一種混頻器,混頻方法及光接收機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種混頻器，混頻方法及光接收機。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著寬帶業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，核心路由器推出10Gbps以太網(wǎng)接口，因此骨干網(wǎng)絡(luò)設(shè)備勢必要支持10Gbps業(yè)務(wù)的長距離傳輸。光互聯(lián)論壇(Optical InternetworkingForum，簡稱OIF)標(biāo)準(zhǔn)組織在傳輸框架的白皮書中傾向于10Gbps線路側(cè)傳輸選擇偏振復(fù)用正交相位鍵控(Polarizat1n multiplexed Quadrature Phase Shift keying,簡稱PM-QPSK)的光調(diào)制方案,偏振復(fù)用技術(shù)的引入可以使傳輸?shù)墓庑盘柸萘繑U大一倍，該技術(shù)的興起意味著接收機需要引入相干檢測方式。
[0003]現(xiàn)有的相干接收系統(tǒng)中，調(diào)制后的光信號通過偏振分束器分為兩個相互正交的偏振光信號，兩路偏振光信號分別與本振光進行混頻，混頻輸出的信號經(jīng)平衡光電檢測器進行光電轉(zhuǎn)換，然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)進行取樣和量化處理，完成模擬/數(shù)字的變換，最后取樣量化后的離散數(shù)字序列由數(shù)字信號處理器(DSP)進行處理。由此可見，在現(xiàn)有的相干接收系統(tǒng)中，用于接收入射光信號并進行偏振分束和光混頻的器件必不可少。
[0004]在傳統(tǒng)技術(shù)中，通常采用分立器件來實現(xiàn)偏振分束和光混頻功能。本振光信號等分后作為兩個90度混頻器的相干光源。調(diào)制后的光信號經(jīng)兩個偏振分束器分為兩個相互正交的偏振光信號，并分別進入所述兩個90度混頻器與所述本振光信號產(chǎn)生干涉。在這種基于分立器件的實現(xiàn)方法中，至少需兩個偏振分束器和兩個90度混頻器，其復(fù)雜度和損耗都較高。而且在集成的情況下，器件之間的連接波導(dǎo)無可避免地會產(chǎn)生交叉串?dāng)_的情況，從而會影響光信號的質(zhì)量。
[0005]另外，現(xiàn)有的能同時實現(xiàn)90度混頻及偏振分束的單個器件，僅有陣列波導(dǎo)光柵(Arrayed Waveguide Grating,簡稱AWG)。它利用波導(dǎo)中偏振敏感性進行偏振分束,并利用特殊的波導(dǎo)陣列長度設(shè)計完成90度混頻。但是該方案中的AWG結(jié)構(gòu)設(shè)計較為復(fù)雜，陣列波導(dǎo)條數(shù)較多，尺寸較大(一般在毫米量級)，損耗也較高，單個器件的插入損耗大于5dB。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明實施例提供了一種混頻器，可實現(xiàn)90°混頻及偏振分束功能。
[0007]本發(fā)明提供了一種混頻器，所述混頻器包括偏振光輸入波導(dǎo)、本振光輸入波導(dǎo)、第一輸出波導(dǎo)陣列、第二輸出波導(dǎo)陣列、第一多模干涉區(qū)域、第二多模干涉區(qū)域和第一光子晶體陣列；
[0008]所述偏振光輸入波導(dǎo)與所述第一多模干涉區(qū)域耦合，用于接收偏振光，所述偏振光包括相互正交的第一偏振態(tài)光和第二偏振態(tài)光；
[0009]所述本振光輸入波導(dǎo)與所述第一多模干涉區(qū)域耦合，用于接收與所述偏振光相對應(yīng)的本振光；
[0010]所述第一多模干涉區(qū)域與所述第二多模干涉區(qū)域耦合，所述第一多模干涉區(qū)域和所述第二多模干涉區(qū)域用于對所述偏振光和所述本振光進行混頻；
[0011]所述第一光子晶體陣列耦合于所述第一多模干涉區(qū)域內(nèi)，所述第一光子晶體陣列用于分離所述偏振光為所述第一偏振態(tài)光和所述第二偏振態(tài)光；
[0012]所述第一輸出波導(dǎo)陣列與所述第一多模干涉區(qū)域耦合，所述第一輸出波導(dǎo)陣列用于輸出經(jīng)分離和混頻后的光；
[0013]所述第二輸出波導(dǎo)陣列與所述第二多模干涉區(qū)域耦合，所述第二輸出波導(dǎo)陣列用于輸出分離和混頻后的光。
[0014]在第一種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一光子晶體陣列用于分離所述偏振光為所述第一偏振態(tài)光和所述第二偏振態(tài)光具體是指:所述第一光子晶體陣列用于透射所述第一偏振態(tài)光，且反射所述第二偏振態(tài)光。
