第10章光纤通信新技术 口相干光通信 口光孤子通信 口光时分复用 口光码分复用 口自动交换光网。 合□圆
第10章 光纤通信新技术 相干光通信 光孤子通信 光时分复用 光码分复用 自动交换光网络
10.1相千光通信 目前实用化的光纤通信系统都是采用光强度 调制/直接检测(M-DD)方式,即光子到基带信 号的直接转换。其原理简单,成本低,但不能充 分发挥光纤通信的优越性,存在频带利用率低、 接收机灵敏度差、中继距离短等缺点。为了充分 利用光纤通信的带宽,将无线电数字通信中外差 检测的相干通信方式应用于光纤通信。在光纤通 信系统中采用外差或零差检测方式可以显著提高 接收灵敏度和选择性,这就是相干光通 合□团
10.1 相干光通信 目前实用化的光纤通信系统都是采用光强度 调制/直接检测（IM-DD）方式，即光子到基带信 号的直接转换。其原理简单，成本低，但不能充 分发挥光纤通信的优越性，存在频带利用率低、 接收机灵敏度差、中继距离短等缺点。为了充分 利用光纤通信的带宽，将无线电数字通信中外差 检测的相干通信方式应用于光纤通信。在光纤通 信系统中采用外差或零差检测方式可以显著提高 接收灵敏度和选择性，这就是相干光通信
10.1.1相干检测原理 相干光通信系统的基本框图如图101.1所示。在发 送端,采用直接调制或外调制方式将信号以调幅、 调相或调频的方式调制到光载波上,送入光纤中 传输。在接收端,首先与一本振光信号(通过耦 合器)进行相干混合,然后由检测器进行检测。 其中,偏振控制器用于调节信号光与本振光间的 偏振态匹配。图10.1.2解释了相干检测原理。光 接收机接收的信号光和本地振荡器产生的本振光 经混频后,由光检测器检测,经处理后,以基带 信号的形式输出 合□p
10.1.1 相干检测原理 相干光通信系统的基本框图如图10.1.1所示。在发 送端，采用直接调制或外调制方式将信号以调幅、 调相或调频的方式调制到光载波上，送入光纤中 传输。在接收端，首先与一本振光信号（通过耦 合器）进行相干混合，然后由检测器进行检测。 其中，偏振控制器用于调节信号光与本振光间的 偏振态匹配。图10.1.2解释了相干检测原理。光 接收机接收的信号光和本地振荡器产生的本振光 经混频后，由光检测器检测，经处理后，以基带 信号的形式输出
光纤 耦合器 调制器 光电 放大器 次 二极管 检波 偏振控制器 信号光源 判决 接收机 本振光源 频率控制(外差) 相位控制(零差) ↓信号输出 图10.1.1相干光通信系统的基本框图 混频器 信号光 光检测器 +电信号处理 振荡器 基带信号 图10.1.2相干检测原理框图 合□团
调制器 信号光源 本振光源 光电 二极管 放大器 二次 检波 判决 光纤 耦合器 信号输出 频率控制（外差） 相位控制（零差） 偏振控制器 接 收 机 图10.1.1 相干光通信系统的基本框图 信号光 混频器 光检测器 电信号处理 基带信号 本地光 振荡器 S L 图10.1.2 相干检测原理框图
设接收机接收的信号光以及本振光的光场分别为 Es(t)=Es coS(Ost+os) (10.1.1) EL(t)= E cos(o,t+ou) 10.1.2) 式中,E、O分别为信号光的幅度、频率和相位, EO分别为本振光的幅度、频率和相位。 当信号光与本振光的偏振方向相同时,入射总光强P ∝[E ()+E2(t) 因此有P=AE32+E2+2E、ECS(O+)(10.13)式中 称为中频信号的频率 光检测器输出的光电流()正比于入射光功率P,近似为 (t-RES +EL+2ES E, cos(OrFt-os+oL)(10.1.5) 式中R为光检测器的相应度 根据本振光信号频率与接收到的信号光频率是否相等, 可分为零差检测相干光通信和外差检测相干光通信 合□
( ) cos( ) E t E t S S S S = + ( ) cos( ) E t E t L L L L = + ES S S EL L L 2 E (t) E (t) S + L 2 2 [ 2 cos( )] P k E E E E t = + + − + S L S L IF S L IF 设接收机接收的信号光以及本振光的光场分别为 （10.1.1） （10.1.2） 分别为信号光的幅度、频率和相位， 当信号光与本振光的偏振方向相同时，入射总光强P 因此有 （10.1.3）式中 称为中频信号的频率。 式中， 分别为本振光的幅度、频率和相位。 i t( ) 2 2 S L S L IF i(t)= [E +E +2E E cos( t- + )] R S L 光检测器输出的光电流 正比于入射光功率P，近似为 式中R为光检测器的相应度。 根据本振光信号频率与接收到的信号光频率是否相等， 可分为零差检测相干光通信和外差检测相干光通信。 （10.1.5）