專利名稱：連續(xù)平衡路徑補償?shù)墓怆娊邮諜C及其補償方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光電接收機。特別是涉及一種采用微光學方法對DPSK/DQPSK解 調后的雙束光進行的連續(xù)平衡路徑補償?shù)墓怆娊邮諜C及其補償方法。
背景技術：
新的調制方式和解調接收方式逐漸在超高速，大容量光通信技術中成為主流。在 這些新型調制方式中，差分二相相移鍵控(Differential Phase-shift Keying, DPSK)與 差分四相相移鍵控(Differential Quadrature Phase-shift Keying，DQPSK)受到了尤 其廣泛的關注。相對于強度調制方式，這兩種調制碼型的優(yōu)點在于提高的了接收機的靈敏 度和系統(tǒng)對各種線性以及非線性損傷的容限。DPSK調制方式的最大優(yōu)點在于，在達到相 同的誤碼率情況下對光信噪比的要求降低了 3dB(使用平衡檢測的接收方式)；DQPSK是 一種多級的差分相移鍵控方式，它以相鄰碼元之間的四種相位差代表傳輸?shù)谋忍匦畔ⅲc DPSK相比，在同樣的碼元速率下，DQPSK傳輸?shù)谋忍芈适荄PSK的兩倍。因此使用DQPSK 調制方式的系統(tǒng)對色度色散(Chromatic Dispersion, CD)與偏振膜色散(Polarization ModeDispersion,PMD)的容忍度相對于DPSK系統(tǒng)提高了約1倍，同時降低了對光學濾波的 要求。因此，DPSK/DQPSK已逐漸成為應用于40Gb/s以上高速光通信系統(tǒng)最主要的調制方 式。DPSK/DQPSK平衡光電接收機主要包括兩個部分DPSK/DQPSK光解調器(光學部 分)和用于檢測信號強度的平衡探測器及相應射頻(Radio Frequency,RF)電路部分，其原 理結構可以用附圖-1來表示。附圖中圖-1是DQPSK平衡光電接收機的原理結構圖，由于對 稱平衡檢測的要求，尤其在高速條件下，必須確保其解調信號路徑的高度對稱性。信號路徑 的對稱性要求體現(xiàn)在兩個方面首先是在I信號中經(jīng)過非對稱干涉儀解調后的A+和A-路 徑(Q信號也完全類似)，包括干涉儀輸出的兩個光學路徑和經(jīng)兩路光電轉換后的RF放大 和信號合路的光學和電學兩部分，A+和A-路徑必須在合波點實現(xiàn)理想的同步才能得到對 稱的差分信號眼圖；另外，由于I信號和Q信號實際經(jīng)歷的物理路徑(各自的光路和電路) 不同，在輸出端也會引入I/Q信號之間的時延偏差，因此理想的DQPSK平衡光電接收機也必 須有補償I/Q信號相對時延的方法。對于DPSK平衡光電接收機，其光路和電路部分僅相當 于DQPSK的一個分支(I路或Q路)，因此在DPSK平衡光電接收機中，主要是要求對干涉儀 解調后的信號路徑補償，類似圖-1中的A+和A-路徑。針對這些問題，尤其是前面提到的第一個問題，S卩非對稱干涉儀解調后的雙路 差分信號的平衡補償，目前有基于光學和電學的兩種方法。在光學方面，一股通過在 解調后的光路中插入固定光程補償部分來實現(xiàn)路徑補償，該方法在美國專利申請文件 US2007/0003184A1 "Delay time adjustment device and receiver using it，，提至lj。同 樣在該專利申請中，申請人提出了一種電路補償方法，通過在射頻部分(電學)利用不同長 度的連接導線來補償整個接收機的路徑時延。圖2是已有的補償平衡光接收機信號路徑的典型方法(美國專利US2007/0003184A1)，包括光學(圖2(a))和電學(圖2(b)都有，其共同之處是路徑補償是 不連續(xù)的。其中，在光學部分是通過在解調輸出的光信號路徑中加入相應的光程補償片來 調整輸出解調信號的路徑差異，這種補償片可以是通光面均鍍有增透膜的玻璃介質；而在 電路部分，眾所周知，對于高速差分信號而言，即使較小的路徑差就可導致明顯的眼圖(上 /下)不對稱，從而影響對信號的判決，因此在高速平衡光接收機中，對進入平衡光電探測 器對的雙路光信號的光程差，以及光電轉換后的并行差分信號的電路長度差均有嚴格的要 求。