【技术实现步骤摘要】
本公开涉及使用混合信号处理的相干接收器。
技术介绍
1、在光网络中，发送器系统可以调制光信号以编码数据，并且接收器系统可以检测和解码调制后的光信号以恢复数据。强度调制/直接检测(im-dd)脉冲幅度调制(pam)系统调制载波信号的强度以编码数据。相反，相干pam系统调制载波信号的光场的幅度以编码数据。相干正交幅度调制(qam)系统调制两个载波信号的光场以编码数据，诸如两个载波信号的幅度和/或相位中的任一个或两个。
2、在长程和城域网中，广泛使用了qam系统。然而，对于低功率数据中心范围的光互连，qam技术面临若干挑战。首先，qam收发器可能与im-dd pam收发器不兼容，但是在数据中心中通常需要互操作性，因为数据中心网络通常是逐块升级的。其次，由于qam收发器可能需要更高的偏置电压以用于调制，因此qam系统可能比pam系统使用更多的功率，并且偏振和相位恢复可能需要附加部件，诸如附加数字信号处理(dsp)功能块。第三，为了执行相位调制，qam系统可能对所使用的激光器和调制器有更严格的要求，诸如速度、带宽、消光比等。
3、现有的偏振分集和相位分集接收器系统可以接收和解码相干编码信号，诸如相干qam或相干pam编码信号。由于信号的性质可以在传输期间改变，因此一旦接收到信号，接收器系统就需要执行这些性质的恢复。例如，可以由偏振分束器(pbs)将接收到的相干pam编码信号分成具有正交偏振的两个射束，诸如横电(te)模式偏振光束和横磁(tm)模式偏振光束。可以将90°偏振旋转器内置到pbs中，以将tm模式偏振光束转
4、然后，通过参考来自具有已知性质的本地振荡器(lo)的信号，对偏振射束中的每一个执行偏振和相位信息的恢复。在这一点上，光耦合器(oc)将lo信号分成两个射束，并且然后可能由两个相应的混合器在每个偏振相干pam编码射束与两个lo射束中的一个之间执行干涉。例如，x偏振的90°混合器可以在x偏振射束与第一lo射束之间执行干涉，而y偏振的90°混合器可以在y偏振射束与第二lo射束之间执行干涉。由于lo的性质是已知的，因此可以分析来自每个干涉的所得波以确定每个偏振相干pam编码射束的性质。
5、由于干涉，两个混合器可能输出四个信号——针对两个偏振中的每一个的两个相位。然后，这四个信号分别通过将光信号转换成电信号的四个光电检测器(pd)和放大电信号的四个跨阻放大器(tia)。在一些示例中，四个pd中的每一个可以是配置成消除共模噪声的平衡pd对。然后，放大后的电信号分别通过四个模数转换器(adc)并转换成数字信号。一旦由pd/tia将四个分开的信号从光的转换为电的，并且由adc将其数字化，数字信号处理器(dsp)就可以在电域中提取幅度和相位信息以解码和恢复数据。
6、尽管相干pam系统可能使用传统的偏振和相位分集数字相干接收器系统，但是这种复杂的接收器系统对于恢复相干pam编码信号可能效率不高。此外，传统的偏振分集和相位分集接收器系统与im-dd pam发送器系统不兼容。
技术实现思路
1、本公开提供了一种接收器系统，其包括光偏振部件和数字信号处理器(dsp)。光偏振部件可以配置成调制接收到的相干脉冲幅度调制(pam)编码信号的偏振。dsp可以配置成使用第一控制回路在接收到的相干pam编码信号与本地振荡器(lo)信号之间执行偏振恢复；以及使用第二控制回路在接收到的相干pam编码信号与lo信号之间执行相位恢复。
2、dsp可以配置成在电域中确定对接收到的相干pam编码信号的偏振调整，并且光偏振部件可以配置成在光域中将偏振调整应用于接收到的相干pam编码信号。dsp可以配置成通过使lo信号与具有编码数据的接收到的相干pam编码信号的偏振部分之间的差拍信号功率最大化来确定偏振调整。接收器系统还可以包括低速电路，该低速电路配置成检测接收到的相干pam编码信号的偏振部分的平均功率，其中，dsp可以配置成通过使偏振部分的平均功率最小化来确定偏振调整。
3、光偏振部件可以是用于接收单偏振或双偏振相干pam编码信号的光偏振控制器或用于接收双偏振相干pam编码信号的光解复用器。
4、接收器系统还可以包括一个或多个光相位调制器，其中，dsp可以配置成在电域中确定对lo的相位调整，并且所述一个或多个光相位调制器可以配置成在光域中将相位调整应用于lo信号。dsp可以配置成基于插入在接收到的相干pam编码信号中的已知导频数据符号来确定相位调整。dsp可以配置成在电域中确定对lo信号的频率调整，并且所述一个或多个光相位调制器可以配置成在光域中将频率调整应用于lo信号。
5、dsp可以配置成在电域中确定对lo的频率调整，并且lo可以配置成在光域中将频率调整应用于lo信号。
6、接收器系统还可以包括波长解复用器，该波长解复用器配置成接收包括多个波长的相干pam编码信号。
7、第一控制回路可以是偏振反馈控制回路，并且第二控制回路可以是相位反馈控制回路。
8、第一控制回路和第二控制回路可以是用于联合偏振和相位恢复的同一控制回路的部分。用于联合偏振和相位恢复的控制回路可以配置成在接收到的信号与lo之间引入45°偏振角。接收器系统还可以包括联合的偏振分集和相位分集相干检测电路，其中，偏振分集相干检测电路与相位分集相干检测电路可以共用一个或多个公共电路元件。
