基于时间间插归零码的偏振复用光通信方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于时间间插归零码的偏振复用光通信方法及系统，方法包括步骤：连续波激光器输出的线偏振光经偏振分束器，形成两路等功率且偏振态相互正交的光载波，偏振分束器慢轴与线偏振光偏振方向成45度；两路待传输比特流经预编码形成两路数据，分别调制到两路光载波上，形成两路调制后光信号，经偏振合束器完成偏振复用，形成偏振复用信号S并传输；将接收的S的相位信息转换成幅度信息，经光电转换和电滤波得电信号，送入抽样判决器，将判决得到的数据按两路待传输比特流在时间上的间插关系分开，形成两路数据流，分别对应两路待传输比特流。本发明不依赖自动偏振控制器或复杂的相干接收，能有效提升偏振复用系统的抗非线性能力。

权利要求

1.一种基于时间间插归零码的偏振复用光通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、连续波激光器输出的线偏振光经过偏振分束器，形成两路等功率且偏振态相互正交的光载波C1、C2，所述偏振分束器的慢轴与所述线偏振光的偏振方向成45度角；两路待传输比特流经预编码处理形成两路数据D1、D2，将D1、D2分别调制到所述光载波C1、C2上，形成两路调制后的光信号S1、S2，所述两路调制后的光信号S1、S2的偏振态相互正交，S1、S2均采用RZ码型和差分相移键控编码，且在时间上均满足脉冲间插关系；S1、S2经偏振合束器完成偏振复用，形成偏振复用信号S并传输；

B、将接收的所述偏振复用信号S中的相位信息转换成幅度信息，经光电转换和电滤波得到电信号，再将所述电信号送入抽样判决器，将判决得到的数据按照所述两路待传输比特流在时间上的间插关系分开，形成两路数据流R1和R2，分别对应所述两路待传输比特流。

2.如权利要求1所述的基于时间间插归零码的偏振复用光通信方法，其特征在于：所述两路调制后的光信号S1、S2的符号周期相同，所述抽样判决器的抽样间隔是S1、S2符号周期的一半。

3.如权利要求1或2所述的基于时间间插归零码的偏振复用光通信方法，其特征在于：

所述偏振复用信号S通过波分复用器/解复用器、光放大器、光纤、色散补偿光纤和可重构型光分插复用器ROADM构成的传输链路进行传输。

4.一种基于时间间插归零码的偏振复用光通信系统，其特征在于：包括顺次相连的偏振复用发射机、传输链路和偏振复用接收机，所述偏振复用发射机包括连续波激光器、偏振分束器、两个预编码器、两个RZ DPSK调制器和偏振合束器，连续波激光器输出线偏振光，进入偏振分束器，所述偏振分束器的慢轴与输入线偏振光的偏振方向成45度角，偏振分束器输出两路等功率且偏振态相互正交的光载波C1、C2；两路待传输比特流分别经预编码器完成预编码后，形成两路数据D1、D2，D1、D2分别经RZ DPSK调制器调制到两路光载波C1、C2上，形成两路调制后的光信号S1、S2，所述两路调制后的光信号S1、S2的偏振态相互正交，S1、S2均采用RZ码型和差分相移键控编码，且在时间上均满足脉冲间插关系；S1、S2经偏振合束器完成偏振复用，形成偏振复用信号S，S经过传输链路到达偏振复用接收机；

所述偏振复用接收机包括顺次相连的光延迟干涉器、平衡或单端接收器及抽样判决器，光延迟干涉器将接收到的偏振复用信号S中的相位信息转换成幅度信息，平衡或单端接收器完成光电转换和电滤波，并将得到的电信号送入抽样判决器，抽样判决器将判决得到的数据按照所述两路待传输比特流在时间上的间插关系分开，形成两路数据流R1和R2，分别对应偏振复用发射机中的两路待传输比特流。

5.如权利要求4所述的基于时间间插归零码的偏振复用光通信系统，其特征在于：所述传输链路包括波分复用器/解复用器、光放大器、光纤、色散补偿光纤和可重构型光分插复用器ROADM。