然而在具體制作中，在光和電兩個組件部分及其連接過程中均會不同程度引入路徑差 異，很明顯，不連續(xù)的路徑補償將難以適應多種因素引入的光電兩類路徑的長度不確定性， 因此采用具有連續(xù)路徑補償功能的結構十分必要。對于圖2(b)所示的電學路徑補償方法，除了長度不連續(xù)外，實際上還存在另一個 問題，即RF阻抗特性與短線長度的關聯(lián)性，使得電長度的改變常常伴隨阻抗特性的變化， 尤其在20Gb/s以上的高速率寬帶RF路徑上，因為電信號頻率極高，波長很短，信號線長度 的微小改變會顯著改變阻抗特性；另外，即使像美國專利US2007/0003184A1所描述的通過 不同長度連接導線補償?shù)姆椒?，也有微帶片準確安放和如何連接IC等問題；而且當采用電 信號線長度變化補償路徑時，由于RF光電部分并不完整，也無法通過信號在線監(jiān)控方法調 整長度，在這一點上，電學路徑補償方法不如基于完整電學組件的光路調整方法，所以通過 電信號線長度變化補償路徑差在制造上顯然是很難接受的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種使用微光學連續(xù)調節(jié)方式來實現(xiàn)信號路 徑平衡(差分信號同步)的連續(xù)平衡路徑補償?shù)墓怆娊邮諜C及其補償方法。本發(fā)明所采用的技術方案是一種連續(xù)平衡路徑補償?shù)墓怆娊邮諜C，包括分波 棱鏡，位于分波棱鏡的出射光側的第一直角全反射棱鏡，位于分波棱鏡的反射光側的第二 直角全反射棱鏡，位于分波棱鏡一側接收穿過分波棱鏡的從第一直角全反射棱鏡所反射的 光的第三直角全反射棱鏡，位于分波棱鏡以及第三直角全反射棱鏡一側的分別接收穿過分 波棱鏡的從第二直角全反射棱鏡所反射的光以及從第三直角全反射棱鏡所反射的光的用 于調節(jié)輸出光束間距的正方棱柱多面反射鏡，以及位于正方棱柱多面反射鏡遠離第三直角 全反射棱鏡一側的用于補償光程差的第四直角全反射棱鏡，依次從第三直角全反射棱鏡和 正方棱柱多面反射鏡所反射的第一反射光以及依次從第四直角全反射棱鏡和正方棱柱多 面反射鏡所反射的第二反射光共同進入合波輸出電路。所述的合波輸出電路包括有；接收第一反射光的第一光電探測器，與第一光電探 測器相連并將第一光電探測器輸出的電信號放大后送入差分放大器或信號合路器的第一 高速跨阻放大器；以及接收第二反射光的第二光電探測器，與第二光電探測器相連并將第 二光電探測器輸出的電信號放大后送入差分放大器或信號合路器的第二高速跨阻放大器。所述的第一直角全反射棱鏡和第四直角全反射棱鏡均是可移動的直角全反射棱鏡。所述的正方棱柱多面反射鏡為可移動的反射鏡。一種連續(xù)平衡路徑補償?shù)墓怆娊邮諜C，包括3dB分波器，接收3dB分波器出射光 的分波棱鏡，位于分波棱鏡的出射光側的第一直角全反射棱鏡，位于分波棱鏡的反射光側的第二直角全反射棱鏡，所述的分波棱鏡和第二直角全反射棱鏡的入射光路及反射光路上 設置有第一相位補償片和第二相位補償片，依次設置于分波棱鏡一側接收穿過分波棱鏡的 從第一直角全反射棱鏡所反射的光的第四直角全反射棱鏡和第三直角全反射棱鏡，位于分 波棱鏡一側的接收穿過分波棱鏡的從第二直角全反射棱鏡所反射的光的第一直角三棱柱 多面反射鏡，依次設置于第一直角三棱柱多面反射鏡反射光側接收第一直角三棱柱多面反 射鏡的反射光，并再將該反射光反射到第一直角三棱柱多面反射鏡的第五直角全反射棱鏡 和第六直角全反射棱鏡，設置于第四直角全反射棱鏡一側分別對應的接收第四直角全反射 棱鏡和第三直角全反射棱鏡的反射光的第三直角三棱柱多面反射鏡和第二直角三棱柱多 面反射鏡，所述的第一直角三棱柱多面反射鏡所反射的第一反射光、第二直角三棱柱多面 反射鏡所反射的第二反射光、第一直角三棱柱多面反射鏡所反射的第三反射光以及第三直 角三棱柱多面反射鏡所反射的第四反射光共同進入合波輸出電路。所述的合波輸出電路包括有；接收第二反射光的第一光電探測器，接收第一反射 光的第二光電探測器，接收第三反射光的第三光電探測器，以及接收第四反射光的第四光 電探測器，所述的第一光電探測器通過第一高速跨阻放大器連接第一差分放大器或信號合 路器，所述的第二光電探測器通過第二高速跨阻放大器連接第一差分放大器或信號合路 器，所述的第三光電探測器通過第三高速跨阻放大器連接第二差分放大器或信號合路器， 所述的第四光電探測器通過第四高速跨阻放大器連接第二差分放大器或信號合路器。