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更高速、更高效的光通信技术-光混频
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更高速、更高效的光通信技术-光混频

(苏州波弗光电科技有限公司)



iXblue解调方案:一种基于电信技术的开创性方法-提取相位、振幅和偏振态


长期以来,电信行业一直在积极寻找能够实现更高传输速率的创新技术。iXblue光学事业部的一个工厂(前Kylia公司)在开发光纤通信创新方面拥有丰富的经验,尤其是其设备能够解调非常复杂的调制光信号。


通信历来以二进制模式(0和1的系列)的信息编码为基础。通过对激光的强度调制产生二进制光学编码并使用光纤传输,因此激光调制是信息的根源。这种“开关键控”调制意味着一个”比特时间”相对一个”调制频率”,1纳秒的比特时间意味着1 Gbit/s的调制速率。发射端激光光源需要调制解决方案,接收端需要光解调解决方案,强度调制的光信号最终需要被转换成计算机可用的电信号数据。但这种方式仅仅是改变光的强度,不能充分发挥激光相干长度长、发散角小、频带丰富等优势,因而普遍存在灵敏度低、距离低、频带利用率低等缺点。


当对传输速率的需求高于Gbit/s时,必须开发新的调制和解调技术。基于自由空间设计和长期的电信技术背景,iXblue能够为这种复杂的解调提供各种产品。其中一系列产品(iXblue MICS系列(超链接),请联系我们提供更多资料)致力于多路复用和解复用,这意味着能够在一根独特的光纤中传输许多不同波长的激光(即40路不同波长的激光束在一根典型的电信光纤中传输,1528至1560 nm,C波段,)。另一系列产品(iXblue MINT系列,见下图)使用光的另一个特性进行解调,即电磁波的相位,相位(0或π)的调制比强度的调制更容易、更快。MINT产品使光学DPSK(差分相移键控)解调成为可能,它适用于大约10 Gbit/s的更高传输速率。(MINT:延迟线干涉仪,DPSK解调器)



随后产生了“QAM”技术,这是一种使用电磁波相位和强度的调制技术。除了前面的优点之外,该解决方案允许使用中间值(0和1之间,0和π之间)进行调制。它为信息编码提供了更多的可能性。例如,QAM16和QAM64技术可以在单位比特时间内处理4到6比特。这种信号的解调非常复杂,可以通过iXblue 90°光学混频方案(iXblue COH系列,见下图)实现。信号光的相位、振幅甚至偏振态,通过信号光和本振光(特定频率的参考光)之间执行四次90°相位干涉。

90°光混频器(超链接)在相干光通信系统中的主要作用是将两束频率接近、相位差恒定的且偏振方向相同的信号光与本振光波进行相干混频,再利用光电平衡探测器和信号处理对中频信号进行分析,可以看出其原理上也是一种调制解调器。常见的 90°光混频器为2(输入)x4(输出)端口结构,如上图,其由分立的四分之一波片、半波片和偏振分光镜等光学元器件构成,四个输出端分别相差为0°、180°、90°和270°。0°与180°输出端经过平衡探测器后的支路称为同相I支路,90°与270°输出端经过平衡探测器后的支路称为正交Q支路。


iXblue并不专注于信号处理,其核心竞争力在于设计和组装适合任何调制/解调方式的自由空间光学解决方案,将看似复杂的自由空间光学系统集成为非常灵活,小巧的光纤输入输出型微光学集成解决方案, 如右图,标准COH产品体积约为70x50x10mm大小。它既可以应用于简单的调制,也可应用于更复杂的解调方式而无需产品升级 。



从传统电信到空间通信应用

如果传统电信市场是这种调制/解调方案的最初应用领域,那么今天大量的新应用都会发现这种技术的好处。尤其是,能够解调信号的相位是非常强大和重要的,例如在计量学中,光学传感器可以测量与电磁波相位相互作用的微小物理参数的变化。在医学领域也有一些应用,光学相干层析成像(OCT)通过对反射信号的解调来对皮肤下的组织进行成像。iXblue COH 90°光学混频器也适用于空间应用,如激光通信或星链卫星。许多其他设备仅提供电信波长波段,即C波段,但iXblue方案是唯一能够同时处理C波段和L波段(波长从1570到1630 nm)的解决方案。由于自由空间光学在偏振解调(消光比达到25至30dB)方面的性能更好,以及更好的平衡探测均匀性(0.2dB)和90°相移精度(相移可调),因此在C波段自由光学也比硅基方案更好。如今,iXblue解调方案甚至有望应用于所有电信频段,单一设备可以从O波段工作到L波段(从1260 nm到1620 nm)。


感谢最初为电信行业开发的环氧树脂技术,iXblue器件可以提供稳定、坚固的特性。下图为COH光混频器优异的温度性能,插损随温度的变化极小,满足苛刻环境下的应用要求。

 


iXblue微光学集成部门(原Kylia)主要产品及其应用领域


名称

产品型号

主要特点

应用

复用器/解复用器

MICS

高达48通道,6.25GHz-400GHz

相干通信QPSK,QAM等

光学延迟线

VODL

100ps-12ns 手动或电动版本

相干通信,信号延迟等

光混频器

COH24

90°单偏振光混频器

QPSK,QAM等

COH28

90°双偏振光混频器,

DP-QPSK等

COH22

180°光混频器

BPSK等

延迟线干涉仪

MINT

>400MHz FSR可定制,

DPSK解调应用

WT-MINT

延迟范围100ps-12ns,FSR:83MHz-inifinite(12ns)

偏振复用仿真

PDME

基于QAM16的POLMUX-QAM16仿真

QAM16仿真

*查看超链接,或联系苏州波弗光电科技有限公司获取更多信息。


iXblue在玻璃基板上超精密的光学元件组装技能

iXblue的微光学集成部门(原Kylia)长期以来一直致力于在高性能和高度定制化的产品,从而为其客户带来更多的附加值。除了产品目录外,定制的自由空间微光学集成已经用于环境科学(测风)的激光雷达行业,同样也通过一些大公司进入电信市场,激光跟踪器市场。量子技术(IMOB产品,请见后期微信文章或者联系波弗光电提供更多资料)是iXblue成功开拓的另一个新兴市场。

iXblue能够将实验装置集成为工业级的光学模块,从客户要求(简易的草图,下图步骤1)开始,iXblue可以领导或参与完整的产品开发步骤:设计(下图步骤2)、原型机到批量生产(下图步骤3),iXblue的专业技术在于将微光学元件超精确地组装在玻璃基板上,在满足光学性能要求的前提下提供更小的体积,优异的可靠性和稳定性。



苏州波弗光电科技有限公司是一家专注于光电通信(数字通信、模拟通信、相干通信、量子通信)、光纤传感、量子应用、光学相干断层扫描(OCT)、视觉成像等领域的光电子器件系统集成商。目前于数十家国外知名企业签订代理协议,如iXblue、PicoLAS,WasatchpPotonics,ID-Photonics,WLPhotonics,Innolume,ID-Photonics,Kylia,Alnairlabs,Albisopto,AOS-fiber,Piezomechanik,EOTECH,Agiltron等。我们拥有数千万的现货库存产品:铌酸锂电光调制器、射频放大驱动器、偏压控制器、激光器、SLED光源、激光器驱动、光电二极管、光电探测器等。


更多光电通信、光电探测与接收相关产品信息或解决方案, 请联系我们:


苏州波弗光电科技有限公司

电话:0512-62828421

邮箱: sales@bonphot.com  

网址: www.bonphot.com  


*文章来源:iXblue(Kylia)。

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