CN104303435B - 相干光通信的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种相干光通信的装置和方法，能够通过简单的结构实现相干光通信该相干光通信的装置包括：一个混频器，用于对信号光和本振光进行混频，以生成至少两束混频光，该信号光包括偏振态正交的第一模式子信号光和第二模式子信号光，该本振光包括偏振态正交的第一模式子本振光和第二模式子本振光，该至少两束混频光的相位彼此相异，该混频光包括偏振态正交的第一模式子混频光和第二模式子混频光；至少一个偏振分束器，用于对该至少两束混频光进行分束，以获取各混频光的第一模式子混频光和第二模式子混频光，以便于该相干光通信的装置根据所获取的各子混频光，获取该信号光承载的数据。

Description

相干光通信的装置和方法

技术领域

本发明涉及通信领域，并且更具体地，涉及相干光通信的装置和方法。

背景技术

在光通信领域，更大的带宽、更长的传输距离、更高的接收灵敏度，始终是技术发展的方向。伴随着视频会议等通信技术的应用和互联网的普及产生的信息爆炸式增长，社会对大容量通信技术的需求越来越强烈。传统的光通信系统采用强度调制/直接检测，即发送端调制光载波强度，接收机(相干光通信的装置的一例)对光载波进行包络检波。这种系统虽然具有结构简单、容易集成等优点，但是调制格式单一，信道带宽也非常有限，逐渐将不能满足社会对大容量通信的需求。因此，提出了相干光通信技术。

相干光通信的实质是采用了光频段的外差探测。与直接探测系统相比，多了一个本振激光器。图1示出了现有的偏振复用的相干接收机的结构。如图1所示，来自本地振荡源的本振光E_LO(两个偏振态复用的光)经过一个偏振分束器B(PBS，Polarization Beam Splitter)的分束而形成横向电模式(TE，Transverse electric mode)和横磁模式(TM，Transverse magnetic mode)两个偏振态模式的光信号，E_LO.x和E_LO.y，从光纤中接收到的承载数据的信号光E_s(两个偏振态复用的光)经过另一偏振分束器A的分束而形成TE和TM两个偏振态模式的光信号，即，E_sx和E_sy，同为TE偏振态模式的光信号E_sx和E_LO.x进入一个90°混频器C而形成四个相位的混频信号(或者说，检测信号)E₁、E₂、E₃、E₄，同为TM偏振态模式的光信号E_sy和E_LO.y进入另一个90°混频器D而形成四个相位的混频信号E₅、E₆、E₇、E₈。通过平衡光电探测器(未图示)对获得的混频信号进行处理，以获取差分电流，这样就将光学属性的光信号转换为电学属性的电信号，再对获得的电信号进行后期数字处理，以解调出所需的信息，即，承载于信号光中的数据。

但是，在该现有技术中，为了实现相干光通信，需要在接收机中设置两个混频器，以分别对TE偏振态的光和TM偏振态的光进行混频。

因此，希望提供一种相干光通信的装置和方法，能够通过简单的结构实现相干光通信。

发明内容

本发明实施例提供一种相干光通信的装置和方法，能够通过简单的结构实现相干光通信。

第一方面，提供了一种相干光通信的装置，该相干光通信的装置包括：一个混频器，用于对信号光和本振光进行混频，以生成至少两束混频光，其中，该信号光用于承载数据，该本振光能够与该信号光发生干涉，该信号光包括偏振态正交的第一模式子信号光和第二模式子信号光，该本振光包括偏振态正交的第一模式子本振光和第二模式子本振光，该至少两束混频光的相位彼此相异，该混频光包括偏振态正交的第一模式子混频光和第二模式子混频光，第一相位的第一模式子混频光包括该第一相位的第一模式子信号光和第一模式子本振光，第一相位的第二模式子混频光包括该第一相位的第二模式子信号光和第二模式子本振光；至少一个偏振分束器，用于对该至少两束混频光进行分束，以获取各混频光的第一模式子混频光和第二模式子混频光，以便于该相干光通信的装置根据所获取的各子混频光，获取该信号光承载的数据。