所述的第三直角全反射棱鏡和第五直角全反射棱鏡是可移動的直角全反射棱鏡。所述的第四直角全反射棱鏡和第六直角全反射棱鏡是可移動的直角全反射棱鏡。所述的第三直角三棱柱多面反射鏡和第二直角三棱柱多面反射鏡是可移動的反 射棱鏡。一種連續(xù)平衡路徑補償?shù)墓怆娊邮諜C的補償方法，通過第四直角全反射棱鏡的移 動連續(xù)改變所述的光電接收機輸出光信號的一個分支光程長度，實現(xiàn)對DPSK光解調器干 涉解調后的雙路信號路徑長度的連續(xù)平衡補償?shù)墓δ?；并且通過正方棱柱多面反射鏡的 移動可連續(xù)改變DPSK光解調器干涉解調后的雙路光信號即第一反射光和第二反射光的間 隔，以適應第一、第二光探測器間距的變化。一種連續(xù)平衡路徑補償?shù)墓怆娊邮諜C的補償方法，通過四個可移動的全反射棱 鏡第三直角全反射棱鏡和第五直角全反射棱鏡以及第四直角全反射棱鏡和第六直角全反 射棱鏡，可以連續(xù)改變兩個光解調器干涉解調后輸出的四路光信號的兩兩相對路徑長度， 實現(xiàn)對DQPSK光解調器干涉解調后的兩個雙路信號路徑長度的連續(xù)平衡補償；同時也改變 第二反射光與第一反射光以及第三反射光與第四反射光之間的間隔，以適應第一光探測器 與第二光探測器和第三光探測器與第四光探測器間距的變化。本發(fā)明的連續(xù)平衡路徑補償?shù)墓怆娊邮諜C及其補償方法，具有以下優(yōu)點和積極效 果1、采用微光學方法對DPSK/DQPSK解調器后的雙束光進行路徑補償，具體通過采 用光路上引入可動部件的方法連續(xù)調整其中一束光的光程，補償包括光電平衡檢測器光電 轉換以后RF路徑在內(nèi)的整個雙路信號路徑，實現(xiàn)差分信號精確同步，在光接收機的輸出端 得到對稱的眼圖。2、這種光學路徑補償方法降低了光電平衡檢測器光電轉換部分及高速信號合路
6部分RF路徑的平衡精度要求，更適于光_電模塊化制造的質量控制。3、基于反饋控制的連續(xù)精確時延調整使平衡接收機能夠實時追蹤眼圖的劣化情 況從而對微光學部分進行調整。4、通過可動微光學結構實現(xiàn)輸出光束間距調整的適應性，對于耦合成對的探測器 具有靈活方便的特點。


圖1是DPSK/DQPSK平衡光電接收機原理結構示意圖；圖2是已有的補償平衡光接收機信號路徑的方法，其中，(a)是光學路徑補償，(b)是電學路徑補償；圖3是本發(fā)明涉及的DPSK平衡光電接收機結構示意圖；圖4是本發(fā)明涉及的DQPSK平衡光電接收機結構示意圖；圖5是調節(jié)解調后輸出兩路光信號路徑時延的原理圖；圖6是調節(jié)解調后輸出兩路光信號間隔的原理圖；圖7是I支路輸出的兩路互補光信號的路徑時延補償示意圖；圖8第一反射光和第二反射光之間的間距調整示意圖。其中1 分波棱鏡3 第一直角全反射棱鏡5:第四直角全反射棱鏡7 第一反射光9:第一光電探測器11 第一高速跨阻放大器13、14:RF 信號16:眼圖17、18:合波輸出電路b 改變延時差d 調節(jié)輸出光束間距
具體實施例方式下面結合實施例和附圖對本發(fā)明的連續(xù)平衡路徑補償?shù)墓怆娊邮諜C及其補償方 法做出詳細說明。本專利申請中提到用不同長度的連接導線來補償光電轉換和信號合路部分的電
學路徑差異。如圖3所示，本發(fā)明的連續(xù)平衡路徑補償?shù)墓怆娊邮諜C，包括分波棱鏡1，位于分 波棱鏡1的出射光側的第一直角全反射棱鏡3，位于分波棱鏡1的反射光側的第二直角全反 射棱鏡2，位于分波棱鏡1 一側接收穿過分波棱鏡1的從第一直角全反射棱鏡3所反射的 光的第三直角全反射棱鏡4，位于分波棱鏡1以及第三直角全反射棱鏡4 一側的分別接收 穿過分波棱鏡1的從第二直角全反射棱鏡2所反射的光以及從第三直角全反射棱鏡4所反
