更高速、更高效的光通信技術(shù)-光混頻
（蘇州leyu集團(tuán)光電科技有限公司）
iXblue解調(diào)方案：一種基于電信技術(shù)的開創(chuàng)性方法-提取相位、振幅和偏振態(tài)
長(zhǎng)期以來(lái)，電信行業(yè)一直在積極尋找能夠?qū)崿F(xiàn)更高傳輸速率的創(chuàng)新技術(shù)。iXblue光學(xué)事業(yè)部的一個(gè)工廠（前Kylia公司）在開發(fā)光纖通信創(chuàng)新方面擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)，尤其是其設(shè)備能夠解調(diào)非常復(fù)雜的調(diào)制光信號(hào)。
通信歷來(lái)以二進(jìn)制模式（0和1的系列）的信息編碼為基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)激光的強(qiáng)度調(diào)制產(chǎn)生二進(jìn)制光學(xué)編碼并使用光纖傳輸，因此激光調(diào)制是信息的根源。這種“開關(guān)鍵控”調(diào)制意味著一個(gè)”比特時(shí)間”相對(duì)一個(gè)”調(diào)制頻率”，1納秒的比特時(shí)間意味著1 Gbit/s的調(diào)制速率。發(fā)射端激光光源需要調(diào)制解決方案，接收端需要光解調(diào)解決方案，強(qiáng)度調(diào)制的光信號(hào)最終需要被轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可用的電信號(hào)數(shù)據(jù)。但這種方式僅僅是改變光的強(qiáng)度，不能充分發(fā)揮激光相干長(zhǎng)度長(zhǎng)、發(fā)散角小、頻帶豐富等優(yōu)勢(shì)，因而普遍存在靈敏度低、距離低、頻帶利用率低等缺點(diǎn)。
當(dāng)對(duì)傳輸速率的需求高于Gbit/s時(shí)，必須開發(fā)新的調(diào)制和解調(diào)技術(shù)。基于自由空間設(shè)計(jì)和長(zhǎng)期的電信技術(shù)背景，iXblue能夠?yàn)檫@種復(fù)雜的解調(diào)提供各種產(chǎn)品。其中一系列產(chǎn)品（iXblue MICS系列(超鏈接)，請(qǐng)聯(lián)系我們提供更多資料）致力于多路復(fù)用和解復(fù)用，這意味著能夠在一根獨(dú)特的光纖中傳輸許多不同波長(zhǎng)的激光（即40路不同波長(zhǎng)的激光束在一根典型的電信光纖中傳輸，1528至1560 nm，C波段，）。另一系列產(chǎn)品（iXblue MINT系列，見下圖）使用光的另一個(gè)特性進(jìn)行解調(diào)，即電磁波的相位，相位（0或π）的調(diào)制比強(qiáng)度的調(diào)制更容易、更快。MINT產(chǎn)品使光學(xué)DPSK（差分相移鍵控）解調(diào)成為可能，它適用于大約10 Gbit/s的更高傳輸速率。（MINT：延遲線干涉儀，DPSK解調(diào)器）
隨后產(chǎn)生了“QAM”技術(shù)，這是一種使用電磁波相位和強(qiáng)度的調(diào)制技術(shù)。除了前面的優(yōu)點(diǎn)之外，該解決方案允許使用中間值（0和1之間，0和π之間）進(jìn)行調(diào)制。它為信息編碼提供了更多的可能性。例如，QAM16和QAM64技術(shù)可以在單位比特時(shí)間內(nèi)處理4到6比特。這種信號(hào)的解調(diào)非常復(fù)雜，可以通過(guò)iXblue 90°光學(xué)混頻方案（iXblue COH系列，見下圖）實(shí)現(xiàn)。信號(hào)光的相位、振幅甚至偏振態(tài)，通過(guò)信號(hào)光和本振光（特定頻率的參考光）之間執(zhí)行四次90°相位干涉。
90°光混頻器（超鏈接）在相干光通信系統(tǒng)中的主要作用是將兩束頻率接近、相位差恒定的且偏振方向相同的信號(hào)光與本振光波進(jìn)行相干混頻，再利用光電平衡探測(cè)器和信號(hào)處理對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行分析，可以看出其原理上也是一種調(diào)制解調(diào)器。常見的 90°光混頻器為2（輸入）x4（輸出）端口結(jié)構(gòu)，如上圖，其由分立的四分之一波片、半波片和偏振分光鏡等光學(xué)元器件構(gòu)成，四個(gè)輸出端分別相差為0°、180°、90°和270°。0°與180°輸出端經(jīng)過(guò)平衡探測(cè)器后的支路稱為同相I支路，90°與270°輸出端經(jīng)過(guò)平衡探測(cè)器后的支路稱為正交Q支路。
iXblue并不專注于信號(hào)處理，其核心競(jìng)爭(zhēng)力在于設(shè)計(jì)和組裝適合任何調(diào)制/解調(diào)方式的自由空間光學(xué)解決方案，將看似復(fù)雜的自由空間光學(xué)系統(tǒng)集成為非常靈活，小巧的光纖輸入輸出型微光學(xué)集成解決方案， 如右圖，標(biāo)準(zhǔn)COH產(chǎn)品體積約為70x50x10mm大小。它既可以應(yīng)用于簡(jiǎn)單的調(diào)制，也可應(yīng)用于更復(fù)雜的解調(diào)方式而無(wú)需產(chǎn)品升級(jí) 。
從傳統(tǒng)電信到空間通信應(yīng)用
