一種基於自偏振分集的高速直檢光ofdm系統及方法
2023-05-08 23:47:06
一種基於自偏振分集的高速直檢光ofdm系統及方法
【專利摘要】一種基於自偏振分集的高速直檢光OFDM系統及方法，涉及光通信領域，包括通過光纖鏈路連接的光發送端和光接收端，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轉換器，光分路器的另一個支路連接光環形器的第一埠，光環形器的第二埠依次連接第一光纖布拉格光柵、法拉第旋轉片、第二光纖布拉格光柵，第二光纖布拉格光柵連接光環形器的第三埠，光環形器的第四埠依次連接第二光探測器、第二A/D轉換器，所述第一A/D轉換器和第二A/D轉換器共同連接DSP處理器。本法發明不需要偏振控制器來動態控制偏振狀態，能夠接收和處理雙偏振信息，並能消除傳輸中引入的PMD的影響。
【專利說明】—種基於自偏振分集的高速直檢光OFDM系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光通信領域，具體來講是一種基於自偏振分集的高速直檢光OFDM系統及方法。
【背景技術】
[0002]近年來光OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,即正交頻分復用)技術在光通信領域被廣泛研究，由於其具有高譜效率、抗色散、處理靈活等一系列優點，在下一代高速光傳輸和光接入領域具有廣闊的應用前景。按照調製方式和接收端的不同，光OFDM可分為兩種類型:使用IQ調製和相干檢測的相干光0FDM、主要使用光強度調製(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，可實現偏振復用等優點，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，但複雜的收發器件如偏振復用/解復用器件、雙IQ調製器、相干接收機仍相對昂貴，限制了相干光技術目前只能被用於長距傳輸系統中。在成本敏感的短距離傳輸系統中，人們仍傾向使用強度調製和直接探測等技術，因此，直檢光OFDM在諸如城域網、接入網中仍有重要的應用價值。
[0003]由於帶寬需求的指數倍增長，40Gb/s及以上速率的光網絡在核心網、城域網、接入網中有著越來越大的需求。若基於直檢光OFDM能夠在80km級別傳輸中以較低成本實現高速光傳輸系統，將具有巨大市場前景。直檢光OFDM的主要問題在於:PMD (PolarizationMode Dispersion,偏振模色散)會引起子載波SOP (state of polarization,偏振態)隨頻率偏轉，這種子載波和載波的偏差將導致信號衰落，也導致信號的偏振態不能被利用，因此直檢光OFDM系統需要跟蹤PMD狀態以消除其影響，並儘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。
【發明內容】
[0004]針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在於提供一種基於自偏振分集的高速直檢光OFDM系統及方法，不需要偏振控制器來動態控制偏振狀態，能夠接收和處理雙偏振信息，並能消除傳輸中引入的PMD的影響。
[0005]為達到以上目的，本發明提供一種基於自偏振分集的高速直檢光OFDM系統，包括通過光纖鏈路連接的光發送端和光接收端，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轉換器，光分路器的另一個支路連接光環形器的第一埠，光環形器的第二埠依次連接第一光纖布拉格光柵、法拉第旋轉片、第二光纖布拉格光柵，第二光纖布拉格光柵連接光環形器的第三埠，光環形器的第四埠依次連接第二光探測器、第二 A/D轉換器，所述第一 A/D轉換器和第二 A/D轉換器共同連接DSP處理器。
[0006]在上述技術方案的基礎上，所述光發送端包括依次連接的雷射器、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數據調製器。
[0007]在上述技術方案的基礎上，所述光纖鏈路包括多組光纖和光放大器。[0008]在上述技術方案的基礎上,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]本發明還提供一種基於自偏振分集的高速直檢光OFDM方法，包括步驟:S1.光發送端發出光信號，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行功率分光，第一路光信號依次經過第一光探測器、第一 A/D轉換器後，進入DSP處理器；第二路光信號進入光環形器，首先經過第一布拉格光柵反射子載波或載波，實現子載波和載波分離，其中被反射的子載波或載波進入光環形器；由第一布拉格光柵透射的載波或子載波經過法拉第旋轉片後，其偏振方向旋轉90度，再經由第二布拉格光柵透射繼續進入光環形器，與被反射的子載波或載波合併後從光環形器送出，依次經過第二光探測器、第二 A/D轉換器後，進入DSP處理器。
