscillator，LO）。本地激光器输出的本振光与信号拍频，可以对信号起到放大的效果。因此，相干光通信系统通常需要两个激光器，一个激光器位于发送端，用于发送携带高级调制格式的光信号，另一个与之同频的激光器位于接收端，作为本振光用于解调光信号。在实际应用中，由于通信一般都是双向的，为了节省成本（对于短距系统来说尤为重要），可采用单激光器的方案，实现通信。相干光模块两端各自只采用一个激光器，激光器的输出光，经过一个分光器，一部分用于信号调制，一部分用于解调对端发送过来的光信号。

比如在数字相干光模块1中，上支路的光用于双偏 QAM 信号的调制，下支路直接用作本模块中集成相干接收机（Integrated Coherent Receiver，ICR）的本振光。上支路的信号经过单模光纤传输后，进入数字相干光模块2中的ICR，此ICR中的本振光由同一光模块中的激光器提供，信号与本振光在90°混频器中拍频后，得到2个正交偏振态的8路光信号，然后这 8路光信号经过 4 个平衡探测器去直流和光电转换，成为 4 路电信号，4 路电信号经过高速数模转换器（Analog-to-Digital Converter，ADC）变成数字信号，在数字域中经过DSP的均衡后恢复出原始数字信号。

值得注意的是，上述相干光通信系统对于数据中心的应用场景来说，成本和功耗仍然过高。为了简化相干光通信系统，研究人员提出了各种各样的方法，其中最主流的方法就是相干系统和架构的简化。近年来，同源零差自相干光传输系统由于其低相位噪声，无频率偏移和模拟偏振态补偿的能力，获得了越来越多的关注。然后，其残余的相位噪声和带宽不足的影响依然需要依靠传统的高速ADC和DSP来完成，这使得整个光传输系统的成本和能耗并没有显著的下降。

发明内容

本申请针对现有技术中相干检测存在成本高、能耗较大的技术问题，提供了一种双向传输相干检测的光通信方法及装置，通过对双向传输过程的简化以及在调解过程中通过模拟的模式实现偏转旋转和相位噪声补偿，有效降低了数字信号处理的复杂度，使双向传输光通信过程更加简洁，功耗更低。

第一方面，本申请提供了一种双向传输相干检测的光通信方法，传输链路的两端双向通信，包括：第一收发端和第二收发端；

所述第一收发端进行光通信时至少包括以下步骤：

S10、在第一收发端，第一激光器分出的信号光进入双偏振IQ调制器进行信号调制后，进入偏振控制板对其偏振态预解调；

S20、完成预解调后的信号光通过光纤传输进入第二收发端后，经过相位控制板，对信号光进行相位补偿；

S30、经过相位补偿后的信号光进入相干接收机，与第二激光器分出的连续光拍频，获取四路独立的电信号。

具体的，本申请的构思之一在于通过对双向传输过程中接发端的复用，采用非同源方式实现了相干检测，使得本申请中用做检测的本振光未经过光纤传输，其具备较高的功率，进而使接收获取的信号增益更高。

进一步的，第一收发端与第二收发端在时空上形成双向循环，互为彼此的接收端，第二接收端进行光通信时，至少包括以下步骤：

S40、在第二收发端，第二激光器分出的信号光进入双偏振IQ调制器进行信号调制后，进入偏振控制板对其偏振态预解调；

S50、完成预解调后的信号光通过光纤传输进入第一收发端后，经过相位控制板，对信号光进行相位补偿；

S60、经过相位补偿后的信号光进入相干接收机，与第一激光器分出的连续光拍频，获取四路独立的电信号。

即第一收发端和第二收发端互为彼此的接收端，用于对其发射的信号进行接收和分离，从而实现双向通信。

进一步的，在步骤S10中，偏振控制板在对接收的信号光进行偏振态预解调之前，包括：接收来自第二激光器分出的另一连续光，对偏振控制板的偏振态进行调节。

值得解释说明的是，在第二收发端也包括相似的偏振态调节过程。

在一些实施例，在步骤S20中，相位控制板在对接收的信号光进行相位补偿之前，包括：第一激光器分出的连续光通过光纤传输进入第二收发端后，进入另一相干接收机，与第二激光器分出的又一连续光进行拍频，获取第一激光器分出的连续光经过传输后的相位噪声。

