高速相干光纤通信调制解调技术研究范文
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【摘要】
近年来我国通信行业发展迅速，业务的急速增长，加大了传输宽带技术的要求，而高速相关光纤传输系统的建立，可以有效提高通信宽带速度。本文针对高速相干光纤通信系统调制解调技术进行了简要分析，并提出了相应的优化方案。
【关键词】
相干光纤通信；调制解调；通信系统
高速相干光纤通信传输系统与传统通信系统相比，在实际应用中具有更大优势，面对通信业务对通信系统流量需求的不断增加，为满足实际业务需求，且降低系统功耗与运行成本，需要重点做好高速光纤传输系统的研究。其中调制解调技术决定着通信系统性能，需要提高对此方面研究的重视。
1高速相干光纤通信系统分析
相干光通信技术的应用，对提高通信系统运行效率具有重要意义，其主要利用了相干调制与外差检测技术。其中，相干调制即通过传输信号来对光载波的频率、振幅以及相位进行改变，且不同于强度检测对光强度的改变方法。而外差检测则是通过束本机振荡来产生激光与输入信号光，并且光混频器中混频，最终得到与信号相位、频率以及振幅变化规律相同的中频信号。为满足通信业务需求，现在已经有效建立了高速相干光纤通信系统，其与传统光传输系统相比，在运行中对各种系统光传输损伤敏感度更高，色度色散以及各种非线性效应为影响光传输性能的关键性因素。为进一步提高高速相干光纤通信系统运行效率，需要重点研究调制解调技术，目前所用调制技术，主要包括相位键控调制、高阶相位键控调制、正交相位键控调制等。而对于解调技术，则主要为外差相干检测、自相干检测以及零差相干检测等。
2高速相干光纤通信调制技术
相干检测技术可以实现对信号光频率、相位以及振幅进行检测，则高速相干光纤通信调制技术主要包括相移键控、振幅键控、频移键控等，且如果选择用强度调制时，通信系统会受到较大的链路色散影响，并且会降低频率效率，能量利用率偏低。由此在研究调制技术时，主要重点研究相位调制与频率调制两个方面：
2.1相位调制
载波信号频率与振幅不变，通过光信号相位改变来达到相位调制目的，但是要保证输出光强的恒定性。相位调制的实现，关键是有一个可以根据输入信号电压改变光相位的调制器，如LiNbO3-MZ调制器、LiNbO3相位调制器等。对晶体施加电压，其折射率与折射率主轴会发生一定变化，进而会影响晶体光信号。电光效应对晶体折射率影响的公式为：△n=-n3rE/2，其中n表示折射率，E表示外加电场，r表示电光系数。当光通过具有△n变化的晶体时，相位变化公式为：△准=2πL△n/λo。对调制器进行分析，对晶体施加电压V1，则可以得到相位180°变化，公式表示：V1=λo/n3r，其中V1表示调制器半波电压，即当向调制器施加电压V1时，输入光信号调制相位180°。
2.2频率调制
频率调制本质上是通过对载波光频率的改变，来达到调制的目的。假设输入光载波公式为：E（t）=eAcos（wot+ψ），则经过频率调制后输出光信号为：E（t）=eAcos（（wo±△w）t+ψ），其中“+”“-”分别表示比特“1”“0”[1]。另外，输出光信号可以写作为：E（t）=eAcos（wot+（ψ±△w）t），则又可以将频率调制看作为一种载波相位在比特时隙内线性增加或者减小的相位调制。
3高速相干光纤通信解调技术
相干光检测技术的不断发展，在通信系统中的应用主要包括零差相干检测、外差相关检测以及延时自相干检测等。且在零差相干检测中，以光锁相环类型为依据，又可以分为平衡锁相环、柯斯塔斯锁相环以及驱动判决锁相环等。在外差相干检测中，根据对中频电信号的调解，又可以区分为同步调节与异步调解两种。
3.1零差与外差相关检测
两种检测方法的区别，主要在于本振激光器频率和相位与传输光信号频率和相位关系。将输出信号通过光滤波器后，会在光混频器内与本振激光器相干，且经过探测器后可以将输出光信号分为两部分：①为基带信号，其直接经过放大电路输出；②需要经过锁相环电路，对本振激光器频率和相位进行控制[2]。其中，零差相干检测技术，本振激光器输出光信号与接受光信号相干后，将信号高频与直流部分滤除后得到基带信号，具有较高的接受灵敏度。
3.2自相干解调技术
在实际应用中，零差与外差相干检测技术要求高，且系统复杂度高，为提高解调综合效果，则在原有基础上研究出自相干解调方法，即实现接收光信号通过延时自相干技术，对光信号相位以及频率信息进行解调。自相干解调技术的应用，将输出信号通过光滤波器，然后进入到马赫泽德干涉仪，利用一个3dB分数器将光信号分为上下两个支路。然后根据解调器不同相位信号，两支路分别移相器与光纤延迟线，通过移相与延时信号在3dB耦合器中相干输出，最终将光相位信号解调为光强度信号。
4结束语
高速相干光纤通信调制解调技术的研究，对进一步提高通信系统运行效率具有重要意义。在选择调制解调技术时，需要以满足实际需求为基本原则，综合分析技术、经济等因素，提高技术实施的综合效益。
参考文献
[1]王庆恺.高速相干光纤通信调制解调技术研究[D].电子科技大学，2013.
[2]林燕.高速相干光纤维通信调制解调技术研究[J].通讯世界，2015，03：47~48
作者：朱雪冬 单位：陕西广电网络传媒集团股份有限公司铜川分公司
