ES2326152B1 - Receptor homodino para comunicaciones opticas con procesado a posteriori. - Google Patents

Abstract

Receptor homodino para comunicaciones ópticas con procesado a posteriori.

Comprende un primer elemento de entrada de una fibra óptica (2) por la que circula una señal portadora de información (S1), un bloque (3) láser local, un bloque (4) de detección óptica y un bloque (5) de demodulación diferencial.

Se caracteriza por el hecho de que la señal portadora de información (S1) de la fibra óptica de entrada (2) y el haz de luz (h1) generado por el bloque láser local (3) dispuesto en el receptor (1), se acoplan y detectan en un bloque de detección óptica (4), que convierte la señal portadora de información (S1) en una señal eléctrica portadora de información (S2) la cual es procesada eléctricamente en un bloque de demodulación (5) que realiza una demodulación diferencial de sus componentes de fase y de cuadratura, combinándolas posteriormente.

Se consigue un receptor óptico (1) con detección óptica homodina, siendo las longitudes de onda de la señal de entrada S1 y del haz de luz sintonizado h1 coincidentes, con una alta tolerancia al ruido de fase que generan los láseres de las comunicaciones ópticas y sin la necesidad de utilizar un seguidor de fase óptico (OPLL).

Description

Receptor homodino para comunicaciones ópticas con procesado a posteriori.

Campo de la invención

Esta invención se refiere a la transmisión de señales ópticas a través de un cable de fibra óptica. Específicamente, la presente invención se refiere a un sistema y a un método de detección coherente de señales ópticas utilizando procesado de la señal para recuperar señales.

Antecedentes de la invención

El uso de cables de fibra óptica para la transmisión de la información fue introducida años atrás. Recientemente, con la creciente demanda de transmisión de grandes cantidades de información a alta velocidad, la utilidad de tal transmisión de señales ópticas se hace evidente. (G. P. Agrawal "Fiber Optic Communication Systems" John Wiley & Sons, 2002). La transmisión de esta información típicamente toma forma de dígitos binarios (unos y ceros lógicos), aunque también se puedan transportar señales analógicas, como son las señales de televisión por cable.

En tos años 90, se introdujo la multiplexación por división de longitud de onda (Wavelength Division Multiplexing, WDM) a nivel comercial, cosa que hizo posible transmitir varias longitudes de onda en paralelo, para así poder incrementar la capacidad de transporte de información de la fibra.

Por otro lado, desde hace algunos años, se está investigando sobre como debiera ser el despliegue de las redes de fibra óptica para llegar directamente hasta el hogar (Fiber To The Home, FTTH). Se pretende que para este tipo de redes, en una sola fibra de distribución se tenga una longitud de onda por cada usuario, así el máximo rendimiento vendrá dado cuando podamos tener el máximo número de longitudes de onda posibles en una sola fibra. Por lo tanto se pretende estrechar al máximo la separación entre los diferentes canales.

Un sistema de comunicaciones por fibra óptica, en su estructura más básica, está formado por un bloque de emisión, llamado emisor o transmisor óptico, que tiene la función de transformar en información en forma de luz la información entrante con forma de señal eléctrica; un medio de transmisión de dicha luz, que es la fibra óptica; y un bloque de recepción, que tiene la función de transformar la información óptica recibida en información en forma de señal eléctrica, cuyo bloque recibe el nombre de receptor óptico. Es importante destacar que el emisor óptico contiene la fuente de luz, que puede ser, por ejemplo, un diodo láser o un diodo emisor de luz (LED), mientras que el receptor óptico contiene un detector óptico, que puede ser, por ejemplo, un fotodiodo (PIN o avalancha) o un fototransistor. Dicho emisor y receptor ópticos comprenden conectores que les permiten acoplarse a la fibra óptica.

En lo que al emisor se refiere, este consta de una fuente de luz, preferiblemente láser, y módulos, opcionales dependiendo del formato de modulación, colocados a continuación para introducir la información a transmitir. Los formatos de modulación pueden ser varios, la mayoría de ellos siendo simples adaptaciones de sus versiones utilizadas en las comunicaciones de ámbito radioeléctrico. Así se dispone de modulaciones de fase, amplitud, frecuencia, etc.; para transmitir la información.