值得解释说明的是，在第二收发端也包括相似的相位噪声的获取过程。

具体的，由于第一激光器发出的信号光和连续光均自经过了相同的光纤传输过程，因而两者的相位噪声基本等同，故而可通过第一激光器分出的连续光经过光纤传输的相位噪声对第一激光器分出的信号光进行相位补偿。

本申请提供的一种双向传输相干检测的光通信方法，任一收发端的激光器都将通过功分器分为4束连续光，其一连续光进行信号调制，用作信号光；一连续光进入相干接收机，待与对向传输信号光进行拍频，获取电信号；另一连续光通过传输至对向的收发端，在偏振控制板对其偏振态进行调节，用于对向信号光对偏振态的预解调，同时该连续光还将进入相干接收机与对向分出的又一连续光进行拍频，根据获取的相位噪声信息对相位控制板进行控制，从而使该收发端发射的信号光的相位在相位控制板处被补偿；又一连续光进入相干接收机，待与对向传输的另一连续光进行拍频，获取相位噪声。即本申请的信号光在光纤传输开始时，已根据对向传输的另一连续光的偏振态信息对该信号光的偏振态进行了预解调，而通过光纤传输至对向后，先通过相位控制板进行相位补偿（相位控制板已通过信号发送端发出的连续光与对向分出的连续光之间的相位噪声进行调节），然后以对向分出的连续光作为本振光，进行信号分离。由于，本申请提供的信号光在传输时已进行偏振态预解调，在传输至接收端后又进行了相位补偿，同时相位补偿和信号恢复的本振光均为对向的收发器直接提供，其功率高、基本无损耗，从而使得光通信的过程中数字信号处理复杂低、功耗低、信号抗干扰性强以及信号增益高。

进一步的，第一激光器和第二激光器产生的光束之间的频率差≥10GHz。

具体的，本申请通过对向传输的连续光进行本向传输的信号光偏振态的预解调，因此第一激光器和第二激光器产生的光束之间的频率差可使对向连续光的偏振态被准确估计，背向瑞利散射影响最低。

进一步的，偏振控制板的采样率为20Ga/s，从而使得高速相干传输系统中系统所需的ADC采样率和带宽更低，显著降低能耗。

进一步的，所述光通信方法应用于O波段。

具体的，O波段的选择使短距离场景下，系统基本不受色散影响。

进一步的，光通信波段为1300nm-1320nm。

进一步的，在步骤S10中，通过双偏振IQ调制器进行信号调制包括：对信号光偏振，产生X偏振态和Y偏振态的基带信号，分别对X偏振态和Y偏振态的基带信号进行功分，加载相应的X偏振态的实部信号、X偏振态的虚部信号、Y偏振态的实部信号、Y偏振态的虚部信号。

具体的，本申请采用了双偏振IQ调制，使得任一路信号光均可携带四路电信号，从而提供光通信的传输容量。

进一步的，所述光通信方法用于53G波特率下双偏振16QAM信号通信。

第二方面，本申请提供了一种双向传输相干检测的光通信装置，用于实现第一方面任一实施例提供的一种双向传输相干检测的光通信方法，包括：

第一收发器，用于调制并发射信号光，及接收并处理另一端发射的信号光，包括：第一激光器、第一四路功分器、第一双偏振IQ调制器、第一环形器、第一偏振控制板、第一相干接收机、第二相干接收机、第一相位控制板和第二环形器；