9、接收器系统还可以包括双模式开关，其中，当将双模式开关设置成处于第一模式时，双模式开关可以配置为用于接收相干pam编码信号的光耦合器(oc)，并且当双模式开关设置成处于第二模式时，双模式开关可以配置为用于接收强度调制直接检测(im-dd)pam编码信号的开关。
10、本公开进一步提供了一种接收器系统，该接收器系统包括偏振分束器、两个混合器、模拟均衡器和dsp。偏振分束器可以配置成将接收到的相干pam编码信号分成两个偏振pam编码信号。两个混合器可以配置成将两个偏振pam编码信号中的每一个与lo信号组合。模拟均衡器可以配置成在接收到的相干pam编码信号与lo信号之间执行偏振恢复，并且在接收到的相干pam编码信号与lo信号之间执行相位恢复。dsp可以配置成将均衡器系数提供给模拟均衡器以用于偏振和相位恢复。模拟均衡器可以是4x2多输入多输出均衡器。
11、本公开还进一步提供了：由接收器系统接收相干pam编码信号；由接收器系统接收lo信号；由接收器系统使用混合信号处理，使用第一控制回路在接收到的相干pam编码信号与lo信号之间执行偏振恢复；以及由接收器系统使用混合信号处理，使用第二控制回路在接收到的相干pam编码信号与lo信号之间执行相位恢复。
12、混合信号处理可以包括在光域中的处理和在电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光学系统，所述光学系统包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其中，当第一双模式光开关被设置为第一模式时，所述第一双模式光开关配置为用于传输相干PAM编码信号的光耦合器OC。
3.根据权利要求2所述的系统，还包括低速电路，所述低速电路被配置为检测接收到的相干PAM编码信号的偏振部分的平均功率，其中所述DSP被配置为通过使所述偏振部分的所述平均功率最小化来确定对所述接收到的相干PAM编码信号的偏振调整。
4.根据权利要求2所述的系统，其中，当所述第一双模式光开关设置为第二模式时，所述第一双模式光开关被配置为用于传输强度调制直接检测PAM编码信号的开关。
5.根据权利要求2所述的系统，其中，所述DSP被配置为确定在电域中对所述LO的相位调整，并且所述一个或多个光相位调制器被配置为在光域中将所述相位调整应用于所述LO信号。
6.根据权利要求2所述的系统，其中，所述DSP被配置为基于插入到所述接收到的相干PAM编码信号中的已知导频数据符号来确定所述相位调整。
7.根据权利要求2所述的系统，其中，所述DSP被配置
8.根据权利要求2所述的系统，其中，所述DSP被配置为确定在电域中对所述LO的频率调整，并且所述LO被配置为在光域中将所述频率调整应用于所述LO信号。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，当所述第二双模式光开关设置为第一模式时，所述第二双模式光开关被配置为用于接收相干PAM编码信号的光耦合器OC。
10.根据权利要求9所述的系统，还包括低速电路，所述低速电路被配置为检测接收到的相干PAM编码信号的偏振部分的平均功率，其中所述DSP被配置为通过使所述偏振部分的所述平均功率最小化来确定对所述接收到的相干PAM编码信号的偏振调整。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，当所述第二双光模式开关设置为第一模式时，所述第二双模式光开关被配置为用于接收相干PAM编码信号的光耦合器OC。
12.根据权利要求9所述的系统，其中，所述DSP被配置为确定在电域中对所述LO的相位调整，并且所述一个或多个光相位调制器被配置为在光域中将所述相位调整应用于所述LO信号。
13.根据权利要求9所述的系统，其中，所述DSP被配置为基于插入到所述接收到的相干PAM编码信号中的已知导频数据符号来确定所述相位调整。
14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一双模式光开关或第二双模式光开关是2×2马赫-曾德干涉仪MZI。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，能够通过调整所述MZI的第一路径和第二路径之间的相对相位来切换工作模式。
16.一种接收器系统，包括：
17.根据权利要求16所述的接收器系统，其中，所述模拟均衡器是4×2多输入多输出均衡器。
18.根据权利要求16所述的接收器系统，其中，所述模拟均衡器还被配置为接收四个输入信号。
19.根据权利要求18所述的接收器系统，其中，所述四个输入信号包括检测到的x偏振中的同相分量(Ix)、检测到的x偏振中的正交分量(Qx)、检测到的y偏振中的同相分量(Iy)和y偏振中的正交分量(Qy)。
20.根据权利要求18所述的接收器系统，其中，所述模拟均衡器接收来自四个光电检测器和跨阻放大器的四个输入信号。
