專利名稱：基于時間間插歸零碼的偏振復(fù)用光通信方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域，特別是涉及一種基于時間間插歸零碼的偏振復(fù)用光通信方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光波是橫電磁波，具有偏振特性。對于光纖通信，光的偏振性既帶來了偏振模色散、偏振相關(guān)損耗等需克服的挑戰(zhàn)，也使得在強(qiáng)度、相位、頻率等功能之外，可以利用光的偏振來攜帶信息，例如九十年代后期提出的PolMux (Polarization Multiplexing,偏振復(fù)用) 技術(shù)。PolMux技術(shù)需要借助于自動偏振控制器，但是目前商用的自動偏振控制器性能有限并且價格昂貴，直接導(dǎo)致PolMux技術(shù)目前仍無法得到工程應(yīng)用。近年來業(yè)界研究的基于數(shù)字信號處理的光相干接收技術(shù)，可以在不需要自動偏振控制器的前提下，實(shí)現(xiàn)電域的偏振解復(fù)用，但光相干接收技術(shù)囿于其復(fù)雜性和模數(shù)轉(zhuǎn)換器等器件的性能，難以在短期內(nèi)商用。隨著技術(shù)的發(fā)展，光傳輸中的線性損傷大都已有相應(yīng)較好的解決手段，非線性損傷對系統(tǒng)傳輸性能的限制凸顯出來。G. Charlet et al.提出通過相鄰脈沖偏振交替的方法，破壞非線性效應(yīng)的偏振條件，有效提升海纜光傳輸系統(tǒng)的抗非線性能力。C. Xie et al.則指出偏振復(fù)用系統(tǒng)中最大的非線性效應(yīng)是XPolM(Cross Polarization Modulation, 交叉偏振調(diào)制)，提出iRZ (Time-interleaving Return-to-Zero，時間間插歸零碼)可以有效抑制XPolM。因此，為了利用PolMux技術(shù)的高譜效率，適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)對底層帶寬的要求，需要提出現(xiàn)實(shí)可行的偏振復(fù)用技術(shù)方案，使其既能破解光域、電域偏振解復(fù)用技術(shù)受制于器件性能和技術(shù)成熟度限制的難題，同時又能有效提升偏振復(fù)用系統(tǒng)的抗非線性能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種基于時間間插歸零碼的偏振復(fù)用光通信方法及系統(tǒng)，其既不依賴于自動偏振控制器等目前性能有限的器件，或者復(fù)雜的相干接收，又能夠有效提升偏振復(fù)用系統(tǒng)的抗非線性能力。本發(fā)明提供的基于時間間插歸零碼的偏振復(fù)用光通信方法，包括以下步驟A、連續(xù)波激光器輸出的線偏振光經(jīng)過偏振分束器，形成兩路等功率且偏振態(tài)相互正交的光載波 Cl、C2，所述偏振分束器的慢軸與所述線偏振光的偏振方向成45度角；兩路待傳輸比特流經(jīng)預(yù)編碼處理形成兩路數(shù)據(jù)D1、D2，將D1、D2分別調(diào)制到所述光載波C1、C2上，形成兩路調(diào)制后的光信號Si、S2，Si、S2經(jīng)偏振合束器完成偏振復(fù)用，形成偏振復(fù)用信號S并傳輸；B、 將接收的所述偏振復(fù)用信號S中的相位信息轉(zhuǎn)換成幅度信息，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換和電濾波得到電信號，再將所述電信號送入抽樣判決器，將判決得到的數(shù)據(jù)按照所述兩路待傳輸比特流在時間上的間插關(guān)系分開，形成兩路數(shù)據(jù)流Rl和R2，分別對應(yīng)所述兩路待傳輸比特流。在上述技術(shù)方案中，所述兩路調(diào)制后的光信號Si、S2的偏振態(tài)相互正交。
在上述技術(shù)方案中，所述兩路調(diào)制后的光信號S1、S2均采用RZ碼型和差分相移鍵控編碼，且在時間上均滿足脈沖間插關(guān)系。在上述技術(shù)方案中，所述兩路調(diào)制后的光信號Si、S2的符號周期相同，所述抽樣判決器的抽樣間隔是Si、S2符號周期的一半。在上述技術(shù)方案中，所述偏振復(fù)用信號S通過波分復(fù)用器/解復(fù)用器、光放大器、 光纖、色散補(bǔ)償光纖或者可重構(gòu)型光分插復(fù)用器ROADM構(gòu)成的傳輸鏈路進(jìn)行傳輸。本發(fā)明提供的基于時間間插歸零碼的偏振復(fù)用光通信系統(tǒng)，包括順次相連的偏振復(fù)用發(fā)射機(jī)、傳輸鏈路和偏振復(fù)用接收機(jī)，所述偏振復(fù)用發(fā)射機(jī)包括連續(xù)波激光器、偏振分束器、兩個預(yù)編碼器、兩個RZ DPSK調(diào)制器和偏振合束器，連續(xù)波激光器輸出線偏振光，進(jìn)入偏振分束器，所述偏振分束器的慢軸與輸入線偏振光的偏振方向成45度角，偏振分束器輸出兩路等功率且偏振態(tài)相互正交的光載波Cl、C2 ；兩路待傳輸比特流分別經(jīng)預(yù)編碼器完成預(yù)編碼后，形成兩路數(shù)據(jù)D1、D2，D1、D2分別經(jīng)RZ DPI調(diào)制器調(diào)制到兩路光載波C1、C2 上，形成兩路調(diào)制后的光信號Si、S2，Si、S2經(jīng)偏振合束器完成偏振復(fù)用，形成偏振復(fù)用信號S，S經(jīng)過傳輸鏈路到達(dá)偏振復(fù)用接收機(jī)；所述偏振復(fù)用接收機(jī)包括順次相連的光延遲干涉器、平衡或單端接收器及抽樣判決器，光延遲干涉器將接收到的偏振復(fù)用信號S中的相位信息轉(zhuǎn)換成幅度信息，平衡或單端接收器完成光電轉(zhuǎn)換和電濾波，并將得到的電信號送入抽樣判決器，抽樣判決器將判決得到的數(shù)據(jù)按照所述兩路待傳輸比特流在時間上的間插關(guān)系分開，形成兩路數(shù)據(jù)流Rl和R2，分別對應(yīng)偏振復(fù)用發(fā)射機(jī)中的兩路待傳輸比特流。在上述技術(shù)方案中，所述傳輸鏈路包括波分復(fù)用器/解復(fù)用器、光放大器、光纖、 色散補(bǔ)償光纖或者可重構(gòu)型光分插復(fù)用器R0ADM。在上述技術(shù)方案中，所述兩路調(diào)制后的光信號S1、S2的偏振態(tài)相互正交。在上述技術(shù)方案中，所述兩路調(diào)制后的光信號S1、S2均采用RZ碼型和差分相移鍵控編碼，且在時間上均滿足脈沖間插關(guān)系。在上述技術(shù)方案中，所述兩路調(diào)制后的光信號Si、S2的符號周期相同，所述抽樣判決器的抽樣間隔是Si、S2符號周期的一半。本發(fā)明利用iRZ的時域脈沖間插特點(diǎn)，以差分相移鍵控和光延遲干涉為基礎(chǔ)，提供一種偏振復(fù)用光通信系統(tǒng)，既解決了影響偏振復(fù)用技術(shù)實(shí)用化的難題，又能有效克服偏振復(fù)用系統(tǒng)的非線性效應(yīng)，尤其適合于城域網(wǎng)等應(yīng)用場景。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下(1)無需通常光域偏振解復(fù)用所必須的性能有限且昂貴的自動偏振控制器。(2)無需復(fù)雜的光相干接收裝置。(3)能夠有效提升偏振復(fù)用系統(tǒng)的抗非線性能力。(4)簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低了成本。通常的偏振解復(fù)用都需要兩個接收機(jī)分別對兩個偏振信道接收，而本發(fā)明中兩個偏振信道在一起接收，即只需一個接收機(jī)，因此簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低了成本。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例中偏振復(fù)用發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明實(shí)施例中偏振復(fù)用發(fā)射機(jī)輸出的時間間插且偏振態(tài)交錯的光脈沖示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例中偏振復(fù)用接收機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例中偏振復(fù)用接收機(jī)的接收端電眼圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。本發(fā)明實(shí)施例提供的基于時間間插歸零碼的偏振復(fù)用光通信方法，包括以下步驟A、連續(xù)波激光器輸出的線偏振光經(jīng)過偏振分束器，形成兩路等功率且偏振態(tài)相互正交的光載波Cl、C2，所述偏振分束器的慢軸與所述線偏振光的偏振方向成45度角；兩路待傳輸比特流經(jīng)預(yù)編碼處理形成兩路數(shù)據(jù)Dl、D2，將Dl、D2分別調(diào)制到所述光載波Cl、 C2上，形成兩路調(diào)制后的光信號Si、S2，Si、S2經(jīng)偏振合束器完成偏振復(fù)用，形成偏振復(fù)用信號S并傳輸；具體的，偏振復(fù)用信號S通過波分復(fù)用器/解復(fù)用器、光放大器、光纖、 色散補(bǔ)償光纖或者可 ROADM(Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer，可重構(gòu)型光分插復(fù)用器)構(gòu)成的傳輸鏈路進(jìn)行傳輸。所述兩路調(diào)制后的光信號Si、S2的偏振態(tài)相互正交，Si、S2均采用RZ碼型(Return to Zero Code，歸零碼)和差分相移鍵控(DPSK， Differential Phase Shift Keying)編碼，且在時間上均滿足脈沖間插關(guān)系。B、將接收的所述偏振復(fù)用信號S中的相位信息轉(zhuǎn)換成幅度信息，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換和電濾波得到電信號，再將所述電信號送入抽樣判決器，抽樣判決器的抽樣間隔是Si、S2符號周期的一半(S1、S2的符號周期相同)。將判決得到的數(shù)據(jù)，按照所述兩路待傳輸比特流在時間上的間插關(guān)系分開，形成兩路數(shù)據(jù)流Rl和R2，分別對應(yīng)所述兩路待傳輸比特流，從而達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸目的。參見圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的基于時間間插歸零碼的偏振復(fù)用光通信系統(tǒng)包括順次相連的偏振復(fù)用發(fā)射機(jī)、傳輸鏈路和偏振復(fù)用接收機(jī)。參見圖2所示，偏振復(fù)用發(fā)射機(jī)包括連續(xù)波激光器(CW Laser)、偏振分束器 (PBS)、兩個預(yù)編碼器(Pre-coder)、兩個RZ DPSK調(diào)制器(RZ DPSK Modulator)和偏振合束器(PBC)。連續(xù)波激光器輸出線偏振光，進(jìn)入偏振分束器，所述偏振分束器的慢軸與輸入線偏振光的偏振方向成45度角，偏振分束器輸出兩路等功率且偏振態(tài)相互正交的光載波Cl、 C2。兩路待傳輸比特流分別經(jīng)預(yù)編碼器完成預(yù)編碼后，形成兩路數(shù)據(jù)D1、D2，D1、D2分別經(jīng)各自的RZ DPSK調(diào)制器調(diào)制到相應(yīng)的光載波C1、C2上，形成兩路調(diào)制后的光信號S1、S2，Si、 S2經(jīng)偏振合束器完成偏振復(fù)用，形成偏振復(fù)用信號S。參見圖3所示，兩路光信號Sl和S2，不僅各自是相移鍵控的已調(diào)信號，而且它們還具有以下兩個特征一是Sl和S2的偏振態(tài)相互正交；二是Sl和S2都采用RZ碼，且在時間上滿足嚴(yán)格的脈沖間插關(guān)系。S1、S2的符號周期相同，假設(shè)符號周期是Ts，則相鄰的兩個 RZ脈沖(其偏振態(tài)相互正交)中心，時間上相距0.5Ts。通過這種時間間插安排，能夠保持線路光功率基本恒定，從而減弱SPM(自相位調(diào)制)、XPM(Cross-phase Modulation，交叉相位調(diào)制)等非線性效應(yīng)；通過偏振復(fù)用和時間間插共同形成的相鄰脈沖偏振態(tài)正交，可有效抑制iFWM(intra-channel Four Wave Mixing，信道內(nèi)四波混頻)、XPolM等非線性效應(yīng)。
