文档介绍：第二十五讲相干光通信技术
主要内容
一、相干光通信的定义
二、相干检测原理和光波的调制解调方法
三、相干光通信系统的性能指标
四、相干光通信的特点
相干光通信的定义
相干光——是由两个激光器产生的具有空间叠加、相互干涉特性的激光。
相干光通信——在发射端对光载波进行幅度、频率或相位调制,在接收端,则采用零差检测或外差检测等相干检测技术进行信息接收的通信方式。
相干检测原理
光接收机接收的信号光和本地振荡器产生的本振光经混频器作用后,光场发生干涉,由光检测器输出的光电流经处理后以基带信号形式输出。由于混频输出光信号的中频信号功率分量带有信号光的幅度、频率或相位信息,因此发端不管采用哪种调制方式,均可以在中频功率分量反映出来,所以相干光接收方式适合于所有调制方式的通信。
相干检测原理方框图
光检测器
电信号处理
本地光
震荡器
信号光
混频器
基带信号
ωs
ωL
相干检测的方式
(1)零差检测
选择ωL=ωs,即ωIF=0。零差检测接收光功率可以放大几个数量级,虽然噪声也增大,但仍能使灵敏度大幅提高,但技术复杂,必须严格控制相位变化,使φs-φL保持不变,同时要求ωL=ωs 。
(2)外差检测
选择ωL≠ωs,即ωIF= ωs - ωL >0。外差检测也能提高灵敏度,信噪比改善比零差检测低3dB,但因无需实现相位锁定,接收机设计相对简单。
调制方式
模拟信号的三种调制方式:
幅度调制
频率调制
相位调制
数字信号的三种调制方式:
幅移键控
频移键控
相移键控
光检测器
带通
本地光
震荡器
信号光
混频器
基带信号
ωs
ωL
光检测器
本地光
震荡器
信号光
混频器
基带信号
ωs
ωL
低通
载波
恢复
带通
包络
检波
低通
(a)外差同步解调接收机方框图
(b)外差异步解调接收机方框图
同步相干接收机量子极限灵敏度
调制方式
解调方式
比特误码率(BER)
每比特光子数Np
长比特流时每比特光子数 Np
ASK
外差
72
36
ASK
零差
36
18
PSK
外差
18
18
PSK
零差
9
9
FSK
外差
36
36
FSK
零差
20
10
外差异步解调系统实验结果与量子效率比较
调制方式
光源
传输速率(Gb/s)
传输距离
(km)
光纤波长
(μm)
接收机灵敏度
实际值量子极限
ASK
μm DBF DBR
4
160
210 40
FSK
μm DBF DBR
普通单频
普通单频
4
1
140
160
100
243
218 40
1500 40
350 40
DPSK
μm DBF DBR
窄线谱
窄线谱
4
1
400
160
200
260
261 20
270 20
45 20
IM/DD
1000 10