高速相干光纤通信调制解调技术

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高速相干光纤通信调制解调技术

【摘要】随着社会市场经济的发展，通信技术取得了较大的进步，在各个行业中都占有非常重要的地位，随着通信业务量的增加，对于传输宽带的要求也在不断的增加，为了解决这一难题，高速相干光纤通信调制解调技术逐渐取得了广泛的应用，本文主要通过各种调制方案的比较，对高速相干光纤通信调制解调技术进行了简单分析，对于通信技术的发展具有积极的作用。

【关键词】高速相干光纤;通信调制解调技术;分析

高速相干光纤通信调制解调技术的应用，对于通信质量及通信效率的提升都具有非常重要的作用，本文主要通过对常用的几种调制解调技术进行简单分析研究，来对其各种实现方案进行比较分析，这对于高速相干光纤通信的应用范围的扩大具有非常重要的作用，下面就针对此予以简单分析研究。

1 高速相干光纤通信调制实现方案的比较

在目前的高速光纤通信的研究中，数字调制是主要的研究方向，为了对其调制解调技术进行有效的研究，下面对其各种调制解调方案进行分析比较，在实际的应用中，相干检测技术能够有效的检测到相位、频率、振幅等各种信息，所以在高速相干光纤通信调制解调工作中，能够应用到的调制方式有频移键控、相移键控、振幅键控的控制方式，本文主要对其频率调制及相位调制的调制方法进行简单分析。

1.1 相位调制

相位调制的过程中，需要保持载波的频率及幅度不变，只对光波的相位进行适当的改变，这种调制方式的最主要的特点是在对信号光实施相位调制的过程中，其输出光强能够保持恒定，所以在实际的应用中，接收机对于接受功率的波动及色散具有较大的容限值。

调制器是相位调制工作中非常关键的设备，常用的调制器类型有：GsAs调制器、聚合物光调制器、LiNbO3-MZ调制器、LiNbO3相位调制器等，对相位调制的调制原理进行简单分析：在相关的晶体上施加电压时，会导致其折射率主轴及折射率的改变，以此来对通过晶体的光产生一定程度的影响，通过对各种调制器的性能进行简单分析，发现以上的各种调制器中，调制性能、稳定性最好的调制器是LiNbO3相位调制器，但是随着各项技术的不断进步未来的高速相干光纤通信调制器的主流选择还会不断的产生变化。

1.2 频率调制

频率调制主要是指调制的工程中，通过对载波光频率进行适当的改变来进行调制，在实际的应用中，可以借助于LiNbO3波导调制器，采用现行相移产生实际所需的频率变换，只要在调制器上施加相关的锯齿波形电压脉冲，就能够得到有效的频率调制信号，但是在高速的相干光纤通信中，应用这种方法来产生频率调制信号是具有较大难度，后又在此基础上提出了激光内调制与声光调制器，但是这些调制方法中都存在其各自的优点，不适合应用于高速相干光纤通信调制中。

2 高速相干光纤通信调制结构方案的比较

2.1 相位调制方案

相位调制方案主要指的是在基带信号的传输过程中，应用调制器对光载波信号的相位进行一定程度的调制，但是在相位调制方案的检测过程中，是难以对其实施直接的检测的，需要应用自相干检测或者是相干检测的方式，由于其接收机具有很高的灵敏度，如果将其应用于远距离的传输工作中，其对光功率的要求是比较低的，如果在实际的应用中，应用自相干探测的方式，其平衡探测两端口由于存在反相的关系，导致其判决电平的值为0，这就使得其对于输入光功率波动的容限高于幅度调制信号。

在相位调制的过程中，只需要对载波的相位进行调制，不会对其载波幅度产生影响，这就使得调制光功率能够在每比特中进行均匀的分布，这会导致其对码间串扰具有较高的容限值，因此，将其应用于高速相干光纤的通信中，具有非常好的应用效果。

2.2 幅度与相位联合的调制方案

正交幅度调制是应用载波抑制双边带条幅的方式，来实现对两路相互正交的同频载波进行调制，应用这种调制方式，对于带宽的拓展具有积极的作用，对光纤通信的调制方式进行分析，常用的正交幅度调制方式主要有：(1)直接调试的正交幅度调制，这种调制方式主要是应用两个正交载波上的脉冲幅度调制，应用叠加的方法来实现正交幅度调制，这种调制方式具有非线性容限大、系统结构简单的特点，但是将其应用于高速相干光纤通信中，投入成本较大。

(2)多个QPSK调试叠加的正交幅度调制方式，这种调制方式的主要的优点是采用并行的调制方式，调制器的调制速率不会对系统的通信速率产生影响，但是这种调制方式也存在其自身的缺点，就是电路结构复杂，投入成本较高。

3 高速相干光纤通信解调方案的比较

3.1 零差与外差相干检测方案

对这两种检测方案的区别进行简单分析，主要表现为本振激光器频率、相位与传输光信号频率、相位的关系，在相干检测的过程中，输出光信号要通过光滤波器，在光混频器中实现与本振激光器的相干，并且其输出的光信号在经过探测器的探测之后能够分为两部分来进行输出，一部分是经过锁相环电路，对本振激光器的频率、相位进行有效的控制，另一部分则是作为基带信号，直接通过方法电路输出。

在零差相干检测工作中，能够有效的滤除信号中的直流与高频部分，从而得到基带信号，并且具有较高的灵敏度，但是其投入成本较高，而外差相干检测中，系统的灵敏度及信噪比较低。

3.2 自相干解调方案

为了解决零差相干检测与外差相干检测中存在的问题，提出了自相干解调方案，将接收光信号应用延时自相干的方式，对其相位及频率信息进行解调，通过原信号与延时信号的相干，能够得到相邻码元之间的相位或者频率的差值，能够实现差分编码信号基带信号的直接解调，而对于没有差分编码的信号，可以得到其基带信号的差分信号，实际的应用中，需要对其后端的电路进行适当的处理，在实际的应用中，如果应用的是自相干解调结构，通常调制信号应用差分编码结构。

通过上文中的分析，可以看出在高速相干光纤通信调制解调过程中，最适合的调制方案是相位调制方案，而最适合的解调方案是自相干解调方案，因此在实际的高速相干光纤通信中，最适合的调制解调技术是相位调制自相干解调方案。

4 结束语

高速相干光纤通信对于通信质量及通信效率的提升具有非常重要的作用，保证其应用高效的调制解调技术是非常必要的，本文通过对各种调制解调方案进行分析比较，发现最适合应用于高速相干光纤通信中的调制解调方式是相位调制自相干解调技术。

参考文献：

[1]赵洪,肖重庆.相干光纤通信研究新进展[J].光通信技术,2010(2).

[2]王端骧.光纤通信技术新发展的几个方面[J].光通信技术,2011(4).