6.如权利要求4或5所述的基于时间间插归零码的偏振复用光通信系统，其特征在于：

所述两路调制后的光信号S1、S2的符号周期相同，所述抽样判决器的抽样间隔是S1、S2符号周期的一半。

说明书

基于时间间插归零码的偏振复用光通信方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及光通信领域，特别是涉及一种基于时间间插归零码的偏振复用光通信方法及系统。

背景技术

[0002] 光波是横电磁波，具有偏振特性。对于光纤通信，光的偏振性既带来了偏振模色散、偏振相关损耗等需克服的挑战，也使得在强度、相位、频率等功能之外，可以利用光的偏振来携带信息，例如九十年代后期提出的PolMux(Polarization Multiplexing，偏振复用)技术。PolMux技术需要借助于自动偏振控制器，但是目前商用的自动偏振控制器性能有限并且价格昂贵，直接导致PolMux技术目前仍无法得到工程应用。

[0003] 近年来业界研究的基于数字信号处理的光相干接收技术，可以在不需要自动偏振控制器的前提下，实现电域的偏振解复用，但光相干接收技术囿于其复杂性和模数转换器等器件的性能，难以在短期内商用。

[0004] 随着技术的发展，光传输中的线性损伤大都已有相应较好的解决手段，非线性损伤对系统传输性能的限制凸显出来。G.Charlet et al.提出通过相邻脉冲偏振交替的方法，破坏非线性效应的偏振条件，有效提升海缆光传输系统的抗非线性能力。C.Xie et al.则指出偏振复用系统中最大的非线性效应是XPolM(Cross Polarization Modulation，交叉偏振调制)，提出iRZ(Time-interleaving Return-to-Zero，时间间插归零码)可以有效抑制XPolM。

[0005] 因此，为了利用PolMux技术的高谱效率，适应网络对底层带宽的要求，需要提出现实可行的偏振复用技术方案，使其既能破解光域、电域偏振解复用技术受制于器件性能和技术成熟度限制的难题，同时又能有效提升偏振复用系统的抗非线性能力。

发明内容

[0006] 本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种基于时间间插归零码的偏振复用光通信方法及系统，其既不依赖于自动偏振控制器等目前性能有限的器件，或者复杂的相干接收，又能够有效提升偏振复用系统的抗非线性能力。

[0007] 本发明提供的基于时间间插归零码的偏振复用光通信方法，包括以下步骤：A、连续波激光器输出的线偏振光经过偏振分束器，形成两路等功率且偏振态相互正交的光载波C1、C2，所述偏振分束器的慢轴与所述线偏振光的偏振方向成45度角；两路待传输比特流经预编码处理形成两路数据D1、D2，将D1、D2分别调制到所述光载波C1、C2上，形成两路调制后的光信号S1、S2，S1、S2经偏振合束器完成偏振复用，形成偏振复用信号S并传输；B、将接收的所述偏振复用信号S中的相位信息转换成幅度信息，经光电转换和电滤波得到电信号，再将所述电信号送入抽样判决器，将判决得到的数据按照所述两路待传输比特流在时间上的间插关系分开，形成两路数据流R1和R2，分别对应所述两路待传输比特流。

[0008] 在上述技术方案中，所述两路调制后的光信号S1、S2的偏振态相互正交。

[0009] 在上述技术方案中，所述两路调制后的光信号S1、S2均采用RZ码型和差分相移键控编码，且在时间上均满足脉冲间插关系。

[0010] 在上述技术方案中，所述两路调制后的光信号S1、S2的符号周期相同，所述抽样判决器的抽样间隔是S1、S2符号周期的一半。

[0011] 在上述技术方案中，所述偏振复用信号S通过波分复用器/解复用器、光放大器、光纤、色散补偿光纤或者可重构型光分插复用器ROADM构成的传输链路进行传输。

