[发明专利]一种用于高速PON的相干光通信系统及方法

说明书

一种用于高速PON的相干光通信系统及方法，该系统包括第一光发送机、第一波分复用器WDM、第二波分复用器WDM、第一光接收机、第二光发送机和第二光接收机，在第一光发送机和第二光发送机中都用辅助光波对SOA作反向注入，促成了SOA光增益的线性化；在下行ONU第一光接收机联合运用光偏振跟踪、光注入锁定本地激光器和光锁相环，让光相位噪声也得以最小化，实现零差检测；在上行方向OLT的第二光接收机采用光偏振跟踪技术联合运用光混合模块与平方和运算器，放弃传统数字信号处理器中复杂的频率估计和相位估计算法，实现了具有频率偏移和光相位噪声非线性抵消功能的内差检测，使相干接收机硬件和信号处理方法均得到简化。

技术领域

本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种用于高速无源光网PON的相干光通信系统，还涉及该系统的通信方法。

背景技术

目前通信容量的腾飞导致单靠光波包络(电场幅度)的直接检测已不足以解决信息承载问题，但由于光相干检测技术的硬件、软件复杂又昂贵，迄今光相干通信系统只应用于超长的陆上和海缆干线，在光接入网中则未能得到商用。

光相干检测的优越性在于光接收机的输出电压比例于接收信号光电场与本地本振光电场的相乘，即使接收信号光很弱，只要本振光足够强就能产生可观的接收机输出，所以接收机灵敏度高，系统损耗容限大。但光相干检测的复杂性来源于发送端激光器与接收端本地(LO)激光器的独立运行，即使采用同一牌号的激光器、同样的电流和温度控制，LO光波在频率和相位上都与信号光波不同，加上信号光波在长距离外线中的偏振态起伏，信号光波电场要实现与LO光波电场的相乘，就必须首先采用偏振混合器和四个平衡光探测器对构成的偏振分集光接收机。然后对接收机输出在模数(A/D)转换后做复杂的数字信号处理，先做载波频偏估计和补偿，再做相位估计和抑制，还要进行色散补偿、信道均衡和数据解调等，系统复杂度高，功耗大，因此这种被称为内差检测的传统相干通信技术不适合用在对成本要求特别严格的高速PON中。

发明内容

本申请提供了一种用于高速PON的相干光通信系统及方法，以解决现有相干光通信的硬件系统结构复杂、成本高、功耗大以及通信方法复杂，不适合用在高速PON中的问题。

本申请采用的技术方案如下：

一种用于高速PON的相干光通信系统，所述相干光通信系统包括：

第一光发送机、第一波分复用器WDM108、第二波分复用器WDM109、第一光接收机、第二光发送机和第二光接收机；

所述第一光发送机的输出端连接第一半导体光放大器SOA105，用于在光线路终端OLT的下行链路中发出放大的信号光波；

所述第一半导体光放大器SOA105的输出端分别连接第一SOA增益箝制装置和第一波分复用器WDM108；

所述第一波分复用器WDM108与第二波分复用器WDM109之间通过馈线光纤相连接，所述第一波分复用器WDM108连接所述第二光接收机；

所述第二波分复用器WDM109连接所述第一光接收机；

所述第一光接收机包括依次相连的第一外反馈偏振跟踪模块、光注入锁定装置和零差检测装置，用于接收来自所述第一光发送机的信号光波，并在光网络单元ONU完成零差检测；

所述第一外反馈偏振跟踪模块连接所述第二波分复用器WDM109，用于调节接收到的信号光波的偏振方向，使其稳定在输出保偏光纤的慢轴方向；

所述第二光发送机的输出端连接第二半导体光放大器SOA204，用于在光网络单元ONU的上行链路中发出放大的信号光波；

第二半导体光放大器SOA204的输出端分别连接第二SOA增益箝制装置和所述第二波分复用器WDM109；