[0010]在上述技術方案的基礎上，所述第二路光信號由第一埠進入光環形器，由第二埠送出，經過第一布拉格光柵反射的子載波或載波，繼續進入第二埠，由第三埠送出，經過第一布拉格光柵反射的子載波或載波繼續進入第三埠，與偏振方向旋轉90度的載波或子載波合併後，由第四埠送出。
[0011]在上述技術方案的基礎上，所述第二路光信號由第一埠進入光環形器，由第二埠送出，經由第一布拉格光柵透射的載波或子載波，經過法拉第旋轉片使其偏振方向旋轉90度，再經由第二布拉格光柵透射後，由繼續進入第三埠，與被反射的子載波或載波合併後，從光環形器的第四埠送出。
[0012]在上述技術方案的基礎上，所述第一路光信號和第二路光信號分別經過探測後進入DSP處理器，並在DSP處理器中處理以消除PMD。
[0013]在上述技術方案的基礎上，所述光發送端中，雷射器發出光信號分為兩路，其中一路I/Q調製後，與另一路未調製的光合路後放大傳入光纖鏈路中，經光纖鏈路進入光接收端。
[0014]本發明的有益效果在於:
[0015]1、本發明通過在光接收端分路後，旋轉其中一路光信號的子載波或載波的偏振態，兩分路光信號經光探測器接收後，經DSP處理可相加消除PMD的幹擾，不需要偏振控制器或相干接收機即能實現雙偏振傳輸，降低應用成本。
[0016]2、本發明基於直接檢測，採用光環行器、布拉格光柵、法拉第旋轉片等無源器件以及光電探測器構建了自偏振分集接收裝置，相對於相干光接收技術，簡單緊湊，硬體成本較低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明基於自偏振分集的高速直檢光OFDM系統圖。
[0018]附圖標記:
[0019]1-第一埠，2-第二埠，3-第三埠，4-第四埠。
【具體實施方式】
[0020]以下結合附圖及實施例對本發明作進一步詳細說明。
[0021]如圖1所示，本發明基於自偏振分集的高速直檢光OFDM系統，通過光纖鏈路連接的光發送端和光接收端。所述光發送端包括雷射器，雷射器依次與光分路器、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數據調製器。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轉換器。所述光分路器的另一個支路連接光環形器的第一埠 1，光環形器的第二埠 2依次連接第一光纖布拉格光柵(FBG)、法拉第旋轉片、第二光纖布拉格光柵,第二光纖布拉格光柵連接光環形器的第三埠 3，光環形器的第四埠 4依次連接第二光探測器、第二A/D轉換器，所述第一 A/D轉換器和第二 A/D轉換器共同連接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]本發明基於自偏振分集的高速直檢光OFDM方法，包括步驟:
[0023]S1.光發送端中，雷射器發出光信號經由光分路器分成兩路，其中一路光信號經過I/Q調製後，與另一路光信號通過光合路器合併成一路後，再經過光放大器放大，傳入光纖鏈路中，最後進入光接收端。
[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，並將輸入的光信號進行功率分光，分成第一路光信號和第二路光信號。第一路光信號經過第一光探測器的探測後，再經由第一 A/D轉換器轉換為數位訊號後，進入DSP處理器。第二路光信號進入光環形器，由第一埠 I進入，然後由第二埠 2送出，首先經過第一布拉格光柵反射子載波或載波，實現子載波和載波分離。其中，被反射的子載波或載波繼續進入第二埠 2，並由第三埠 3送出，再次被第二布拉格光柵反射，由第三埠 3進入光環形器。而經由第一布拉格光柵透射的載波或子載波，經過法拉第旋轉片使其偏振方向旋轉90度，再經由第二布拉格光柵透射後，由第三埠 3進入光環形器。經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90度的載波或子載波二者合併後，由第四埠 4送出。然後經過第二光探測器的探測後，再經由第二 A/D轉換器轉換為數位訊號後，同樣進入DSP處理器。兩路信號進入DSP處理器。由於其中一路光信號的子載波或載波的偏振態旋轉了 90度，因此兩路光信號通過光探測後，DSP處理器內簡單相加，就可以相互抵消PMD的幹擾。