结合第一方面，在第一方面的第一种实现方式中，该至少两束混频光彼此平行，以及该相干光通信的装置包括一个偏振分束器。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第二种实现方式中，该偏振分束器为薄膜型自由空间结构或晶体型自由空间结构。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第三种实现方式中，该混频器为90°光混频器，具体用于对信号光和本振光进行混频，以生成四束混频光。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第四种实现方式中，该光混频器为平面光波导器件。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第五种实现方式中，该装置还包括：光电探测器，用于将所获取的各子混频光转化为电信号，该光电探测器的数量与所获取的子混频光的数量相同；数字信号处理器，用于根据所获取的电信号，获取该信号光承载的数据。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第六种实现方式中，该至少一个偏振分束器为薄膜型自由空间结构或晶体型自由空间结构，以及该光电探测器贴合配置于所对应的子混频光在该偏振分束器上的出光面上。

第二方面，提供了一种相干光通信的方法，该方法包括：通过一个光混频器，对信号光和本振光进行混频，以生成至少两束混频光，其中，该信号光用于承载数据，该本振光能够与该信号光发生干涉，该信号光包括偏振态正交的第一模式子信号光和第二模式子信号光，该本振光包括偏振态正交的第一模式子本振光和第二模式子本振光，该至少两束混频光的相位彼此相异，该混频光包括偏振态正交的第一模式子混频光和第二模式子混频光，第一相位的第一模式子混频光包括该第一相位的第一模式子信号光和第一模式子本振光，第一相位的第二模式子混频光包括该第一相位的第二模式子信号光和第二模式子本振光；对该至少两束混频光进行分束，以获取各混频光的第一模式子混频光和第二模式子混频光；根据所获取的各子混频光，获取该信号光承载的数据。

结合第二方面，在第二方面的第一种实现方式中，该至少两束混频光彼此平行，以及该对该至少两束混频光进行分束包括：通过一个偏振分束器，对该至少两束混频光进行分束。

结合第二方面及其上述实现方式，在第二方面的第二种实现方式中，该偏振分束器为薄膜型自由空间结构或晶体型自由空间结构。

结合第二方面及其上述实现方式，在第二方面的第三种实现方式中，该通过一个光混频器，对信号光和本振光进行混频，以生成至少两束混频光，具体包括：通过一个90°光混频器，对信号光和本振光进行混频，以生成四束混频光。

结合第二方面及其上述实现方式，在第二方面的第四种实现方式中，该光混频器为平面光波导器件。

结合第二方面及其上述实现方式，在第二方面的第五种实现方式中，该根据所获取的各子混频光，获取该信号光承载的数据，包括：将所获取的各子混频光转化为电信号；根据所获取的电信号，获取该信号光承载的数据。

结合第二方面及其上述实现方式，在第二方面的第六种实现方式中，该对该至少两束混频光进行分束包括：通过薄膜型自由空间结构或晶体型自由空间结构的至少一个偏振分束器，对该至少两束混频光进行分束；以及该将所获取的各子混频光转化为电信号包括：通过贴合配置于所对应的子混频光在该偏振分束器上的出光面上的光电探测器，将所获取的各子混频光转化为电信号。

根据本发明实施例的相干光通信的装置和方法，在通过一个混频器对信号光和本振光进行混频后，通过至少一个偏振分束器对获得的混频光进行分束，从而，在进行相干光通信中的混频处理时仅需一个混频器，能够通过简单的结构实现相干光通信。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术的用于相干光通信的混频处理以及分束处理的结构的示意图。

图2是根据本发明一实施例的相干光通信的装置的示意性框图。

图3是表示根据本发明一实施例的偏振分束器的结构的一立体图。

图4是表示根据本发明一实施例的偏振分束器的分束处理的示意图。

图5是表示根据本发明另一实施例的偏振分束器的分束处理的示意图。

图6是表示根据本发明再一实施例的偏振分束器的分束处理的示意图。

图7是表示根据本发明另一实施例的相干光通信的装置的示意性结构图。

图8是表示根据本发明一实施例的偏振分束器与光电探测器的配置的示意图。

图9是根据本发明一实施例的相干光通信的方法的示意性流程。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的技术方案，可以应用于各种通信系统，例如：全球移动通讯系统(GSM，Global System of Mobile communication)，码分多址(CDMA，Code Division Multiple Access)系统，宽带码分多址(WCDMA，WidebandCode Division Multiple Access Wireless)，通用分组无线业务(GPRS，GeneralPacket Radio Service)，长期演进(LTE，Long Term Evolution)等。