第二收发器，用于调制并发射信号光，及接收并处理另一端发射的信号光，包括：第二激光器、第二四路功分器、第二双偏振IQ调制器、第三环形器、第二偏振控制板、第三相干接收机、第四相干接收机、第二相位控制板和第四环形器；

所述第一四路功分器用于将第一激光器发射的光束功分为四路，一信号光依次经过第一双偏振IQ调制器、第一环形器、第一偏振控制板，经由传输光纤进入第二收发器，再依次经过第四环形器、第二相位控制板，进入第四相干接收机，与第二激光器分出的一连续光拍频，输出四路独立的电信号；一连续光进入第二相干接收机，待第二收发器传输的一信号光与其拍频，获取四路独立的电信号；又一连续光进入第一相干接收机，待第二收发器传输的另一连续光与其拍频；另一连续光经过第二环形器，经由传输光纤进入第二收发器，依次经过第二偏振控制板、第三环形器，进入第三相干接收机，待与第二激光器分出的又一连续光与其拍频。

具体的，第一收发端和第二收发端的接口互为倒置，从而使任一端发射的光信号均能通过双偏振IQ调制器进行信号调制后，进入偏振控制板对其偏振态预解调，再经过光纤传输后，再对向收发端经过相位控制板，进行相位补偿，最后通过对向收发端的连续光进行拍频，获取四路独立的电信号。

进一步的，第一环形器的1端口与第一双偏振调制器连接，2端口与第一偏振控制板连接，3端口与第一相干接收机连接；第二环形器的1端口与第一激光器的分支连接，2端口与传输光纤连接，3端口与第一相位控制板连接；

第三环形器的1端口与第二双偏振调制器连接，2端口与第二偏振控制板连接，3端口与第三相干接收机连接；第四环形器的1端口与第二激光器的分支连接，2端口与传输光纤连接，3端口与第二相位控制板连接。

具体的，通过上述环形器端口的设置，使本申请相对传输的信号光和连续光，各司其职，结构更加简洁。

进一步的，所述第一偏振控制板包括：偏振旋转器、第一电阻、第二电阻、第一功分器和第二功分器、数模转换和驱动器以及第一光电探测器和第二光电探测器；

偏振旋转器用于对连续光偏振，获取X偏振态连续光和Y偏振态连续光；

所述第一功分器和第二功分器均用于对光束进行功分；

所述第一光电探测器和第二光电探测器用于分别根据X偏振态连续光和Y偏振态连续光的跟踪和反馈，通过数模转换和驱动器分别对第一电阻和第二电阻进行调节。

进一步的，第二偏振控制板与第一偏振控制板具备相同的结构组成，使得偏振控制板能够根据对向传输的连续光的偏振信息，对本向待传输的信号的偏振态进行预解调。

进一步的，所述第一相位控制板，包括：偏振旋转器、第三电阻和第四电阻、第三功分器、数字信号处理和数模转换器和Ix模数转换器、Qx模数转换器、Iy模数转换器和Qy模数转换器；

偏振旋转器用于对信号光偏振，获取X偏振态信号光和Y偏振态信号光；

所述第三功分器用于对光束进行功分；

所述数字信号处理和数模转换器用于根据Ix模数转换器、Qx模数转换器、Iy模数转换器和Qy模数转换器提供的调节信息通过电阻对信号光的相位进行补偿。

进一步的，第二相位控制板与第一相位控制板具备相同的结构组成，使得相位控制板能够根据双向提供的连续光获取的相位噪声信息，对传输至对向收发器，待分离的信号光的相位进行补偿。

综上所述，本申请提供了一种双向传输相干检测的光通信方法及装置，本申请主要工作在1310nm波长，使得本申请进行光通信时仅受带宽不足、相位噪声和偏振旋转的影响，而不受光纤色散的影响。同时，本申请利用对向传输的一路连续光的偏振态调节来实现信号光的偏振态的预解调，从而在接收端得到偏振分离的完整信号。

