[发明专利]光外差接收器

说明书

本发明涉及光外差接收器，其中所接收的偏振光束与本机振荡器产生的也是偏振的光束相混合，混合后产生的光束进入光电转换器，光电转换器产生的电信号被传递出来进一步处理。

例如D.W.Smith在1985年11月光电集锦（FOCUS/Electro-Optics）第92页的“相干光纤通讯”一文中叙述了这种光外差接收器。

在外差接收器中，要求所接收的光束的偏振方向与本机振荡器产生的光束的偏振方向尽可能好地匹配。这一点例如可以通过使用固定偏振（Polaryation-holding）的光纤来完成，该光纤是通向接收器的传输通路，它与接收器这样相连接，使所接收光束的偏振方向与来自本机振荡器的光束的偏振方向具有所需相互关系。

不过，偏振固定光纤存在某些缺点，例如损耗较高。

本发明的目的是提供一种接收器，在这种接收器中，所接收光束的偏振不必具有偏振方向。

这个目的是通过权利要求1或4所述的装置来实现的。本发明进一步的优越性叙述在各项从属权利要求中。

在该新型光外差接收器中，实施了使所接收光束的偏振总是与本机振荡器产生的光束的偏振最佳匹配的偏振控制，从而使光外差接收器的电输出信号总是具有最大值。

现在通过例子并参考附图叙述本发明，附图是该新型光外差接收器的方框图。

光束20进入光外差接收器，并在接收器内的光纤3中传播。本机振荡器2产生另一束也是偏振的光束。本机振荡器产生的光束与所接收的光束20在元件1中相混合。

元件1被设计成在其内部光束的偏振方向保持不变。元件1的输出光束进入光电转换器6。其输出的电信号送至11进一步处理。为了传送信息，该信号被调幅、调相或调频。一部分电信号被耦合出来送至全波整流器7。位于光电转换器6和全波整流器7之间的电容30阻止光电转换器输出信号中的直流分量，它只允许具有一定频率的交流电压分量通过，这个频率是为传送信息而调制该电信号的频率。低通滤波器10位于全波整流器7之后。它只允许交流电压信号通过（见下文）。低通滤波器10的输出信号分成两个相等的部分，一部分通过电容18、混合器12和低通滤波器14加到控制器16，另一部分通过电容19、混合器13和低通滤波器15加到控制器17。两个控制器16和17的输出信号分别控制偏振控制元件4和5。这两个偏振控制元件4和5在垂直于光纤的方向作用于光纤3中的光束20的偏振状态。两个偏振控制元件的作用方向相互倾斜45°。与元件1相邻的偏振控制元件5作用于光束20的方向，对本机振荡器2输出光束的偏振方向倾斜45°。偏振控制元件以不同的量延迟偏振方向相互垂直的光信号分量的相位。第一偏振控制元件产生相位移δ，第二偏振控制元件产生相位移ε。相位移取决于各个偏振控制元件施加在光纤上的压力。第一偏振控制元件4控制沱参数（stokes Parameter）S₂，第二偏振控制元件5控制沱参数S₃。正如众所周知的那样，通过控制这些参数就可得到所需的偏振状态。这可以通过Poincare表示法来显示。

与本发明相似的偏振控制系统在DE-OS3150697公开了。其中不具有所需偏振方向的那一部分光束被耦合出来，然后使其为零。这种偏振控制系统可以置于光外差接收器的前面。它有可能以限定的偏振方向将所接收光束耦合至光外差接收器，因此不需要固定偏振的光纤。但是这种情况也象使用固定偏振光纤那样，需要以限定的偏振方向将所接收光束耦合至光外差接收器。使用本新型光外差接收器免除了这个要求。

偏振控制元件可以是DE-OS3150697中的设计。

电压Asinωt和Acosωt加到这种偏振控制元件的电极上。加到两个偏振控制元件上的信号电压必须是不同的。它们可以是频率不同或是相位不同。如果它们相位不同，则相位差必须是（2n+1） (π)/2 。现在的情况满足这个要求，因为使用的信号是Asinωt和Acosωt。

振荡器8产生频率为ω、振幅为A的正弦波信号。此信号送至第一控制元件4。来自振荡器8的信号的一部分加到移相器9，该移相器产生 (π)/2 移相，其输出信号Acosωt送至第二控制元件5。

振幅A的值为5V，ω为180KHz。选择ω值位于调制频率频谱的外边，用于传送信息的载波信号在该频率调制。以这种方式避免所有不需要的相互干扰。两组信号Asinωt和Acosωt就是上文所述的通过低通滤波器10的交流电压信号。