图2示出了本发明一实施例的相干光通信的装置100的示意性框图。如图2所示，该装置100包括：

一个混频器110，用于对信号光和本振光进行混频，以生成至少两束混频光，其中，该信号光用于承载数据，该本振光能够与该信号光发生干涉，该信号光包括偏振态正交的第一模式子信号光和第二模式子信号光，该本振光包括偏振态正交的第一模式子本振光和第二模式子本振光，该至少两束混频光的相位彼此相异，该混频光包括偏振态正交的第一模式子混频光和第二模式子混频光，第一相位的第一模式子混频光包括该第一相位的第一模式子信号光和第一模式子本振光，第一相位的第二模式子混频光包括该第一相位的第二模式子信号光和第二模式子本振光；

至少一个偏振分束器120，用于对该至少两束混频光进行分束，以获取各混频光的第一模式子混频光和第二模式子混频光，以便于该光通信的装置100根据所获取的各子混频光，获取该信号光承载的数据。

在相干光通信中，主要利用了相干调制和外差检测技术。所谓相干调制，就是利用要传输的信号来改变光载波的频率、相位和振幅(而不象强度检测那样只是改变光的强度)，这就需要光信号有确定的频率和相位(而不象自然光那样没有确定的频率和相位)，即应是相干光。所谓外差检测，就是利用一束本机振荡产生的光(本振光)与输入的光(来自光纤的信号光)在光混频器中进行混频，得到与信号光的频率、位相和振幅按相同规律变化的中频信号。相干光通信的装置100，例如，可以用于相干光通信中的外差检测。

在本发明实施例中，在进行外差检测时，来自被检测目标的辐射即信号光，与本机振荡光束即本振光同时入射到光电探测器上。两条光束在光探测器上叠加。光电探测器检出其差频信号。差频信号经中频放大器中放大，用频谱分析仪或其他终端机指示，完成光的外差探测。在外差探测中，探测器除了具有直接探测的功能外，还能获得光信号的相位、频率、目标速度等信息。外差探测因增加了一束强的本振光，而能提高光探测的转换增益。此外，中频放大器只放大差频信号，放大器的带宽可以做得比较窄，从而增大光探测器输出的信噪比。由于这些原因，外差探测的灵敏度比直接探测的灵敏度高7～8个数量级。

在本发明实施例中，信号光和本振光均为两个偏振态(TE和TM)复用的光，TE偏振态的光和TM偏振态的光彼此正交(具体地说，是偏振方向彼此正交)，在混频器110中，可以在对TE偏振态的信号光(第一模式子信号光)与TE偏振态的本振光(第一模式子本振光)进行混频处理的同时，对TM偏振态的信号光(第二模式子信号光)与TM偏振态的本振光(第二模式子本振光)进行混频处理。

下面，对本发明的混频器110的功能和结构进行说明。

在本发明实施例中，混频器110(具体地说，使光混频器)是可以是光子型探测器，也可是热电探测器。例如，在10.6微波波段，可以选择碲镉汞探测器作为混频器110。

混频器110用于对作为两束入射光束的信号光和本振光进行混频，具体地说，由于两个正交偏振态的光合到一起不会发生任何干涉的，因此信号光和本振光入射至混频器后会对不同偏振态的光分别混频，从而，混频器110能够使信号光与本振光发生干涉，使偏振态相同的信号光与本振光的光场相叠加(信号光与不同相位的本振光相加或相减)，以生成一个或多个相位的输出光(混频光)。

可选的，该光混频器为平面光波导器件。

在本发明实施例中，可以使用与现有技术结构相似的光混频器(例如，平面光波导器件)作为该混频器110，并且，平面光波导器件的结构以及混频处理的过程和方法可以与现有技术相似，这里，为了避免赘述，省略其说明。