Son conocidos en el campo de los receptores ópticos, los receptores ópticos de detección directa y los receptores ópticos de detección coherente.

La arquitectura de los receptores ópticos de detección directa se basa principalmente en un fotodetector seguido de un amplificador y unos circuitos de procesado de señal. Así pues, el receptor convierte una señal óptica en una eléctrica proporcional a la potencia óptica incidente, que es posteriormente procesada. Dichos receptores ópticos de detección directa presentan problemas de selección del canal óptico y de ruidos, entendiéndose por ruido cualquier modificación no deseada de la señal portadora de información en el sistema de comunicaciones. También cabe destacar que en este tipo de receptores no es posible recuperar la fase de la señal óptica, por lo que la posibilidad de utilizar modulaciones de fase y similares que excluida.

Por otro lado, los receptores ópticos de detección coherente, la cual se describe en (Silvelo Betti, Giancarlo de Marchis, Eugenio Iannone, "Coherent optical communications systems", John Wiley & sons, inc. 1995), reciben una señal óptica portadora de información y la mezclan con la luz de un láser oscilador local para obtener, debido a la interferencia entre los dos haces luminosos, la información en banda base o en una frecuencia intermedia eléctrica a la salida del fotodetector, de forma equivalente a la de un receptor radio actual. Cuando traslademos la información a la banda base eléctrica, diremos que se trata de un receptor homodino. En otro caso de recepción coherente diremos que es heterodino.

Es importante destacar que la detección homodina mejora las prestaciones del receptor óptico, tales como la sensibilidad y ta selectividad frecuencia) de la transmisión óptica, aunque presenta el inconveniente de precisar unos láseres altamente coherentes y un seguidor de fase óptica (comúnmente denominado PLL), que es todavía un dispositivo en fase experimental, con un diseño complejo y un coste elevado. Es por ello que, en la actualidad, la detección homodina únicamente es posible realizarla en experimentos de laboratorio, como los varios tipos de PLL que se han demostrado: portadora-piloto balanceados, Lazo de Costas y Dirigido a la Decisión, principalmente (véanse L. G. Kazovsky "Balanced phase-locked loops for optical homodyne receivers: Performance analysis, design considerations, and laser linewidth requirements" Journal of Lightwave Technology, Volume 4, Issue 2, Feb 1986 Page(s):182 - 195; o S. Norimatsu y K. Iwashita "PLL propagation delay-time influence on linewidth requirements of optical PSK homodyne detection" Journal of Lightwave Technology, Volume 9, Issue 10, Oct. 1991 Page(s):1367 - 1375). Todos ellos requieren un ancho de línea espectral de los láseres menor que un 0.1% de la velocidad de transmisión, y un retardo de lazo menor a su tiempo de coherencia.

Existe hoy día considerable actividad de investigación para solventar tos problemas mencionados, ya que este tipo de recepción se considera como la más ventajosa teóricamente (véase por ejemplo "Homodyne Phase-Shift-Keying Systems: Past Challenges and Future Oportunities", de L. Kazovsky, en el Optical Fiber Communications Conference -OFC'2005-, actas OTuL3, Anaheim, California, USA, Marzo 2005). Últimamente se han propuesto algunos diseños vanguardistas de receptores homodinos, como el de S. Camatel (Electronics Letters, volumen 40, número 6, Marzo 2004), en el que el PLL opera en base a una sub-portadora eléctrica, que se puede adaptar a la señal recibida con velocidad; sin embargo requiere un láser altamente coherente y costoso. Otras propuestas, como las de R. Noé (US patent 2004/0051066 "Apparatus and Method for a Carrier Recovery" del 13/05/2004) o M.G. Taylor (US patent 2004/0114939 "Coherent Optical Detection and Signal Processing Method and System" del 17/06/2004) se basan en estimar y recuperar la fase de la portadora heterodinada mediante un procesador digital de señal. Este tipo de estimación hoy día es poco factible a las altas velocidades de transmisión de la fibra óptica.