[0012] 本发明提供的基于时间间插归零码的偏振复用光通信系统，包括顺次相连的偏振复用发射机、传输链路和偏振复用接收机，所述偏振复用发射机包括连续波激光器、偏振分束器、两个预编码器、两个RZ DPSK调制器和偏振合束器，连续波激光器输出线偏振光，进入偏振分束器，所述偏振分束器的慢轴与输入线偏振光的偏振方向成45度角，偏振分束器输出两路等功率且偏振态相互正交的光载波C1、C2；两路待传输比特流分别经预编码器完成预编码后，形成两路数据D1、D2，D1、D2分别经RZ DPSK调制器调制到两路光载波C1、C2上，形成两路调制后的光信号S1、S2，S1、S2经偏振合束器完成偏振复用，形成偏振复用信号S，S经过传输链路到达偏振复用接收机；所述偏振复用接收机包括顺次相连的光延迟干涉器、平衡或单端接收器及抽样判决器，光延迟干涉器将接收到的偏振复用信号S中的相位信息转换成幅度信息，平衡或单端接收器完成光电转换和电滤波，并将得到的电信号送入抽样判决器，抽样判决器将判决得到的数据按照所述两路待传输比特流在时间上的间插关系分开，形成两路数据流R1和R2，分别对应偏振复用发射机中的两路待传输比特流。

[0013] 在上述技术方案中，所述传输链路包括波分复用器/解复用器、光放大器、光纤、色散补偿光纤或者可重构型光分插复用器ROADM。

[0014] 在上述技术方案中，所述两路调制后的光信号S1、S2的偏振态相互正交。

[0015] 在上述技术方案中，所述两路调制后的光信号S1、S2均采用RZ码型和差分相移键控编码，且在时间上均满足脉冲间插关系。

[0016] 在上述技术方案中，所述两路调制后的光信号S1、S2的符号周期相同，所述抽样判决器的抽样间隔是S1、S2符号周期的一半。

[0017] 本发明利用iRZ的时域脉冲间插特点，以差分相移键控和光延迟干涉为基础，提供一种偏振复用光通信系统，既解决了影响偏振复用技术实用化的难题，又能有效克服偏振复用系统的非线性效应，尤其适合于城域网等应用场景。

[0018] 与现有技术相比，本发明的优点如下：

[0019] (1)无需通常光域偏振解复用所必须的性能有限且昂贵的自动偏振控制器。

[0020] (2)无需复杂的光相干接收装置。

[0021] (3)能够有效提升偏振复用系统的抗非线性能力。

[0022] (4)简化了系统结构，降低了成本。通常的偏振解复用都需要两个接收机分别对两个偏振信道接收，而本发明中两个偏振信道在一起接收，即只需一个接收机，因此简化了系统结构，降低了成本。

附图说明

[0023] 图1为本发明实施例的系统结构框图；

[0024] 图2为本发明实施例中偏振复用发射机的结构示意图；

[0025] 图3为本发明实施例中偏振复用发射机输出的时间间插且偏振态交错的光脉冲示意图；

[0026] 图4为本发明实施例中偏振复用接收机的结构示意图；

[0027] 图5为本发明实施例中偏振复用接收机的接收端电眼图。

具体实施方式

[0028] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述。

[0029] 本发明实施例提供的基于时间间插归零码的偏振复用光通信方法，包括以下步骤：

[0030] A、连续波激光器输出的线偏振光经过偏振分束器，形成两路等功率且偏振态相互正交的光载波C1、C2，所述偏振分束器的慢轴与所述线偏振光的偏振方向成45度角；两路待传输比特流经预编码处理形成两路数据D1、D2，将D1、D2分别调制到所述光载波C1、C2上，形成两路调制后的光信号S1、S2，S1、S2经偏振合束器完成偏振复用，形成偏振复用信号S并传输；具体的，偏振复用信号S通过波分复用器/解复用器、光放大器、光纤、色散补偿光纤或者可ROADM(Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer，可重构型光分插复用器)构成的传输链路进行传输。所述两路调制后的光信号S1、S2的偏振态相互正交，S1、S2均采用RZ码型(Return to Zero Code，归零码)和差分相移键控(DPSK，Differential Phase Shift Keying)编码，且在时间上均满足脉冲间插关系。

