一種基于自偏振分集的高速直檢光ofdm系統(tǒng)及方法
【專利摘要】一種基于自偏振分集的高速直檢光OFDM系統(tǒng)及方法，涉及光通信領(lǐng)域，包括通過光纖鏈路連接的光發(fā)送端和光接收端，所述光接收端包括光分路器，光分路器的一個支路依次連接第一光探測器和第一A/D轉(zhuǎn)換器，光分路器的另一個支路連接光環(huán)形器的第一端口，光環(huán)形器的第二端口依次連接第一光纖布拉格光柵、法拉第旋轉(zhuǎn)片、第二光纖布拉格光柵，第二光纖布拉格光柵連接光環(huán)形器的第三端口，光環(huán)形器的第四端口依次連接第二光探測器、第二A/D轉(zhuǎn)換器，所述第一A/D轉(zhuǎn)換器和第二A/D轉(zhuǎn)換器共同連接DSP處理器。本法發(fā)明不需要偏振控制器來動態(tài)控制偏振狀態(tài)，能夠接收和處理雙偏振信息，并能消除傳輸中引入的PMD的影響。
【專利說明】—種基于自偏振分集的高速直檢光OFDM系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域，具體來講是一種基于自偏振分集的高速直檢光OFDM系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來光OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,即正交頻分復(fù)用)技術(shù)在光通信領(lǐng)域被廣泛研究，由于其具有高譜效率、抗色散、處理靈活等一系列優(yōu)點(diǎn)，在下一代高速光傳輸和光接入領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。按照調(diào)制方式和接收端的不同，光OFDM可分為兩種類型:使用IQ調(diào)制和相干檢測的相干光0FDM、主要使用光強(qiáng)度調(diào)制(DM)和直接檢測(DD)的直檢光0FDM。相干光OFDM具有高接收靈敏度，具有頻率選擇接收特性，可實(shí)現(xiàn)偏振復(fù)用等優(yōu)點(diǎn)，作為一種新型高效的信號傳輸和處理手段，在大容量長距離傳輸中倍受重視，但復(fù)雜的收發(fā)器件如偏振復(fù)用/解復(fù)用器件、雙IQ調(diào)制器、相干接收機(jī)仍相對昂貴，限制了相干光技術(shù)目前只能被用于長距傳輸系統(tǒng)中。在成本敏感的短距離傳輸系統(tǒng)中，人們?nèi)詢A向使用強(qiáng)度調(diào)制和直接探測等技術(shù)，因此，直檢光OFDM在諸如城域網(wǎng)、接入網(wǎng)中仍有重要的應(yīng)用價值。
[0003]由于帶寬需求的指數(shù)倍增長，40Gb/s及以上速率的光網(wǎng)絡(luò)在核心網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)中有著越來越大的需求。若基于直檢光OFDM能夠在80km級別傳輸中以較低成本實(shí)現(xiàn)高速光傳輸系統(tǒng)，將具有巨大市場前景。直檢光OFDM的主要問題在于:PMD (PolarizationMode Dispersion,偏振模色散)會引起子載波SOP (state of polarization,偏振態(tài))隨頻率偏轉(zhuǎn)，這種子載波和載波的偏差將導(dǎo)致信號衰落，也導(dǎo)致信號的偏振態(tài)不能被利用，因此直檢光OFDM系統(tǒng)需要跟蹤PMD狀態(tài)以消除其影響，并盡可能接收和處理雙偏振信息，而目前消除PMD最直接的辦法是使用偏振控制器，但是偏振控制器的價格成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種基于自偏振分集的高速直檢光OFDM系統(tǒng)及方法，不需要偏振控制器來動態(tài)控制偏振狀態(tài)，能夠接收和處理雙偏振信息，并能消除傳輸中引入的PMD的影響。
[0005]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明提供一種基于自偏振分集的高速直檢光OFDM系統(tǒng)，包括通過光纖鏈路連接的光發(fā)送端和光接收端，所述光接收端包括光分路器，光分路器的一個支路依次連接第一光探測器和第一 A/D轉(zhuǎn)換器，光分路器的另一個支路連接光環(huán)形器的第一端口，光環(huán)形器的第二端口依次連接第一光纖布拉格光柵、法拉第旋轉(zhuǎn)片、第二光纖布拉格光柵，第二光纖布拉格光柵連接光環(huán)形器的第三端口，光環(huán)形器的第四端口依次連接第二光探測器、第二 A/D轉(zhuǎn)換器，所述第一 A/D轉(zhuǎn)換器和第二 A/D轉(zhuǎn)換器共同連接DSP處理器。