同时，本申请采用了非同源相干检测的方式。由于在双向传输链路中两个激光器的连续光都会在光纤中对向传输，这使得在任一收发端都可通过两个连续光的拍频得到对应的收发端信号的相位噪声，然后将相位噪声的值在光域上对待传输的信号光进行相位补偿，从而保证相干接收后的四路电信号完全独立。

此外，本申请拍频使用的本振光没有经过光纤传输，由对向收发端提供，从而保证本振光功率高、损耗低，为接收的信号光提供更高的增益。

而且，两路激光器的频率差在10GHz以上，使得传输后的连续光的偏振态被准确估计，将背向瑞利散射的影响降到最低。从而在相位噪声提取过程中，所需要使用的ADC采样率只需20GSa/s，而带宽只需大于10GHz。这将显著降低了速相干光传输系统所需要的ADC的采样率和带宽。

综合上述，本申请提供的一种双向传输相干检测的光通信方法及装置，至少具备在光通信过程中数字信号处理复杂低、结构简单、功耗低、信号抗干扰性强以及信号增益高等优点。

附图说明

以下将结合附图和优选实施例来对本申请进行进一步详细描述，但是本领域技术人员将领会的是，这些附图仅是出于解释优选实施例的目的而绘制的，并且因此不应当作为对本申请范围的限制。此外，除非特别指出，附图仅示意在概念性地表示所描述对象的组成或构造并可能包含夸张性显示，并且附图也并非一定按比例绘制。

图1本申请实施例提供的一种双向传输相干检测的光通信方法的流程示意图；

图2本申请实施例提供的一种双向传输相干检测的光通信方法的整体工作示意图；

图3本申请实施例提供的激光器四路功分后每一路光束的工作示意图；

图4本申请实施例提供的一种双向传输相干检测的光通信装置的结构示意图；

图5本申请实施例提供的偏振控制板的结构示意图；

图6本申请实施例提供的相位控制板的结构示意图；

图7本申请实施例提供的53G波特率场景下双偏振16QAM信号的解调结果图。

具体实施方式

下面结合附图1至7，对本申请作详细的说明。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请提供了一种双向传输相干检测的光通信方法，至少具备在光通信过程中数字信号处理复杂低、结构简单、功耗低、信号抗干扰性强以及信号增益高等优点。

请参见图1所示，图1本申请实施例提供的一种双向传输相干检测的光通信方法的流程示意图。

具体的，本申请先通过步骤S10、在第一收发端，第一激光器分出的信号光进入双偏振IQ调制器进行信号调制后，进入偏振控制板对其偏振态预解调，即信号光在传输前先对其偏振态进行解调。在偏振控制板在对接收的信号光进行偏振态预解调之前，通过接收来自第二激光器分出的另一连续光，对偏振控制板的偏振态进行调节，从而消除信号光在传输至第二收发端存在的偏振旋转的影响。再通过步骤S20、完成预解调后的信号光通过光纤传输进入第二收发端后，经过相位控制板，对信号光进行相位补偿。信号光传输后除受偏振旋转的影响外，还受相位噪声的影响，因此步骤S20通过相位控制板对传输后信号光的相位进行补偿，以消除相位噪声对信号带来的影响。最后在步骤S30、经过相位补偿后的信号光进入相干接收机，与第二激光器分出的连续光拍频，获取四路独立的电信号。

本申请提供的技术方案中，相干检测采用了非同源的方式，即第一收发端的信号光，以第二收发端分出的连续光作为本振光，通过检测第一收发端传输至第二收发端的连续光与第二收发端提供的连续光之间的信号噪声，对信号光与本振光进行相位补偿。由于，信号光在传输前已进行偏振预解调，在传输后进行了相位补偿，且用作本振光的连续光位于接收端，功率大、且不存在损耗，从而使得本申请提供的光通信方法的抗信号噪声性能更好、信号强度更高、且功耗低、数据信号处理过程复杂度更简单。

