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高速相干光纖通信調(diào)制解調(diào)技術(shù)
高速相干光纖通信調(diào)制解調(diào)技術(shù)
【摘要】隨著社會(huì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，通信技術(shù)取得了較大的進(jìn)步，在各個(gè)行業(yè)中都占有非常重要的地位，隨著通信業(yè)務(wù)量的增加，對(duì)于傳輸寬帶的要求也在不斷的增加，為了解決這一難題，高速相干光纖通信調(diào)制解調(diào)技術(shù)逐漸取得了廣泛的應(yīng)用，本文主要通過(guò)各種調(diào)制方案的比較，對(duì)高速相干光纖通信調(diào)制解調(diào)技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析，對(duì)于通信技術(shù)的發(fā)展具有積極的作用。
【關(guān)鍵詞】高速相干光纖;通信調(diào)制解調(diào)技術(shù);分析
高速相干光纖通信調(diào)制解調(diào)技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于通信質(zhì)量及通信效率的提升都具有非常重要的作用，本文主要通過(guò)對(duì)常用的幾種調(diào)制解調(diào)技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單分析研究，來(lái)對(duì)其各種實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行比較分析，這對(duì)于高速相干光纖通信的應(yīng)用范圍的擴(kuò)大具有非常重要的作用，下面就針對(duì)此予以簡(jiǎn)單分析研究。
1 高速相干光纖通信調(diào)制實(shí)現(xiàn)方案的比較
在目前的高速光纖通信的研究中，數(shù)字調(diào)制是主要的研究方向，為了對(duì)其調(diào)制解調(diào)技術(shù)進(jìn)行有效的研究，下面對(duì)其各種調(diào)制解調(diào)方案進(jìn)行分析比較，在實(shí)際的應(yīng)用中，相干檢測(cè)技術(shù)能夠有效的檢測(cè)到相位、頻率、振幅等各種信息，所以在高速相干光纖通信調(diào)制解調(diào)工作中，能夠應(yīng)用到的調(diào)制方式有頻移鍵控、相移鍵控、振幅鍵控的控制方式，本文主要對(duì)其頻率調(diào)制及相位調(diào)制的調(diào)制方法進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。
1.1 相位調(diào)制
相位調(diào)制的過(guò)程中，需要保持載波的頻率及幅度不變，只對(duì)光波的相位進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖�，這種調(diào)制方式的最主要的特點(diǎn)是在對(duì)信號(hào)光實(shí)施相位調(diào)制的過(guò)程中，其輸出光強(qiáng)能夠保持恒定，所以在實(shí)際的應(yīng)用中，接收機(jī)對(duì)于接受功率的波動(dòng)及色散具有較大的容限值。
調(diào)制器是相位調(diào)制工作中非常關(guān)鍵的設(shè)備，常用的調(diào)制器類型有：GsAs調(diào)制器、聚合物光調(diào)制器、LiNbO3-MZ調(diào)制器、LiNbO3相位調(diào)制器等，對(duì)相位調(diào)制的調(diào)制原理進(jìn)行簡(jiǎn)單分析：在相關(guān)的晶體上施加電壓時(shí)，會(huì)導(dǎo)致其折射率主軸及折射率的改變，以此來(lái)對(duì)通過(guò)晶體的光產(chǎn)生一定程度的影響，通過(guò)對(duì)各種調(diào)制器的性能進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，發(fā)現(xiàn)以上的各種調(diào)制器中，調(diào)制性能、穩(wěn)定性最好的調(diào)制器是LiNbO3相位調(diào)制器，但是隨著各項(xiàng)技術(shù)的不斷進(jìn)步未來(lái)的高速相干光纖通信調(diào)制器的主流選擇還會(huì)不斷的產(chǎn)生變化。
1.2 頻率調(diào)制
頻率調(diào)制主要是指調(diào)制的工程中，通過(guò)對(duì)載波光頻率進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖儊?lái)進(jìn)行調(diào)制，在實(shí)際的應(yīng)用中，可以借助于LiNbO3波導(dǎo)調(diào)制器，采用現(xiàn)行相移產(chǎn)生實(shí)際所需的頻率變換，只要在調(diào)制器上施加相關(guān)的鋸齒波形電壓脈沖，就能夠得到有效的頻率調(diào)制信號(hào)，但是在高速的相干光纖通信中，應(yīng)用這種方法來(lái)產(chǎn)生頻率調(diào)制信號(hào)是具有較大難度，后又在此基礎(chǔ)上提出了激光內(nèi)調(diào)制與聲光調(diào)制器，但是這些調(diào)制方法中都存在其各自的優(yōu)點(diǎn)，不適合應(yīng)用于高速相干光纖通信調(diào)制中。
2 高速相干光纖通信調(diào)制結(jié)構(gòu)方案的比較
2.1 相位調(diào)制方案
