基于光強度調制信號的偏振無關直接檢測系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖通信領域，具體是涉及一種基于光強度調制信號的偏振無關直接檢測系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]目前的低成本光纖通信系統(tǒng)通常采用強度調制和直接檢測的方式，主要應用于光互聯(lián)、接入網和城域網等領域?，F有的光纖通信系統(tǒng)大多都限制于單偏振傳輸，因此，現有的光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量受到限制，無法滿足市場的應用需求。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了克服上述【背景技術】的不足，提供一種基于光強度調制信號的偏振無關直接檢測系統(tǒng)及方法，在不顯著增加系統(tǒng)成本的情況下，將系統(tǒng)的傳輸容量提高到原來的兩倍。
[0004]本發(fā)明提供一種基于光強度調制信號的偏振無關直接檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括發(fā)送端和接收端，所述發(fā)送端包括第一激光器、第一偏振分束器、第一強度調制器、第二強度調制器、偏振耦合器、第二激光器、第三激光器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、耦合器，第一激光器的輸出端與第一偏振分束器的輸入端相連，第一偏振分束器有兩個輸出端，一個輸出端連接第一強度調制器，另一個輸出端連接第二強度調制器，第一強度調制器的輸出端、第二強度調制器的輸出端均與偏振親合器的輸入端相連，第二激光器的輸出端與第一偏振控制器的輸入端相連，第三激光器的輸出端與第二偏振控制器的輸入端相連，偏振耦合器的輸出端、第一偏振控制器的輸出端、第二偏振控制器的輸出端均與親合器的輸入端相連，耦合器的輸出端與單模光纖相連；
[0005]所述接收端包括第二偏振分束器、第一光電探測器、第二光電探測器、第一模數轉換器、第二模數轉換器、數字信號處理芯片，第二偏振分束器有兩個輸出端，一個輸出端連接第一光電探測器，另一個輸出端連接第二光電探測器，第一光電探測器通過第一模數轉換器與數字信號處理芯片相連，第二光電探測器通過第二模數轉換器與數字信號處理芯片相連。
[0006]在上述技術方案的基礎上，所述兩個導頻信號與偏振復用信號中心頻率的頻率差分別為fl、f2，第一光電探測器與第一模數轉換器之間設置有第一低通濾波器，第二光電探測器與第二模數轉換器之間設置有第二低通濾波器，用于濾除fl與f2之間的拍頻分量，減小直流分量，增加第一模數轉換器、第二模數轉換器的響應，以提高偏振無關直接檢測的精度。
[0007]在上述技術方案的基礎上，所述第一強度調制器、第二強度調制器采用內調制或者外調制的方式。
[0008]在上述技術方案的基礎上，所述第一強度調制器、第二強度調制器均采用馬赫-曾德調制器MZM或者直接調制激光器DML。
[0009]在上述技術方案的基礎上，所述數字信號處理芯片為2X 2MBTO數字信號處理器。
[0010]本發(fā)明還提供一種應用于上述系統(tǒng)的基于光強度調制信號的偏振無關直接檢測方法，包括以下步驟:
[0011 ]在發(fā)送端，第一激光器發(fā)出的光信號經過第一偏振分束器，分為兩束相互垂直的偏振狀態(tài)的信號，一束進入第一強度調制器，另一束進入第二強度調制器，一路電信號加載到第一強度調制器，另一路電信號加載到第二強度調制器，第一強度調制器、第二強度調制器對兩個偏振態(tài)的信號分別進行調制，生成兩個偏振調制信號，兩個偏振調制信號經過偏振耦合器后，形成偏振復用信號;第二激光器產生的一束激光通過第一偏振控制器，第三激光器產生的一束激光通過第二偏振控制器，生成偏振方向互相垂直的兩束激光，作為兩個導頻信號，用于在接收端與偏振復用信號進行拍頻，用來實現偏振無關的光信號接收;兩個導頻信號與偏振復用信號一起進入耦合器，形成發(fā)射信號，進入單模光纖傳輸；
[0012]在接收端，第二偏振分束器將收到的發(fā)射信號分為兩束相互垂直的偏振狀態(tài)的信號，一束進入第一光電探測器，另一束進入第二光電探測器，第一光電探測器輸出的信號經過第一模數轉換器后，進入2 X 2MIM0數字信號處理器;第二光電探測器輸出的信號經過第二模數轉換器后，進入2X2MIM0數字信號處理器;接收端采用直接檢測與數字信號處理技術相結合的方式，進行信號恢復，過程如下:對兩束相互垂直的偏振狀態(tài)的信號分別經過重采樣變成雙倍采樣，然后用傳統(tǒng)的恒模算法進行處理，對恢復出的信號直接進行判決。