应理解，以上列举的作为该混频器110的平面光波导器件仅为实例性说明，本发明并不限定于此，其他能够用于混频处理的器件均落入本发明的保护范围内。

可选地，该混频器为90°光混频器，具体用于对信号光和本振光进行混频，以生成四束混频光。

具体地说，在本发明实施例中，可以使用90°光混频器作为混频器110，该90°光混频器对输入的信号光和本振光(分别包括TE和TM两个偏振态的光)进行混频处理，输出四束相位相异的混频光。

即，输入的信号光利用琼斯矩阵可表示为：

$E_S=E_{S0}(x,y)\exp i(kz-\mathrm{\ω}t)\left[\begin{array}{c}{\mathrm{cos\θ}}_1\\ {\mathrm{sin\θ}}_1\end{array}\right]=A\left[\begin{array}{c}{\mathrm{cos\θ}}_1\\ {\mathrm{sin\θ}}_1\end{array}\right]$

其中，E_S0(x,y)表示输入信号光的幅度，k表示输入信号光的传播常数，z表示传播距离，ω表示输入信号光的频率，t表示时间，θ₁表示输入的信号光有效偏振方向与x轴(水平方向)夹角。

本振光可表示为：

$E_{LO}=E_{LO\_0}(x,y)\exp i(kz-{\mathrm{\ω}}^{\′}t)\left[\begin{array}{c}{\mathrm{cos\θ}}_2\\ {\mathrm{sin\θ}}_2\end{array}\right]=B\left[\begin{array}{c}{\mathrm{cos\θ}}_2\\ {\mathrm{sin\θ}}_2\end{array}\right]$

其中，E_{LO_0}(x,y)表示本振光的幅度，k’表示本振光的传播常数，z表示传播距离，ω表示输入信号光的频率，t表示时间θ₂表示输入的本振光有效偏振方向与x轴(水平方向)夹角。

这两束光经过90°光混频器的混频处理以后输出的光(或者说，承载于该输出的光的信号)是：

$\left(\begin{array}{c}{E}_1\\ E_2\\ E_3\\ E_4\end{array}\right)=\frac{1}{2}\left(\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\\ 1& j\\ 1& -j\end{array}\right)\left(\begin{array}{cc}\left(TE\right)& 0\\ \left(TE\right)& 0\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{E}_S\\ E_{LO}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}\frac{1}{2}(A{\mathrm{cos\θ}}_1+B{\mathrm{cos\θ}}_2)\\ \frac{1}{2}(A{\mathrm{cos\θ}}_1-B{\mathrm{cos\θ}}_2)\\ \frac{1}{2}(A{\mathrm{cos\θ}}_1+jB{\mathrm{cos\θ}}_2)\\ \frac{1}{2}(A{\mathrm{cos\θ}}_1-jB{\mathrm{cos\θ}}_2)\end{array}\right)$

$\left(\begin{array}{c}{E}_5\\ E_6\\ E_7\\ E_8\end{array}\right)=\frac{1}{2}\left(\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\\ 1& j\\ 1& -j\end{array}\right)\left(\begin{array}{cc}\left(TE\right)& 0\\ \left(TE\right)& 0\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{E}_S\\ E_{LO}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}\frac{1}{2}(A{\mathrm{sin\θ}}_1+B{\mathrm{sin\θ}}_2)\\ \frac{1}{2}(A{\mathrm{sin\θ}}_1-B{\mathrm{sin\θ}}_2)\\ \frac{1}{2}(A{\mathrm{sin\θ}}_1+jB{\mathrm{sin\θ}}_2)\\ \frac{1}{2}(A{\mathrm{sin\θ}}_1-jB{\mathrm{sin\θ}}_2)\end{array}\right)$

其中，是混频器的琼斯矩阵，是TE偏振态的光的琼斯矩阵，是偏振分束器TM偏振态的光的琼斯矩阵。

并且，E₁和E₅是同一相位的不同偏振态的光，承载于同一光束(以下，为了便于理解和区分，称为第一混频光)，从90°光混频器的同一输出端输出。E₂和E₆是同一相位的不同偏振态的光，承载于同一光束(以下，为了便于理解和区分，称为第二混频光)，从90°光混频器的同一输出端输出。E₃和E₇是同一相位的不同偏振态的光，承载于同一光束(以下，为了便于理解和区分，称为第三混频光)，从90°光混频器的同一输出端输出。E₄和E₈是同一相位的不同偏振态的光，承载于同一光束(以下，为了便于理解和区分，称为第四混频光)，从90°光混频器的同一输出端输出。