Dadas las expectativas de crecimiento de las redes de fibra óptica actuales y las ventajas que ofrece la recepción homodina, entendemos que existe la necesidad de dicho sistema de recepción, con todas sus prestaciones en cuanto a sensibilidad y selectividad; que se pueda implementar fácilmente con componentes sencillos y además sea potencialmente de bajo coste.

\vskip1.000000\baselineskip

Descripción de la invención

El objetivo de la presente invención es solucionar los inconvenientes citados anteriormente, con el fin de hacer el sistema más robusto y abaratarlo. Una de las características fundamentales de la invención es el post-procesado eléctrico con demodulación diferencial que se realiza en diversidad de fase, tanto de la componente en fase como en cuadratura, que se separan previamente y se vuelven a combinar posteriormente. Se consigue que la sintonía de canal óptico no requiera coincidencia de fase entre los dos láseres, y que la sintonía se siga realizando mediante un láser oscilador local y el filtrado de canal eléctricamente en banda base. Mediante este homodinaje se consiguen unas mejoras sustanciales en las prestaciones de la transmisión óptica, tales como la sensibilidad y la selectividad frecuencial del receptor de la invención. Ninguna de las propuestas publicadas anteriormente, algunas citadas antes, emplean este sistema de detección homodina con demodulación diferencial; ésta no es estrictamente síncrona, pero incluye sus ventajas y reduce sus requerimientos. La pérdida de sensibilidad asociada es poco apreciable.

El receptor para comunicaciones ópticas se caracteriza por el hecho de que comprende un bloque de detección óptica, conectado entre la fibra óptica y la entrada del bloque de demodulación diferencial, que convierte la señal óptica portadora de información, en una señal portadora de información eléctrica, mediante el acoplamiento entre la señal óptica portadora de información y un haz de luz de la misma longitud de onda nominal, generado por un bloque de láser local, que comprende un dispositivo láser cuyo haz de luz actúa a modo de oscilador local en el bloque de detección óptica. La demodulación diferencial es doble: tanto para la componente en fase (cl) como la componente en cuadratura (cQ), combinándose una vez demoduladas. Ello hace que, aunque el ruido de fase de los láseres haga fluctuar la señal entre la componente cl y la componente cQ, cada una se demodule por separado y al combinarlas se recupere la señal.

La demodulación diferencial consiste en multiplicar (con un mezclador) la señal por ella misma retardada; el tiempo de retardo es del orden de un tiempo de bit. La señal de información obtenida se pasa a un bloque de regeneración, que recupera el sincronismo de la señal y realiza la decisión de bit, entregando a la salida del receptor una señal digital libre de ruido.

Otra forma ventajosa de demodular diferencialmente es trasladando el problema al dominio del procesado digital de señales. En tal caso, se usan convertidores Analógico a Digital para después, mediante un procesador digital, estimar los saltos de fase de un bit al siguiente. Así también se obtendría a la salida del receptor una señal digital libre de ruido.

De este modo, se consigue un receptor para comunicaciones ópticas con las prestaciones similares a un sistema homodino pero con una resistencia al ruido de fase de los láseres muy superior, similar al de un sistema heterodino diferencial (ancho de línea espectral del orden del 1% de la velocidad de transmisión), ya que no es necesario sincronizar la fase de la señal óptica sino simplemente ajustar la longitud de onda o frecuencia óptica del láser local a la del láser transmisor, dentro de un margen de error que puede ir hasta un 10% de la velocidad de transmisión aproximadamente. Así, si se aumenta la velocidad de transmisión digital, el tiempo de retardo del demodulador diferencial se reduce y, por consiguiente, se reduce drásticamente el efecto del ruido de fase de los láseres y de la posible deriva de frecuencia óptica, gracias a lo cual se pueden utilizar láseres semiconductores comerciales para implementar dichos sistemas. Esto no sucede con los sistemas detección homodina anteriores, que requieren de un seguidor de fase óptico (OPLL), el cual es todavía un dispositivo experimental y, como tal, únicamente es posible su utilización en laboratorios.

