广西大学 计算机与电子信息学院，南宁 530004
针对在光接入网中传统相干接收机存在成本高、算法处理复杂的问题，提出一种低成本的简化相干接收机(SCR)信号处理方法。发送端使用四电平脉冲幅度调制(PAM4)高阶码型进行信号调制，接收端对输出信号先后采用不平衡度补偿算法、反馈式全数字时钟恢复算法进行处理，并通过帧同步、码元判决后计算误码率。仿真及实验结果表明：所提方法在系统中有着良好性能，在输入信号光功率为-9 dBm时，系统误码率为10-4量级，低于硬判决前向纠错(HD-FEC)门限的误码率判决。
简化相干接收机 四电平脉冲幅度调制 信号处理 不平衡度补偿算法 时钟恢复算法 simplified coherent receiver, four-level pulse amp
1 广西大学计算机与电子信息学院，广西 南宁 530004
2 清华大学电子工程系北京信息科学与技术国家研究中心，北京 100084
提出了一种基于相干接收机的相干光谱分析方案。采用相干接收机将待测信号与本振光进行同相和正交（IQ）混频和平衡探测，依据光外差原理计算出待测信号的功率，根据所计算出的功率与相应的本振频率之间的映射关系对待测信号的光谱进行重构。实验结果表明，当本振的扫描速率在80~200 nm/s范围时，分辨率优于12.5 MHz。所提出的光谱分析方案具备超高分辨率，可用于快速提取超密集波分复用系统精细的光谱结构。
光谱学 光外差 相干接收机 超密集波分复用 超高分辨率 激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1930001
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, Department of Electronic Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
A spectrally sliced heterodyne coherent receiver (SHCR) employing four balanced photodetectors and analog-to-digital converters with half of the signal bandwidth is proposed to complete the signal reception and field recovery. We first numerically characterize the performance of SHCR compared with an intradyne coherent receiver and then validate the principle of the SHCR in a proof-of-concept single-polarization experiment. A 60 GBaud 16-quadrature amplitude modulation transmission is experimentally demonstrated over 80 km standard single-mode fiber with a bit-error-rate of below the 7% hard-decision forward error correction threshold of . The SHCR offers a low-cost, hybrid-free, and channel-skew-tolerant candidate for data center interconnects.
sliced heterodyne coherent receiver heterodyning spectral slicing electrical bandwidth Chinese Optics Letters
2022, 20(9): 090601
1 武汉邮电科学研究院, 武汉 430074
2 武汉光迅科技股份有限公司, 武汉 430205
针对传统C波段高速光模块传输距离过短的问题, 文章对一种准相干接收技术进行了研究, 结合现有25 Gbit/s光模块进行了实验, 并讨论了准相干接收技术的应用方案。研究发现, 准相干接收技术以外差相干检测技术为基础, 具有结构简单和成本低等优点, 在不使用额外的电或光色散补偿技术的前提下, 准相干接收机也能有效减少色散对高速光模块传输距离的影响。实验结果表明, 准相干接收机对因色散而劣化的光信号具有很强的处理能力, 使用准相干接收机可以显著提高光模块的传输灵敏度, 能够将采用传统强度调制技术的C波段25 Gbit/s光模块的传输距离从当前的10 km左右延长至25 km以上。
准相干接收机 C波段 25 Gbit/s光模块 色散 quasi-coherent receiver C-band 25 Gbit/s optical transceiver chromatic dispersion
上海大学特种光纤与光接入网重点实验室， 上海 200072