如果傳統(tǒng)電信市場(chǎng)是這種調(diào)制/解調(diào)方案的最初應(yīng)用領(lǐng)域，那么今天大量的新應(yīng)用都會(huì)發(fā)現(xiàn)這種技術(shù)的好處。尤其是，能夠解調(diào)信號(hào)的相位是非常強(qiáng)大和重要的，例如在計(jì)量學(xué)中，光學(xué)傳感器可以測(cè)量與電磁波相位相互作用的微小物理參數(shù)的變化。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也有一些應(yīng)用，光學(xué)相干層析成像（OCT）通過(guò)對(duì)反射信號(hào)的解調(diào)來(lái)對(duì)皮膚下的組織進(jìn)行成像。iXblue COH 90°光學(xué)混頻器也適用于空間應(yīng)用，如激光通信或星鏈衛(wèi)星。許多其他設(shè)備僅提供電信波長(zhǎng)波段，即C波段，但iXblue方案是唯一能夠同時(shí)處理C波段和L波段（波長(zhǎng)從1570到1630 nm）的解決方案。由于自由空間光學(xué)在偏振解調(diào)（消光比達(dá)到25至30dB）方面的性能更好，以及更好的平衡探測(cè)均勻性（0.2dB）和90°相移精度（相移可調(diào)），因此在C波段自由光學(xué)也比硅基方案更好。如今，iXblue解調(diào)方案甚至有望應(yīng)用于所有電信頻段，單一設(shè)備可以從O波段工作到L波段（從1260 nm到1620 nm）。
感謝最初為電信行業(yè)開發(fā)的環(huán)氧樹脂技術(shù)，iXblue器件可以提供穩(wěn)定、堅(jiān)固的特性。下圖為COH光混頻器優(yōu)異的溫度性能，插損隨溫度的變化極小，滿足苛刻環(huán)境下的應(yīng)用要求。
iXblue微光學(xué)集成部門(原Kylia)主要產(chǎn)品及其應(yīng)用領(lǐng)域
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名稱 |
產(chǎn)品型號(hào) |
主要特點(diǎn) |
應(yīng)用 |
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高達(dá)48通道，6.25GHz-400GHz |
相干通信QPSK，QAM等 |
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100ps-12ns 手動(dòng)或電動(dòng)版本 |
相干通信，信號(hào)延遲等 |
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90°單偏振光混頻器 |
QPSK,QAM等 |
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90°雙偏振光混頻器， |
DP-QPSK等 |
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180°光混頻器 |
BPSK等 |
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＞400MHz FSR可定制， |
DPSK解調(diào)應(yīng)用 |
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延遲范圍100ps-12ns，FSR:83MHz-inifinite（12ns） |
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基于QAM16的POLMUX-QAM16仿真 |
QAM16仿真 |
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iXblue在玻璃基板上超精密的光學(xué)元件組裝技能
iXblue的微光學(xué)集成部門（原Kylia）長(zhǎng)期以來(lái)一直致力于在高性能和高度定制化的產(chǎn)品，從而為其客戶帶來(lái)更多的附加值。除了產(chǎn)品目錄外，定制的自由空間微光學(xué)集成已經(jīng)用于環(huán)境科學(xué)（測(cè)風(fēng)）的激光雷達(dá)行業(yè)，同樣也通過(guò)一些大公司進(jìn)入電信市場(chǎng)，激光跟蹤器市場(chǎng)。量子技術(shù)(IMOB產(chǎn)品，請(qǐng)見后期微信文章或者聯(lián)系leyu集團(tuán)光電提供更多資料)是iXblue成功開拓的另一個(gè)新興市場(chǎng)。
iXblue能夠?qū)?shí)驗(yàn)裝置集成為工業(yè)級(jí)的光學(xué)模塊，從客戶要求（簡(jiǎn)易的草圖，下圖步驟1）開始，iXblue可以領(lǐng)導(dǎo)或參與完整的產(chǎn)品開發(fā)步驟：設(shè)計(jì)(下圖步驟2)、原型機(jī)到批量生產(chǎn)(下圖步驟3)，iXblue的專業(yè)技術(shù)在于將微光學(xué)元件超精確地組裝在玻璃基板上，在滿足光學(xué)性能要求的前提下提供更小的體積，優(yōu)異的可靠性和穩(wěn)定性。
蘇州leyu集團(tuán)光電科技有限公司是一家專注于光電通信（數(shù)字通信、模擬通信、相干通信、量子通信）、光纖傳感、量子應(yīng)用、光學(xué)相干斷層掃描（OCT）、視覺(jué)成像等領(lǐng)域的光電子器件系統(tǒng)集成商。目前于數(shù)十家國(guó)外知名企業(yè)簽訂代理協(xié)議，如iXblue、PicoLAS，WasatchpPotonics，ID-Photonics，WLPhotonics，Innolume，ID-Photonics，Kylia，Alnairlabs，Albisopto，AOS-fiber，Piezomechanik，EOTECH，Agiltron等。我們擁有數(shù)千萬(wàn)的現(xiàn)貨庫(kù)存產(chǎn)品：鈮酸鋰電光調(diào)制器、射頻放大驅(qū)動(dòng)器、偏壓控制器、激光器、SLED光源、激光器驅(qū)動(dòng)、光電二極管、光電探測(cè)器等。
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