[0025]本實施例中，假定第一布拉格光柵僅反射載波光，第二布拉格光柵由於與其相同，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:第二路光信號經過第一埠 I進入，由第二埠 2送出，經過第一布拉格光柵反射後，進入第二埠 2;再由第三埠 3送出，經由第二布拉格光柵反射後，進入第三埠 3 ;再與偏振方向旋轉90度的子載波合併後，由第四埠 4送出；依次經由第二光探測器、第二 A/D轉換器後，進入DSP處理器。
[0027]所述接收端第二路光信號中的子載波路徑為:第二路光信號經過第一埠 I進入，由第二埠 2送出，而經由第一布拉格光柵透射到法拉第旋轉片，其偏振方向旋轉90度後，再經由第二布拉格光柵透射，進入第三埠 3 ;再與被反射的載波合併後，由第四埠 4送出；依次經由第二光探測器、第二 A/D轉換器後，進入DSP處理器。
[0028]本發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。這種實現造成第二支路中載波和子載波的路徑與上述實施例相反，但同樣實現了分離載波和子載波，以及有選擇的旋轉其中一個的偏振態的目的，實驗效果不變。
[0029]本發明不局限於上述實施方式，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護範圍之內。本說明書中未作詳細描述的內容屬於本領域專業技術人員公知的現有技術。
【權利要求】
1.一種基於自偏振分集的高速直檢光OFDM系統,包括通過光纖鏈路連接的光發送端和光接收端，其特徵在於: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轉換器，光分路器的另一個支路連接光環形器的第一埠，光環形器的第二埠依次連接第一光纖布拉格光柵、法拉第旋轉片、第二光纖布拉格光柵，第二光纖布拉格光柵連接光環形器的第三埠，光環形器的第四埠依次連接第二光探測器、第二A/D轉換器，所述第一 A/D轉換器和第二 A/D轉換器共同連接DSP處理器。
2.如權利要求1所述的基於自偏振分集的高速直檢光OFDM系統，其特徵在於:所述光發送端包括依次連接的雷射器、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數據調製器。
3.如權利要求1所述的基於自偏振分集的高速直檢光OFDM系統，其特徵在於:所述光纖鏈路包括多組光纖和光放大器。
4.如權利要求1所述的基於自偏振分集的高速直檢光OFDM系統，其特徵在於:所述第一光纖布拉格光柵和第二光纖布拉格光柵的參數相同，能反射光信號中的載波或子載波，讓子載波或載波透射。
5.一種基於權利要求1所述系統的基於自偏振分集的高速直檢光OFDM方法,其特徵在於，包括步驟: 51.光發送端發出光信號，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行功率分光，第一路光信號依次經過第一光探測器、第一 A/D轉換器後，進入DSP處理器；第二路光信號進入光環形器，首先經過第一布拉格光柵反射子載波或載波，實現子載波和載波分離，其中被反射的子載波或載波進入光環形器；由第一布拉格光柵透射的載波或子載波經過法拉第旋轉片後，其偏振方向旋轉90度，再經由第二布拉格光柵透射繼續進入光環形器，與被反射的子載波或載波合併後從光環形器送出，依次經過第二光探測器、第二 A/D轉換器後，進入DSP處理器。
6.如權利要求5所述的基於自偏振分集的高速直檢光OFDM方法，其特徵在於:所述第二路光信號由第一埠進入光環形器，由第二埠送出，經過第一布拉格光柵反射的子載波或載波，繼續進入第二埠，由第三埠送出，經過第一布拉格光柵反射的子載波或載波繼續進入第三埠，與偏振方向旋轉90度的載波或子載波合併後，由第四埠送出。
7.如權利要求5所述的基於自偏振分集的高速直檢光OFDM方法，其特徵在於:所述第二路光信號由第一埠進入光環形器，由第二埠送出，經由第一布拉格光柵透射的載波或子載波，經過法拉第旋轉片使其偏振方向旋轉90度，再經由第二布拉格光柵透射後，由繼續進入第三埠，與被反射的子載波或載波合併後，從光環形器的第四埠送出。
8.如權利要求5所述的基於自偏振分集的高速直檢光OFDM方法，其特徵在於:所述第一路光信號和第二路光信號分別經過探測後進入DSP處理器，並在DSP處理器中處理以消除 PMD。
9.如權利要求5所述的基於自偏振分集的高速直檢光OFDM方法，其特徵在於:所述光發送端中，雷射器發出光信號分為兩路，其中一路I/Q調製後，與另一路未調製的光合路後放大傳入光纖鏈路中，經光纖鏈路進入光接收端。
【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 優先權日:2013年9月13日
【發明者】劉武, 楊奇, 張旭 申請人:武漢郵電科學研究院