參見圖1所示，偏振發(fā)射機(jī)機(jī)輸出的偏振復(fù)用信號S經(jīng)過傳輸鏈路的傳輸，送至偏振復(fù)用接收機(jī)。傳輸鏈路包括波分復(fù)用器/解復(fù)用器、光放大器、光纖、色散補(bǔ)償光纖、 ROADM等各種網(wǎng)絡(luò)組件。參見圖4所示，偏振復(fù)用接收機(jī)包括順次相連的光延遲干涉器(ODI，Optical Delay hterferometer)、平衡或單端接收器及抽樣判決器。經(jīng)過傳輸鏈路到達(dá)偏振復(fù)用接收機(jī)的偏振復(fù)用信號S，首先進(jìn)入ODI，ODI將接收到的偏振復(fù)用信號S中的相位信息轉(zhuǎn)換成幅度信息，便于進(jìn)行平方律的強(qiáng)度探測，強(qiáng)度探測由平衡或單端接收器完成。該ODI是現(xiàn)有通常的DPSK接收機(jī)中通用的0DI，其時延、相移等設(shè)置無需做任何特殊安排。平衡或單端接收器完成光電轉(zhuǎn)換和電濾波，得到電信號。電信號的電眼圖參見圖5所示，相鄰的兩個眼圖中心，時間上相距0. 5Ts。通常的 DPSK接收機(jī)，抽樣間隔是Ts。本發(fā)明實(shí)施例中，抽樣判決器的抽樣間隔是0. 5Ts。將電信號送入抽樣判決器，抽樣判決器將判決得到的數(shù)據(jù)按照所述兩路待傳輸比特流在時間上的間插關(guān)系分開，形成兩路數(shù)據(jù)流Rl和R2，分別對應(yīng)偏振復(fù)用發(fā)射機(jī)中的兩路待傳輸比特流， 從而達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸目的。本發(fā)明實(shí)施例中的偏振復(fù)用接收機(jī)有以下三個優(yōu)勢一是無需復(fù)雜的光相干接收裝置；二是無需通常光域偏振解復(fù)用所必須的性能有限且昂貴的自動偏振控制器；三是兩個偏振信道在一起接收，即只需一個接收機(jī)，而通常的偏振解復(fù)用都需要兩個接收機(jī)，分別對兩個偏振信道接收?？梢?，本發(fā)明實(shí)施例不僅能有效抑制光傳輸中的非線性效應(yīng)，而且具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、可實(shí)現(xiàn)性較高的優(yōu)點(diǎn)。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種基于時間間插歸零碼的偏振復(fù)用光通信方法，其特征在于，包括以下步驟A、連續(xù)波激光器輸出的線偏振光經(jīng)過偏振分束器，形成兩路等功率且偏振態(tài)相互正交的光載波Cl、C2，所述偏振分束器的慢軸與所述線偏振光的偏振方向成45度角；兩路待傳輸比特流經(jīng)預(yù)編碼處理形成兩路數(shù)據(jù)D1、D2，將D1、D2分別調(diào)制到所述光載波C1、C2上，形成兩路調(diào)制后的光信號S1、S2，S1、S2經(jīng)偏振合束器完成偏振復(fù)用，形成偏振復(fù)用信號S并傳輸；B、將接收的所述偏振復(fù)用信號S中的相位信息轉(zhuǎn)換成幅度信息，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換和電濾波得到電信號，再將所述電信號送入抽樣判決器，將判決得到的數(shù)據(jù)按照所述兩路待傳輸比特流在時間上的間插關(guān)系分開，形成兩路數(shù)據(jù)流Rl和R2，分別對應(yīng)所述兩路待傳輸比特流。
2.如權(quán)利要求1所述的基于時間間插歸零碼的偏振復(fù)用光通信方法，其特征在于所述兩路調(diào)制后的光信號S1、S2的偏振態(tài)相互正交。
3.如權(quán)利要求1所述的基于時間間插歸零碼的偏振復(fù)用光通信方法，其特征在于所述兩路調(diào)制后的光信號S1、S2均采用RZ碼型和差分相移鍵控編碼，且在時間上均滿足脈沖間插關(guān)系。
4.如權(quán)利要求1所述的基于時間間插歸零碼的偏振復(fù)用光通信方法，其特征在于所述兩路調(diào)制后的光信號Si、S2的符號周期相同，所述抽樣判決器的抽樣間隔是Si、S2符號周期的一半。
5.如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的基于時間間插歸零碼的偏振復(fù)用光通信方法，其特征在于所述偏振復(fù)用信號S通過波分復(fù)用器/解復(fù)用器、光放大器、光纖、色散補(bǔ)償光纖或者可重構(gòu)型光分插復(fù)用器ROADM構(gòu)成的傳輸鏈路進(jìn)行傳輸。