研究了基于光梳状波的正交频分复用-无源光网(OFDM-PON)下行相干检测实验系统的结构和数字信号处理算法，采用多波长的光梳状波发生器作为光线路终端光源，其中一个波长作为传输OFDM信号的信号光，相邻的光波长作为本振光。基于该系统，光网络单元端的相干接收可以实现光相位噪声抵消。由于没有载波偏移和光相位噪声，数字信号处理过程被简化。比较了导频辅助(PA)算法、最大似然(ML)算法和PA+ML算法3种相位估计算法的性能。研究结果表明，PA+ML算法能获得更好的性能，可以将导频子载波的数目减少至2，并且接收机灵敏度可提高至-30 dBm。该OFDM-PON系统的硬件和软件设计有望成为下一代光接入网络的解决方案。
光通信 正交频分复用 光梳状波 同相正交调制器 相干接收机 导频 最大似然估计
上海大学通信与信息工程学院特种光纤与光接入网重点实验室， 上海 200072
提出了一种基于偏振分集的相干光正交频分复用(OFDM)链路。然而相干检测对相位噪声比较敏感，偏振分集接收过程又会产生额外的乘性相位噪声，因此基于偏振分集相干光OFDM系统，提出了基于数字信号处理的相位噪声消除方案。在100 km单模光纤中，以8 Gbit/s的传输速率零误码传输16进制正交振幅调制OFDM信号，经相干检测之后，基于数字信号处理，对相干光OFDM信号完成了相位噪声消除，并对相位噪声消除后的信号星座图进行了实验结果分析。另外，还将经过相位噪声消除后的偏振分集相干光OFDM链路与其他相干光OFDM链路方案进行了性能对比，从而验证了此方案的优越性。
光纤光学 相干接收机 偏振分集 正交频分复用 数字信号处理 相位噪声
为了实现卫星光通信系统从直接探测到相干探测的升级, 本文提出了一种基于空间光到光纤混频器耦合和判决驱动锁相环的升级方案。由于指向误差会引起光纤混频器的耦合功率损耗, 因此本文将针对发射端和接收端指向误差对判决驱动锁相环最优带宽的影响进行了理论研究和仿真分析。结果表明, 判决驱动锁相环最优带宽随收发两端指向误差增加而减小, 相应的最小相位误差则随收发两端指向误差增加而增加, 两者对接收端指向误差更为敏感。
相干接收 指向误差 判决驱动锁相环 最优带宽 coherent receiver pointing error decision driven phase locked loop optimal bandwidth
1 烽火通信科技股份有限公司, 湖北 武汉 430074
2 华中师范大学物理系, 湖北 武汉 430079
设计了一种采用内差接收，数字信号处理电域均衡技术，偏振复用四相移键控调制码型的高灵敏度相干光实时通信装置。该装置线路传输比特率为127 Gb/s，传输净荷为99.53 Gb/s，在背靠背条件下获得了-38.2 dBm的接收灵敏度，实现了高灵敏度高速率实时数据传输。该装置主要采用商用化光电器件，设计符合国际电信联盟的建议，具有较好的应用前景。
光通信 相干接收 内差检测 高灵敏度 中国激光
2014, 41(s1): s105014
1 北京邮电大学信息光子学与光通信教育部重点实验室, 北京 100876
2 华南师范大学光子信息技术广东省高校重点实验室, 广东 广州 510006
3 中国科学院上海光学精密机械研究所中国科学院空间激光通信及检验技术重点实验室, 上海 201800
星间相干光通信系统中，信号光与本振光的不同分布将影响外差混频效率。在假设信号光与本振光偏振一致、相位匹配、几何中心重合的前提下，详细推导了信号光振幅为平面波(Uniform)、高斯(Gauss)分布，本振光为艾里斑(Airy)、Uniform及Gauss分布时的6种外差混频效率关系式，其中4种得到了精确的解析式。在此基础上，通过数值仿真，全面对比分析了各种组合的外差混频性能，结果发现，Airy+Airy和Gauss+Gauss具有最佳外差混频性能，理论上可以达到100%外差混频效率；Uniform+Uniform的最大外差混频效率为72%，Guass+Uniform最大外差混频效率是82%，它们具有相似性；而Airy+Gauss组合是系统中常用的分布模型，其外差混频效率同时受探测器半径及Gauss束腰的制约。这将为设计星间相干通信系统提供必要的理论依据。
光通信 星间相干光通信 相干接收 外差效率 光学学报
2011, 31(10): 1006001
中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光通信及检验技术重点实验室， 上海 201800
设计和制作了基于晶体双折射的自由空间90°光学桥接器，用于在空间相干激光通信接收机中实现信号光束和本机振荡光束的混合并产生90°相移四通道合成光束输出，实现空间2×4 90°桥接，以进一步进行光电变换及信号解调和锁相。研制的晶体双折射2×4 90°光学桥接器由四块结构相同的双折射平板，一块相位延迟平板和一块检偏双折射平板组成。外差测量证明晶体双折射2×4 90°光学桥接器运行准确有效，性能稳定可靠，并给出了相位补偿和进一步的优化方案。晶体双折射自由空间光学桥接器适用于自由空间相干激光通信，对于未来星载激光通信终端实现小型化、轻量化、低功耗和高码率具有实际意义。
自由空间相干激光通信系统 90°光学桥接器 相干接收 相位补偿 双折射晶体
