光學外差接收機的製作方法

2023-07-27 23:16:46

專利名稱:光學外差接收機的製作方法
本發明涉及光學外差接收機。
在1985年9月12日出版的「電子學通訊」第21卷第19期的867至868頁上，描述了一個用于振幅移位鍵控法(ASK)和微分移位鍵控法(DPSK)調製過的信號的光學外差接收機。一個2×2的光纖耦合器的兩個輸入口分別接收線偏振光和圓偏振光，這個耦合器的其中一個輸出口與偏振選擇分束器相連，此分束器輸送兩束相位正交的光信號，該光信號經獨立的光電轉換和解調以後，相疊加形成一個有用的信號。為了改進這個接收機的靈敏度，如圖1所示，採用一個獨立於該接收機的自動偏振控制器。對於這個偏振控制，沒有說明具體的實施例和方法。
因此，本發明的目的是詳細說明怎樣才能在一個光學外差接收機中採用簡單的方式實現偏振控制。通過主權利要求
中的裝置達到這個目的。從屬權利要求
中包括了進一步的改進和不同的調製方法。
這種新型外差接收機的優點是適宜接收以很高的比特率調製的信號，因為它的中間頻率，至少就振幅移位鍵控法、移相鍵控法和微分移相鍵控法調製過的信號來說，與信號帶寬相比可以是非常低的。
現在參考本發明的實施例，其中圖1是用于振幅移位鍵控法調製過的信號的光學接收機;
圖2是用於移相鍵控法調製過的信號的光學接收機;
圖3是用於移頻鍵控法調製過的信號的光學接收機。
如圖1所示，這個光學外差接收機具有一個非偏振的、非雙折射的耦合器K，K的一個輸入口接收來自光發射器的光Es，這束光通過了放在耦合器K前面的兩個連續的偏振控制元件PW、PE，K的另一個輸入口接收來自本機振蕩器LO的圓偏振光ELO。使Es＝｜Es｜exp(ivt)和ELO＝｜ELO｜exp(iwt)。
根據所使用的調製方法，Es採用振幅調製(ASK)、頻率調製(FSK)或相位調製(PSK、DPSK)。
耦合器K的一個輸出口輸出有用的光學信號Ek＝｜Ek｜exp(ift)，式中f＝v-w，另一個輸出口提供信號-Ek，這兩個輸出信號都具有疊加在其上的本機振蕩器LO的散粒噪聲作為同相分量。耦合器K的兩個輸出口與部件Q相連，Q分別提供兩個輸出信號Qx＝｜Q｜sin ft和Qy＝｜Q｜cos ft，這兩個輸出信號不再具有疊加在其上的LO散粒噪聲了。信號Qx、Qy送入解調器D，D輸出解調過的有用信號N，和通過控制器RW和偏振控制元件PW調節光Es的偏振角度的控制信號SW，以及通過控制器RE和偏振控制元件PE調節光Es的橢圓度的控制信號SE。
部件Q含有兩個偏振選擇分束器P1，P2，信號Ek和-Ek分別輸入P1和P2，每個分束器後面都跟隨著W1至W4中的兩個光電轉換器，每個光電轉換器的輸出都與前端放大器V1至V4中的一個相連。前端放大器V1的輸出連接於放大器VX的正相輸入，前端放大器V3的輸出連接於VX的反相輸入。前端放大器V2的輸出連接於放大器VY的正相輸入，前端放大器V4的輸出連接於VY的反相輸入。放大器VX輸出信號Qx，而放大器VY輸出信號Qy。
用於解調振幅移位鍵控法調製信號的解調器D含有混合器M，M使信號Qx、Qy相乘形成控制信號SE。D中還包括全波整流器G1和全波整流器G2，信號Qx和Qy分別輸入到G1和G2中去。兩個全波整流器的輸出通過減法器
D彼此相減形成控制信號Sw，並通過加法器A彼此相加形成有用信號N。
在另一個實施例中，整流器G1、G2被乘法器所取代，使信號Qx、Qy自乘。
為了解調微分移相鍵控法調製的信號，信號Qx輸入到一個乘法器，信號Qy輸入到另一個乘法器，這兩個未延遲的信號通過延遲元件產生一個等於一畢特時鐘周期的延遲。
圖2所示的光學外差接收機與圖1的區別在於其部件Q′和解調器D′適用於移相鍵控法調製過的信號。
部件Q′象圖1的部件Q一樣，含有兩個偏振選擇分束器P1和P2，信號Ek和-Ek分別輸入到P1和P2中，而且每個分束器都跟隨著W1至W4中的兩個光電轉換器。轉換器W1和W3是電學串聯的，這個串聯組與轉換器W2和W4的串聯組相併聯。轉換器W1和W3的連接點與轉換器W2和W4的連接點分別與倒相放大器VX′和VY′相連，每個倒相放大器都具有反饋電阻R，VX′和VY′分別輸出信號Qx和Qy。