在本发明实施例中，由于使用90°光混频器，因此输出的第一混频光与第二混频光的相位相差90°，第一混频光与第三混频光的相位相差180°，第一混频光与第四混频光的相位相差360°。

并且，在本发明实施例中，从混频器110输出的光(第一混频光、第二混频光、第三混频光和第四混频光)分别包括TE偏振态的光(第一模式子混频光)和TM偏振态的光(第二模式子混频光)。即，第一混频光包括E₁和E₅，第二混频光包括E₂和E₆，第三混频光包括E₃和E₇，第四混频光包括E₄和E₈。

其后，可以通过偏振分束器(一个或多个)对从混频器110输出的光进行分束处理，以获取各相位的TE偏振态的光和TM偏振态的光，即E₁～E₈。

在本发明实施例中，例如，可以使用多个(数量与从混频器输出的混频光的数量相同，具体地说是混频光相位的数量相同)平面波导型偏振分束器、薄膜型自由空间结构偏振分束器或晶体型自由空间结构偏振分束器，作为本发明实施例的偏振分束器120，该多个偏振分束器120与所获得的多束混频光一一对应，用于从将各束混频光分别分束为TE偏振态的光(第一模式子混频光)和TM偏振态的光(第二模式子混频光)。并且，在本发明实施例中，平面波导型偏振分束器、薄膜型自由空间结构偏振分束器和晶体型自由空间结构偏振分束器的结构以及分束处理的过程可以与现有技术相似，这里为了避免赘述，省略其说明。

可选地，该至少两束混频光彼此平行，以及

该相干光通信的装置包括一个偏振分束器。

并且，该偏振分束器为薄膜型自由空间结构或晶体型自由空间结构。

具体地说，在本发明实施例中，当从混频器110输出的光彼此平行时，各输出光(混频光)相对于同一平面(例如，一个偏振分束器的入射面或分束平面)的入射角度相同，因此，可以使用一个偏振分束器，具体地说，是入射面以及分束平面的尺寸大于各输出光的位置分布范围的一个偏振分束器120，对各输出光继续分束处理。

并且，通过调整混频器的用于输出光(混频光)的出射端口的位置(包括水平方向和竖直方向的位置)，以减小各输出光的位置分布范围，能够减小偏振分束器120的尺寸.

并且，可以使用薄膜型自由空间结构的偏振分束器或晶体型自由空间结构的偏振分束器作为该一个偏振分束器120。

图3示出了一个薄膜型自由空间结构的偏振分束器(以下，简称薄膜型偏振分束器)的配置，如图3所示，例如，该薄膜型偏振分束器可以为截面为正方形的四棱柱，其大小(具体地说，使用于接收各混频光的入射面的大小)为能够接收(或者说覆盖)上述各混频光用于对各混频光进行分束的分光平面可以配置在四棱柱的一个对角面。

应理解，图3中所示的分光平面的位置、TM出光面以及TE出光面相对于入射面的位置仅为示例性说明，本发明并不限定于此。

图4示出了该薄膜型偏振分束器的分束处理的示意图，如图4所示，混频光(偏振分束器的入射光)经上述分光平面的处理后，形成的TE偏振态的光和TM偏振态的光分别从薄膜型偏振分束器的不同的表面(四棱柱的不同侧面)射出。并且，在本发明实施例中，各混频光与分光平面的角度，例如，可以为45°(或者说，各混频光与上述入射面的角度可以为90°)，从而，形成的TE偏振态的光和TM偏振态的光可以垂直于各出光面。

应理解，以上列举的薄膜型偏振分束器的形状以及配置仅为示例性说明，本发明并不限定于此，其他能够对TE偏振态的光和TM偏振态的光进行分束的薄膜型偏振分束器的形状以及配置均落入本发明的保护范围内。

