fsa1相同的采样频率。基于这样的事实,即本地光信号los(t)的相位分量以明显低于电基带信号des(k)(如图1所示)的信号频率的速率改变,采样率fsa2可以选择成比采样速率fsa1小。因此,如图2所示确定本地光信号los(t)的相位偏移PO带有明显优势,因为这时可以使用以降低的采样率fsa2
[0050] 图3详细示出了相位补偿PCS的步骤。所推导出的时间离散电基带信号des(k)利用数字滤波器DF1进行滤波,以获取经修改的电信号mdes(k)。提供给数字滤波器DF1的相位偏移PO已经在推导步骤POD(如图2所示)中推导出来,该项表示为ejdeas(k)。
[0051] 为此,将时间离散电振幅信号deas(k’)的采样率调整为时间离散电基带信号des(k)的采样率fsa1。这由图3中的事实示出,即,电振幅信号deas(k)具有与电基带信号des(k)相同的时间离散索引k。
[0052] 电基带信号des(k)在数字滤波器DF1中乘以项e-jdeas(k),以补偿所确定的本地光信号的相位偏移。
[0053] 可以通过上采样来将电振幅信号eas(k’)的采样率调整为电基带信号des(k)的采样率fsa1。
[0054] 图4示出了振幅修改AM的附加步骤,其可以在模数转换ADC的步骤和相位偏移推导POD的步骤之间实施,这两个步骤已经在图2中示出了。所推导出的电振幅信号deas(k’)可能遭受由图2所示光变换器件OCD的非线性行为所引起的非线性化,该OCD用于将本地光信号的光相位分量变换为光振幅信号。这种非线性化在振幅修改步骤AM中,通过根据补偿图2所示光相位至振幅变换器件OCD的非线性行为的预定义压缩扩展器函数、修改电振幅信号deas(k’)的振幅而得到补偿。
[0055] 在图2的光变换器件OCD具有线性行为、但根据具有不等于1的斜率的线性函数进行动作的情况下,振幅修改AM的步骤可以简单地包括利用常数因子对电振幅信号deas(k’)的缩放。
[0056] 图5a示出了用于推导时间离散电信号des(k)的步骤DS1的子步骤。在混合步骤MIX中,使用本地光信号los(t),从经相位调制的光信号os(t)推导出模拟电同相信号分量eis(t)和模拟电正交信号分量eqs(t)。在下一步骤模数转换ADC内,模拟电信号分量eis(t),IQS(t)被变换为生成的相应的时间离散电信号分量deis(k),deqs(k)。
[0057] 在叠加SUS的进一步的步骤中,生成的时间离散电信号分量deis(k),deqs(k)被叠加,以产生时间离散电信号des(k)。
[0058] 图5b详细示出了叠加SUS的步骤。时间离散电正交信号分量deqs(k)乘以因子j,并继而与时间离散电同相信号分量deis(k)相加。这产生了时间离散电信号des(k)。图6示出了混合单元MIXU,其可以用于执行之前在图5a中示出的混合MIX步骤。
[0059] 图6示出了具有
电场ES(t)的所接收光信号os(t),其可以由振幅As(t)、频率ωs和相位 描述为等式2。
[0060] 本地光信号los(t)具有电场EL(t),其可以由振幅Al、频率ωl和相位 描述为等式1。
[0061] 光信号os(t)被提供至线性偏振器LP。线性偏振器LP对光信号os(t)进行偏振,使得得到的光信号具有针对混合单元MIXU的两个偏振分束器PBS1,PBS2的
主轴线旋转了45度
角的电场。本地光信号los(t)被提供给线性偏振器LP,其将光信号和电场进行对齐,使得其与随后的四分之一波片QWP的快光轴对齐。
[0062] 四分之一波片QWP引起传入光信号的圆偏振,这相对于偏振分束器PBS1,PBS2的主轴线产生相应分量,这些分量被偏移了π/2的相位。离开四分之一波片QWP的、与偏振分束器PBS1,PBS2的通过轴对齐的光分量被移位π/2,而其他分量不会经历相位移位。
[0063] 来自线性偏振LP的经线性偏振的光信号os(t)由半反射镜HRM分发至偏振分束器PBS1,PBS2。此外,离开四分之一波片QWP的圆偏振光信号的两个信号分量也由此半反射镜HRM分发至偏振分束器PBS1,PBS2。
[0064] 到达偏振分束器PBS1的光信号被分光,使得位于与偏振分束器PBS1的通过轴线对齐的偏振平面内的光信号被传送至
光电二极管PDA。在与偏振分束器PBS1的反射轴线对齐的偏振平面中进入偏振分束器PBS1的光信号被反射至光电二极管PDB。到达光电二极管PDA的光信号的电场可以描述为电场EA(t)。到达光电二极管PDB的光信号的电场可以描述为电场EB(t)。