[0031] B、将接收的所述偏振复用信号S中的相位信息转换成幅度信息，经光电转换和电滤波得到电信号，再将所述电信号送入抽样判决器，抽样判决器的抽样间隔是S1、S2符号周期的一半(S1、S2的符号周期相同)。将判决得到的数据，按照所述两路待传输比特流在时间上的间插关系分开，形成两路数据流R1和R2，分别对应所述两路待传输比特流，从而达到数据传输目的。

[0032] 参见图1所示，本发明实施例提供的基于时间间插归零码的偏振复用光通信系统包括：顺次相连的偏振复用发射机、传输链路和偏振复用接收机。

[0033] 参见图2所示，偏振复用发射机包括：连续波激光器(CW Laser)、偏振分束器(PBS)、两个预编码器(Pre-coder)、两个RZ DPSK调制器(RZ DPSK Modulator)和偏振合束器(PBC)。连续波激光器输出线偏振光，进入偏振分束器，所述偏振分束器的慢轴与输入线偏振光的偏振方向成45度角，偏振分束器输出两路等功率且偏振态相互正交的光载波C1、C2。两路待传输比特流分别经预编码器完成预编码后，形成两路数据D1、D2，D1、D2分别经各自的RZ DPSK调制器调制到相应的光载波C1、C2上，形成两路调制后的光信号S1、S2，S1、S2经偏振合束器完成偏振复用，形成偏振复用信号S。

[0034] 参见图3所示，两路光信号S1和S2，不仅各自是相移键控的已调信号，而且它们还具有以下两个特征：一是S1和S2的偏振态相互正交；二是S1和S2都采用RZ码，且在时间上满足严格的脉冲间插关系。S1、S2的符号周期相同，假设符号周期是Ts，则相邻的两个RZ脉冲(其偏振态相互正交)中心，时间上相距0.5Ts。通过这种时间间插安排，能够保持线路光功率基本恒定，从而减弱SPM(自相位调制)、XPM(Cross-phase Modulation，交叉相位调制)等非线性效应；通过偏振复用和时间间插共同形成的相邻脉冲偏振态正交，可有效抑制iFWM(intra-channel Four Wave Mixing，信道内四波混频)、XPolM等非线性效应。

[0035] 参见图1所示，偏振发射机机输出的偏振复用信号S经过传输链路的传输，送至偏振复用接收机。传输链路包括波分复用器/解复用器、光放大器、光纤、色散补偿光纤、ROADM等各种网络组件。

[0036] 参见图4所示，偏振复用接收机包括顺次相连的光延迟干涉器(ODI，Optical Delay Interferometer)、平衡或单端接收器及抽样判决器。经过传输链路到达偏振复用接收机的偏振复用信号S，首先进入ODI，ODI将接收到的偏振复用信号S中的相位信息转换成幅度信息，便于进行平方律的强度探测，强度探测由平衡或单端接收器完成。该ODI是现有通常的DPSK接收机中通用的ODI，其时延、相移等设置无需做任何特殊安排。平衡或单端接收器完成光电转换和电滤波，得到电信号。

[0037] 电信号的电眼图参见图5所示，相邻的两个眼图中心，时间上相距0.5Ts。通常的DPSK接收机，抽样间隔是Ts。本发明实施例中，抽样判决器的抽样间隔是0.5Ts。将电信号送入抽样判决器，抽样判决器将判决得到的数据按照所述两路待传输比特流在时间上的间插关系分开，形成两路数据流R1和R2，分别对应偏振复用发射机中的两路待传输比特流，从而达到数据传输目的。

[0038] 本发明实施例中的偏振复用接收机有以下三个优势：一是无需复杂的光相干接收装置；二是无需通常光域偏振解复用所必须的性能有限且昂贵的自动偏振控制器；三是两个偏振信道在一起接收，即只需一个接收机，而通常的偏振解复用都需要两个接收机，分别对两个偏振信道接收。

[0039] 可见，本发明实施例不仅能有效抑制光传输中的非线性效应，而且具有系统结构简单、成本较低、可实现性较高的优点。

[0040] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

[0041] 本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。