图5和图6示出了晶体型自由空间结构的偏振分束器(以下，简称晶体型偏振分束器)的分束处理的示意图，在本发明实施例中，该晶体型偏振分束器可以为截面为正方形的四棱柱，其大小(具体地说，使用于接收各混频光的入射面的大小)为能够接收(或者说覆盖)上述各混频光。晶体型偏振分束器的光轴相对于各混频光呈特定的角度(例如，45°)，使得两个偏振态的光在垂直于混频器平面的方向上产生一个偏移，实现偏振分束。如图5和图6所示，该偏移可以是在竖直方向上也可以是在水平方向上，本发明并未特别限定。

应理解，以上列举的偏振分束器的类型及个数仅为示例性说明，本发明并不限定于此，可以使用任意的偏振分束器的类型，并且，可以所使用的偏振分束器的类型，以及混频器的出射光(偏振分束器的入射光)的情况确定偏振分束器的个数，例如，在使用薄膜型自由空间结构的偏振分束器或晶体型自由空间结构的偏振分束器的情况下，对互相平行的入射光可以使用一个偏振分束器进行分光处理。

可选地，在本发明实施例中，该至少两束混频光的从该混频器的出射端到该偏振分束器的入射端的距离相等。

具体地说，例如，在使用薄膜型偏振分束器时，可以使各混频光垂直于该薄膜型偏振分束器的入射面(入射端)，从而，能够使各混频光到分光面的光程相同，从而能够防止各路光彼此之间产生偏差。

在如上所述获得各相位的各偏振态的光(E₁～E₈)后，可以根据该E₁～E₈，获取该信号光承载的数据。例如，可以将该信号光转换为差分电流，并根据差分电流解调出承载于信号光中的数据。

可选地，该装置还包括：

光电探测器，用于将所获取的各子混频光转化为电信号，该光电探测器的数量与所获取的子混频光的数量相同；

数字信号处理器，用于根据所获取的电信号，获取该信号光承载的数据。

具体地说，图7示出了本发明一实施例的相干光通信的装置100的示意性结构图。如图7所示，可以配置数量与所述偏振分束器120输出的各偏振态的光(E₁～E₈)相同的光电探测器(PD，Photodiode)以及跨阻放大器(TIA，Transimpedance Amplifer)，以及一个数字信号处理器(DSP，Digital signalprocessing)。

在本发明实施例中，可以使用光电探测器，例如，平衡光电探测器，将该信号光转换为差分电流，所得到的差分电流可以表示为：

$I_{PD1}={\left|E_1\right|}^2-{\left|E_2\right|}^2=R\sqrt{\frac{{\mathrm{\αP}}_S{P}_{LO}}{2}}cos\[{\mathrm{\θ}}_S\left(t\right)-{\mathrm{\θ}}_{LO}\left(t\right)\]$

$I_{PD2}={\left|E_3\right|}^2-{\left|E_4\right|}^2=R\sqrt{\frac{{\mathrm{\αP}}_S{P}_{LO}}{2}}sin\[{\mathrm{\θ}}_S\left(t\right)-{\mathrm{\θ}}_{LO}\left(t\right)\]$

$I_{PD3}={\left|E_5\right|}^2-{\left|E_6\right|}^2=R\sqrt{\frac{(1-\mathrm{\α})P_S{P}_{LO}}{2}}cos\[{\mathrm{\θ}}_S\left(t\right)-{\mathrm{\θ}}_{LO}\left(t\right)\]$

$I_{PD4}={\left|E_7\right|}^2-{\left|E_8\right|}^2=R\sqrt{\frac{(1-\mathrm{\α})P_S{P}_{LO}}{2}}sin\[{\mathrm{\θ}}_S\left(t\right)-{\mathrm{\θ}}_{LO}\left(t\right)\]$

其中，R表示光电探测器的响应度，P_S表示信号光功率，P_LO表示本振光功率，θ_S(t)表示信号光相位，θ_LO(t)表示本振光相位，α表示偏振分光比。

在将光学属性的光信号转换为电学属性的电信号后，例如，可以通过跨阻放大器将电信号放大，通过数字信号处理器，对该电信号的后期数字处理，解调出所需的承载于信号光中的信号。

