高速相干光纖通信調制解調技術研究范文

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【摘要】

近年來我國通信行業發展迅速，業務的急速增長，加大了傳輸寬帶技術的要求，而高速相關光纖傳輸系統的建立，可以有效提高通信寬帶速度。本文針對高速相干光纖通信系統調制解調技術進行了簡要分析，并提出了相應的優化方案。

【關鍵詞】

相干光纖通信；調制解調；通信系統

高速相干光纖通信傳輸系統與傳統通信系統相比，在實際應用中具有更大優勢，面對通信業務對通信系統流量需求的不斷增加，為滿足實際業務需求，且降低系統功耗與運行成本，需要重點做好高速光纖傳輸系統的研究。其中調制解調技術決定著通信系統性能，需要提高對此方面研究的重視。

1高速相干光纖通信系統分析

相干光通信技術的應用，對提高通信系統運行效率具有重要意義，其主要利用了相干調制與外差檢測技術。其中，相干調制即通過傳輸信號來對光載波的頻率、振幅以及相位進行改變，且不同于強度檢測對光強度的改變方法。而外差檢測則是通過束本機振蕩來產生激光與輸入信號光，并且光混頻器中混頻，最終得到與信號相位、頻率以及振幅變化規律相同的中頻信號。為滿足通信業務需求，現在已經有效建立了高速相干光纖通信系統，其與傳統光傳輸系統相比，在運行中對各種系統光傳輸損傷敏感度更高，色度色散以及各種非線性效應為影響光傳輸性能的關鍵性因素。為進一步提高高速相干光纖通信系統運行效率，需要重點研究調制解調技術，目前所用調制技術，主要包括相位鍵控調制、高階相位鍵控調制、正交相位鍵控調制等。而對于解調技術，則主要為外差相干檢測、自相干檢測以及零差相干檢測等。

2高速相干光纖通信調制技術

相干檢測技術可以實現對信號光頻率、相位以及振幅進行檢測，則高速相干光纖通信調制技術主要包括相移鍵控、振幅鍵控、頻移鍵控等，且如果選擇用強度調制時，通信系統會受到較大的鏈路色散影響，并且會降低頻率效率，能量利用率偏低。由此在研究調制技術時，主要重點研究相位調制與頻率調制兩個方面：

2.1相位調制

載波信號頻率與振幅不變，通過光信號相位改變來達到相位調制目的，但是要保證輸出光強的恒定性。相位調制的實現，關鍵是有一個可以根據輸入信號電壓改變光相位的調制器，如LiNbO3-MZ調制器、LiNbO3相位調制器等。對晶體施加電壓，其折射率與折射率主軸會發生一定變化，進而會影響晶體光信號。電光效應對晶體折射率影響的公式為：△n=-n3rE/2，其中n表示折射率，E表示外加電場，r表示電光系數。當光通過具有△n變化的晶體時，相位變化公式為：△準=2πL△n/λo。對調制器進行分析，對晶體施加電壓V1，則可以得到相位180°變化，公式表示：V1=λo/n3r，其中V1表示調制器半波電壓，即當向調制器施加電壓V1時，輸入光信號調制相位180°。

2.2頻率調制

頻率調制本質上是通過對載波光頻率的改變，來達到調制的目的。假設輸入光載波公式為：E（t）=eAcos（wot+ψ），則經過頻率調制后輸出光信號為：E（t）=eAcos（（wo±△w）t+ψ），其中“+”“-”分別表示比特“1”“0”[1]。另外，輸出光信號可以寫作為：E（t）=eAcos（wot+（ψ±△w）t），則又可以將頻率調制看作為一種載波相位在比特時隙內線性增加或者減小的相位調制。

3高速相干光纖通信解調技術

相干光檢測技術的不斷發展，在通信系統中的應用主要包括零差相干檢測、外差相關檢測以及延時自相干檢測等。且在零差相干檢測中，以光鎖相環類型為依據，又可以分為平衡鎖相環、柯斯塔斯鎖相環以及驅動判決鎖相環等。在外差相干檢測中，根據對中頻電信號的調解，又可以區分為同步調節與異步調解兩種。

3.1零差與外差相關檢測

兩種檢測方法的區別，主要在于本振激光器頻率和相位與傳輸光信號頻率和相位關系。將輸出信號通過光濾波器后，會在光混頻器內與本振激光器相干，且經過探測器后可以將輸出光信號分為兩部分：①為基帶信號，其直接經過放大電路輸出；②需要經過鎖相環電路，對本振激光器頻率和相位進行控制[2]。其中，零差相干檢測技術，本振激光器輸出光信號與接受光信號相干后，將信號高頻與直流部分濾除后得到基帶信號，具有較高的接受靈敏度。

3.2自相干解調技術

在實際應用中，零差與外差相干檢測技術要求高，且系統復雜度高，為提高解調綜合效果，則在原有基礎上研究出自相干解調方法，即實現接收光信號通過延時自相干技術，對光信號相位以及頻率信息進行解調。自相干解調技術的應用，將輸出信號通過光濾波器，然后進入到馬赫澤德干涉儀，利用一個3dB分數器將光信號分為上下兩個支路。然后根據解調器不同相位信號，兩支路分別移相器與光纖延遲線，通過移相與延時信號在3dB耦合器中相干輸出，最終將光相位信號解調為光強度信號。

4結束語

高速相干光纖通信調制解調技術的研究，對進一步提高通信系統運行效率具有重要意義。在選擇調制解調技術時，需要以滿足實際需求為基本原則，綜合分析技術、經濟等因素，提高技術實施的綜合效益。

參考文獻

[1]王慶愷.高速相干光纖通信調制解調技術研究[D].電子科技大學，2013.

[2]林燕.高速相干光纖維通信調制解調技術研究[J].通訊世界，2015，03：47~48

作者：朱雪冬 單位：陜西廣電網絡傳媒集團股份有限公司銅川分公司