2 第二直角全反射棱鏡 4 第三直角全反射棱鏡 6 正方棱柱多面反射鏡 8 第二反射光 10 第二光電探測器10 12 第二高速跨阻放大器 15 差分放大器或信號合路器 0 :3dB分波器 a :DPSK輸入 c 補償光程差距的正方棱柱多面反射鏡6，以及位于正方棱柱多面反射鏡 6遠離第三直角全反射棱鏡4 一側的用于補償光程差的第四直角全反射棱鏡5，依次從第三 直角全反射棱鏡4和正方棱柱多面反射鏡6所反射的第一反射光7以及依次從第四直角全 反射棱鏡5和正方棱柱多面反射鏡6所反射的第二反射光8共同進入合波輸出電路17。所述的合波輸出電路17包括有接收第一反射光7的第一光電探測器9，與第一 光電探測器9相連并將第一光電探測器9輸出的電信號放大后送入差分放大器或信號合路 器15的第一高速跨阻放大器11 ；以及接收第二反射光8的第二光電探測器10，與第二光電 探測器10相連并將第二光電探測器10輸出的電信號放大后送入差分放大器或信號合路器 15的第二高速跨阻放大器12。所述的第一直角全反射棱鏡3和第四直角全反射棱鏡5是可移動的直角全反射棱
fe o通過第四直角全反射棱鏡5的移動連續(xù)改變本光電接收機輸出光信號的一個分 支光程長度，實現(xiàn)對DPSK光解調器干涉解調后的雙路信號路徑長度的連續(xù)平衡補償。這種 補償包括經(jīng)干涉解調后的雙路光信號路徑和第一光電探測器9和第二光電探測器10、第一 高速跨阻放大器11和第二高速跨阻放大器12和差分放大器或信號合路器15等的RF信號 路徑，使雙路RF信號13、14在交匯點一差分放大器或信號合路器15輸出端得到理想對 稱的眼圖16輸出。通過可移動的第一直角全反射棱鏡3的移動連續(xù)改變DPSK光解調器非對稱干涉 儀的時延大小，可適應不同速率的信號解調。所述的正方棱柱多面反射鏡6為可移動的反射鏡。通過一個可移動正方棱柱多面反射鏡6的移動可連續(xù)改變DPSK光解調器干涉解 調后的雙路光信號即第一反射光7和第二反射光8的間隔，可靈活適應第一光電探測器9 和第二光電探測器10的間隔變化。在圖3所示的DPSK光電接收機中，DPSK輸入光信號首先經(jīng)自由空間光DPSK 解調器進行DPSK解調過程從而將相位調制信號轉化為強度調制信號。這里，以典型的 Michelson時延干涉儀型DPSK解調器為例來說明解調器的工作原理DPSK光信號被分波 棱鏡1分為透射光和反射光兩部分，透射光和反射光分別經(jīng)過第一直角全反射棱鏡3第二 直角全反射棱鏡2反射后再次回到分波棱鏡1并發(fā)生干涉，產(chǎn)生兩路互補輸出光強度調制 信號。為了獲得良好的輸出眼圖，本發(fā)明采用微光學連續(xù)調節(jié)技術來補償信號的路徑時延。 具體來講，路徑時延補償部分由第三直角全反射棱鏡4和第四直角全反射棱鏡5以及正方 棱柱多面反射鏡6組成。經(jīng)解調后輸出光信號的其中一路(第一反射光7)被第三直角全 反射棱鏡4反射兩次以改變傳輸方向，對應第二反射光8的那一路光信號則要分別被正方 棱柱多面反射鏡6和第四直角全反射棱鏡5反射從而使兩路光信號平行輸出，便于和平衡 探測器芯片耦合。圖5為調節(jié)輸出光信號路徑時延的原理圖，在圖5所示的平面內(nèi)，若使第三直角全 反射棱鏡4和正方棱柱多面反射鏡6固定不動，在該平面內(nèi)左右移動第四直角全反射棱鏡5 的位置，可以在不改變第一反射光7和第二反射光8之間間隔的情況下連續(xù)調節(jié)解調輸出 兩路光信號的路徑時延(也可以將第四直角全反射棱鏡5和正方棱柱多面反射鏡6固定不 動，左右移動第三直角全反射棱鏡4的位置)，從而使得整個接收機中光學路徑時延與電學
8路徑時延匹配，此時經(jīng)差分輸出后的電眼圖的張開度最大，接收機性能最優(yōu)。為了使解調輸 出的光信號間距與平衡探測器芯片對的間距匹配，可以通過移動正方棱柱多面反射鏡6來 實現(xiàn)，具體實現(xiàn)方式如圖6所示。在圖6所示的平面中，如果左右移動正方棱柱多面反射鏡 6，那么輸出第一反射光7和第二反射光8的間距可以連續(xù)調整，以適應平衡探測器芯片對 的間距。由于解調器的自由光譜范圍(Free Spectral Range, FSR)由光程差唯一確定，為 了適應不同速率的信號解調，也可以將第一直角全反射棱鏡3設計為可移動的形式來改變 時延干涉儀兩臂的光程差，從而使得該接收機能夠匹配不同速率(如40Gb/s，100Gb/s)的 DPSK系統(tǒng)。