專利名稱:平衡相干接收器的制作方法
本發明涉及平衡相干接收器。
已調信號的相干檢測的一般原理確已建立。在由紐約威利(Weily)出版公司出版，蒙帶·羅斯(Monte Ross)所著的《激光接收器》一書中描述了光通信系統領域內使用激光本機振蕩器和平衡檢波器的相干接收器。該書的112～113頁有一接收器的說明，其與本機振蕩器參照信號相加的輸入信號饋給一對基本相同的檢波器中的一只，與此同時，減去本機振蕩器參照信號的輸入信號則饋給這一對檢波器中的另一只。除了射束分裂器外，該設置需要兩塊半鍍眼鏡，一個用于本機振蕩信號的180°換相器以及用于兩個檢波器輸出的基片電路，來自兩個檢波器的相減輸出便形成輸出信號。
所以一個慣用的相干光接收器需要接收信號場E1與較大的本機振蕩器場E2之和，其結果由光電檢測器PD檢測(圖1)。因為對場來說有一個平方律靈敏度(E1+E2)[(E1+E2)2＝E21+E22+2E1E2＝I1+I2+2E1E2]，故輸出0/P包含一個分量2E1，E2與兩個場的乘積成正比，因此本機振蕩器場E2越大，則相干增益越大。一個理想的大量值本機振蕩器，其靈敏度僅受量子噪聲的限止。然而，實際上本機振蕩器有一些不需要的調幅(強噪聲)，它出現在分量I2中，LO越大，與接收器輸出耦合的AM(調幅)噪聲越大。
前面已經提及到平衡接收器將允許把AM噪聲抵消掉，在我們的英國專利書2121636A中，已敘述一個相干光接收器，在該接收器中，混頻器的兩個輸出都可在接收放大器中被逆相檢測和迭加。這就抵消了由本機振蕩器引起的大的光電流變化。
平衡輸入接收器如圖2所示，具有吸引力的是它把兩個檢波接收器PD1，PD2的雜散電容的影響減到最小，并且使大的本機振蕩器(LO)的直流光電流分量化為零，否則該分量將產生接收器動態范圍的問題。
或者，這也可通過對兩個獨立的接收器的增益進行電平衡而達到，正如艾貝斯·G等人發表在1984年光纖通訊會議錄第34～35頁上的論文TUA2(ABBAS·Get al TUA2pp34，35，Proc.OFC′84)所描述并由圖3所表示的一樣。
LO強度波動被抑制的程度決定于平衡精度。10%的(強度)平衡誤差將得到十倍的改進，1%的(強度)平衡誤差將得到一百倍的改進，依此類推。完善的平衡是理想的，但要達到它卻有一些障礙。耦合器(功率分配器)通常對溫度和應力是敏感的，成對的光電探測器可能有不同的響應度，纖維對檢波器的損耗也可能有所不同。即使最初可以把平衡調整到最佳狀態，但是環境條件的微小變化將對此產生干擾，所以很少有機會達到足夠精確與穩定的平衡，以致無法抑制大的本機振蕩器信號中出現的波動。
依照本發明，提供一個相干光接收器，其中本機振蕩的強度波動是與處于不良平衡狀態下的接收器的輸出是互相關的，以此得到一個誤差信號，該誤差信號通過反饋控制電路，被用來使平衡達到最佳狀態。
為了使本發明清楚易懂，可以參見附圖，其中
圖1是按已有技術和已經提及的信號終端相干接收器畫的方框圖。
圖2也是按已有技術和已經提及的具有單個低噪聲放大器的平衡接收器畫的方框圖。
圖3是按已有技術和已經提及的具有獨立的低噪聲放大器和電平衡電路的平衡接收器畫的方框圖。
圖4是具有表示本發明的相干接收器的方框圖。
圖5A是另一個具體表示本發明的相干接收器的方框圖。
圖5B是圖5A接收器經改進后的方框圖。
圖6是根據本發明進一步具體化的相干接收器的方框圖。
圖7顯示平衡接收器使本機振蕩器波動化為零的三種方法。
圖4的接收器是由一個本機振蕩器LO，一個對本機振蕩器進行光學監視的光電探測器PD和一個互相關器CC組成，該互相關器CC使監視器輸出與來自差動放大器DA的電信號輸出O/P有關。
光輸入信號I/P和本機振蕩器信號饋給一個光耦合器，該光耦合器，舉例說，可以是一個半鍍銀鏡的光束組合器，或者更可取的可以是一個采用雙錐形熔融成型工藝纖維制造的耦合器。
組合器的產物被施加到各自的光探測器PD1、PD2，光探測器PD1、PD2又把輸出提供給低噪聲放大器LNA1、LNA2低噪聲放大器LNA1、LNA2再把放大信號饋給可變差微增益控制電路DGC，它受來自互相關器CC的誤差控制信號EC支配的，通過獨立的光電探測器PD監視有害的本機振蕩器波動以及將其與接收器輸出信號進行互相關的比較，便可得到不平衡的誤差控制信號。相關器的輸出就是所需的誤差信號ES，它通過可變的差微增益控制電路DGC調節平衡，DGC的輸出是在差動放大器DA中放大的。