相位調(diào)制方案主要指的是在基帶信號(hào)的傳輸過(guò)程中，應(yīng)用調(diào)制器對(duì)光載波信號(hào)的相位進(jìn)行一定程度的調(diào)制，但是在相位調(diào)制方案的檢測(cè)過(guò)程中，是難以對(duì)其實(shí)施直接的檢測(cè)的，需要應(yīng)用自相干檢測(cè)或者是相干檢測(cè)的方式，由于其接收機(jī)具有很高的靈敏度，如果將其應(yīng)用于遠(yuǎn)距離的傳輸工作中，其對(duì)光功率的要求是比較低的，如果在實(shí)際的應(yīng)用中，應(yīng)用自相干探測(cè)的方式，其平衡探測(cè)兩端口由于存在反相的關(guān)系，導(dǎo)致其判決電平的值為0，這就使得其對(duì)于輸入光功率波動(dòng)的容限高于幅度調(diào)制信號(hào)。
在相位調(diào)制的過(guò)程中，只需要對(duì)載波的相位進(jìn)行調(diào)制，不會(huì)對(duì)其載波幅度產(chǎn)生影響，這就使得調(diào)制光功率能夠在每比特中進(jìn)行均勻的分布，這會(huì)導(dǎo)致其對(duì)碼間串?dāng)_具有較高的容限值，因此，將其應(yīng)用于高速相干光纖的通信中，具有非常好的應(yīng)用效果。
2.2 幅度與相位聯(lián)合的調(diào)制方案
正交幅度調(diào)制是應(yīng)用載波抑制雙邊帶條幅的方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)兩路相互正交的同頻載波進(jìn)行調(diào)制，應(yīng)用這種調(diào)制方式，對(duì)于帶寬的拓展具有積極的作用，對(duì)光纖通信的調(diào)制方式進(jìn)行分析，常用的正交幅度調(diào)制方式主要有：(1)直接調(diào)試的正交幅度調(diào)制，這種調(diào)制方式主要是應(yīng)用兩個(gè)正交載波上的脈沖幅度調(diào)制，應(yīng)用疊加的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)正交幅度調(diào)制，這種調(diào)制方式具有非線性容限大、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，但是將其應(yīng)用于高速相干光纖通信中，投入成本較大。
(2)多個(gè)QPSK調(diào)試疊加的正交幅度調(diào)制方式，這種調(diào)制方式的主要的優(yōu)點(diǎn)是采用并行的調(diào)制方式，調(diào)制器的調(diào)制速率不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的通信速率產(chǎn)生影響，但是這種調(diào)制方式也存在其自身的缺點(diǎn)，就是電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投入成本較高。
3 高速相干光纖通信解調(diào)方案的比較
3.1 零差與外差相干檢測(cè)方案
對(duì)這兩種檢測(cè)方案的區(qū)別進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，主要表現(xiàn)為本振激光器頻率、相位與傳輸光信號(hào)頻率、相位的關(guān)系，在相干檢測(cè)的過(guò)程中，輸出光信號(hào)要通過(guò)光濾波器，在光混頻器中實(shí)現(xiàn)與本振激光器的相干，并且其輸出的光信號(hào)在經(jīng)過(guò)探測(cè)器的探測(cè)之后能夠分為兩部分來(lái)進(jìn)行輸出，一部分是經(jīng)過(guò)鎖相環(huán)電路，對(duì)本振激光器的頻率、相位進(jìn)行有效的控制，另一部分則是作為基帶信號(hào)，直接通過(guò)方法電路輸出。
在零差相干檢測(cè)工作中，能夠有效的濾除信號(hào)中的直流與高頻部分，從而得到基帶信號(hào)，并且具有較高的靈敏度，但是其投入成本較高，而外差相干檢測(cè)中，系統(tǒng)的靈敏度及信噪比較低。
3.2 自相干解調(diào)方案
為了解決零差相干檢測(cè)與外差相干檢測(cè)中存在的問(wèn)題，提出了自相干解調(diào)方案，將接收光信號(hào)應(yīng)用延時(shí)自相干的方式，對(duì)其相位及頻率信息進(jìn)行解調(diào)，通過(guò)原信號(hào)與延時(shí)信號(hào)的相干，能夠得到相鄰碼元之間的相位或者頻率的差值，能夠?qū)崿F(xiàn)差分編碼信號(hào)基帶信號(hào)的直接解調(diào)，而對(duì)于沒(méi)有差分編碼的信號(hào)，可以得到其基帶信號(hào)的差分信號(hào)，實(shí)際的應(yīng)用中，需要對(duì)其后端的電路進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚�，在�?shí)際的應(yīng)用中，如果應(yīng)用的是自相干解調(diào)結(jié)構(gòu)，通常調(diào)制信號(hào)應(yīng)用差分編碼結(jié)構(gòu)。
通過(guò)上文中的分析，可以看出在高速相干光纖通信調(diào)制解調(diào)過(guò)程中，最適合的調(diào)制方案是相位調(diào)制方案，而最適合的解調(diào)方案是自相干解調(diào)方案，因此在實(shí)際的高速相干光纖通信中，最適合的調(diào)制解調(diào)技術(shù)是相位調(diào)制自相干解調(diào)方案。
4 結(jié)束語(yǔ)
高速相干光纖通信對(duì)于通信質(zhì)量及通信效率的提升具有非常重要的作用，保證其應(yīng)用高效的調(diào)制解調(diào)技術(shù)是非常必要的，本文通過(guò)對(duì)各種調(diào)制解調(diào)方案進(jìn)行分析比較，發(fā)現(xiàn)最適合應(yīng)用于高速相干光纖通信中的調(diào)制解調(diào)方式是相位調(diào)制自相干解調(diào)技術(shù)。
參考文獻(xiàn)：
[1]趙洪,肖重慶.相干光纖通信研究新進(jìn)展[J].光通信技術(shù),2010(2).
[2]王端驤.光纖通信技術(shù)新發(fā)展的幾個(gè)方面[J].光通信技術(shù),2011(4).
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