[发明专利]使用混合信号处理的相干接收器

说明书

本公开涉及使用混合信号处理的相干接收器。提供一种接收器系统，所述接收器系统用于接收相干脉冲幅度调制(PAM)编码信号。所述接收器系统可以包括被配置成调制所接收到的相干PAM编码信号的偏振的光偏振部件。所述接收器系统还可以包括数字信号处理器(DSP)，所述DSP被配置成使用第一控制回路在所接收到的相干PAM编码信号与所述LO信号之间执行偏振恢复，并且使用第二控制回路在所接收到的相干PAM编码信号与所述LO信号之间执行相位恢复。

技术领域

本公开涉及使用混合信号处理的相干接收器。

背景技术

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。

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。

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模式偏振光束转换为TE模式偏振，使得PBS的两个输出均为TE模式偏振光束。为了方便起见，通过此文档，PBS的主偏振轴表示为x轴和y轴。此外，将原始TE模式偏振信号表示为“x偏振射束”，而将从原始TM模式信号转换的TE模式偏振信号表示为“y偏振射束”。

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。

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。

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。

发明内容