6.一種基于時間間插歸零碼的偏振復(fù)用光通信系統(tǒng)，其特征在于包括順次相連的偏振復(fù)用發(fā)射機(jī)、傳輸鏈路和偏振復(fù)用接收機(jī)，所述偏振復(fù)用發(fā)射機(jī)包括連續(xù)波激光器、偏振分束器、兩個預(yù)編碼器、兩個RZ DPSK調(diào)制器和偏振合束器，連續(xù)波激光器輸出線偏振光，進(jìn)入偏振分束器，所述偏振分束器的慢軸與輸入線偏振光的偏振方向成45度角，偏振分束器輸出兩路等功率且偏振態(tài)相互正交的光載波C1、C2 ；兩路待傳輸比特流分別經(jīng)預(yù)編碼器完成預(yù)編碼后，形成兩路數(shù)據(jù)D1、D2，D1、 D2分別經(jīng)RZ DPSK調(diào)制器調(diào)制到兩路光載波Cl、C2上，形成兩路調(diào)制后的光信號Si、S2， Si、S2經(jīng)偏振合束器完成偏振復(fù)用，形成偏振復(fù)用信號S, S經(jīng)過傳輸鏈路到達(dá)偏振復(fù)用接收機(jī)；所述偏振復(fù)用接收機(jī)包括順次相連的光延遲干涉器、平衡或單端接收器及抽樣判決器，光延遲干涉器將接收到的偏振復(fù)用信號S中的相位信息轉(zhuǎn)換成幅度信息，平衡或單端接收器完成光電轉(zhuǎn)換和電濾波，并將得到的電信號送入抽樣判決器，抽樣判決器將判決得到的數(shù)據(jù)按照所述兩路待傳輸比特流在時間上的間插關(guān)系分開，形成兩路數(shù)據(jù)流Rl和R2， 分別對應(yīng)偏振復(fù)用發(fā)射機(jī)中的兩路待傳輸比特流。
7.如權(quán)利要求6所述的基于時間間插歸零碼的偏振復(fù)用光通信系統(tǒng)，其特征在于所述傳輸鏈路包括波分復(fù)用器/解復(fù)用器、光放大器、光纖、色散補(bǔ)償光纖或者可重構(gòu)型光分插復(fù)用器ROADM。
8.如權(quán)利要求6所述的基于時間間插歸零碼的偏振復(fù)用光通信系統(tǒng)，其特征在于所述兩路調(diào)制后的光信號Si、S2的偏振態(tài)相互正交。
9.如權(quán)利要求6所述的基于時間間插歸零碼的偏振復(fù)用光通信系統(tǒng)，其特征在于所述兩路調(diào)制后的光信號S1、S2均采用RZ碼型和差分相移鍵控編碼，且在時間上均滿足脈沖間插關(guān)系。
10.如權(quán)利要求6至9任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的基于時間間插歸零碼的偏振復(fù)用光通信系統(tǒng)，其特征在于所述兩路調(diào)制后的光信號S1、S2的符號周期相同，所述抽樣判決器的抽樣間隔是Si、S2符號周期的一半。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于時間間插歸零碼的偏振復(fù)用光通信方法及系統(tǒng)，方法包括步驟連續(xù)波激光器輸出的線偏振光經(jīng)偏振分束器，形成兩路等功率且偏振態(tài)相互正交的光載波，偏振分束器慢軸與線偏振光偏振方向成45度；兩路待傳輸比特流經(jīng)預(yù)編碼形成兩路數(shù)據(jù)，分別調(diào)制到兩路光載波上，形成兩路調(diào)制后光信號，經(jīng)偏振合束器完成偏振復(fù)用，形成偏振復(fù)用信號S并傳輸；將接收的S的相位信息轉(zhuǎn)換成幅度信息，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換和電濾波得電信號，送入抽樣判決器，將判決得到的數(shù)據(jù)按兩路待傳輸比特流在時間上的間插關(guān)系分開，形成兩路數(shù)據(jù)流，分別對應(yīng)兩路待傳輸比特流。本發(fā)明不依賴自動偏振控制器或復(fù)雜的相干接收，能有效提升偏振復(fù)用系統(tǒng)的抗非線性能力。
文檔編號H04B10/158GK102255664SQ201110095798
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月18日
發(fā)明者張新全, 楊超, 楊鑄, 謝德權(quán) 申請人:武漢郵電科學(xué)研究院