De este modo, el receptor objeto de la invención permite, con un bajo coste relativo, sintonizar señales ópticas presentes en la fibra óptica de forma muy selectiva, ya que el filtrado es eléctrico y no con filtro óptico como en los sistemas convencionales multiplexados en longitud de onda, variando simplemente la longitud de onda del láser local, de forma similar a un sintonizador radio. Además, la señal heterodinada se obtiene directamente en banda base (frecuencia intermedia nula o muy baja), con lo cual la separación entre canales ópticos aún puede ser más estrecha, y el receptor más simple.

Para demodular las componentes en fase (cl) y en cuadratura (cQ) es necesario previamente separarlas. Ello se realiza mediante diversidad de fase en el tiempo. Así se obtiene la energía de una de las componentes (cl o cQ) de la señal durante la primera mitad del período de bit, y la energía de la otra componente (cQ o cl); en sincronía con el reloj. De la misma manera, también pueden ser válidas otras subdivisiones. Para ello, la señal de sincronismo o reloj recuperada en el bloque de regeneración se filtra (opcionalmente) y se usa para perturbar adecuadamente la señal óptica que sale del láser local y conseguir los efectos deseados. Así se pueden usar diversas formas de onda para conseguirlo. Una forma de llevar-lo a cabo, es filtrando y amplificando dicha señal de sincronismo para entrar-la en el puerto de radiofrecuencia del láser local. Estaríamos haciendo la repartición de las energías de las componentes cl y cQ mediante una perturbación con forma senoidal. Otra forma alternativa seria usando la misma forma de onda pero entrándola en un modulador de fase externo, ventajosamente colocado a la salida del láser local. Se consigue de esta forma heterodinar las dos señales ópticas representadas tanto en fase como en cuadratura.

Después de demodular diferencialmente cada una de las componentes (cl, cQ) se deben combinar o acoplar, ya que la potencia de señal de información se ha podido distribuir aleatoriamente entre ambas debido al ruido de fase y derivas. Una forma de combinarlas es simplemente escoger la componente con mayor potencia en cada período de bit. Otra forma ventajosa posible es mediante la suma de las dos componentes.

La inclusión de la etapa de este bloque de demodulación diferencial con la combinación de las componentes cl/cQ posteriormente a la detección óptica coherente de cada una de ellas es la característica que permite aprovechar las ventajas de un sistema de detección homodina sin utilizar un OPLL. De esta forma se soluciona uno de los problemas de los sistemas homodinos convencionales, en los que el haz de luz generado por el láser local debe estar en sincronía perfecta con la fase de la señal portadora de información recibida, que ha sido generada por un dispositivo láser dispuesto a kilómetros del láser oscilador local, to cual exige utilizar unos láseres de calidad altísima y realizar un bucle de realimentación de fase en el receptor (OPLL) extremadamente rápido.

Preferentemente, el bloque de detección óptica comprende un acopiador óptico para la combinación de la señal de entrada portadora de información y del haz de luz generado por el láser local; también comprende un fotodetector óptico, o varios, para realizar la conversión opto-electrónica. Ventajosamente también incluye un amplificador con la intención de aumentar el nivel de la señal con un bajo nivel de ruido y un ancho de banda adecuado a las señales ópticas, así como un filtro paso-bajo para ecualizar la señal y limitar el ruido. Ventajosamente el bloque de detección se basa en un esquema balanceado, que comprende un segundo fotodetector balanceado que recibe la salida restante del acoplador óptico direccional, cuya salida del segundo fotodetector se resta con la del primero, para obtener a su salida un una señal máxima directamente en banda base. La utilización de un esquema balanceado supone un uso óptimo de la potencia del dispositivo láser que actúa a modo de oscilador local.

Ventajosamente, el bloque de detección óptica incluye también una forma de compensación de las posibles variaciones del estado de polarización de la luz a lo largo del enlace de fibra óptica. Existen tres posibles métodos para ello. Cualquiera de ellos puede implementarse sin problemas ya que la polarización varia muy lentamente en un enlace real. El primero consiste en incluir un elemento óptico de control de polarización adaptativo (este dispositivo se encuentra disponible comercialmente) en una de las dos entradas ópticas del bloque de detección óptica. El segundo es la diversidad de polarización, que consiste en separar las dos polarizaciones básicas, detectarlas separadamente y combinarlas posteriormente (ello implica duplicar elementos del bloque de detección óptica y del bloque de demodulación). Un tercer método posible realiza la modulación alternada de la polarización óptica a la salida del láser.