[0006]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述光發(fā)送端包括依次連接的激光器、光分路器、光合路器和光放大器，光分路器和光合路器之間的其中一路還連接有IQ數(shù)據(jù)調(diào)制器。
[0007]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述光纖鏈路包括多組光纖和光放大器。[0008]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上,所述第一光纖布拉格光柵和第二光纖布拉格光柵的參數(shù)相同，能反射光信號中的載波或子載波，讓子載波或載波透射。
[0009]本發(fā)明還提供一種基于自偏振分集的高速直檢光OFDM方法，包括步驟:S1.光發(fā)送端發(fā)出光信號，通過光纖鏈路傳至光接收端；S2.所述光接收端的光分路器對輸入光進(jìn)行功率分光，第一路光信號依次經(jīng)過第一光探測器、第一 A/D轉(zhuǎn)換器后，進(jìn)入DSP處理器；第二路光信號進(jìn)入光環(huán)形器，首先經(jīng)過第一布拉格光柵反射子載波或載波，實(shí)現(xiàn)子載波和載波分離，其中被反射的子載波或載波進(jìn)入光環(huán)形器；由第一布拉格光柵透射的載波或子載波經(jīng)過法拉第旋轉(zhuǎn)片后，其偏振方向旋轉(zhuǎn)90度，再經(jīng)由第二布拉格光柵透射繼續(xù)進(jìn)入光環(huán)形器，與被反射的子載波或載波合并后從光環(huán)形器送出，依次經(jīng)過第二光探測器、第二 A/D轉(zhuǎn)換器后，進(jìn)入DSP處理器。
[0010]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述第二路光信號由第一端口進(jìn)入光環(huán)形器，由第二端口送出，經(jīng)過第一布拉格光柵反射的子載波或載波，繼續(xù)進(jìn)入第二端口，由第三端口送出，經(jīng)過第一布拉格光柵反射的子載波或載波繼續(xù)進(jìn)入第三端口，與偏振方向旋轉(zhuǎn)90度的載波或子載波合并后，由第四端口送出。
[0011]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述第二路光信號由第一端口進(jìn)入光環(huán)形器，由第二端口送出，經(jīng)由第一布拉格光柵透射的載波或子載波，經(jīng)過法拉第旋轉(zhuǎn)片使其偏振方向旋轉(zhuǎn)90度，再經(jīng)由第二布拉格光柵透射后，由繼續(xù)進(jìn)入第三端口，與被反射的子載波或載波合并后，從光環(huán)形器的第四端口送出。
[0012]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述第一路光信號和第二路光信號分別經(jīng)過探測后進(jìn)入DSP處理器，并在DSP處理器中處理以消除PMD。
[0013]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述光發(fā)送端中，激光器發(fā)出光信號分為兩路，其中一路I/Q調(diào)制后，與另一路未調(diào)制的光合路后放大傳入光纖鏈路中，經(jīng)光纖鏈路進(jìn)入光接收端。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:
[0015]1、本發(fā)明通過在光接收端分路后，旋轉(zhuǎn)其中一路光信號的子載波或載波的偏振態(tài)，兩分路光信號經(jīng)光探測器接收后，經(jīng)DSP處理可相加消除PMD的干擾，不需要偏振控制器或相干接收機(jī)即能實(shí)現(xiàn)雙偏振傳輸，降低應(yīng)用成本。
[0016]2、本發(fā)明基于直接檢測，采用光環(huán)行器、布拉格光柵、法拉第旋轉(zhuǎn)片等無源器件以及光電探測器構(gòu)建了自偏振分集接收裝置，相對于相干光接收技術(shù)，簡單緊湊，硬件成本較低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明基于自偏振分集的高速直檢光OFDM系統(tǒng)圖。
[0018]附圖標(biāo)記:
