高速相干光纖通信調(diào)制解調(diào)技術研究范文

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【摘要】

近年來我國通信行業(yè)發(fā)展迅速，業(yè)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(tǒng)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(tǒng)調(diào)制解調(diào)技術進行了簡要分析，并提出了相應的優(yōu)化方案。

【關鍵詞】

相干光纖通信；調(diào)制解調(diào)；通信系統(tǒng)

高速相干光纖通信傳輸系統(tǒng)與傳統(tǒng)通信系統(tǒng)相比，在實際應用中具有更大優(yōu)勢，面對通信業(yè)務對通信系統(tǒng)流量需求的不斷增加，為滿足實際業(yè)務需求，且降低系統(tǒng)功耗與運行成本，需要重點做好高速光纖傳輸系統(tǒng)的研究。其中調(diào)制解調(diào)技術決定著通信系統(tǒng)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(tǒng)分析

相干光通信技術的應用，對提高通信系統(tǒng)運行效率具有重要意義，其主要利用了相干調(diào)制與外差檢測技術。其中，相干調(diào)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(chǎn)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(guī)律相同的中頻信號。為滿足通信業(yè)務需求，現(xiàn)在已經(jīng)有效建立了高速相干光纖通信系統(tǒng)，其與傳統(tǒng)光傳輸系統(tǒng)相比，在運行中對各種系統(tǒng)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(tǒng)運行效率，需要重點研究調(diào)制解調(diào)技術，目前所用調(diào)制技術，主要包括相位鍵控調(diào)制、高階相位鍵控調(diào)制、正交相位鍵控調(diào)制等。而對于解調(diào)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(diào)制技術

相干檢測技術可以實現(xiàn)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(diào)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(diào)制時，通信系統(tǒng)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(diào)制技術時，主要重點研究相位調(diào)制與頻率調(diào)制兩個方面：

2.1相位調(diào)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(diào)制目的，但是要保證輸出光強的恒定性。相位調(diào)制的實現(xiàn)，關鍵是有一個可以根據(jù)輸入信號電壓改變光相位的調(diào)制器，如LiNbO3-MZ調(diào)制器、LiNbO3相位調(diào)制器等。對晶體施加電壓，其折射率與折射率主軸會發(fā)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(shù)。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(diào)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(diào)制器半波電壓，即當向調(diào)制器施加電壓V1時，輸入光信號調(diào)制相位180°。

2.2頻率調(diào)制

頻率調(diào)制本質(zhì)上是通過對載波光頻率的改變，來達到調(diào)制的目的。假設輸入光載波公式為：E（t）=eAcos（wot+ψ），則經(jīng)過頻率調(diào)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(diào)制看作為一種載波相位在比特時隙內(nèi)線性增加或者減小的相位調(diào)制。

3高速相干光纖通信解調(diào)技術

相干光檢測技術的不斷發(fā)展，在通信系統(tǒng)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(huán)類型為依據(jù)，又可以分為平衡鎖相環(huán)、柯斯塔斯鎖相環(huán)以及驅(qū)動判決鎖相環(huán)等。在外差相干檢測中，根據(jù)對中頻電信號的調(diào)解，又可以區(qū)分為同步調(diào)節(jié)與異步調(diào)解兩種。

3.1零差與外差相關檢測

兩種檢測方法的區(qū)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(nèi)與本振激光器相干，且經(jīng)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(jīng)過放大電路輸出；②需要經(jīng)過鎖相環(huán)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(diào)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(tǒng)復雜度高，為提高解調(diào)綜合效果，則在原有基礎上研究出自相干解調(diào)方法，即實現(xiàn)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(diào)。自相干解調(diào)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(shù)器將光信號分為上下兩個支路。然后根據(jù)解調(diào)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(diào)為光強度信號。

4結束語

高速相干光纖通信調(diào)制解調(diào)技術的研究，對進一步提高通信系統(tǒng)運行效率具有重要意義。在選擇調(diào)制解調(diào)技術時，需要以滿足實際需求為基本原則，綜合分析技術、經(jīng)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(diào)制解調(diào)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(diào)制解調(diào)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(wǎng)絡傳媒集團股份有限公司銅川分公司