如圖4所示，本發(fā)明的連續(xù)平衡路徑補償?shù)墓怆娊邮諜C，包括3dB分波器0，接收 3dB分波器0出射光的分波棱鏡1，位于分波棱鏡1的出射光側的第一直角全反射棱鏡3，位 于分波棱鏡1的反射光側的第二直角全反射棱鏡2. 0，所述的分波棱鏡1和第二直角全反射 棱鏡2. 0的入射光路及反射光路上設置有第一相位補償片2. 1和第二相位補償片2. 2，依次 設置于分波棱鏡1一側并接收穿過分波棱鏡1的被第一直角全反射棱鏡3所反射的光的第 四直角全反射棱鏡4. 2和第三直角全反射棱鏡4. 1，位于分波棱鏡1 一側的接收穿過分波棱 鏡1的被第二直角全反射棱鏡2. 0所反射的光的第一直角三棱柱多面反射鏡5. 0，依次設 置于第一直角三棱柱多面反射鏡5. 0反射光側接收第一直角三棱柱多面反射鏡5. 0的反射 光，并再將該反射光反射到第一直角三棱柱多面反射鏡5. 0的第五直角全反射棱鏡5. 1和 第六直角全反射棱鏡5. 2，設置于第四直角全反射棱鏡4. 2 一側分別對應的接收第四直角 全反射棱鏡4. 2和第三直角全反射棱鏡4. 1的反射光的第三直角三棱柱多面反射鏡6. 2和 第二直角三棱柱多面反射鏡6. 1，所述的第一直角三棱柱多面反射鏡5. 0所反射的第一反 射光8. 1、第二直角三棱柱多面反射鏡6. 1所反射的第二反射光7. 1、第一直角三棱柱多面 反射鏡5. 0所反射的第三反射光7. 2以及第三直角三棱柱多面反射鏡6. 2所反射的第四反 射光8. 2共同進入合波輸出電路18。所述的合波輸出電路18包括有接收第二反射光7. 1的第一光電探測器9. 1，接 收第一反射光8. 1的第二光電探測器10. 1，接收第三反射光7. 2的第三光電探測器9. 2，以 及接收第四反射光8. 2的第四光電探測器10. 2，所述的第一光電探測器9. 1通過第一高速 跨阻放大器11. 1連接第一差分放大器或信號合路器15. 1，所述的第二光電探測器10. 1通 過第二高速跨阻放大器12. 1連接第一差分放大器或信號合路器15. 1，所述的第三光電探 測器9. 2通過第三高速跨阻放大器11. 2連接第二差分放大器或信號合路器15. 2，所述的 第四光電探測器10. 2通過第四高速跨阻放大器12. 2連接第二差分放大器或信號合路器 15. 2。所述的第三直角全反射棱鏡4. 1和第五直角全反射棱鏡5. 1是可移動的直角全反 射棱鏡?；蛘咚龅牡谒闹苯侨瓷淅忡R4. 2和第六直角全反射棱鏡5. 2是可移動的直角 全反射棱鏡。通過兩個可移動的第三直角全反射棱鏡4. 1和第五直角全反射棱鏡5. 1 (或第四 直角全反射棱鏡4. 2和第六直角全反射棱鏡5. 2)的移動，既可以連續(xù)改變DQPSK兩分支 光信號(I支路信號和Q支路信號)實際經(jīng)歷的物理路徑長度從而補償輸出端I支路與Q 支路之間的時延偏差；也可以實現(xiàn)對DQPSK光解調器干涉解調后的兩個雙路信號路徑長度 的連續(xù)平衡補償，補償也包括經(jīng)干涉解調后的兩個雙路光信號路徑(即第二反射光7. 1，第一反射光8. 1 ；第三反射光7. 2，第四反射光8. 2)，和第一光電探測器9. 1，第二光電探測器 10. 1 ；第三光電探測器9. 2，第四光電探測器10. 2，和第一高速跨阻放大器11. 1，第二高速 跨阻放大器12. 1 ；第三高速跨阻放大器11. 2，第四高速跨阻放大器12. 2，和第一差分放大 器或信號合路器15. 1，第二差分放大器或信號合路器15. 2等的RF信號路徑，使DQPSK雙路 解調信號I和Q得到理想對稱的眼圖輸出。
通過采用兩組直角全反射棱鏡(第三直角全反射棱鏡4. 1，第四直角全反射棱鏡 4. 2 ；第五直角全反射棱鏡5. 1，第六直角全反射棱鏡5. 2)分開兩路信號(I，Q)的光程路徑 和補償路徑，使入射的DQPSK光信號經(jīng)分路解調和光電轉換后在輸出端第一差分放大器或 信號合路器15. 1和第二差分放大器或信號合路器15. 2可實現(xiàn)相同的(或可控的)信號延 時。所述的第三直角三棱柱多面反射鏡6. 2和第二直角三棱柱多面反射鏡6. 1是可移 動的反射棱鏡。通過采用兩個可移動的第三直角三棱柱多面反射鏡6. 2和第二直角三棱柱多面 反射鏡6. 1可分別連續(xù)改變DQPSK干涉解調后的雙路光信號第二反射光7. 1和第一反射光 8. 1，以及第三反射光7. 