在解調器D′中，控制信號SE、SW的產生方式與圖1解調器D相同。混合器M的輸出信號具有正比於sin2ft的波形。這個輸出信號通過帶通頻譜濾波器F(F的頻率調到2f)，然後輸入到兩個分頻器TX、TY，這兩個分頻器組成兩個在不同的邊緣觸發和提供方波電壓的觸發器。每個觸發器都跟隨一個濾波器FX、FY，FX、FY僅僅使包含在各自方波電壓內的基波通過。濾波器FX輸出電壓sin ft給混合器MX，信號Qx也輸入到MX，濾波器FY輸出電壓cos ft給混合器MY，信號Qy也輸入到MY。混合器MX、MY的輸出信號輸入到加法器A，A輸出有用信號N。
圖3所示的光學外差接收機與圖1的區別在於其部件Q″和解調器D″適用於移頻鍵控法調製過的信號。
部件Q″就是在圖1中的部件Q中去掉第二偏振選擇分束器P2、光電轉換W3和W4、放大器V3、V4、VX、VY得到的。
解調器D″是在圖1解調器D中的整流器G1、G2之前放入兩個帶通濾波器BX、BY得到的。這兩個濾波器被調諧至使用頻率，並使移頻鍵控法調製過的信號變成振幅移位鍵控法調製過的信號。
圖3未示出用於本機振蕩器LO的自動頻率控制，這個頻率控制對於保證信號Qx、Qy的中心頻率與帶通濾波器BX、BY的中心頻率相符合或許是必要的。
部件Q、Q′和Q″適用於任何一個實施例，因為它們與所使用的調製方法無關。在另一個實施例中，部件Q″的偏振選擇分束器P1由兩個偏振器取代，每個偏振器都與耦合器K的一個輸出相連，而且兩個偏振器的方位相差90°。這樣的偏振器在光纖光學和集成光學技術中使用起來比偏振選擇分束器更容易一些。
權利要求
1.一種光學外差接收機，其特徵在於包括一個具有兩個輸入口和兩個輸出口的光耦合(K)，這兩個輸入口分別接收線偏振光和圓偏振光，兩種偏振光中的一束有用信號調製；至少一個與耦合器(K)的其中一個輸出口相連的偏振選擇分束器，或者與耦合器(K)的兩個輸出口相連的偏振器；至少兩個用於所接收的偏振角相差90°的光束的光電轉換器，這兩個光電轉換器的輸出提供兩個位相差90°的射頻信號；一個輸出有用信號(N)的運算電路；兩個用於控制線偏振光的偏振角和橢圓度使光束保持45°或135°的不變偏振角的控制器(RW、RE)，偏振角的控制通過由射頻信號(Qx、Qy)之間的振幅差控制的第一個偏振控制元件(PW)實現，橢圓度的控制通過由射頻信號(Qx、Qy)的位相角控制的第二個偏振控制元件(PE)實現。
2.權利要求
1所要求的光學外差接收機，其特徵是對于振幅移位鍵控法調製，通過全波整流和位相相差90°的兩個射頻信號(Qx，Qy)相加得到有用信號(N)。
3.權利要求
1所要求的光學外差接收機，其特徵是對于振幅移位鍵控法調製，通過使射頻信號平方、相加得到有用信號(N)，對於微分移相鍵控法調製，通過使每個射頻信號(Qx，Qy)乘以經延遲的自身信號(Qx，Qy)，然後讓位相相差90°的兩個合成射頻信號相加得到有用信號(N)。
4.權利要求
2或3所要求的光學外差接收機，其特徵是對於移頻鍵控法調製，射頻信號(Qx、Qy)在經整流或相乘以前，通過帶通濾波轉換成振幅移位鍵控法調製的信號。
5.權利要求
1所要求的光學外差接收機，其特徵是對於移相鍵控法調製，射頻信號(Qx、Qy)輸入到三個混合器中，從第一個混合器(M)的輸出信號得到sin ft和cos ft形式的信號(其中，f＝中間頻率)，並把這兩個信號輸入到另外兩個混合器中，使這兩個混合器中輸出的信號具有±sin2ft和±cos2ft的形式，並且使這兩個信號相加得到有用信號(N)。
6.前述權利要求
中的任何一個所要求的光學外差接收機，其特徵是耦合器(K)的第二個輸出口也與一個其後連接兩個光電轉換器的偏振選擇分束器相連，並且四個光電轉換器(W1、W2、W3、W4)的輸出信號的電壓或電流相減得到射頻信號(Qx、Qy)。
專利摘要
公開一種用于振幅移位鍵控法、移相鍵控法、移頻鍵控法和微分移相鍵控法調製過的信號的具有偏振控制器的光學外差接收機。它包括以差分檢測器原理工作的部件(Q、Q′、Q″)，以消除發射圓偏振光的本機振蕩器(LO)的散粒噪聲；還包括直角相位解調器(D、D′、D″)，該解調器除輸出有用信號(N)外，還提供偏振控制信號(S、Sw)，用該控制信號調節接收光(Es)的橢圓度和偏振角，使接收光(Es)以45°或135°線性偏振。
文檔編號H04B10/06GK87104453SQ87104453
公開日1988年1月27日 申請日期1987年6月27日
發明者弗裡德曼·莫爾 申請人:阿爾卡達有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan