第五1講相干光通信技術(shù)ppt課件

1、第五講第五講 相干光通信技術(shù)相干光通信技術(shù) 目前的光纖通信系統(tǒng)，都是采用光強調(diào)制目前的光纖通信系統(tǒng)，都是采用光強調(diào)制-直接檢測直接檢測(IM-DD)方式。方式。 這種方式的優(yōu)點是：調(diào)制和解調(diào)簡單，容易實現(xiàn)，因而這種方式的優(yōu)點是：調(diào)制和解調(diào)簡單，容易實現(xiàn)，因而成本較低。但是這種方式?jīng)]有利用光載波的頻率和相位信息，成本較低。但是這種方式?jīng)]有利用光載波的頻率和相位信息， 限制了系統(tǒng)性能的進一步提高。限制了系統(tǒng)性能的進一步提高。 相干光通信，像傳統(tǒng)的無線電和微波通信一樣，在發(fā)射相干光通信，像傳統(tǒng)的無線電和微波通信一樣，在發(fā)射端對光載波進行幅度、頻率或相位調(diào)制；在接收端則采用零端對光載波進行幅度、頻率或

2、相位調(diào)制；在接收端則采用零差檢測或外差檢測，這種檢測技術(shù)稱為相干檢測。差檢測或外差檢測，這種檢測技術(shù)稱為相干檢測。 與與IMD方式相比，相干檢測可以把接收靈敏度提高方式相比，相干檢測可以把接收靈敏度提高20 dB，相當于在相同發(fā)射功率下，若光纖損耗為相當于在相同發(fā)射功率下，若光纖損耗為0.2 dB/km，則傳輸，則傳輸距離增加距離增加100 km。 同時，采用相干檢測，可以更充分利用光纖帶寬。我們已同時，采用相干檢測，可以更充分利用光纖帶寬。我們已經(jīng)看到，在光頻分復用經(jīng)看到，在光頻分復用(OFDM)中，信道頻率間隔可以達到中，信道頻率間隔可以達到10 GHz以下，因而大幅度增加了傳輸容量。以下

3、，因而大幅度增加了傳輸容量。 所謂相干光，就是兩個激光器產(chǎn)生的光場具有空間疊加、所謂相干光，就是兩個激光器產(chǎn)生的光場具有空間疊加、 相互干涉性質(zhì)的激光。相互干涉性質(zhì)的激光。 實現(xiàn)相干光通信，關(guān)鍵是要有頻率穩(wěn)定、實現(xiàn)相干光通信，關(guān)鍵是要有頻率穩(wěn)定、 相位和偏振方相位和偏振方向可以控制的窄線譜激光器。向可以控制的窄線譜激光器。 7.5.1 相干檢測原理相干檢測原理 圖中示出相干檢測原理方框圖，光接收機接收的信號光圖中示出相干檢測原理方框圖，光接收機接收的信號光和本地振蕩器產(chǎn)生的本振光經(jīng)混頻器作用后，光場發(fā)生干涉。和本地振蕩器產(chǎn)生的本振光經(jīng)混頻器作用后，光場發(fā)生干涉。 由光檢測器輸出的光電流經(jīng)處理后

4、，以基帶信號的形式輸出。由光檢測器輸出的光電流經(jīng)處理后，以基帶信號的形式輸出。圖圖7.38 相干檢測原理方框圖相干檢測原理方框圖光檢測器光檢測器電信號電信號處置處置基帶信號基帶信號本地光本地光振蕩器振蕩器混頻器混頻器w wL信號光信號光w wS圖圖7.38 相干檢測原理方框圖相干檢測原理方框圖光檢測器光檢測器電信號電信號處置處置基帶信號基帶信號本地光本地光振蕩器振蕩器混頻器混頻器w wL信號光信號光w wS 單模光纖的傳輸模式是基模單模光纖的傳輸模式是基模HE11模，接收機接收的信模，接收機接收的信號光其光場可以寫成：號光其光場可以寫成： ES=ASexp-i(St+S) (7.26)式中式中

5、, AS、S和和S分別為信號光的幅度、頻率和相位。分別為信號光的幅度、頻率和相位。 同樣，本振光的光場可以寫成同樣，本振光的光場可以寫成 EL=ALexp-i(Lt+L) (7.27) 式中式中, AL為本振光的幅度、為本振光的幅度、L為本振光的頻率為本振光的頻率L為本振光的為本振光的相位。相位。 保持信號光的偏振方向不變，控制本振光的偏振方向，保持信號光的偏振方向不變，控制本振光的偏振方向， 使之與信號光的偏振方向相同。使之與信號光的偏振方向相同。 本振光的中心角頻率本振光的中心角頻率L應滿足應滿足 L=S-IF或或L=S+IF (7.28)式中，式中，IF是中頻信號的頻率。是中頻信號的頻率