2和第四反射光8. 2之間的相對位置，適應第一光電探測器9. 1，第 二光電探測器10. 1 ；第三光電探測器9. 2，第四光電探測器10. 2的間隔變化。在圖4所示的DQPSK光電接收機中，入射DQPSK光信號首先經(jīng)過3dB分波器0被 分為功率相等的兩路信號，作為I和Q兩路分支。I和Q兩路分支分別經(jīng)歷了一個DPSK解 調過程，其原理光路圖與圖3所示的DPSK解調光路類似。需要注意到的是，在DQPSK解調 器中，I路解調分支與Q路解調分支有一個η /2相位差，為了實現(xiàn)I與Q支路的相位差，力口 入了第一相位補償片2. 1和第二相位補償片2. 2作為相位調節(jié)裝置從而使得I支路與Q支 路的光譜響應曲線在頻域上分開四分之一的自由光譜范圍(0.25FSR)。下面我們針對I支 路與Q支路分別說明Q支路輸出的兩路互補光信號(光束7. 3與8. 3)的路徑時延補償由第三直角全 反射棱鏡4. 1和第五直角全反射棱鏡5. 1，以及第一直角三棱柱多面反射鏡5. 0和第二直 角三棱柱多面反射鏡6. 1實現(xiàn)。其實現(xiàn)原理圖如圖7所示，具體操作時，可將第五直角全反 射棱鏡5. 1設為可動元件，在圖7所示的平面內(nèi)左右移動第五直角全反射棱鏡5. 1的位置 (也可以將第三直角全反射棱鏡4. 1設為可動元件，左右移動第三直角全反射棱鏡4. 1的位 置)，便可在不改變輸出光束間距的情況下實現(xiàn)對光束7. 3與8. 3的路徑調節(jié)，經(jīng)路徑調節(jié) 后輸出光束為第一反射光8. 1和第二反射光7. 1 ；同樣，第一反射光8. 1和第二反射光7. 1 之間的間距可以通過移動第二直角三棱柱多面反射鏡6. 1來實現(xiàn)，以匹配輸出光信號的間 距與平衡第一光電探測器9. 1與第二光電探測器10. 1的間距，具體操作如圖8所示。I支 路的情況與Q支路類似，I支路的解調輸出光束為7. 4和8. 4，它們之間的路徑時延補償部 分由第四直角全反射棱鏡4. 2和第六直角全反射棱鏡5. 2，第一直角三棱柱多面反射鏡5. 0 和第三直角三棱柱多面反射鏡6. 2組成。為了調整輸出光束7. 4與8. 4之間的路徑時延從 而獲得良好的眼圖輸出，可以將第六直角全反射棱鏡5. 2設為可動元件，在圖4所示的平面 內(nèi)左右移動第六直角全反射棱鏡5. 2的位置(也可以將第四直角全反射棱鏡4. 2設為可動 元件，在圖4所示的平面內(nèi)左右移動第四直角全反射棱鏡4. 2的位置)，獲得補償后的Q支 路輸出第三反射光7. 2，第四反射光8. 2。與Q支路相同，光束第三反射光7. 2與第四反射光8. 2之間的間距可以通過移動第三直角三棱柱多面反射鏡6. 2來實現(xiàn)，以匹配輸出光信 號的間距與第三光電探測器9. 2與第四光電探測器10. 2的間距，這里就不再贅述。需要注 意到的是，在DQPSK解調光路部分，由于解調輸出的光束7. 3與8. 4需要穿過第四直角全反 射棱鏡4. 2與第五直角全反射棱鏡5. 1，因此在第四直角全反射棱鏡4. 2與第五直角全反射 棱鏡5. 1表面上對應光束7. 3與8. 4的通過部分，需要鍍有相應的增透膜。與DPSK光電接收機不同，由于I信號和Q信號實際經(jīng)歷的物理路徑(各自的光路 和電路)不同，在DQPSK輸出端也會引入I/Q信號的時延偏差。為了匹配四個輸出端口之間 的時延， 同樣可以通過調節(jié)I支路(或者Q支路)的路徑來實現(xiàn)。具體來說，對于I支路， 可以通過同時調節(jié)第三直角全反射棱鏡4. 1與第四直角全反射棱鏡4. 2與第五直角全反射 棱鏡5. 1來補償I支路與Q支路之間的路徑時延。參考圖3，本發(fā)明的連續(xù)平衡路徑補償?shù)墓怆娊邮諜C的補償方法，其特征在于，通 過第四直角全反射棱鏡5的移動連續(xù)改變所述的光電接收機輸出光信號的一個分支光程 長度，實現(xiàn)對DPSK光解調器干涉解調后的雙路信號路徑長度的連續(xù)平衡補償?shù)墓δ?；并?通過正方棱柱多面反射鏡6的移動可連續(xù)改變DPSK光解調器干涉解調后的雙路光信號即 第一反射光7和第二反射光8的間隔，以適應第一、第二光探測器9，10間距的變化。