[发明专利]基于光学锁相环和光纤移相器的单波长40Gbps PM-QPSK解调装置

说明书

一种基于光学锁相环和光纤移相器的单波长40Gbps PM‑QPSK解调装置，包括：偏振分束器、偏振旋转器、90度光学桥接器、平衡探测器、QPSK鉴相器、模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)、窄线宽快调谐本振激光器、光纤移相器、可编程逻辑门阵列(FPGA)。该装置通过光学锁相环的方式进行零差相干解调，不需要高速ADC采样。同时，只用一路光学锁相环控制配合光纤移相器既可以实现双偏振零差相干解调也可以进行任何一个偏振态的QPSK信号的零差相干解调。本发明功耗低，接收模式和通信速率可灵活选择，且不需要高速ADC采样，非常适用于高速率、高通信灵敏度、功率稀缺的卫星光通信场景。

技术领域

本发明涉及自由空间相干通信和光纤相干通信，特别是一种基于光学锁相环和光纤移相器的单波长40Gbps PM-QPSK(Polarization multiplexed Quadrature PhaseShift Keying)解调装置。

背景技术

激光相干通信具有灵敏度高、通信带宽大可以进行密集波分复用等优点，是光纤通信的技术热点，正在逐步取代骨干网上激光强度调制通信。同时卫星激光通信也在蓬勃发展，是一代卫星通信关键实现技术。目前，美国宇航局NASA、欧洲宇航局ESA、日本JAXA已进行多轮卫星光通信实验，基于卫星相干激光通信技术的下一代卫星光通信中继网络已开始建设。国内哈尔滨工业大学、中国科学院上海光机所和航天航天集团也进行了卫星间和卫星与地面之间的卫星光通信实验，最高通信速率5.12Gbps，通信体制为零差BPSK，内差BPSK,自差DPSK,OOK,PPM等。随着目前国防、探测和商业飞机通信的需求增加，高速卫星光通信的需求正在迅速增长。内差BPSK通信技术由于受限于ADC采样速率，目前单波长只能实现几Gbps的通信速率，同时航空用高速ADC的可靠性和功耗也限制其用于更高速率的卫星通信场景。虽然可以通过波分复用技术提高通信速率，但是每个通信波长要增加一套接收系统，系统复杂度和重量较大。

现有技术[1]中国专利CN201110037456.1,“双偏振QPSK解调器”使用高速ADC采样和DSP芯片处理用于解调双偏振QPSK信号。这是目前光纤通信用于解调光相干通信的常用方法，但是此方法功耗较高，所使用的高速ADC和DSP芯片用于卫星光通信的可靠性和可行性存疑，目前国内仅用于几Gbps以下的卫星光通信场景。

研究一种，结构简单，低功耗、高可靠性，可多格式、多速率兼容的高速卫星光通信接收终端非常有意义。

发明内容

本发明针对高速自由空间激光相干通信和光纤相干通信，提出一种基于光学锁相环和光纤移相器的单波长40Gbps PM-QPSK解调装置。本装置可兼容单偏振和多偏振，通信格式可兼容QPSK、BPSK，通信速率最高40Gbps可向下兼容。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于光学锁相环和光纤移相器的单波长40Gbps PM-QPSK解调装置，其特征在于其结构包括：偏振分束器、第一90度光学桥接器、第一平衡探测器、第二平衡探测器、第一QPSK鉴相器、第一ADC、FPGA、第一DAC、本振激光器、1：1光纤分束器、偏振旋转器、第二90度光学桥接器、第三平衡探测器、第四平衡探测器、第二QPSK鉴相器、第二ADC、第二DAC、光纤移相器；