圖5A表示獲取誤差信號的另一種方案，圖中表明一個光平衡接收器的相關反饋控制。在此，本機振蕩器LO輸出和光輸入信號I/P饋給一個光纖耦合器，它的耦合比可由溫度應力電壓機理(如鈮酸鋰)來控制，來自耦合器的輸出饋給光電二極管PD1、PD2并在低噪聲放大器LNA中放大。該輸出由一互相關器CC傳感，互相關器CC′使電輸出信號O/P與經由監視器的光電探測器PD的本機振蕩器的不需要的波動進行互相干的比較，而相關器的輸出則在放大器AMP中放大，以提供誤差控制信號ES′來控制耦合比。
對于圖4和圖5A的布置，如果線路延遲合理地匹配的話，那么相干器CC和CC′可以簡化成一個乘法器和一個積分器。
在另一方案中，一個小的已知的調制信號被施加到本機振蕩器上，接收器的輸出是用此信號同步檢測的。正如圖5B所示，圖中本機振蕩器LO輸出被施加到一個強度調制器IM上，由一個振蕩器OSC進行調制。換言之，本機振蕩器的振幅能被直接進行調幅。該振蕩器也控制一個同步檢波器SD，光輸入信號和調制器本機振蕩器信號饋給光纖耦合器，其耦合比是由同步檢波器SD的輸出控制的。該耦合器輸出由光電二極管PD1、PD2接收并由低噪聲放大器LNA放大。該布置通過采用本機振蕩器的精密調幅的低的電平，以及通過輸出中的誤差信號進行同步檢波而達到對光平衡接收器進行反饋控制。這種方案的優點是不論本機振蕩器的振幅噪聲大小如何，都可達到平衡。
此外，比較簡單的布置也是可能的，如圖6所示。
參見圖6，光信號輸入I/P和本機振蕩器LO輸出饋入光纖耦合器，其輸出由光電二極管PD1，PD2接收。低噪聲放大器LNA′有一個直流偏壓調整器C，在那里由電阻器R1 R2作補償調整。耦合比的控制是由一從經過低通慮波器LPF的電輸出信號O/P導出的信號實現的，以影響如圖5A中所建議的溫度、應力、電壓。
這可以通過采用接收器的直流輸出達到光學平衡接收器的反饋控制，該輸出的直流分量是光學不平衡的直接量度，并將其饋回以閉合回路和平衡系統。任何可能引起平衡誤差的檢波器漏泄，在給定溫度時，可通過直流偏壓調整C處的補償調整減少至最小值。
參見圖7所示的三種方法，在這三種方法中，接收器經平衡后可把本機振蕩器的強度波動化為零。圖7A的布置已在圖5A和圖6中討論過了，在那里，耦合器的耦合比，舉例說，是通過改變溫度，彎曲或者由電壓集聚光的形式來調整的。
圖7B提出另一方案，在該方案中，檢波器PD1、PD2的電壓，也即+VB和-VB是經過調整的，它們又將調整檢波器的響應度。
圖7C提出差動放大器DA的用途，由可調電位器POT1、POT2饋給差動放大器DA，以調整來自檢波器PD1，PD2的信號的相對電增益。
權利要求
1.一個相干光接收器，其中本機振蕩器的強度波動是與處于不良平衡狀態下的接收器的輸出是互相關的，以此得到一個誤差信號，該誤差信號是通過反饋控制電路而被用來使平衡達到最佳狀態。
2.如權利要求
1所述的接收器，包含一個可調的差微增益控制電路，該電路在誤差信號控制下作出響應，以便差動地調整該接收器的平衡檢波器的輸出之比。
3.如權利要求
1所述的接收器，該接收器包含一個光耦合器，它經聯接后可接收通向接收器的光輸入和本機振蕩器的輸入，在誤差信號的控制下，耦合比是可調的。
4.如權利要求
3所述的接收器，可調制其本機振蕩器的振幅以產生波動，反饋控制電路包含一個從接收器輸出取得誤差信號的同步檢波器，并用這誤差信號去改變耦合器的耦合比。
5.如權利要求
1所述的接收器，其光電探測器接收光耦合器的輸出，檢波器的響應度是可以通過改變取決于誤差信號的檢波器偏壓而加以控制。
6.如權利要求
1所述的接收器，直流信號是從該接收器的輸出得到的，并用作誤差控制信號，以控制耦合比。
7.一平衡相干接收器，其實質上是根據圖4、圖5A、圖5B、圖6加以描述，并作改進，，但與附圖7A、圖7B或圖7C無關。
專利摘要
在采用平衡光電探測器的相干光接收器中，本機振蕩器的強度波動是通過其與非理想平衡的輸出作相關的比較而化為零，以得到一個用于反饋回路而使平衡達到最佳化的誤差信號。
文檔編號H04B10/06GK86100077SQ86100077
公開日1986年11月5日 申請日期1986年1月6日
發明者理查德·愛德華·愛潑互斯 申請人:國際標準電氣公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan