无需偏振追踪的差分正交偏振移位键控调制新方法及其在光纤通信中的应用

针对传统偏振移位键控(PolSK)需偏振追踪、频谱效率低的问题，研究人员提出差分正交偏振移位键控(DQPolSK)调制技术。该技术通过延迟干涉仪实现偏振-幅度转换，无需偏振分束器(PBS)和实时偏振追踪，在25 Gb/s速率下实现恒定振幅传输，频谱效率与偏振复用(PDM)相当。实验验证其对偏振旋转的强鲁棒性，为简化光纤通信系统提供新方案。

　　

在光纤通信领域，偏振维度调制技术长期面临两大挑战：一是传统偏振移位键控(PolSK)需依赖高精度偏振分束器(PBS)和实时偏振追踪系统，导致设备复杂度和成本居高不下；二是其频谱效率仅为偏振复用(PDM)的一半。随着数据中心互连和被动光网络(PON)对高谱效、低成本技术的需求激增，开发无需偏振追踪的新型调制方案成为研究热点。

浙江理工大学的研究团队在《Optical Fiber Technology》发表论文，提出差分正交偏振移位键控(DQPolSK)创新调制方法。该技术通过相位调制与偏振调制的协同作用，生成四种90°间隔的偏振态，利用延迟干涉仪(DI)替代PBS实现偏振-幅度转换。仿真实验表明，在25 Gb/s速率下，DQPolSK的比特误码率(BER)低于10^?9，且对偏振旋转具有天然免疫力。

关键技术包括：1) 基于Matlab-Optisystem联合仿真平台，测试10-25 Gb/s速率下的系统性能；2) 采用双伪随机二进制序列(PRBS)预编码实现差分调制；3) 通过45°/-45°偏振控制器配置的延迟干涉仪实现信号解调。

【The Principle of DQPolSK】
研究团队创新性地将180°相位调制与90°偏振调制结合，产生四种正交偏振态。延迟干涉仪通过1比特时延差和±45°偏振旋转实现干涉解调，其核心突破在于利用相邻比特间的偏振相关性消除旋转影响。与传统PolSK相比，DQPolSK的偏振态间距从90°缩小至45°，但通过差分检测补偿了信噪比损失。

【Demonstration and performance evaluation】
Optisystem仿真显示，在25 Gb/s有效速率下，DQPolSK的Q因子达8.2（对应BER≈10^?16）。偏振旋转测试中，当旋转速度达1 Mrad/s时，系统功率代价仅增加0.3 dB，显著优于传统PolSK的>3 dB恶化。频谱分析证实其-20 dB带宽与PDM相当，较PolSK提升100%。

【Discussion】
尽管DQPolSK的相邻电平间距减小导致理论BER比二进制PolSK(BPolSK)高1-2个数量级，但其免偏振追踪特性使系统复杂度大幅降低。研究指出，该技术特别适用于偏振旋转剧烈的场景，如架空光缆或水下通信。

结论部分强调，DQPolSK以简单架构实现频谱效率倍增，其恒定振幅特性有利于与幅度调制(ASK)信号叠加传输。该工作为下一代光通信系统提供了兼具高谱效与强鲁棒性的解决方案，尤其适用于数据中心互连和PON上行链路。作者团队指出，未来可通过优化干涉仪结构进一步提升系统容忍度。