[0015]結(jié)合第一種可能的實現(xiàn)方式，在第二種可能的實現(xiàn)方式中，所述混頻器還包括第二光子晶體陣列，所述第二光子晶體陣列耦合于所述第二多模干涉區(qū)域內(nèi)，所述第二光子晶體陣列用于透射所述第一光子晶體陣列反射的所述第二偏振態(tài)光，并反射所述第一光子晶體陣列反射的第一偏振態(tài)光，所述反射的第一偏振態(tài)光為所述第一光子晶體陣列透射所述第一偏振態(tài)光時所殘余的第一偏振態(tài)光。
[0016]結(jié)合第二種可能的實現(xiàn)方式，在第三種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一光子晶體陣列與所述偏振光和所述本振光的傳播方向呈30°?60°角，且所述第一光子晶體陣列為二維周期性孔陣列結(jié)構(gòu)。
[0017]結(jié)合第三種可能的實現(xiàn)方式，在第四種可能的實現(xiàn)方式中，所述第二光子晶體陣列與所述第一光子晶體成30°?60°角，且所述第一光子晶體陣列為二維周期性孔陣列結(jié)構(gòu)。
[0018]結(jié)合第四種可能的實現(xiàn)方式，在第五種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一光子晶體陣列與所述偏振光和所述本振光的傳播方向呈45°角,所述第二光子晶體陣列與所述第一光子晶體陣列成45°角。
[0019]結(jié)合第五種可能的實現(xiàn)方式，在第六種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一光子晶體陣列和所述第二光子晶體陣列的基體材質(zhì)為磷化銦，二氧化硅，或硅中的一種或多種的組合。
[0020]在第七種可能的實現(xiàn)方式中，所述偏振光輸入波導(dǎo)、所述本振光輸入波導(dǎo)、所述第一輸出波導(dǎo)陣列、所述第二輸出波導(dǎo)陣列均為單模波導(dǎo)、或錐形變化后的單模波導(dǎo)。
[0021]在第八種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一多模干涉區(qū)域和所述第二多模干涉區(qū)域為相互分離的垂直耦合結(jié)構(gòu)、或為相互連接嵌套的一體的垂直耦合結(jié)構(gòu)。
[0022]本發(fā)明還提供了一種混頻方法，包括步驟如下:
[0023]接收偏振光和本振光，所述偏振光包括第一偏振態(tài)光和第二偏振態(tài)光；
[0024]利用多模干涉區(qū)域中的光子晶體陣列分離所述第一偏振態(tài)光和所述第二偏振態(tài)光，以及利用所述多模干涉區(qū)域?qū)λ銎窆夂退霰菊窆膺M行混頻；
[0025]發(fā)送偏振分離和混頻后的光。
[0026]本發(fā)明還提供了一種光接收機，其特征在于，包括上述混頻器，多個光電探測器，及放大器；
[0027]所述混頻器用于接收本振光和外部輸入的與所述本振光相對應(yīng)的偏振光，對所述偏振光中的第一偏振態(tài)光和第二偏振態(tài)光進行偏振分離，對所述偏振光和所述本振光進行混頻處理，并輸出經(jīng)過偏振分離和混頻后的光，所述第一偏振態(tài)光和所述第二偏振態(tài)光的偏振方向相互正交；
[0028]多個所述光電探測器分別用于接收所述經(jīng)過偏振分離和混頻后的光，并將所述經(jīng)過偏振分離和混頻后的光轉(zhuǎn)換為電信號；
[0029]所述放大器用于接收自身所對應(yīng)的所述光電探測器所轉(zhuǎn)化的電信號，并放大輸出所接收到的電信號。
[0030]在第一種可能的實現(xiàn)方式中，所述光接收機還包括激光器，所述激光器用于產(chǎn)生所述本振光。
[0031]本發(fā)明實施例提供的所述混頻器，可應(yīng)用在所述光接收機中。在所述混頻器中，所述第一多模干涉區(qū)域和所述第二多模干涉區(qū)域?qū)崿F(xiàn)所述偏振光與所述本振光的90°混頻功能，所述第一光子晶體陣列分離所述偏振光為第一偏振態(tài)光和所述第二偏振態(tài)光，從而實現(xiàn)了所述混頻器的偏振分束和混頻的功能。相比于現(xiàn)有技術(shù)中的利用分立器件進行偏振分束和90°混頻的解決方案，本發(fā)明實施例提供的所述混頻器，采用一個器件同時實現(xiàn)偏振分束和90°混頻的功能，尺寸較小，無需長波導(dǎo)連接，從而簡化了所述光接收機的設(shè)計，降低了器件的復(fù)雜度，提高了集成度，也節(jié)約了器件成本。另外，相對于現(xiàn)有的陣列波導(dǎo)光柵結(jié)構(gòu)，本發(fā)明實施例提供的所述混頻器的尺寸較小，因而所述混頻器的傳輸損耗和耦合損耗較小。
【附圖說明】
[0032]為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對實施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0033]圖1是本發(fā)