21.根据权利要求16所述的接收器系统，其中，所述均衡器系数是由所述DSP使用一个或多个控制回路来确定的。
22.根据权利要求21所述的接收器系统，其中，所述一个或多个控制回路中的至少一个控制回路是反馈控制回路。
23.根据权利要求16所述的接收器系统，其中，所述均衡器系数是由所述DSP通过将所述模拟均衡器的两个输出与预期的PAM信号电平分布进行比较来确定的。
24.根据权利要求23所述的接收器系统，其中，将所述模拟均衡器的所述两个输出与所述预期的PAM信号电平分布进行比较包括使用基于梯度下降的算法。
25.根据权利要求24所述的接收器系统，其中，所述基于梯度下降的算法是最小均方算法。
26.一种方法，包括：
27.根据权利要求26所述的方法，还包括：由数字信号处理器DSP使用控制回路来确定所述均衡器系数。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述控制回路是反馈控制回路。
29.根据权利要求26所述的方法，还包括：由数字信号处理器DSP通过将所述模拟均衡...
【技术特征摘要】
1.一种光学系统，所述光学系统包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其中，当第一双模式光开关被设置为第一模式时，所述第一双模式光开关配置为用于传输相干pam编码信号的光耦合器oc。
3.根据权利要求2所述的系统，还包括低速电路，所述低速电路被配置为检测接收到的相干pam编码信号的偏振部分的平均功率，其中所述dsp被配置为通过使所述偏振部分的所述平均功率最小化来确定对所述接收到的相干pam编码信号的偏振调整。
4.根据权利要求2所述的系统，其中，当所述第一双模式光开关设置为第二模式时，所述第一双模式光开关被配置为用于传输强度调制直接检测pam编码信号的开关。
5.根据权利要求2所述的系统，其中，所述dsp被配置为确定在电域中对所述lo的相位调整，并且所述一个或多个光相位调制器被配置为在光域中将所述相位调整应用于所述lo信号。
6.根据权利要求2所述的系统，其中，所述dsp被配置为基于插入到所述接收到的相干pam编码信号中的已知导频数据符号来确定所述相位调整。
7.根据权利要求2所述的系统，其中，所述dsp被配置为确定在电域中对所述lo信号的频率调整，并且所述一个或多个光相位调制器被配置为在光域中将所述频率调整应用于所述lo信号。
8.根据权利要求2所述的系统，其中，所述dsp被配置为确定在电域中对所述lo的频率调整，并且所述lo被配置为在光域中将所述频率调整应用于所述lo信号。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，当所述第二双模式光开关设置为第一模式时，所述第二双模式光开关被配置为用于接收相干pam编码信号的光耦合器oc。
10.根据权利要求9所述的系统，还包括低速电路，所述低速电路被配置为检测接收到的相干pam编码信号的偏振部分的平均功率，其中所述dsp被配置为通过使所述偏振部分的所述平均功率最小化来确定对所述接收到的相干pam编码信号的偏振调整。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，当所述第二双光模式开关设置为第一模式时，所述第二双模式光开关被配置为用于接收相干pam编码信号的光耦合器oc。
12.根据权利要求9所述的系统，其中，所述dsp被配置为确定在电域中对所述lo的相位调整，并且所述一个或多个光相位调制器被配置为在光域中将所述相位调整应用于所述lo信号。
13.根据权利要求9所述的系统，其中，所述dsp被配置为基于插入到所述接收到的相干pam编码信号中的已知导频数据符号来确定所述相位调整。
14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一双模式光开关或第二双模式光开关是2×2马赫-曾德干涉仪mzi。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，能够通过调整所述mzi的第一路径和第二路径之间的相对相位来切换工作模式。
16.一种接收器系统，包括：
17.根据权利要求16所述的接收器系统，其中，所述模拟均衡器是4×2多输入多输出均衡器。
18.根据权利要求16所述的接收器系统，其中，所述模拟均衡器还被配置为接收四个输入信号。
19.根据权利要求18所述的接收器系统，其中，所述四个输入信号包括检测到的x偏振中的同相分量(ix)、检测到的x偏振中的正交分量(qx)、检测到的y偏振中的同相分量(iy)和y偏振中的正交分量(qy)。
20.根据权利要求18所述的接收器系统，其中，所述模拟均衡器接收来自四个光电检测器和跨阻放大器的四个输入信号。
21.根据权利要求16所述的接收器系统，其中，所述均衡器系数是由所述dsp使用一个或多个控制回路来...
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