并且，在本发明实施例中，光电探测器、跨阻放大器以及数字信号处理器的功能以及该功能的实现方法可以与现有技术相同，这里，为了避免赘述，省略其说明。

可选地，在本发明实施例中，该至少一个偏振分束器为薄膜型自由空间结构或晶体型自由空间结构，以及

该光电探测器贴合配置于所对应的子混频光在该偏振分束器上的出光面。

具体地说，图8示出了根据本发明一实施例的偏振分束器与光电探测器的配置的示意图，如图8所示，在本发明实施例中，当使用薄膜型偏振分束器或晶体型偏振分束器时，可以将光电探测器直接贴合配置在TE偏振态的光和TM偏振态的光的出光面上。

从而，能够节省配置空间，使本发明实施例的相干光通信的装置的结构紧凑化。

根据本发明实施例的相干光通信的装置，在通过一个混频器对信号光和本振光进行混频后，通过至少一个偏振分束器对获得的混频光进行分束，从而，在进行相干光通信中的混频处理时仅需一个混频器，能够通过简单的结构实现相干光通信。

上文中，结合图1至图8，详细描述了根据本发明实施例的相干光通信的装置，下面，将结合图9，详细描述根据本发明实施例的相干光通信的方法。

图9示出了根据本发明一实施例的相干光通信的方法200的示意性流程图。如图9所示，该方法200包括：

S210，通过一个光混频器，对信号光和本振光进行混频，以生成至少两束混频光，其中，该信号光用于承载数据，该本振光能够与该信号光发生干涉，该信号光包括偏振态正交的第一模式子信号光和第二模式子信号光，该本振光包括偏振态正交的第一模式子本振光和第二模式子本振光，该至少两束混频光的相位彼此相异，该混频光包括偏振态正交的第一模式子混频光和第二模式子混频光，第一相位的第一模式子混频光包括该第一相位的第一模式子信号光和第一模式子本振光，第一相位的第二模式子混频光包括该第一相位的第二模式子信号光和第二模式子本振光；

S220，对该至少两束混频光进行分束，以获取各混频光的第一模式子混频光和第二模式子混频光；

S230，根据所获取的各子混频光，获取该信号光承载的数据。

可选地，该至少两束混频光彼此平行，以及

该对该至少两束混频光进行分束包括：

通过一个偏振分束器，对该至少两束混频光进行分束。

可选地，该偏振分束器为薄膜型自由空间结构或晶体型自由空间结构。

可选地，该通过一个光混频器，对信号光和本振光进行混频，以生成至少两束混频光，具体包括：

通过一个90°光混频器，对信号光和本振光进行混频，以生成四束混频光。

可选地，该光混频器为平面光波导器件。

可选地，该根据所获取的各子混频光，获取该信号光承载的数据，包括：

将所获取的各子混频光转化为电信号；

根据所获取的电信号，获取该信号光承载的数据。

可选地，该对该至少两束混频光进行分束包括：

通过薄膜型自由空间结构或晶体型自由空间结构的至少一个偏振分束器，对该至少两束混频光进行分束；以及

该将所获取的各子混频光转化为电信号包括：

通过贴合配置于所对应的子混频光在该偏振分束器上的出光面上的光电探测器，将所获取的各子混频光转化为电信号。

根据本发明实施例的相干光通信的方法200的实施主体可对应于本发明实施例的相干光通信的装置100，并且，该相干光通信的方法200中的各流程和上述其他操作的动作主体分别对应图1至图9中的装置100的各模块和单元为了简洁，在此不再赘述。

根据本发明实施例的相干光通信的方法，在通过一个混频器对信号光和本振光进行混频后，通过至少一个偏振分束器对获得的混频光进行分束，从而，在进行相干光通信中的混频处理时仅需一个混频器，能够通过简单的结构实现相干光通信。

应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种相干光通信的装置，其特征在于，所述相干光通信的装置包括：