[0065] 与对应于偏振分束器PBS2的通过轴线对应的偏振平面相对齐地进入偏振分束器PBS2的光信号被传递至光电二极管PDD上。在与偏振分束器PBS2的反射轴线对齐的偏振平面中进入偏振分束器PBS2的光信号被反射至光电二极管PDC。
[0066] 到达光电二极管PDC的光信号的电场可以视为电场EC(t)。到达光电二极管PDD的光信号的电场可以视为电场ED(t)。
[0067] 现在,可以在下文详细描述到达光电二极管PDA,PDB,PDC,PDD的电场。
[0068] 电场ES(t)不会经历偏振分束器PBS1已知的半反射镜HRM产生的任何相位移位。因此,电场ES(t)不会遭受相位移位。电场EO(t)遭受归因于半反射镜HRM的反射产生的相位移位π/2,以及由四分之一波片QWP引起的相位移位π/2。因此,电场EL(t)在到达光电二极管PDA之前会经历总计为π的相位偏移。因此,电场EA(t)可以描述为等式7。
[0069] 电场ES(t)在到达光电二极管PDB之前,会经历归因于偏振分束器PBS1内的反射引起的相位移位π/2。电场EO(t)在到达光电二极管PDB之前,将在半反射镜处经历第一相位移位π/2以及在偏振分束器PBS1内的反射期间经历第二相位移位π/2。因此,电场EB(t)可以写为等式8。
[0070] 电场ES(t)在到达光电二极管PDC之前,会经历归因于半反射镜HRM处的反射引起的相位移位π/2,以及在偏振分束器PBS2内的反射期间经历相位移位π/2。电场EL(t)在到达光电二极管PDC之前,会在反射期间、在偏振分束器PBS2内经历相位移位π/2。因此,电场EC(t)可以写为等式9。
[0071] 电场ES(t)在到达光电二极管PDD之前,会在半反射镜HRM处经历相位移位π/2。此外,电场EO(t)在到达光电二极管PDD之前,在四分之一波片QWP内经历相位移位π/2。因此,电场ED(t)可以写为等式10。
[0072] 光电二极管PDA、PDB、PDC、PDD在其输出处生成电信号,其对应于到达光电二极管PDA、PDB、PDC、PDD的电场的强度,因此,每个光电二极管PDA、PDB、PDC、PDD生成电信号|EA(t)|2,|EB(t)|2,|EC(t)|2,|ED(t)|2这些电信号等于到达光电二极管PDA、PDB、PDC、PDD的电信号的幅度的平方。
[0073] 从光电二极管PDC提供的电信号|EC(t)|2中减去光电二极管PDB提供的电信号|EB(t)|2这产生了信号Q(t),其可以示出并描述为:
[0074]
[0075] 此外,从光电二极管PDD提供的电信号|ED(t)|2中减去光电二极管PDA提供的电信号|EA(t)|2,这会产生电信号I(t),其可以推导为:
[0076]
[0077] 在电信号I(t),Q(t)中,相位 可以示为
[0078]
[0079] 在本地光信号los(t)的频率ωL基本上等于光信号os(t)的频率ωS的情况下,信号I(t)、Q(t)的相位 被减小为光信号os(t)的相位 与本地光信号los(t)的相位之间的差值,即
[0080]
[0081] 因此,信号I(t)可被视为通过将光信号os(t)与本地光信号los(t)混合得到的光基带信号的电同相信号分量I(t)=eis(t)。此外,出于以上解释的相同原因,信号Q(t)可被视作通过混合光信号os(t)与本地光信号los(t)得到的光基带信号的电正交信号分量Q(t)=eqs(t)。
[0082] 图7示出了用于对经相位调制的光信号OD进行解调的器件。光信号os(t)在光
接口OIF处被接收。此光信号os(t)与本地光信号los(t)一起被提供至混合单元MIXU,如之前图6中描述的。本地光信号los(t)由本地振荡器提供,其可以是光器件OD的集成部分。
[0083] 混合单元MIXU生成电同相信号分量eis(t)和电正交信号分量eqs(t)。模数转换器ADC1将模拟电信号分量eis(t),eqs(t)变换为相应的时间离散电信号分量deis(k),deqs(k)。
[0084] 时间离散电信号分量deis(k),deqs(k)被提供至处理单元PU。该处理单元PU通过将正交信号分量deq(k)乘以因子j并将其与电同相信号分量deis(k)相加而将时间离散电信号分量deis(k),deqs(k)进行叠加。这产生了时间离散基带信号des(k)。
[0085] 本地光信号los(t)的一部分被提供至光变换器件OCD,其将本地光信号los(t)的光相位分量变换为光振幅信号oas(t)。光电变换器件将光振幅信号oas(t)变换为电振幅信号eas(t)。模数转换器ADC2将电振幅信号eas(t)转换为时间离散电振幅信号deas(k’)。
