【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤通信领域，公开一种基于正交偏振态本振光的偏振无关相干检测方法，接收机结构以及相应的光纤通信系统。
技术介绍
1、数据中心光互连采用光纤通信系统进行板卡、机架、园区间的高速互连。随着网络流量的持续指数增长，数据中心光互连的接口速率需要相应升级，演进800g乃至1.6t以上。传统数据中心光互连基于强度调制直接检测方案，以获得低成本、结构简单等优势。然而，强度调制直接检测方案仅依赖一维的光强调制，频谱效率受限，需要极高的收发机带宽提升速率。并且，强度调制直接检测方案受到光纤色散引起的频率选择性衰落限制，传输距离随着速率的提升将进一步缩短，200g的典型传输距离仅在1km以内。
2、为此，相干检测正逐渐从长距骨干网下沉至数据中心内部光互连场景，通过偏振和相位的四维调制获得高谱效率和四倍的通道速率，通过构建线性的复数光场和接收端数字信号处理有效补偿信道损伤，拓展传输距离。但相干检测的成本和功耗需要进一步降低，以满足短距场景的低成本需求。
3、近年来，基于光纤对的同源自零差相干架构逐渐兴起，将信号光和本振光通过一对光纤分别传输，在接收端完成相干检测。由于信号光和本振光来自于同一激光器，当光纤长度匹配时，可以避免载波频率偏移和激光器相位噪声，从而节省接收端数字信号处理中的载波频率和相位恢复环节，并支持mhz线宽的低成本分布反馈式激光器。该方案的一个关键问题是，远端本振光经过光纤传输后，其偏振态将会随机变化，导致接收端某一偏振态上可能丢失信号光与本振光的线性拍频项，即本振光的偏振衰落效应。
5、1)自动偏振控制。这种方法要求在接收端的相干接收机本振光输入口之前设置一个自动偏振控制器，利用反馈算法将本振光的偏振态旋转回目标状态。这样可以保证本振光与信号光的两个偏振态分别拍频，从而避免偏振衰落效应。缺点是自动偏振控制器的追踪速度较慢，仅在200krad/s量级；并且，由于本振偏振态可以任意变化，而控制电压值有最大值限制，因此存在复位问题。
6、2)保偏光纤链路。这种方法将传输远端本振光的光纤替换成保偏光纤，以保证本振光偏振态在传输过程中保持不变。这种方案的缺点是将会大幅增加光纤制备成本，且成本正比于传输距离而增加。
7、3)互补分支接收结构。这种方法在相干接收机中增加一路互补分支，确保在本振光某一偏振态衰落的情况下，互补分支仍能用于信号光的拍频，从而避免偏振衰落效应。缺点是互补分支接收结构将相干接收机的硬件复杂度增加了50％，且信号的传输矩阵不具备酉矩阵特性，因此接收性能仍会随本振光的偏振态变化而呈现波动。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种基于正交偏振态本振光的偏振无关相干检测方法、接收机以及光纤通信系统，基于两套同步的相干接收机和一对偏振态相互正交的本振光，实现本振光和信号光偏振态均不敏感的同源自零差相干检测，无需偏振控制器和光滤波器，在降低硬件复杂度的同时实现通道速率的翻倍。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种基于正交偏振态本振光的偏振无关相干检测方法，包括以下步骤：
4、第一步：采用不同中心波长的第一激光器和第二激光器，第一激光器用于生成第一本振光和第一光载波，在第一光载波上调制电信号生成第一信号光，第二激光器用于生成第二本振光和第二光载波，在第二光载波上调制电信号生成第二信号光，其中第一信号光和第二信号光均被调制偏振复用信号，将第一信号光和第二信号光通过光耦合器合束后在第一光纤中传输，将第一本振光和第二本振光通过偏振合束器合束后在第二光纤中传输；第一本振光的偏振态与第二本振光的偏振态互相垂直，可以是一个水平、一个竖直，也可以是一个左旋圆、一个右旋圆。
5、进一步地，偏振合束后的第一本振光和第二本振光的偏振态相互正交，可以分别处于x和y线偏振态，也可以分别处于左旋和右旋圆偏振态。
6、第二步：将经过第一光纤传输后的信号光通过分光比为50：50的分光器分成两束相同的信号光，称为第三信号光和第四信号光，分别输入第一相干接收机和第二相干接收机的信号输入端口，将经过第二光纤传输后的本振光通过偏振分束器分成两束不同偏振态的本振光，称为第三本振光和第四本振光，分别输入第一相干接收机和第二相干接收机的本振输入端口；或者将经过第一光纤传输后的信号光通过偏振分束器分成两束不同偏振态的信号光，称为第五信号光和第六信号光，分别输入第一相干接收机和第二相干接收机的本振输入端口，将经过第二光纤传输后的本振光通过分光比为50：50的分光器分成两束相同的本振光，称为第五本振光和第六本振光，分别输入第一相干接收机和第二相干接收机的信号输入端口。