Según una característica de la invención, ventajosamente el receptor recibe del transmisor una señal óptica S1 modulada digitalmente en fase (como PSK o QPSK). También puede tener una modulación de la amplitud o de la frecuencia. Tanto la fase, como la amplitud o la frecuencia pueden modularse también analógicamente.

El receptor de la invención comprende también un bloque de regeneración, el cual es necesario para extraer la información contenida en la señal eléctrica obtenida en la salida del bloque de demodulación, y convertirla a un formato digital binario. Ventajosamente, en este bloque se realiza también la recuperación de la señal de reloj o sincronismo para facilitar y mejorar la regeneración de la señal digital. A la entrada de este bloque puede situarse un filtro o ecualizador eléctrico, para ecualización y limitación del ruido.

Es de destacar que el láser local incluye ventajosamente un circuito o sistema de seguimiento de la portadora óptica para compensar las posibles derivas de longitud de onda de los láseres, transmisor o local, así como un circuito o sistema de control de cambio de sintonía de canal óptico, para sintonizar una nueva longitud de onda o frecuencia óptica. Para este ajuste, el láser local puede tomar una señal de control de error o realimentación de algún punto del receptor, que le permita maximizar continuamente la calidad de la sintonía.

Breve descripción de los dibujos

Para mayor comprensión de cuanto se ha expuesto se acompañan unos dibujos en los cuales, esquemáticamente y sólo a título de ejemplo no limitativo, se representa un caso práctico de realización.

En los dibujos:

la figura 1 es un diagrama de bloques del receptor para comunicaciones ópticas de acuerdo con una realización de la invención; y

la figura 2 es un esquema del receptor para comunicaciones ópticas de la figura 1.

Descripción de realizaciones preferidas

Como se puede ver en la figura 1, el receptor para comunicaciones ópticas 1 comprende principalmente una fibra óptica monomodo 2, a través de la cual circula una luz modulada S1 generada por un transmisor remoto (no mostrado); un bloque 3 de láser local; un bloque 4 de detección óptica; un bloque 5 de demodulación; y un bloque 6 de regeneración.

Así, la señal portadora de información S1 que circula por la fibra óptica de entrada 2 provinente del transmisor remoto, es introducida, junto con el haz de luz h1 generado por el bloque 3 de láser local con la misma longitud de onda nominal que actúa a modo de señal oscilador local en el bloque 4 de detección óptica, donde se acoplan y foto-detectan, convirtiendo la señal óptica portadora óptica S1 en una señal eléctrica portadora de la información S2 gracias al proceso de mezcla óptico-eléctrica homodina. La señal S2 es procesada en un bloque de demodulación (5) que realiza la doble demodulación diferencial de sus componentes de fase y de cuadratura, combinándolas posteriormente.

La señal de información obtenida se introduce en un bloque de regeneración 6, que recupera el sincronismo de la señal y realiza la decisión de bit, entregando a la salida del receptor una señal digital en formato binario. Es importante destacar, que en la presente realización preferida de la invención no se describirá ninguna arquitectura concreta de dicho bloque 6 de regeneración, ya que existen en el mercado numerosos esquemas que realizan la función descrita. La elección de dicho bloque 6 dependerá de diferentes factores, tales como la velocidad de transmisión o el formato de modulación de la señal, los cuales deben valorarse para adaptarse a las necesidades concretas de cada aplicación.

Cabe destacar que en caso de usar una demodulación diferencial en el dominio digital, tos bloques 5 y 6 estarán contenidos dentro de un procesador digital.

En la figura 2 puede verse el esquema de una posible realización del receptor 1 de acuerdo con la invención, en el que se muestran los componentes que conforman cada uno de los bloques citados en el párrafo anterior. A partir de este esquema se realizará la descripción del funcionamiento de esta realización preferida del receptor para comunicaciones ópticas, de acuerdo con la invención.