參考圖4，本發(fā)明的的連續(xù)平衡路徑補償?shù)墓怆娊邮諜C的補償方法，其特征在于， 通過四個可移動的全反射棱鏡第三直角全反射棱鏡4. 1和第五直角全反射棱鏡5. 1以及 第四直角全反射棱鏡4. 2和第六直角全反射棱鏡5. 2，可以連續(xù)改變兩個光解調器干涉解 調后輸出的四路光信號7. 1,7. 2,8. 1,8. 2的兩兩相對路徑長度，實現(xiàn)對DQPSK光解調器干 涉解調后的兩個雙路信號路徑長度的連續(xù)平衡補償；同時也改變光信號7. 1與8. 1以及光 信號7. 2與8. 2之間的間隔，以適應第一光探測器9. 1與第二光探測器10. 1和第三光探測 器9. 2與第四光探測器10. 2間距的變化。
權利要求
一種連續(xù)平衡路徑補償?shù)墓怆娊邮諜C，其特征在于包括分波棱鏡(1)，位于分波棱鏡(1)的出射光側的第一直角全反射棱鏡(3)，位于分波棱鏡(1)的反射光側的第二直角全反射棱鏡(2)，位于分波棱鏡(1)一側接收穿過分波棱鏡(1)的從第一直角全反射棱鏡(3)所反射的光的第三直角全反射棱鏡(4)，位于分波棱鏡(1)以及第三直角全反射棱鏡(4)一側的分別接收穿過分波棱鏡(1)的從第二直角全反射棱鏡(2)所反射的光以及從第三直角全反射棱鏡(4)所反射的光的用于調節(jié)輸出光束間距的正方棱柱多面反射鏡(6)，以及位于正方棱柱多面反射鏡(6)遠離第三直角全反射棱鏡(4)一側的用于補償光程差的第四直角全反射棱鏡(5)，依次從第三直角全反射棱鏡(4)和正方棱柱多面反射鏡(6)所反射的第一反射光(7)以及依次從第四直角全反射棱鏡(5)和正方棱柱多面反射鏡(6)所反射的第二反射光(8)共同進入合波輸出電路(17)。
2.根據(jù)權利要求1所述的連續(xù)平衡路徑補償?shù)墓怆娊邮諜C，其特征在于所述的合波 輸出電路(17)包括有；接收第一反射光(7)的第一光電探測器(9)，與第一光電探測器(9) 相連并將第一光電探測器(9)輸出的電信號放大后送入差分放大器或信號合路器(15)的 第一高速跨阻放大器(11)；以及接收第二反射光(8)的第二光電探測器(10)，與第二光電 探測器(10)相連并將第二光電探測器(10)輸出的電信號放大后送入差分放大器或信號合 路器(15)的第二高速跨阻放大器(12)。
3.根據(jù)權利要求1所述的連續(xù)平衡路徑補償?shù)墓怆娊邮諜C，其特征在于，所述的第一 直角全反射棱鏡(3)和第四直角全反射棱鏡(5)均是可移動的直角全反射棱鏡。
4.根據(jù)權利要求1所述的連續(xù)平衡路徑補償?shù)墓怆娊邮諜C，其特征在于，所述的正方 棱柱多面反射鏡(6)為可移動的反射鏡。
5.一種連續(xù)平衡路徑補償?shù)墓怆娊邮諜C，其特征在于包括3dB分波器(0)，接收3dB 分波器(0)出射光的分波棱鏡(1)，位于分波棱鏡(1)的出射光側的第一直角全反射棱鏡 (3)，位于分波棱鏡(1)的反射光側的第二直角全反射棱鏡(2. 0)，所述的分波棱鏡(1)和第 二直角全反射棱鏡(2. 0)的入射光路及反射光路上設置有第一相位補償片(2. 1)和第二相 位補償片(2. 2)，依次設置于分波棱鏡(1) 一側接收穿過分波棱鏡(1)的從第一直角全反射 棱鏡(3)所反射的光的第四直角全反射棱鏡(4. 2)和第三直角全反射棱鏡(4. 1)，位于分 波棱鏡(1) 一側的接收穿過分波棱鏡(1)的從第二直角全反射棱鏡(2.0)所反射的光的第 一直角三棱柱多面反射鏡(5.0)，依次設置于第一直角三棱柱多面反射鏡(5.0)反射光側 接收第一直角三棱柱多面反射鏡(5.0)的反射光，并再將該反射光反射到第一直角三棱柱 多面反射鏡(5.0)的第五直角全反射棱鏡(5. 1)和第六直角全反射棱鏡(5. 2)，設置于第 四直角全反射棱鏡(4. 2) 一側分別對應的接收第四直角全反射棱鏡(4. 2)和第三直角全反 射棱鏡(4. 1)的反射光的第三直角三棱柱多面反射鏡(6. 2)和第二直角三棱柱多面反射鏡 (6. 1)，所述的第一直角三棱柱多面反射鏡(5.0)所反射的第一反射光(8. 1)、第二直角三 棱柱多面反射鏡(6. 1)所反射的第二反射光(7. 1)、第一直角三棱柱多面反射鏡(5. 0)所反 射的第三反射光(7.2)以及第三直角三棱柱多面反射鏡(6.2)所反射的第四反射光(8.2) 共同進入合波輸出電路(18)。