[0019]1-第一端口，2-第二端口，3-第三端口，4-第四端口。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021]如圖1所示，本發(fā)明基于自偏振分集的高速直檢光OFDM系統(tǒng)，通過光纖鏈路連接的光發(fā)送端和光接收端。所述光發(fā)送端包括激光器，激光器依次與光分路器、光合路器和光放大器相連，光分路器和光合路器之間的其中一路還連接有IQ數(shù)據(jù)調(diào)制器。所述光纖鏈路包括多組光纖和光放大器，光纖鏈路中的光放大器用來補(bǔ)償光纖中的信號損失。所述光接收端也包括光分路器，光分路器的一個支路依次連接第一光探測器和第一 A/D轉(zhuǎn)換器。所述光分路器的另一個支路連接光環(huán)形器的第一端口 1，光環(huán)形器的第二端口 2依次連接第一光纖布拉格光柵(FBG)、法拉第旋轉(zhuǎn)片、第二光纖布拉格光柵,第二光纖布拉格光柵連接光環(huán)形器的第三端口 3，光環(huán)形器的第四端口 4依次連接第二光探測器、第二A/D轉(zhuǎn)換器，所述第一 A/D轉(zhuǎn)換器和第二 A/D轉(zhuǎn)換器共同連接DSP處理器。其中，第一光纖布拉格光柵和第二光纖布拉格光柵的參數(shù)相同，可反射光信號中的載波或子載波，而讓子載波或載波透射。
[0022]本發(fā)明基于自偏振分集的高速直檢光OFDM方法，包括步驟:
[0023]S1.光發(fā)送端中，激光器發(fā)出光信號經(jīng)由光分路器分成兩路，其中一路光信號經(jīng)過I/Q調(diào)制后，與另一路光信號通過光合路器合并成一路后，再經(jīng)過光放大器放大，傳入光纖鏈路中，最后進(jìn)入光接收端。
[0024]S2.所述光接收端的光分路器接收光纖鏈路傳來的光信號，并將輸入的光信號進(jìn)行功率分光，分成第一路光信號和第二路光信號。第一路光信號經(jīng)過第一光探測器的探測后，再經(jīng)由第一 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，進(jìn)入DSP處理器。第二路光信號進(jìn)入光環(huán)形器，由第一端口 I進(jìn)入，然后由第二端口 2送出，首先經(jīng)過第一布拉格光柵反射子載波或載波，實(shí)現(xiàn)子載波和載波分離。其中，被反射的子載波或載波繼續(xù)進(jìn)入第二端口 2，并由第三端口 3送出，再次被第二布拉格光柵反射，由第三端口 3進(jìn)入光環(huán)形器。而經(jīng)由第一布拉格光柵透射的載波或子載波，經(jīng)過法拉第旋轉(zhuǎn)片使其偏振方向旋轉(zhuǎn)90度，再經(jīng)由第二布拉格光柵透射后，由第三端口 3進(jìn)入光環(huán)形器。經(jīng)過第一布拉格光柵反射的子載波或載波，以及偏振方向旋轉(zhuǎn)90度的載波或子載波二者合并后，由第四端口 4送出。然后經(jīng)過第二光探測器的探測后，再經(jīng)由第二 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，同樣進(jìn)入DSP處理器。兩路信號進(jìn)入DSP處理器。由于其中一路光信號的子載波或載波的偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)了 90度，因此兩路光信號通過光探測后，DSP處理器內(nèi)簡單相加，就可以相互抵消PMD的干擾。
[0025]本實(shí)施例中，假定第一布拉格光柵僅反射載波光，第二布拉格光柵由于與其相同，也僅反射載波光。
[0026]所述光接收端第二路光信號中的載波路徑為:第二路光信號經(jīng)過第一端口 I進(jìn)入，由第二端口 2送出，經(jīng)過第一布拉格光柵反射后，進(jìn)入第二端口 2;再由第三端口 3送出，經(jīng)由第二布拉格光柵反射后，進(jìn)入第三端口 3 ;再與偏振方向旋轉(zhuǎn)90度的子載波合并后，由第四端口 4送出；依次經(jīng)由第二光探測器、第二 A/D轉(zhuǎn)換器后，進(jìn)入DSP處理器。
[0027]所述接收端第二路光信號中的子載波路徑為:第二路光信號經(jīng)過第一端口 I進(jìn)入，由第二端口 2送出，而經(jīng)由第一布拉格光柵透射到法拉第旋轉(zhuǎn)片，其偏振方向旋轉(zhuǎn)90度后，再經(jīng)由第二布拉格光柵透射，進(jìn)入第三端口 3 ;再與被反射的載波合并后，由第四端口 4送出；依次經(jīng)由第二光探測器、第二 A/D轉(zhuǎn)換器后，進(jìn)入DSP處理器。
[0028]本發(fā)明還可選擇在第二支路中讓兩個布拉格光柵僅反射子載波光，而透射載波光。這種實(shí)現(xiàn)造成第二支路中載波和子載波的路徑與上述實(shí)施例相反，但同樣實(shí)現(xiàn)了分離載波和子載波，以及有選擇的旋轉(zhuǎn)其中一個的偏振態(tài)的目的，實(shí)驗效果不變。
