[發明專利]具有增多的偏振態的調制方案

有效

• 申請號: 200910134830.2
• 申請日: 2009-04-13
• 公開（公告）號: CN101557260A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發明（設計）人: H·比洛
• 申請（專利權）人: 阿爾卡特朗訊
• 主分類號: H04B10/145
• 分類號: H04B10/145;H04B10/155
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所
• 代理人: 朱海波;劉 靜

技術領域

本發明涉及光通信，特別地涉及用于光通信的調制機制，其中光信號在不同的偏振態之間進行調制。?

背景技術

現有技術的使用兩個獨立相位調制的信號(例如兩個QPSK(正交相移鍵控)信號)的偏振復用(PDM)的光傳輸機制與非偏振分集傳輸機制相比，具有較高的頻譜效率。在相干接收機中，可以借助數字信號處理對這樣的PDM信號進行偏振解復用和失真補償。?

圖1示出了傳統的PDM-QPSK發射機。該發射機包括生成光載波信號的激光器。光載波信號被分割并且饋送到上方的IQ調制器2a和下方的IQ調制器2b。上方的IQ調制器2a用于對組合的光輸出信號的第一偏振分量(圖1中表示為“x”)，例如TE分量(TE-橫電模)進行相位調制。下方的IQ調制器2b用于對組合的光輸出信號的第二正交偏振分量(圖1中表示為“y”)，例如TM分量(TM-橫磁模)進行相位調制。此處，每個IQ調制器2a和2b由針對同相和正交分量的兩個Mach-Zehnder干涉儀(MZI)形成，其中分配給正交分量的MZI的輸出信號與分配給同相分量的MZI的輸出信號相比相移90°(參見90°相移器，圖1中表示為“90”)。優選地，每個MZI在兩個飽和態之間進行數字調制。飽和態表示描述輸出場幅度對電極驅動電壓的依賴性的類正弦傳遞函數的最小值和最大值。?

基于要傳輸并由系統時鐘定時的數據，調制編碼器4生成用于控制上方IQ調制器2a的兩個二進制信號D1-D2，和用于控制下方IQ調制器2b的兩個二進制信號D3-D4。每對二進制信號從QPSK?星座圖的4個相位態中選擇一個相位態。此外，在下方IQ調制器的輸出處，提供TE-TM轉換器(TM到TE的轉換器)(未示出)，將下方(上方)IQ調制器的TE(TM)工作偏振轉換為TM(TE)偏振。作為替代，IQ調制器2a和2b的輸入波可能已經呈正交偏振。兩個偏振x和y在偏振組合器3中組合在一起。偏振組合器3的輸出信號被饋送進光纖。?

假設在偏振組合器3中進行偏振復用之前，兩個光信道是比特對準的，則每個符號周期T，兩個組合信號形成具有特定的偏振態(SOP)和特定的初始相位?的光波。?

所得到的組合光信號SOP可以被表示為Poincaré球(PS)上的點。圖2示出了這種PS，該球半徑為1，被以PS中心為原點的卡迪爾坐標系S1、S2和S3所穿越。正S1軸上的SOP表示0°的線偏振(TE偏振)，相反的偏振點對應于正交SOP，即90°線偏振(TM偏振)。正S2軸指向具有45°仰角的線偏振，負S2軸指向具有-45°仰角的線偏振，并且PS的北極和南極分別對應于左旋和右旋圓偏振。該球上除了兩極以及赤道上的點之外的所有點均表示橢圓偏振態。?

圖3示出了在發射機輸出處的組合PDM-QPSK信號的4種可能的SOP1-4。在2個QPSK信號彼此間呈光相位偏移ψ的情況下，四種SOP繞著S1軸旋轉(旋轉2ψ)。四種可能的SOP位于PS的公共面上，其中該公共面具有與PS相同的中心。換言之，四種可能的SOP正好定義了PS上的一個大圓(參見大圓10)，其中該大圓具有與PS相同的圓周，并且是PS上可以畫出的最大的圓。?

取決于兩個QPSK分量信號的調制相位之間的差異，每個SOP呈現初始相位?或?其可以在星座圖中示為復平面上的四個點，即每個SOP可以在4種相位之間調制。在圖3中，在四種SOP中的每一種SOP處，加上QPSK相位星座IQ1-IQ4，由此示出四種可能的相位?-?因此，圖1中PDM-QPSK發射機的輸出處的聯合符號的符號字母表包括16個不同的符號，即16種不同的波，?其可以寫為復數場E(k，m)：?

項“a(SOPk)”表示屬于SOPk的Jones矢量，其中k＝1，..，4，并且項?(其中m＝1，..，4)描述初始相位。?

假設變量k和m分別由第一對比特b₀和b₁以及第二對比特b₂和b₃決定，則每個聯合符號傳送4比特信息。?

當使用現有的光纖基礎設施經由這樣的PDM-QPSK傳輸系統傳送高數據速率(例如40Gb/s、100Gb/s或者更高)并且跨接長的傳輸跨距(例如幾百km或者1000km)時，盡管使用了相干檢測來實現較低符號速率和強大的電子均衡，系統仍然工作于其靈敏度的極限上。?

發明內容