[0086] 时间离散电振幅信号deas(k’)被提供至处理单元PU,其确定本地光信号los(t)与jeas(k)用于生成光信号os(t)的载波信号之间的相位偏移,作为项e 。
[0087] 利用数字滤波器DF1,处理单元PU通过将电基带信号des(k)乘以项ejdas(k)来补偿本地光信号los(t)的相位偏移。
[0088] 这产生了经修改的电信号mdes(k)。利用数字滤波器DF,处理单元PU补偿由光信道引起的色散。这产生了经补偿的电信号CDS(k)。
[0089] 图8示出了扩展的光器件OD2,其可以用在这样的情况中:光信号os(t)使用偏振分割复用的原理来在两个正交偏振平面内承载数字数据。
[0090] 所接收的光信号os(t)由偏振分束器PBS分为第一偏振光信号POS1(t)和第二偏振光信号POS2(t)。
[0091] 偏振光信号POS1(t)和POS2(t)的每一个由相应的混合单元MIXU1、MIXU2处理,以便使用本地光信号los(t)产生相应的电信号分量ESC1、ESC2。相应的电信号分量ESC1和ESC2继而由模数转换器ADC转换为相应的数字电信号分量DESC1,DESC2。以对应于之前针对图7描述的方式,从离散电信号分量DESC1、DESC2的每个集合中推导出相应的电基带信号des1(k)、des2(k)。每个电基带信号des1(k)和des2(k)由数字滤波器DF1进行滤波,以补偿本地光信号los(t)的相位误差,如之前针对图7详细描述的。
[0092] 因此,从每个电基带信号des1(k)、des2(k)获取相应的经修改的电信号mdes1(k)、mdes2(k)。这些经修改的信号继而由数字滤波器DF进行滤波,用于补偿由光信道引起的色散。这产生了相应的经补偿的电信号cdes1(k),cdes2(k)。在偏振分割复用POLDEM的步骤内,这些信号继而可以经历由诸如恒模
算法之类的算法进行的均衡。这种均衡可以通过对信号cdes1(k)、cdes2(k)进行滤波的四个
有限脉冲响应滤波器来执行,可以根据在发射侧使用的PSK或QAM星座图来从信号cdes1(k)、cdes2(k)推导出相应的数据流。有限脉冲响应滤波器的滤波系数可以使用恒模算法来确定,该算法在“Digital Coherent Optical Receivers:Algorithms and Subsystems,Seb J.Savory,IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS,VOL.16,NO.5,SEPTEMBER/OCTOBER20102”中进行了描述。
[0093] 器件OD和/或OD2进一步适用于执行针对图1-图8描述的一个或多个方法的其他步骤。对于计算步骤,器件OD和/或OD2可以依赖于信号处理单元PU和/或图7和图8中未明确示出的其他单元。
[0094] 描述和附图仅示出了本发明的原理。由此,可以理解,本领域技术人员应该能够设计出各种布置,尽管这些布置未在此处明确描述或示出,但是这些布置体现本发明的原理并且包括在本发明的精神和范围内。此外,此处描述的所有示例在原理上可以显式扩展为仅用于教导目的,以辅助读者理解本发明的原理和本
发明人所贡献的概念以促进
现有技术,并且这些示例可以在不限制于这种明确记载的示例和条件的情况下进行解释。而且,此处记载本发明原理、方面和实施方式的所有陈述以及本发明的特定示例意在包括本发明的等同物。
[0095] 图7和图8中示出的各种元素的功能,包括标记为“器件”、“单元”或“处理单元”的任何功能
块可以通过使用专用
硬件和能够与适当
软件结合地执行软件的硬件来提供。在由处理器提供时,这些功能可以由单个专用处理器、单个共享处理器或多个个体处理器(其中的某些可以是共享的)来提供。而且,术语“处理单元”、“器件”或“单元”的明确使用不应当理解为仅涉及能够执行软件的硬件,并且可以隐式地包括但不限于
数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成
电路(ASIC)、现场可编程
门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读
存储器(ROM)、随机
访问存储器(RAM)和
非易失性存储器。也可以包括其他硬件,传统的和/或定制的均可。本领域技术人员应当理解,此处的任何
框图代表体现本发明原理的示意性电路的原理性视图。