[0029]本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方式，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(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】
1.一種基于自偏振分集的高速直檢光OFDM系統(tǒng),包括通過光纖鏈路連接的光發(fā)送端和光接收端，其特征在于:所述光接收端包括光分路器，光分路器的一個支路依次連接第一光探測器和第一 A/D轉(zhuǎn)換器，光分路器的另一個支路連接光環(huán)形器的第一端口，光環(huán)形器的第二端口依次連接第一光纖布拉格光柵、法拉第旋轉(zhuǎn)片、第二光纖布拉格光柵，第二光纖布拉格光柵連接光環(huán)形器的第三端口，光環(huán)形器的第四端口依次連接第二光探測器、第二A/D轉(zhuǎn)換器，所述第一 A/D轉(zhuǎn)換器和第二 A/D轉(zhuǎn)換器共同連接DSP處理器。
2.如權(quán)利要求1所述的基于自偏振分集的高速直檢光OFDM系統(tǒng)，其特征在于:所述光發(fā)送端包括依次連接的激光器、光分路器、光合路器和光放大器，光分路器和光合路器之間的其中一路還連接有IQ數(shù)據(jù)調(diào)制器。
3.如權(quán)利要求1所述的基于自偏振分集的高速直檢光OFDM系統(tǒng)，其特征在于:所述光纖鏈路包括多組光纖和光放大器。
4.如權(quán)利要求1所述的基于自偏振分集的高速直檢光OFDM系統(tǒng)，其特征在于:所述第一光纖布拉格光柵和第二光纖布拉格光柵的參數(shù)相同，能反射光信號中的載波或子載波，讓子載波或載波透射。
5.一種基于權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的基于自偏振分集的高速直檢光OFDM方法,其特征在于，包括步驟: 51.光發(fā)送端發(fā)出光信號，通過光纖鏈路傳至光接收端； 52.所述光接收端的光分路器對輸入光進(jìn)行功率分光，第一路光信號依次經(jīng)過第一光探測器、第一 A/D轉(zhuǎn)換器后，進(jìn)入DSP處理器；第二路光信號進(jìn)入光環(huán)形器，首先經(jīng)過第一布拉格光柵反射子載波或載波，實(shí)現(xiàn)子載波和載波分離，其中被反射的子載波或載波進(jìn)入光環(huán)形器；由第一布拉格光柵透射的載波或子載波經(jīng)過法拉第旋轉(zhuǎn)片后，其偏振方向旋轉(zhuǎn)90度，再經(jīng)由第二布拉格光柵透射繼續(xù)進(jìn)入光環(huán)形器，與被反射的子載波或載波合并后從光環(huán)形器送出，依次經(jīng)過第二光探測器、第二 A/D轉(zhuǎn)換器后，進(jìn)入DSP處理器。
6.如權(quán)利要求5所述的基于自偏振分集的高速直檢光OFDM方法，其特征在于:所述第二路光信號由第一端口進(jìn)入光環(huán)形器，由第二端口送出，經(jīng)過第一布拉格光柵反射的子載波或載波，繼續(xù)進(jìn)入第二端口，由第三端口送出，經(jīng)過第一布拉格光柵反射的子載波或載波繼續(xù)進(jìn)入第三端口，與偏振方向旋轉(zhuǎn)90度的載波或子載波合并后，由第四端口送出。
7.如權(quán)利要求5所述的基于自偏振分集的高速直檢光OFDM方法，其特征在于:所述第二路光信號由第一端口進(jìn)入光環(huán)形器，由第二端口送出，經(jīng)由第一布拉格光柵透射的載波或子載波，經(jīng)過法拉第旋轉(zhuǎn)片使其偏振方向旋轉(zhuǎn)90度，再經(jīng)由第二布拉格光柵透射后，由繼續(xù)進(jìn)入第三端口，與被反射的子載波或載波合并后，從光環(huán)形器的第四端口送出。
8.如權(quán)利要求5所述的基于自偏振分集的高速直檢光OFDM方法，其特征在于:所述第一路光信號和第二路光信號分別經(jīng)過探測后進(jìn)入DSP處理器，并在DSP處理器中處理以消除 PMD。
9.如權(quán)利要求5所述的基于自偏振分集的高速直檢光OFDM方法，其特征在于:所述光發(fā)送端中，激光器發(fā)出光信號分為兩路，其中一路I/Q調(diào)制后，與另一路未調(diào)制的光合路后放大傳入光纖鏈路中，經(jīng)光纖鏈路進(jìn)入光接收端。
【文檔編號】H04L27/26GK103475417SQ201310418666
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】劉武, 楊奇, 張旭 申請人:武漢郵電科學(xué)研究院