100G系统中PM-QPSK光解调器的研究

　　这种用PLC技术设计的单片集成解调器芯片结构有以下两种方案，第一种方案如图4(a)所示，首先输入信号通过一个基于MZI(马赫曾德干涉)结构的PBS，将输入信号分为TE和TM两个偏振态(此为第一级偏振分束),并沿上下两个支路传播，这两路偏振信号再分别经过2个PBS结构，使得TE模和TM模进一步分开(此为第二级偏振分束)，通过这两级偏振分束可以大幅度改善偏振消光比。上支路传播的TE模信号光，经过一个与主轴成45°的半波片，转化为TM模信号，另一方面，我们将从本地振荡源输入的光控制为TM模式，这个输入的光信号经过一个3dB耦合器，分为上下两路光信号，并与上支路转化的TM模信号光和下支路的TM模信号光一起分别导入上下两个90°混频器，并解调输出8路光信号。在OFC2010上,Furukawa公司按这种方案设计制作出的芯片尺寸可以达到25×21mm,最小偏振消光比33.2dB[4]。

　　第二种方案如图4（b）所示，这种设计方案采取相对折射率为Δ=1.8%的硅基二氧化硅波导材料，因为随着Δ的增加，在波导的强折射率限制下，波导的弯曲半径可以变小， 当Δ=1.8%时，可使波导弯曲程度最大，且弯曲损耗最理想，此时弯曲半径为1200um，为传统的结构弯曲半径的一半，这样可以大幅度降低芯片尺寸，并且只用一级偏振分束，就能将TE与TM模信号较好的分离。NTT公司在EOCO2010会议,按这种方案设计制作出的超小型芯片尺寸可以达到12×12mm,符合了OIF对光学解调器尺寸的要求[5]。

　　图4 两种方案波导结构图

　　总结

　　100G技术已经成熟，市场已经初步形成，用PLC技术制作成的光前端数字相干接收机，是实现100G高速信号解调必不可少的器件，具有极大地研究价值。本文介绍了PM-QPSK的原理，及数字相干发射机和接收机的工作原理，并详细分析了接收机前端光PM-QPSK解调器的原理，并介绍两种基于PLC技术的解调器芯片的设计方案。

　　参考文献

　　[1] Tie jun J.xia.100G-Key Technology for next Generation Transport Networks[J] . The optical society of America,2009.

　　[2]李晓峰，周宁，周亮。通信原理[M]。北京：清华大学出版社，2008. P209-214。

　　[3] Shoichiro Oda Takahito Tanimura Takeshi Hoshida Chihiro Oshima Hisao Nakashima zhenning Tao,and Jens C.Rasmussen .112Gb/s DP-QPSK Transmission Using a Novel Nonlinear Compensator in Digital Coherent Receiver[J]. The optical society of America,2009.

　　[4] Double-Pass PBS-Intergrated Coherent Mixer Using Silica-based PLC T.Inoue H.Kawashima and K.Nara [J]. The optical society of America,2010.

　　[5] Takashi Inoue and Kazutaka Nara. Ultrasmall PBS-Intergrated Coherent Mixer Using 1.8%-Delta Silica-Based Planar Lightwave Circuit[C].European Conference on Optical Communication, 2010,P354-356.