РЕКОНСТРУКЦИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПОЛЯ ОПТИЧЕСКОГО СИГНАЛА

1. Оптический приемник, содержащий
приемник прямого дифференциального детектирования, который в качестве входного сигнала способен принимать входящий оптический сигнал и формировать аналоговые представления действительной и мнимой частей сигнала сложной формы в качестве выходного сигнала, содержащего информацию о разности фаз между множеством положений по времени входящего оптического сигнала, которые разделены заданным интервалом, и
процессор для обработки сигналов, связанный с упомянутым приемником прямого дифференциального детектирования и обеспечивающий формирование цифрового представления профиля распределения интенсивности и фаз, отображающего входящий оптический сигнал.
2. Приемник по п.1, в котором для обработки сигналов дополнительно содержит средство компенсации по меньшей мере одного искажения передачи упомянутого цифрового представления профиля распределения интенсивности и фаз, отображающего входящий оптический сигнал, вносимого в принимаемый оптический сигнал каналом передачи принимаемого оптического сигнала.
3. Приемник по п.1, в котором процессор для обработки сигналов дополнительно содержит средство, воспринимающее упомянутое цифровое представление профиля распределения интенсивности и фаз, отображающего входящий оптический сигнал, и осуществляющее демодуляцию и восстановление данных.
4. Приемник по п.1, в котором процессор для обработки сигналов способен определять величину фазы, которая соответствует разностям оптических фаз между выборками упомянутого сигнала сложной формы, разделенными упомянутым заданным интервалом.
5. Приемник по п.1, в котором процессор для обработки сигналов способен получать выборки упомянутого сигнала сложной формы в положениях по времени для каждого бита, которые заданы следующим уравнением:
1
в котором t означает начальное произвольное положение по времени, а n означает произвольно выбранное число.
6. Приемник по п.1, в котором упомянутый приемник прямого дифференциального детектирования дополнительно содержит блок прямого детектирования интенсивности, способный получать профиль распределения интенсивности входящего оптического сигнала.
7. Приемник по п.1, дополнительно содержащий аналогово-цифровой преобразователь, который способен преобразовывать упомянутые действительную и мнимую части сигнала сложной формы в их соответствующие цифровые представления и направлять это цифровое представление действительной и мнимой частей сигнала сложной формы в процессор для обработки сигналов.
8. Приемник по п.7, в котором упомянутый приемник прямого дифференциального детектирования дополнительно содержит по меньшей мере один фотодетектор, а процессор для обработки сигналов осуществляет функцию, обратную передаточной функции фильтра вследствие наложения собственной характеристики фотодетектора и собственной характеристики аналого-цифрового преобразователя применительно по меньшей мере к одному из упомянутых цифровых представлений действительной и мнимой частей сигнала сложной формы.
9. Приемник по п.7, дополнительно содержащий блок автоматической регулировки усиления, расположенный между упомянутыми приемником прямого дифференциального детектирования и аналогово-цифровым преобразователем.
10. Приемник по п.7, в котором процессор для обработки сигналов способен обрабатывать группу выборок упомянутого цифрового представления действительной и мнимой частей сигнала сложной формы, которые одновременно поступают из аналогово-цифрового преобразователя.
11. Приемник по п.1, в котором упомянутый приемник прямого дифференциального детектирования дополнительно содержит несколько оптических интерферометров с задержкой.
12. Приемник по п.11, в котором по меньшей мере один из оптических интерферометров с задержкой имеет задержку, примерно равную упомянутому заданному интервалу.
13. Приемник по п.11, в котором по меньшей мере два из упомянутых оптических интерферометров с задержкой имеют ортогональные сдвиги фаз.
14. Приемник по п.11, в котором по меньшей мере два из упомянутых оптических интерферометров с задержкой имеют операционные задержки, не равные друг другу, при этом каждая из этих задержек примерно равна упомянутому заданному интервалу.
15. Приемник по п.11, в котором два из оптических интерферометров с задержкой имеют операционные задержки, не равные друг другу, и разность между задержками, которая соответствует разности оптических фаз, составляющей π/2.
16. Приемник по п.11 в котором упомянутый приемник прямого дифференциального детектирования дополнительно содержит по меньшей мере два балансных детектора интенсивности, каждый из которых связан с соответствующим одним из упомянутых оптических интерферометров с задержкой.
17. Приемник по п.11, дополнительно содержащий аналогово-цифровой преобразователь для преобразования по меньшей мере упомянутых действительной или мнимой частей сигнала сложной формы в цифровое представление, и направления этого цифрового представления действительной и мнимой частей сигнала сложной формы в процессор для обработки сигналов, при этом упомянутый заданный интервал составляет
, 1≤m≤sps, где m является целым числом,
S
T означает период символа входящего оптического сигнала, sps означает число выборок на символ, которые берет упомянутый аналогово-цифровой преобразователь для преобразования упомянутых действительной или мнимой частей сигнала сложной формы в цифровое представление, m является целым числом от 1 до sps, а упомянутый сигнал сложной формы равен
,
real
imag
при этом u(t) и u(t), соответственно означают упомянутые действительную и мнимую части сигнала сложной формы.
18. Приемник по п.17, в котором процессор для обработки сигналов способен определять профиль распределения фаз сигнала в каждой соответствующей подгруппе выборок внутри кадра, при этом каждая подгруппа содержит те выборки упомянутого кадра, интервал между которыми составляет ΔТ или кратное ему целое число, а упомянутый профиль распределения фаз сигнала получают, исходя из разности оптических фаз соседних выборок внутри каждой подгруппы согласно следующему уравнению
в котором n означает положение конкретной выборки внутри подгруппы, а при n=0 сумму не вычисляют.
s
r
s
s
s
s
s
19. Приемник по п.18, в котором t является положением по времени, а процессор для обработки сигналов вычисляет упомянутое цифровое представление поля принимаемого оптического сигнала E(t) путем решения уравнения , в котором I(t) означает профиль распределения интенсивности входящего оптического сигнала в момент времени t, а φ(t) означает фазу в момент времени t.