在一些实施例，信号光进行双偏振IQ调制的过程包括：

S11、将信号光偏振，获得X偏振态的基带信号和Y偏振态的基带信号；

S12、分别将X偏振态的基带信号和Y偏振态的基带信号进行功分，通过信息控制器，相应加载X偏振态的实部信号、X偏振态的虚部信号、Y偏振态的实部信号和Y偏振态的虚部信号；

S13、对信号加载完成的X偏振态的实部信号、X偏振态的虚部信号进行合束，信号加载完成的Y偏振态的实部信号、Y偏振态的虚部信号进行合束；

S14、将合束后的信号光进行偏振合束，得到用于传输的信号光。

进一步的，信号光进行相干检测时，也将进行双偏振分离，获取独立的四路电信号。

进一步的，四路独立的电信号可通过传统的PAM4芯片进行解调，可进一步降低本申请提供的光通信方法的功耗和成本。

进一步的，图1仅示出了第一收发端与第二收发端进行光通信时的工作流程，为对本申请双向传输的工作原理作深入说明，请参见图2所示，图2本申请实施例提供的一种双向传输相干检测的光通信方法的整体工作示意图。

具体的，两收发端结构一致，只是在收发接口上存在倒置，以完成双向通信。同时，在收发端均存在功分的四路连续光，其一路连续光作为信号光，进行调制；两路连续光供对向传输的信号光或连续光进行拍频，仅在收发端内部，不通过光纤进行传输；最后一路连续光通过光纤传输，用于获取在传输过程中的偏振旋转和相位噪声。即其一连续光通过信号调制后，成为信号光，并在传输前进行偏振预解调，然后经由传输光纤进入互为接收端的另一收发端，在收发端内进行相位补偿后，与收发端内分出的连续光进行拍频，获取独立的电信号（本申请图1提供的流程图）；一连续光进入相干接收机，待与对向传输信号光进行拍频，获取电信号；另一连续光通过传输至对向的收发端，在偏振控制板对其偏振态进行调节，用于对向信号光对偏振态的预解调，同时该连续光还将进入相干接收机与对向分出的又一连续光进行拍频，根据获取的相位噪声信息对相位控制板进行控制，从而使该收发端发射的信号光的相位在相位控制板处被补偿；又一连续光进入相干接收机，待与对向传输的另一连续光进行拍频，获取相位噪声。即本申请的信号光在光纤传输开始时，已根据对向传输的另一连续光的偏振态信息对该信号光的偏振态进行了预解调，而通过光纤传输至对向后，先通过相位控制板进行相位补偿（相位控制板已通过信号发送端发出的连续光与对向分出的连续光之间的相位噪声进行调节），然后以对向分出的连续光作为本振光，进行信号分离。由于，本申请提供的信号光在传输时已进行偏振态预解调，在传输至接收端后又进行了相位补偿，同时相位补偿和信号恢复的本振光均为对向的收发器直接提供，其功率高、基本无损耗，从而使得光通信的过程中数字信号处理复杂低、功耗低、信号抗干扰性强以及信号增益高。

为了进一步对收发端功分的四路连续光中每一路光路工作流程进行说明，请参见图3所示，图3本申请实施例提供的激光器四路功分后每一路光束的工作示意图。

功分的信号光先经过双偏振IQ调制，然后通过对向另一连续光提供的偏振旋转信息，对信号光进行预解调，预解调后的信号光通过光纤传输后，先经过相位控制对信号光进行相位补偿，相位补偿后的信号光与对向功分的连续光进行拍频，进行信号输出。

功分的又一连续光，与对向另一连续光进行相干检测，获取两者的相位噪声信息，并将相位噪声信息反馈至相位控制，而对该处接收的信号光进行相位补偿。

功分的连续光，与对向信号光进行相干检测，获取信号输出。

功分的另一连续光通过光纤传输至对向收发端，为偏振控制提供偏振旋转信息，然后进入相干检测，与对向又一连续光拍频，得到两者的相位噪声信息，并将相位噪声信息反馈至信号控制。