7、第三步：经过偏振和相位分集，第一相干接收机输出x偏振同相实数信号和正交实数信号y偏振同相实数信号和正交实数信号第二相干接收机输出x偏振同相实数信号和正交实数信号y偏振同相实数信号和正交实数信号四路电信号。在接收端数字信号处理中，这8路电信号送入信号解调模块，进行实数8×8多入多出联合均衡，恢复出第一信号光和第二信号光上的偏振复用信号；
8、进一步地，对第一相干接收机和第二相干接收机输出的8路电信号，可以先两两合成为4路复数信号，再进行复数4×4多入多出联合均衡，恢复出第一信号光和第二信号光上的偏振复用信号。
9、一种实现上述方法的基于正交偏振态本振光的偏振无关接收机结构，包括：
10、分光器模块，连接第一光纤信道，用于将接收到的第一信号光和第二信号光分成两束相同的信号光，称为第三信号光和第四信号光，功率比为50：50；
11、偏振分束器模块，连接第二光纤信道，用于将接收到的第一本振光和第二本振光分成两束不同偏振态的本振光，称为第三本振光和第四本振光；
12、第一相干接收机，连接分光器模块和偏振分束器模块，用于实现第三信号光和第三本振光的相干检测，得到的4路输出为x偏振同相实数信号和正交实数信号y偏振同相实数信号和正交实数信号
13、第二相干接收机，连接分光器模块和偏振分束器模块，用于实现第四信号光和第四本振光的相干检测，得到的4路输出为x偏振同相实数信号和正交实数信号y偏振同相实数信号和正交实数信号
14、信号解调模块，连接第一相干接收机和第二相干接收机输出的8路电信号，用于实现第一信号光和第二信号光的重采样、同步、信道均衡、下采样和解调，最终恢复得到第一信号光和第二信号光上的x偏振和y偏振上的比特信息。
15、进一步地，还包括一种等效实施方案：
16、偏振分束器模块，连接第一光纤信道，用于将接收到的第一信号光和第二信号光分成两束不同偏振态的信号光，称为第五信号光和第六信号光；
17、分光器模块，连接第二光纤信道，用于将接收到的第一本振光和第二本振光分成两束相同本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于正交本振光的偏振无关相干检测方法，其步骤包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多入多出联合均衡为8个输入、8个输出的实数多入多出联合均衡。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，第一本振光和第二本振光通过偏振合束器合束后得到偏振态相互正交的本振光。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过偏振合束器合束后得到偏振态相互正交的本振光为不同中心波长的X线偏振光和Y线偏振光。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过偏振合束器合束后得到偏振态相互正交的本振光为不同中心波长的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光。
6.一种基于正交本振光的偏振无关相干检测接收机，其特征在于，包括分光器、偏振分束器、第一相干接收机、第二相干接收机和信号解调模块；
7.一种基于正交本振光的偏振无关相干检测系统，其特征在于，包括发射端和接收端；其中，
【技术特征摘要】
1.一种基于正交本振光的偏振无关相干检测方法，其步骤包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多入多出联合均衡为8个输入、8个输出的实数多入多出联合均衡。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，第一本振光和第二本振光通过偏振合束器合束后得到偏振态相互正交的本振光。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过偏振合束器合束后得到偏振态相互正交的本振光为不同中心...
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