6.根據(jù)權利要求5所述的連續(xù)平衡路徑補償?shù)墓怆娊邮諜C，其特征在于，所述的合波 輸出電路(18)包括有；接收第二反射光(7. 1)的第一光電探測器(9. 1)，接收第一反射光 (8. 1)的第二光電探測器(10. 1)，接收第三反射光(7. 2)的第三光電探測器(9. 2)，以及接2收第四反射光(8.2)的第四光電探測器(10. 2)，所述的第一光電探測器(9. 1)通過第一高 速跨阻放大器(11. 1)連接第一差分放大器或信號合路器(15. 1)，所述的第二光電探測器 (10. 1)通過第二高速跨阻放大器(12. 1)連接第一差分放大器或信號合路器(15. 1)，所述 的第三光電探測器(9. 2)通過第三高速跨阻放大器(11.2)連接第二差分放大器或信號合 路器(15. 2)，所述的第四光電探測器(10. 2)通過第四高速跨阻放大器(12. 2)連接第二差 分放大器或信號合路器(15. 2)。
7.根據(jù)權利要求5所述的連續(xù)平衡路徑補償?shù)墓怆娊邮諜C，其特征在于，所述的第三 直角全反射棱鏡(4. 1)和第五直角全反射棱鏡(5. 1)是可移動的直角全反射棱鏡。
8.根據(jù)權利要求5所述的連續(xù)平衡路徑補償?shù)墓怆娊邮諜C，其特征在于，所述的第四 直角全反射棱鏡(4. 2)和第六直角全反射棱鏡(5. 2)是可移動的直角全反射棱鏡。
9.根據(jù)權利要求5所述的連續(xù)平衡路徑補償?shù)墓怆娊邮諜C，其特征在于，所述的第三 直角三棱柱多面反射鏡(6. 2)和第二直角三棱柱多面反射鏡(6. 1)是可移動的反射棱鏡。
10.一種權利要求1所述的連續(xù)平衡路徑補償?shù)墓怆娊邮諜C的補償方法，其特征在于， 通過第四直角全反射棱鏡(5)的移動連續(xù)改變所述的光電接收機輸出光信號的一個分支 光程長度，實現(xiàn)對DPSK光解調器干涉解調后的雙路信號路徑長度的連續(xù)平衡補償?shù)墓δ埽?并且通過正方棱柱多面反射鏡(6)的移動可連續(xù)改變DPSK光解調器干涉解調后的雙路光 信號即第一反射光(7)和第二反射光(8)的間隔，以適應第一、第二光探測器(9，10)間距 的變化。
11.一種權利要求5所述的連續(xù)平衡路徑補償?shù)墓怆娊邮諜C的補償方法，其特征在于， 通過四個可移動的全反射棱鏡第三直角全反射棱鏡(4. 1)和第五直角全反射棱鏡(5. 1) 以及第四直角全反射棱鏡(4. 2)和第六直角全反射棱鏡(5. 2)，可以連續(xù)改變兩個光解調 器干涉解調后輸出的四路光信號(7. 1)、(7.2)、(8. 1)、(8.2)的兩兩相對路徑長度，實現(xiàn)對 DQPSK光解調器干涉解調后的兩個雙路信號路徑長度的連續(xù)平衡補償；同時也改變第二反 射光(7. 1)與第一反射光(8. 1)以及第三反射光(7. 2)與第四反射光(8. 2)之間的間隔， 以適應第一光探測器(9. 1)與第二光探測器(10. 1)和第三光探測器(9. 2)與第四光探測 器(10. 2)間距的變化。
全文摘要
一種連續(xù)平衡路徑補償?shù)墓怆娊邮諜C，有分別位于分波棱鏡出射光側的第一直角全反射棱鏡，反射光側的第二直角全反射棱鏡，一側接收穿過分波棱鏡的從第一直角全反射棱鏡所反射的光的第三直角全反射棱鏡；位于分波棱鏡和第三直角全反射棱鏡一側的分別接收穿過分波棱鏡從第二直角全反射棱鏡所反射的光以及從第三直角全反射棱鏡所反射的光的正方棱柱多面反射鏡，位于正方棱柱多面反射鏡遠離第三直角全反射棱鏡一側的第四直角全反射棱鏡，依次從第三直角全反射棱鏡和正方棱柱多面反射鏡所反射的第一反射光以及依次從第四直角全反射棱鏡和正方棱柱多面反射鏡所反射的第二反射光共同進入合波輸出電路。本發(fā)明方法簡單，調節(jié)和控制方便，能夠獲得對稱理想的差分信號眼圖。
文檔編號G02B26/00GK101860397SQ201010198360
公開日2010年10月13日 申請日期2010年6月11日 優(yōu)先權日2010年6月11日
發(fā)明者傅焰峰, 張玓, 江毅, 羅勇 申請人:武漢光迅科技股份有限公司