请参见图4所示，图4本申请实施例提供的一种双向传输相干检测的光通信装置的结构示意图。

具体的，第一收发器，用于调制并发射信号光，及接收并处理另一端发射的信号光，包括：第一激光器、第一四路功分器、第一双偏振IQ调制器、第一环形器、第一偏振控制板、第一相干接收机、第二相干接收机、第一相位控制板和第二环形器；

第二收发器，用于调制并发射信号光，及接收并处理另一端发射的信号光，包括：第二激光器、第二四路功分器、第二双偏振IQ调制器、第三环形器、第二偏振控制板、第三相干接收机、第四相干接收机、第二相位控制板和第四环形器；

所述第一四路功分器用于将第一激光器发射的光束功分为四路，一信号光依次经过第一双偏振IQ调制器、第一环形器、第一偏振控制板，经由传输光纤进入第二收发器，再依次经过第四环形器、第二相位控制板，进入第四相干接收机，与第二激光器分出的一连续光拍频，输出四路独立的电信号；一连续光进入第二相干接收机，待第二收发器传输的一信号光与其拍频，获取四路独立的电信号；又一连续光进入第一相干接收机，待第二收发器传输的另一连续光与其拍频；另一连续光经过第二环形器，经由传输光纤进入第二收发器，依次经过第二偏振控制板、第三环形器，进入第三相干接收机，待与第二激光器分出的又一连续光与其拍频。

所述第二四路功分器用于将第二激光器发射的光束功分为四路，一信号光依次经过第二双偏振IQ调制器、第三环形器、第二偏振控制板，经由传输光纤进入第一收发器，再依次经过第二环形器、第一相位控制板，进入第二相干接收机，与第一激光器分出的一连续光拍频，输出四路独立的电信号；一连续光进入第四相干接收机，待第一收发器传输的一信号光与其拍频，获取四路独立的电信号；又一连续光进入第三相干接收机，待第一收发器传输的另一连续光与其拍频；另一连续光经过第四环形器，经由传输光纤进入第一收发器，依次经过第一偏振控制板、第一环形器，进入第一相干接收机，待与第一激光器分出的又一连续光与其拍频。

值得说明的是，第一收发端和第二收发端的接口互为倒置，从而使任一端发射的光信号均能通过双偏振IQ调制器进行信号调制后，进入偏振控制板对其偏振态预解调，再经过光纤传输后，再对向收发端经过相位控制板，进行相位补偿，最后通过对向收发端的连续光进行拍频，获取四路独立的电信号。

进一步的，第一环形器的1端口与第一双偏振调制器连接，2端口与第一偏振控制板连接，3端口与第一相干接收机连接；第二环形器的1端口与第一激光器的分支连接，2端口与传输光纤连接，3端口与第一相位控制板连接；

第三环形器的1端口与第二双偏振调制器连接，2端口与第二偏振控制板连接，3端口与第三相干接收机连接；第四环形器的1端口与第二激光器的分支连接，2端口与传输光纤连接，3端口与第二相位控制板连接。

具体的，通过上述环形器端口的设置，使本申请对向传输的信号光和连续光，各司其职，结构更加简洁。

进一步的，第一收发器和第二收发器各自与PAM4芯片连接，将得到的四路独立的电信号分别输入相应的PAM4芯片中，用于对电信号进行后续的时钟恢复和信号判决。

请参见图5所示，图5本申请实施例提供的偏振控制板的结构示意图。

具体的，第一偏振控制板包括：偏振旋转器、第一电阻、第二电阻、第一功分器和第二功分器、数模转换和驱动器以及第一光电探测器和第二光电探测器；偏振旋转器用于对连续光偏振，获取X偏振态连续光和Y偏振态连续光。