En el bloque 4 de detección óptica comprende un acoplador óptico 4a que combina las dos entradas ópticas (S1+h1) y conecta sus salidas a uno o dos fotodetectores balanceados (4b, 4c) que foto-detectan las luces y generan una o dos corrientes eléctricas que se restan (esquema balanceado) y amplifican con un amplificador diferencial 4d, obteniendo a su salida una señal eléctrica portadora de información con un nivel de potencia suficiente. Para poder garantizar que esta portadora es la del canal WDM que deseamos, filtramos la salida del amplificador con un filtro paso-bajo (no mostrado) dando lugar a la señal S2. Dado que la frecuencia de la señal portadora de información S1 y el haz del láser local h2 tienen la misma frecuencia óptica aproximadamente, la señal S2 se obtiene directamente en banda base (frecuencia intermedia cero o muy baja). También comprende un controlador óptico de polarización de la luz 4e en una de sus entradas para igualar sus estados de polarización.

La señal óptica de información S1 es, ventajosamente, una señal modulada en fase digitalmente, PSK (o bien PSK-multinivel) o QAM (o bien QAM multinivel).

El bloque 3 de láser local comprende fundamentalmente un dispositivo láser semiconductor monomodo 3a que genera un haz de luz a la misma longitud de onda que la señal de entrada S1, y actúa a modo de oscilador local para sintonizar el canal óptico deseado. Un circuito o sistema de control de sintonía 3b actúa sobre uno o varios parámetros del láser para ajustar su longitud de onda. En la entrada de radiofrecuencia del láser local 3a se introduce la señal eléctrica que proviene del bloque condicionador de señal 6c. Este bloque se encarga de transformar adecuadamente la señal de reloj obtenida del recuperador de sincronismo 6a. Puede contener un desfasador que ajuste el sincronismo, filtros y troceadores para generar la forma de onda pertinente; amplificadores y otros componentes útiles para transformar la señal de reloj en la señal más ventajosa para entrar al láser local. El tiempo de bit puede, alternativamente, subdividirse en porciones menores, incorporando entonces un multiplicador de frecuencia en el bloque de condicionamiento de la señal 6c.

Según otra realización posible del bloque de láser local, a la salida del láser se dispone un modulador óptico de fase que desfasa el campo óptico siguiendo la forma de onda eléctrica que se le introduce a su entrada de radio-frecuencia. Así podemos conseguir heterodinar igual tanto la información en fase como en cuadratura; la señal eléctrica de reloj que lo excita también se obtiene del recuperador de sincronismo 6a, tras atravesar el bloque de condicionamiento de señal 6c. El tiempo de bit puede, alternativamente, subdividirse en porciones menores, incorporando entonces un multiplicador de frecuencia dentro del bloque de condicionamiento de señal.

Otra realización posible del bloque de láser local, el dispositivo láser (3a) comprende cualquier otro tipo de dispositivo láser, semiconductor o no, adecuado para el funcionamiento correcto del receptor. Un par de ejemplos de ello serian utilizar un láser monomodo de onda continua o bien un láser monomodo sintonizable.

El bloque 5 de demodulación diferencial incluye una primera etapa de separación de las componentes en fase cl y cuadratura cQ (si no se habían ya separado anteriormente), mediante unos mezcladores o conmutadores (5a, 5b) a partir de la señal de sincronismo o reloj obtenida del recuperador de sincronismo (6a), tras atravesar un desfasador 5d para ajustar el sincronismo y un inversor (5c) en una de las ramas. Posteriormente, y después de filtrarse paso-bajo, la componente en fase (cl) y la componente en cuadratura (cQ) se demodulan diferencialmente en cada rama, multiplicando con mezclador (5f, 5h) cada señal por ella misma retardada con línea de retardo (5e, 5g). Las dos componentes vuelven a resincronizarse mediante otra línea de retardo 5i que retarda una componente en un tiempo igual a medio período de bit. Las dos señales resultantes se combinan en un sumador o combinador 5j, para no perder información en ningún caso a pesar del ruido de fase de los láseres, obteniéndose la señal portadora de información S3.

