西北大学物理系：《光纤通信系统》第九章 相干光波通信系统（冯选旗）

第九章相干光波通信系统 91相于检测原理与特性 92相于光通信关辉技术 9.3相于光接收机的娱率初灵度 9.4相于光波系统的性能 点专此处结束放殃 4合

1 第九章相干光波通信系统 9.1相干检测原理与特性 9.2相干光通信关键技术 9.3相干光接收机的误码率和灵敏度 9.4相干光波系统的性能

9.1相千检测原理与特性 相干光通信系统可以把光频段划分为 许多频道,从而使光频段得到充分利用, 即多信道光纤通信。 与强度调制一直接检测系统不同,相 千光纤通信系统在光接收机中增加了外差 或零差接收所需的本地振荡光源,该光源 输出的光波与接收到的已调光波在满足波 前匹配和偏振匹配的条件下,进行光电混 频。 点专此处结束放殃 4合

2 9.1 相干检测原理与特性 相干光通信系统可以把光频段划分为 许多频道，从而使光频段得到充分利用， 即多信道光纤通信。 与强度调制—直接检测系统不同，相 干光纤通信系统在光接收机中增加了外差 或零差接收所需的本地振荡光源，该光源 输出的光波与接收到的已调光波在满足波 前匹配和偏振匹配的条件下，进行光电混 频

3 信号源 光纤 f 光电 光源 调制器 耦合器 检测器 放大 解调器 偏振控制器 接收电路 f s+fiF 本振光源 AFC 图91相干光通信系统的结构示意图 点专此处结束放殃 4合

3 图9.1 相干光通信系统的结构示意图

如图91所示,光源发出频率为的光脉冲, 通过调制器将已经变成电信号的信号源调制到光 脉冲包络上,通过长距离线路传输后,到达接收 端,接收端采用外差技术,首先通过耦合器将光 信号和本振光源信号同时送到光电检测器接收, 本振光源频率为+fiF,信号光和本振光在满足波 前匹配和偏振匹配的条件下混频,得到频率为fF 的中频信号,该信号经过放大后送到解调器解调, 最终到达接收电路完成通信过程。 点专此处结束放殃 4合

4 如图9.1所示，光源发出频率为fs的光脉冲， 通过调制器将已经变成电信号的信号源调制到光 脉冲包络上，通过长距离线路传输后，到达接收 端，接收端采用外差技术，首先通过耦合器将光 信号和本振光源信号同时送到光电检测器接收， 本振光源频率为fs+fIF，信号光和本振光在满足波 前匹配和偏振匹配的条件下混频，得到频率为fIF 的中频信号，该信号经过放大后送到解调器解调， 最终到达接收电路完成通信过程

5 相干光通信系统灵敏度的提高主要是 因为它采用了本地振荡得到了一定的增益, 根据无线电知识中外差接收技术知识可以 得到光电检测器的电流[1]: 02把e Br vPP m(t-T)cos[(o-O)t-(s-P) 式中:n为光电检测量子效率,h为普 朗克常量,e为电子电量,/为光频率,P 为信号光功率,P为本振光功率,m为调 制系数,(tz)为群延时,O、O1和q、9 分别为信号光和本振光的角频率和相位 点专此处结束放殃 4合

5 相干光通信系统灵敏度的提高主要是 因为它采用了本地振荡得到了一定的增益， 根据无线电知识中外差接收技术知识可以 得到光电检测器的电流［15］ 式中：η为光电检测量子效率，h为普 朗克常量，e为电子电量，f为光频率，Ps 为信号光功率，PL为本振光功率，m为调 制系数，(t-τg )为群延时，ωs、ωL和φs、φL 分别为信号光和本振光的角频率和相位

心92相干光通信关键技术 1.光源技术 相干光纤通信系统中对信号光源和本 振光源的要求比较高,它要求光谱线窄 频率稳定度高 点专此处结束放殃 4合

6 9.2 相干光通信关键技术 1. 相干光纤通信系统中对信号光源和本 振光源的要求比较高，它要求光谱线窄、 频率稳定度高

2.调制技术 般相干光通信的光调制有半导体激 光器直接调制和光波导型外调制两种。半 导体激光器直接调制技术一般是采用具有 动态单纵模特性的DFB激光器来进行直接 调制,采用该技术在调制过程中可以使光 谱保持良好的窄谱特性,同时频率也较稳 定 点专此处结束放殃 4合

7 2. 一般相干光通信的光调制有半导体激 光器直接调制和光波导型外调制两种。半 导体激光器直接调制技术一般是采用具有 动态单纵模特性的DFB激光器来进行直接 调制，采用该技术在调制过程中可以使光 谱保持良好的窄谱特性，同时频率也较稳 定

3.接收技术 相干光通信的接收技术包括两部分, 部分是光的接收技术,另一部分是中频 之后的各种制式的解调技术。 (1)平衡接收法 在FSK制式中,由于半导体激光器在 调制过程中,难免带有额外的幅度调制噪 声,利用平衡接收方法可以减少调幅噪声。 点专此处结束放殃 4合

8 3. 相干光通信的接收技术包括两部分， 一部分是光的接收技术，另一部分是中频 之后的各种制式的解调技术。 (1) 在FSK制式中，由于半导体激光器在 调制过程中，难免带有额外的幅度调制噪 声，利用平衡接收方法可以减少调幅噪声

9 (2)相位分集接收法 除了调幅噪声外,如果本振光相位和 信号光相位有相对起伏,就将产生相位噪 声,严重影响接收效果。 〓(3)偏振控制技术 前面已经指出:相干光通信系统接收 端必须要求信号光和本振光的偏振同偏, 才能取得良好的混频效果,提高接收质量。 点专此处结束放殃 4合

9 (2) 除了调幅噪声外，如果本振光相位和 信号光相位有相对起伏，就将产生相位噪 声，严重影响接收效果。 (3) 前面已经指出：相干光通信系统接收 端必须要求信号光和本振光的偏振同偏， 才能取得良好的混频效果，提高接收质量