[0013]在上述技術方案的基礎上，所述兩個導頻信號的波長與偏振復用信號的波長有一定的偏移，偏移量小于接收端的帶寬。
[0014]在上述技術方案的基礎上，所述兩個導頻信號與偏振復用信號中心頻率的頻率差分別為fl、f2，fl與f2相等。
[0015]在上述技術方案的基礎上，所述兩個導頻信號與偏振復用信號中心頻率的頻率差分別為fl、f2，fl與f2不相等。
[0016]在上述技術方案的基礎上，所述第一光電探測器與第一模數轉換器之間設置有第一低通濾波器，第二光電探測器與第二模數轉換器之間設置有第二低通濾波器，用于濾除fl與f2之間的拍頻分量，減小直流分量，增加第一模數轉換器、第二模數轉換器的響應，以提尚偏振無關直接檢測的精度。
[0017]與現有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點如下:
[0018](I)本發(fā)明首次提出在基于光強度調制信號的直接檢測系統(tǒng)中采用偏振復用的方法，在接收端用低復雜度的數字信號處理方法進行恢復，該數字信號處理方法主要是針對偏振復用的強度調制和直接檢測系統(tǒng)的，具體采用2X2MIM0(Multiple Input MultipleOutput，多進多出)的方法，對收到的雙偏振信號進行數字信號處理，在不顯著增加系統(tǒng)成本的情況下，將系統(tǒng)的傳輸容量提高到原來的兩倍。
[0019](2)相比于現有的光纖通信系統(tǒng)傳輸0FDM(0rthogonal Frequency Divis1nMultiplexing，正交頻分復用)信號，本發(fā)明傳輸的是強度調制的單載波信號，恢復信號時，只需要用恒模算法，并且不用考慮頻率偏移和激光器的相位噪聲影響，因此，本發(fā)明能夠有效簡化接收端的數字信號處理的復雜度。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明中基于光強度調制信號的偏振無關直接檢測系統(tǒng)的基礎實施例的結構示意圖。
[0021]圖2是本發(fā)明實施例中的光譜圖。
[0022]圖3是本發(fā)明實施例中接收端進行偏振無關直接檢測的流程圖。
[0023]圖4是本發(fā)明中基于光強度調制信號的偏振無關直接檢測系統(tǒng)的優(yōu)選實施例的結構示意圖。
[0024]圖5是本發(fā)明實施例中2X2MBTO數字信號處理器恢復出的信號的星座圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
[0026]參見圖1所示，本發(fā)明實施例提供一種基于光強度調制信號的偏振無關直接檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括發(fā)送端和接收端，發(fā)送端包括第一激光器、第一偏振分束器、第一強度調制器、第二強度調制器、偏振耦合器、第二激光器、第三激光器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、親合器，第一激光器的輸出端與第一偏振分束器的輸入端相連，第一偏振分束器有兩個輸出端，一個輸出端連接第一強度調制器，另一個輸出端連接第二強度調制器，第一強度調制器的輸出端、第二強度調制器的輸出端均與偏振耦合器的輸入端相連，第二激光器的輸出端與第一偏振控制器的輸入端相連，第三激光器的輸出端與第二偏振控制器的輸入端相連，偏振耦合器的輸出端、第一偏振控制器的輸出端、第二偏振控制器的輸出端均與耦合器的輸入端相連，親合器的輸出端與單模光纖相連。
[0027]第一強度調制器、第二強度調制器可以采用內調制或者外調制的方式，例如采用MZM(Mach_Zhender Modulator，馬赫-曾德調制器)或者DML(Direct modulated laser，直接調制激光器)。
[0028]參見圖1所示，接收端包括第二偏振分束器、第一光電探測器、第二光電探測器、第一模數轉換器、第二模數轉換器、數字信號處理芯片，第二偏振分束器有兩個輸出端，一個輸出端連接第一光電探測器，另一個輸出端連接第二光電探測器，第一光電探測器通過第一模數轉換器與數字信號處理芯片相連，第二光電探測器通過第二模數轉換器與數字信號處理芯片相連，數字信號處理芯片為2X2Mn?)(Multiple Input Multiple Output，多進多出)數字信號處理器。
[0029]本發(fā)明實施例還提供一種應用于上述系統(tǒng)的基于光強度調制信號的偏振無關直接檢測方法，包括以下步驟:
[°03°]參見圖1所不，在發(fā)送端，第一激光器發(fā)出的光信號經過第一偏振分束器，分為兩束相互垂直的偏振狀態(tài)的信號，一束進入第一強度調制器，另一束進入第