Según otra realización posible, el sumador 5j se puede sustituir por un componente que responda a una operación lógica y/o matemática de combinación ventajosa, que asegure la presencia de suficiente nivel de señal a la salida. Un ejemplo de ello seria la elección de la componente demodulada diferencialmente con mayor potencia en cada caso.

Según otra realización posible del demodulador, no se separan las componentes en fase y cuadratura a su entrada, sino que se seleccionan a la salida; ta salida del demodulador diferencial se suma con ella misma retarda en medio periodo de bit, y el bloque 6 de regeneración ajusta el instante óptimo de muestreo.

El bloque 6 de decisión cumple la función de extraer la información digital contenida en la señal eléctrica S3 y convertirla a un formato binario S4. Contiene un circuito 6a recuperador de sincronismo que extrae la señal de reloj a partir de S3 y un elemento decisor 6b que compara la señal con un umbral de decisión en el instante de decisión óptimo que le marca la señal de reloj. También contiene a su vez el condicionador de señal 6c descrito cuando hablábamos del bloque 3.

Según otra realización posible del conjunto del demodulador y bloque de decisión, esto se pueden sustituir por unos conversores analógico a digital y un procesador digital de señales para así realizar las operaciones pertinentes de demodulación en el dominio digital.

Aunque todo lo que se ha descrito se basa en que pueda ser integrable, también cambe destacar que en otra realización posible se utilizan conectores, cables y demás elementos de interconexión o adaptación de las señales ópticas o eléctricas antes, después o dentro de los bloques constitutivos del receptor.

A pesar de que se ha descrito y representado una realización concreta de la presente invención, es evidente que un experto en la materia podrá introducir variantes y modificaciones, o sustituir tos detalles por otros técnicamente equivalentes, sin apartarse del ámbito de protección definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (25)

1. Receptor (1) para comunicaciones ópticas que comprende un primer elemento de entrada de una fibra óptica (2) por la que circula una señal portadora de información (S1), un bloque (3) láser local, un bloque (4) de detección óptica y un bloque (5) de demodulación, caracterizado por el hecho de que la señal portadora de información (S1) de ta fibra óptica de entrada (2) y el haz de luz (h1) generado por el bloque láser local (3), se acoplan y detectan en el bloque de detección óptica (4) que convierte la señal portadora de información (S1) en una señal eléctrica portadora de información (S2) en banda base, la cual es procesada eléctricamente en un bloque de demodulación (5) que realiza la demodulación diferencial de sus componentes de fase y de cuadratura, combinándolas posteriormente.

2. Receptor (1) según la reivindicación anterior, caracterizado por el hecho de que el bloque de detección óptica (4) comprende un acoplador óptico (4a) para combinar la señal portadora de información (S1) y el haz de luz (h1) generado por el bloque láser local (3).

3. Receptor (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el bloque de láser local (3) comprende un dispositivo láser (3a) que se sintoniza a la misma longitud de onda nominal del canal óptico que desea recibir.

4. Receptor (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el bloque de demodulación (5) comprende uno o varios demoduladores diferenciales, que realizan la demodulación diferencial tanto de la componente en fase como de la componente en cuadratura de la señal de información.

5. Receptor (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que la demodulación diferencial se realiza mediante el producto, en uno o dos mezcladores (5f, 5h), de la señal de información por ella misma retardada en un determinado tiempo, del orden del tiempo de bit (5e, 5g).

6. Receptor (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que en láser local 3b se le introduce una señal eléctrica, procedente del módulo de condicionamiento de la señal (6c), con el fin de heterodinar las dos señales ópticas (S1 y h1) tanto en fase como en cuadratura, y permitir así obtener una representación de la energía de las componentes de fase (cl) y de cuadratura (cQ) separadamente.

7. Receptor (1) según las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho de que el bloque de láser local (3) comprende un modulador óptico de fase en el que se le introduce una señal eléctrica, procedente del módulo de condicionamiento de la señal (6c), con el fin de heterodinar las dos señales ópticas (S1 y h1) tanto en fase como en cuadratura, y permitir así obtener una representación de la energía de las componentes de fase (cl) y de cuadratura (cQ) separadamente.