20. Приемник по п.18, дополнительно содержащий блок прямого детектирования интенсивности, связанный с аналогово-цифровым преобразователем и формирующий упомянутый профиль распределения интенсивности.
s
s
21. Приемник по п.18, в котором в момент времени t упомянутый профиль распределения интенсивности приближен на абсолютное значение u(t).
22. Приемник по п.17, в котором процессор для обработки сигналов способен определять соотношение фаз у разделенных одинаковыми интервалами выборок в каждой из соответствующих m подгрупп, при этом в каждую подгруппу входят выборки упомянутого кадра с интервалом между ними, равным ΔТ или кратному ему целому числу.
23. Приемник по п.17, в котором процессор для обработки сигналов способен определять соотношение фаз у разделенных одинаковыми интервалами выборок m подгрупп, при этом в каждую подгруппу входят выборки упомянутого кадра с интервалом между ними, равным ΔТ или кратному ему целому числу.
24. Приемник по п.23, в котором процессор для обработки сигналов способен определять упомянутое соотношение фаз у выборок только первой подгруппы, которая является единственной подгруппой.
25. Приемник по п.23, в котором процессор для обработки сигналов способен определять соотношение фаз у разделенных одинаковыми интервалами выборок всех из упомянутых m подгрупп, исходя из анализа спектров оптической мощности набора пробных реконструированных сигналов на основе упомянутых подгрупп, в результате чего определяют все соотношения фаз у упомянутых выборок входящего оптического сигнала.
26. Приемник по п.25, в котором по результатам упомянутого анализа спектров оптической мощности набора пробных реконструированных сигналов получают пробный реконструированный сигнал с максимальной спектральной плотностью оптической мощности в интервале [-SR, +SR] вокруг средней частоты входящего сигнала среди упомянутого набора пробных реконструированных сигналов, при этом SR означает скорость передачи символов входящего оптического сигнала.
27. Приемник по п.25, в котором по результатам упомянутого анализа спектров оптической мощности набора пробных реконструированных сигналов получают пробный реконструированный сигнал с минимальной спектральной плотностью оптической мощности вне интервала [-SR, +SR] вокруг средней частоты входящего сигнала среди упомянутого набора пробных реконструированных сигналов, при этом SR означает скорость передачи символов входящего оптического сигнала.
28. Приемник по п.17, в котором процессор для обработки сигналов способен определять профиль распределения фазовой постоянной сигнала для каждой соответствующей подгруппы выборок внутри кадра, каждая из которых состоит из тех выборок кадра, интервал между которыми составляет ΔТ или кратное ему целое число, при этом упомянутую фазовую постоянную сигнала получают, исходя из разностей оптических фаз соседних выборок оптического сигнала внутри каждой подгруппы, согласно следующему уравнению
в котором n означает положение конкретной выборки внутри подгруппы, а при n=0 сумму не вычисляют.
29. Приемник по п.28, в котором процессор для обработки сигналов вычисляет упомянутое цифровое представление поля принимаемого оптического сигнала в зависимости от упомянутого профиля фазовой постоянной сигнала и цифровое представление профиля распределения интенсивности входящего оптического сигнала.
s
r
s
s
s
s
30. Приемник по п.28, в котором t является положением по времени, а процессор для обработки сигналов вычисляет упомянутое цифровое представление поля принимаемого оптического сигнала E(t) путем решения уравнения , в котором I(t) означает профиль распределения интенсивности входящего оптического сигнала в момент времени t, а  означает фазовую постоянную в момент времени t.
31. Приемник по п.30, дополнительно содержащий блок прямого детектирования интенсивности, связанный с аналогово-цифровым преобразователем и формирующий упомянутый профиль распределения интенсивности.
s
s
32. Приемник по п.30, в котором в момент времени t упомянутый профиль распределения интенсивности приближен на абсолютное значение u(t).
s
s
33. Приемник по п.30, в котором в момент времени t упомянутый профиль распределения интенсивности приближен на квадратный корень абсолютного значения u(t) и .
34. Приемник по п.30, в котором процессор для обработки сигналов дополнительно способен осуществлять компенсацию по меньшей мере одного искажения передачи упомянутого цифрового представления поля принимаемого оптического сигнала, вносимого каналом передачи принимаемого оптического сигнала.
35. Приемник по п.34, в котором процессор для обработки сигналов дополнительно способен осуществлять демодуляцию и восстановление данных.
36. Способ использования оптического приемника, включающий шаги, на которых:
формируют аналоговое представление действительной и мнимой частей сигнала сложной формы, содержащее информацию о разности фаз между множеством положений по времени оптического сигнала, который поступает в упомянутый оптический приемник, при этом эти положения разделены заданным интервалом,
преобразуют упомянутое аналоговое представление в цифровое представление,
в зависимости от этого цифрового представления формируют профиль распределения интенсивности и фаз, представляющий входящий оптический сигнал, и
подают выходной сигнал, отображающий информацию, представленную входящим оптическим сигналом.
37. Способ по п.36, в котором на упомянутом шаге подачи выходного сигнала дополнительно компенсируют по меньшей мере одно искажение передачи упомянутого цифрового представления, вносимое в принимаемый оптический сигнал каналом передачи принимаемого оптического сигнала.