一个混频器，用于对信号光和本振光进行混频，以生成至少两束混频光，其中，所述信号光用于承载数据，所述本振光能够与所述信号光发生干涉，所述信号光包括偏振态正交的第一模式子信号光和第二模式子信号光，所述本振光包括偏振态正交的第一模式子本振光和第二模式子本振光，所述至少两束混频光的相位彼此相异，所述混频光包括偏振态正交的第一模式子混频光和第二模式子混频光，第一相位的第一模式子混频光包括所述第一相位的第一模式子信号光和第一模式子本振光，第一相位的第二模式子混频光包括所述第一相位的第二模式子信号光和第二模式子本振光；

至少一个偏振分束器，用于对所述至少两束混频光进行分束，以获取各混频光的第一模式子混频光和第二模式子混频光，以便于所述相干光通信的装置根据所获取的各子混频光，获取所述信号光承载的数据。

2.根据权利要求1所述的相干光通信的装置，其特征在于，所述至少两束混频光彼此平行，以及

所述相干光通信的装置包括一个偏振分束器。

3.根据权利要求2所述的相干光通信的装置，其特征在于，所述偏振分束器为薄膜型自由空间结构或晶体型自由空间结构。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的相干光通信的装置，其特征在于，所述混频器为90°光混频器，具体用于对信号光和本振光进行混频，以生成四束混频光。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的相干光通信的装置，其特征在于，所述混频器为平面光波导器件。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的相干光通信的装置，其特征在于，所述装置还包括：

光电探测器，用于将所获取的各子混频光转化为电信号，所述光电探测器的数量与所获取的子混频光的数量相同；

数字信号处理器，用于根据所获取的电信号，获取所述信号光承载的数据。

7.根据权利要求6所述的相干光通信的装置，其特征在于，所述至少一个偏振分束器为薄膜型自由空间结构或晶体型自由空间结构，以及

所述光电探测器贴合配置于所对应的子混频光在所述偏振分束器上的出光面上。

8.一种相干光通信的方法，其特征在于，所述方法包括：

通过一个混频器，对信号光和本振光进行混频，以生成至少两束混频光，其中，所述信号光用于承载数据，所述本振光能够与所述信号光发生干涉，所述信号光包括偏振态正交的第一模式子信号光和第二模式子信号光，所述本振光包括偏振态正交的第一模式子本振光和第二模式子本振光，所述至少两束混频光的相位彼此相异，所述混频光包括偏振态正交的第一模式子混频光和第二模式子混频光，第一相位的第一模式子混频光包括所述第一相位的第一模式子信号光和第一模式子本振光，第一相位的第二模式子混频光包括所述第一相位的第二模式子信号光和第二模式子本振光；

对所述至少两束混频光进行分束，以获取各混频光的第一模式子混频光和第二模式子混频光；

根据所获取的各子混频光，获取所述信号光承载的数据。

9.根据权利要求8所述的相干光通信的方法，其特征在于，所述至少两束混频光彼此平行，以及

所述对所述至少两束混频光进行分束包括：

通过一个偏振分束器，对所述至少两束混频光进行分束。

10.根据权利要求9所述的相干光通信的方法，其特征在于，所述偏振分束器为薄膜型自由空间结构或晶体型自由空间结构。

11.根据权利要求8至10任一项所述的相干光通信的方法，其特征在于，所述通过一个混频器，对信号光和本振光进行混频，以生成至少两束混频光，具体包括：

通过一个90°光混频器，对信号光和本振光进行混频，以生成四束混频光。

12.根据权利要求8至10中任一项所述的相干光通信的方法，其特征在于，所述混频器为平面光波导器件。

13.根据权利要求8至10中任一项所述的相干光通信的方法，其特征在于，所述根据所获取的各子混频光，获取所述信号光承载的数据，包括：

将所获取的各子混频光转化为电信号；

根据所获取的电信号，获取所述信号光承载的数据。

14.根据权利要求13所述的相干光通信的方法，其特征在于，所述对所述至少两束混频光进行分束包括：

通过薄膜型自由空间结构或晶体型自由空间结构的至少一个偏振分束器，对所述至少两束混频光进行分束；以及

所述将所获取的各子混频光转化为电信号包括：

通过贴合配置于所对应的子混频光在所述偏振分束器上的出光面上的光电探测器，将所获取的各子混频光转化为电信号。