其中，所述第一功分器和第二功分器均用于对光束进行功分；所述第一光电探测器和第二光电探测器用于分别根据X偏振态连续光和Y偏振态连续光的跟踪和反馈，通过数模转换和驱动器分别对第一电阻和第二电阻进行调节。

进一步的，第二偏振控制板与第一偏振控制板具备相同的结构组成，使得偏振控制板能够根据对向传输的连续光的偏振信息，对本向待传输的信号光的偏振态进行预解调。

其中，3dB是指分光器，即图示包括第一分光器和第二分光器；

V1是指加载至第一相位控制器的电压，V2是指加载至第二相位控制器的电压；

φ₁是指第一相位控制器对应的相位，φ₂是指第二相位控制器对应的相位，从而通过上下两臂的双干涉结构，实现对X，Y本振光的偏振控制。

请参见图6所示，图6本申请实施例提供的相位控制板的结构示意图。

第一相位控制板，包括：偏振旋转器、第三电阻和第四电阻、第三功分器、数字信号处理和数模转换器和Ix模数转换器、Qx模数转换器、Iy模数转换器和Qy模数转换器；偏振旋转器用于对信号光偏振，获取X偏振态信号光和Y偏振态信号光。

其中，所述第三功分器用于对光束进行功分；所述数字信号处理和数模转换器用于根据Ix模数转换器、Qx模数转换器、Iy模数转换器和Qy模数转换器提供的调节信息通过电阻对信号光的相位进行补偿。

进一步的，第二相位控制板与第一相位控制板具备相同的结构组成，使得相位控制板能够根据双向提供的连续光获取的相位噪声信息，对传输至对向收发器，待分离的信号光的相位进行补偿。

请参见图7所示，图7本申请实施例提供的53G波特率场景下双偏振16QAM信号的解调结果图。

具体的，在53G波特率场景下双偏振16QAM信号解调时，当两个控制器都达到最佳状态时，接收端可以得到独立的四路信号，相位噪声和偏振旋转所带来的影响很小。

以上对本申请进行了详细介绍，本申请中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种双向传输相干检测的光通信方法，其特征在于，传输链路的两端双向通信，包括：第一收发端和第二收发端；

所述第一收发端进行光通信时至少包括以下步骤：

S10、在第一收发端，第一激光器分出的信号光进入第一双偏振IQ调制器进行信号调制后，进入第一偏振控制板对其偏振态预解调；

S20、完成预解调后的信号光通过光纤传输进入第二收发端后，经过第二相位控制板，对信号光进行相位补偿；

S30、经过相位补偿后的信号光进入第四相干接收机，与第二激光器分出的连续光拍频，获取四路独立的电信号；

将第一激光器发射的光束功分为四路，一信号光依次经过第一双偏振 IQ调制器、第一环形器、第一偏振控制板，经由传输光纤进入第二收发器，再依次经过第四环形器、第二相位控制板，进入第四相干接收机，与第二激光器分出的一连续光拍频，输出四路独立的电信号；