8. Receptor (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el bloque de demodulación separa la componente en fase (I) de la componente en cuadratura (cQ) a partir de la señal de generada en el condicionador de señal (6c) del bloque de regeneración (6).

9. Receptor (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende un desfasador de la señal de salida del condicionador de señal, dispuesto entre el bloque de regeneración (6) y el bloque láser local (3), con el fin generar sincronizadamente la perturbación alternada dentro del tiempo de bit.

10. Receptor (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende un desfasador (5d) de la señal de control de sincronismo, dispuesto entre el bloque de regeneración (6) y el bloque de demodulación (5), con el fin de separar sincronizadamente la componente en fase (cl) de la componente en cuadratura (cQ).

11. Receptor (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el bloque de demodulación (5) combina o acopla cada una de las componentes (fase y cuadratura) demoduladas diferencialmente mediante un bloque que responda a una operación matemática de combinación ventajosa de dos señales, que asegure la presencia de suficiente nivel de señal a la salida. Por ejemplo mediante un sumador (5j), que suma las dos componentes demoduladas diferencialmente; o un bloque alternativo que implemente la elección de la componente demodulada diferencialmente con mayor potencia en cada caso.

12. Receptor (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el dispositivo láser (3a) comprende cualquier tipo de dispositivo láser, adecuado para el funcionamiento correcto del receptor. Unos ejemplos de ello serian un láser semiconductor monomodo de onda continua; láser semiconductor monomodo sintonizable; o bien láser monomodo de onda continua.

13. Receptor (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el bloque de detección óptica (4) comprende un acoplador óptico (4a) que acopla la señal (S1) provinente de la fibra de entrada (2) y el haz de luz (h1) generado por el bloque de láser local (3), y un fotodetector (4b) que recibe una de las salidas del acoplador óptico direccional balanceado (4a), y obtiene en su salida una señal en banda base, que se inyecta en un primer amplificador (4d) para obtener un nivel de señal máximo (S2) en la salida del bloque de detección óptica (4).

14. Receptor (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el bloque de detección (5) comprende un segundo fotodetector (4c), que recibe la salida restante del acoplador óptico (4a), cuya señal de salida se resta a la del primer fotodetector (4b), directamente en serie o mediante un amplificador diferencial (4d), que amplifica y resta sus entradas.

15. Receptor (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el bloque de detección óptica (4) utiliza un sistema de detección homodina.

16. Receptor (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el sistema de detección homodina se basa en un esquema balanceado.

17. Receptor (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende un bloque de regeneración (6).

18. Receptor (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la señal óptica portadora de información recibida (S1) está modulada en cualquier de los siguientes formatos:

\bullet Fase.

\bullet Amplitud o intensidad de luz.

\bullet Frecuencia.

19. Receptor (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende un elemento óptico de control de polarización adaptativo (4e) en una de las dos entradas ópticas del bloque de detección óptica (4).

20. Receptor (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado por el hecho de que el bloque de detección óptica (4) comprende un separador de polarizaciones que separa las dos polarizaciones básicas, y duplica los elementos de detección óptica (4) y de demodulación diferencial (5), para procesarlas separadamente y combinarlas posteriormente.

21. Receptor (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado por el hecho de que comprende un modulador de polarización alternada en alguna de las entradas del bloque de detección óptica (4), que genera las dos polarizaciones básicas permitiendo la diversidad.

22. Receptor (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho que además comprende, al menos, un amplificador al lado del receptor o entre sus bloques constitutivos, para aumentar el nivel de la señal que se ha atenuado en la transmisión por la fibra óptica.

23. Receptor (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho que además comprende, al menos, un filtro al lado del receptor o entre sus bloques constitutivos, para ecualizar la señal y limitar el ruido que se ha introducido en la transmisión por el sistema.

24. Receptor (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en que se utilizan conectores, cables y demás elementos de interconexión o adaptación de las señales ópticas o eléctricas antes, después o dentro de los bloques constitutivos del receptor.

25. Receptor (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la demodulación se realice mediante un dispositivo procesador digital de señal.