一连续光进入第二相干接收机，待第二收发器传输的一信号光与其拍频，获取四路独立的电信号；

又一连续光进入第一相干接收机，待第二收发器传输的另一连续光与其拍频；

另一连续光经过第二环形器，经由传输光纤进入第二收发器，依次经过第二偏振控制板、第三环形器，进入第三相干接收机，待与第二激光器分出的又一连续光与其拍频。

2.如权利要求1所述一种双向传输相干检测的光通信方法，其特征在于，第一收发端与第二收发端在时空上形成双向循环，互为彼此的接收端。

3.如权利要求1所述一种双向传输相干检测的光通信方法，其特征在于，在步骤S10中，第一偏振控制板在对接收的信号光进行偏振态预解调之前，包括：

接收来自第二激光器分出的另一连续光，对第一偏振控制板的偏振态进行调节。

4.如权利要求1所述一种双向传输相干检测的光通信方法，其特征在于，在步骤S20中，第二相位控制板在对接收的信号光进行相位补偿之前，包括：

第一激光器分出的连续光通过光纤传输进入第二收发端后，进入第四相干接收机，与第二激光器分出的又一连续光进行拍频，获取第一激光器分出的连续光经过传输后的相位噪声。

5.如权利要求1-4任一项所述一种双向传输相干检测的光通信方法，其特征在于，第一激光器和第二激光器产生的光束之间的频率差≥10GHz。

6.如权利要求1任一项所述一种双向传输相干检测的光通信方法，其特征在于，在步骤S10中，通过第一双偏振IQ调制器进行信号调制包括：

对信号光偏振，产生X偏振态和Y偏振态的基带信号，分别对X偏振态和Y偏振态的基带信号进行功分，加载相应的X偏振态的实部信号、X偏振态的虚部信号、Y偏振态的实部信号、Y偏振态的虚部信号。

7.如权利要求6所述一种双向传输相干检测的光通信方法，其特征在于，所述光通信方法用于53G波特率下双偏振16QAM信号通信。

8.一种双向传输相干检测的光通信装置，用于实现如权利要求1-7任一项所述一种双向传输相干检测的光通信方法，其特征在于，包括：

第一收发器，用于调制并发射信号光，及接收并处理另一端发射的信号光，包括：第一激光器、第一四路功分器、第一双偏振IQ调制器、第一环形器、第一偏振控制板、第一相干接收机、第二相干接收机、第一相位控制板和第二环形器；

第二收发器，用于调制并发射信号光，及接收并处理另一端发射的信号光，包括：第二激光器、第二四路功分器、第二双偏振IQ调制器、第三环形器、第二偏振控制板、第三相干接收机、第四相干接收机、第二相位控制板和第四环形器；

所述第一四路功分器用于将第一激光器发射的光束功分为四路，一信号光依次经过第一双偏振IQ调制器、第一环形器、第一偏振控制板，经由传输光纤进入第二收发器，再依次经过第四环形器、第二相位控制板，进入第四相干接收机，与第二激光器分出的一连续光拍频，输出四路独立的电信号；一连续光进入第二相干接收机，待第二收发器传输的一信号光与其拍频，获取四路独立的电信号；又一连续光进入第一相干接收机，待第二收发器传输的另一连续光与其拍频；另一连续光经过第二环形器，经由传输光纤进入第二收发器，依次经过第二偏振控制板、第三环形器，进入第三相干接收机，待与第二激光器分出的又一连续光与其拍频。

9.如权利要求8所述一种双向传输相干检测的光通信装置，其特征在于，所述第一偏振控制板包括：偏振旋转器、第一电阻、第二电阻、第一功分器和第二功分器、数模转换和驱动器以及第一光电探测器和第二光电探测器；

偏振旋转器用于对连续光偏振，获取X偏振态连续光和Y偏振态连续光；

所述第一功分器和第二功分器均用于对光束进行功分；

所述第一光电探测器和第二光电探测器用于分别根据X偏振态连续光和Y偏振态连续光的跟踪和反馈，通过数模转换和驱动器分别对第一电阻和第二电阻进行调节。

10.如权利要求8所述一种双向传输相干检测的光通信装置，其特征在于，所述第一相位控制板，包括：偏振旋转器、第三电阻和第四电阻、第三功分器、数字信号处理和数模转换器和Ix模数转换器、Qx模数转换器、Iy模数转换器和Qy模数转换器；

偏振旋转器用于对信号光偏振，获取X偏振态信号光和Y偏振态信号光；

所述第三功分器用于对光束进行功分；

所述数字信号处理和数模转换器用于根据Ix模数转换器、Qx模数转换器、Iy模数转换器和Qy模数转换器提供的调节信息通过电阻对信号光的相位进行补偿。