6、。 這時的光功率這時的光功率P與光強與光強|ES+L|2成比例：成比例： P=K|ES+EL|2 (7.29)式中，式中， K為常數(shù)。為常數(shù)。式中式中, PS=KA2S, PL=KA2L, IF=S-L。 顯然，式顯然，式(7.30)右邊最后一項是中頻信號功率分量，它實右邊最后一項是中頻信號功率分量，它實際上是疊加在際上是疊加在PS和和PL之上的一種緩慢起伏的變化，如圖之上的一種緩慢起伏的變化，如圖7.39 所示。所示。 由式由式(7.26)式式(7.29)，根據(jù)模式理論和電磁理論計算的結(jié)，根據(jù)模式理論和電磁理論計算的結(jié)果，輸出光功率近似為：果，輸出光功率近似為： P(t)PS+PL+2 co

7、sIFt+(S-L) (7.30)LsPP圖圖7.39 干涉后的瞬時光功率變化干涉后的瞬時光功率變化 (wLwS)PLPStP 由此可見，中頻信號功率分量帶有信號光的幅度、頻率或由此可見，中頻信號功率分量帶有信號光的幅度、頻率或相位信息。在發(fā)射端，無論采取什么調(diào)制方式，都可以從接收相位信息。在發(fā)射端，無論采取什么調(diào)制方式，都可以從接收端的中頻功率分量反映出來。所以，相干光接收方式是適用于端的中頻功率分量反映出來。所以，相干光接收方式是適用于所有調(diào)制方式的通信體制。所有調(diào)制方式的通信體制。 相干檢測有零差檢測和外差檢測兩種方式。相干檢測有零差檢測和外差檢測兩種方式。圖圖7.39 干涉后的瞬時光功

8、率變化干涉后的瞬時光功率變化 (wLwS)PLPStP1. 零差檢測零差檢測 選擇選擇L=S，即，即IF=0，這種情況稱為零差檢測。這時，這種情況稱為零差檢測。這時， 濾去直流分量，中頻信號產(chǎn)生的光電流為濾去直流分量，中頻信號產(chǎn)生的光電流為 I(t)= cos (S-L) (7.31)LSPP2 零差檢測信號平均光功率與直接檢測信號平均光功率之零差檢測信號平均光功率與直接檢測信號平均光功率之比為：比為： 4 2PS PL/ (2PS2) = 4PL/ PS。 LSPP2 通常通常PLPS，同時考慮到本振光相位鎖定在信號光相位，同時考慮到本振光相位鎖定在信號光相位上，即上，即L=S，這樣便得到零

9、差檢測的信號光電流為：，這樣便得到零差檢測的信號光電流為： IP = (7.32) 式中，式中，為光檢測器的響應度。為光檢測器的響應度。 由于由于PLPS，零差檢測接收光功率可以放大幾個數(shù)量級。，零差檢測接收光功率可以放大幾個數(shù)量級。 雖然噪聲也增加了，但是靈敏度仍然可以大幅度提高。雖然噪聲也增加了，但是靈敏度仍然可以大幅度提高。 零差檢測技術(shù)非常復雜，因為相位變化非常靈敏，零差檢測技術(shù)非常復雜，因為相位變化非常靈敏， 必須控必須控制相位，制相位， 使使S-L保持不變，同時要求保持不變，同時要求L和和S相等。相等。 與零差檢測相似，外差檢測接收光功率細節(jié)豐富了，從與零差檢測相似，外差檢測接收光

10、功率細節(jié)豐富了，從而提高了靈敏度。而提高了靈敏度。 外差檢測信噪比的改善比零差檢測低外差檢測信噪比的改善比零差檢測低3dB，但是接收機，但是接收機設(shè)計相對簡單，因為不需要相位鎖定。設(shè)計相對簡單，因為不需要相位鎖定。 2. 外差檢測外差檢測 選擇選擇LS，即，即IF=S-L0，這種情況稱為外差檢，這種情況稱為外差檢測。通常選擇測。通常選擇fIF(=IF/2)在微波范圍在微波范圍(例如例如1GHz)。這時外。這時外差檢測中頻信號產(chǎn)生的光電流為：差檢測中頻信號產(chǎn)生的光電流為： Iac(t)= cos IFt+(S-L)LSPtP)(2(7.33) 7.5.2 調(diào)制和解調(diào)調(diào)制和解調(diào) 如前所述，相干檢測

11、技術(shù)主要優(yōu)點是：可以對光載波實施如前所述，相干檢測技術(shù)主要優(yōu)點是：可以對光載波實施幅度、頻率或相位調(diào)制。幅度、頻率或相位調(diào)制。 對于模擬信號，有三種調(diào)制方式，即幅度調(diào)制對于模擬信號，有三種調(diào)制方式，即幅度調(diào)制(AM)、頻、頻率調(diào)制率調(diào)制(FM)和相位調(diào)制和相位調(diào)制(PM)。 對于數(shù)字信號，也有三種調(diào)制方式，即幅移鍵控對于數(shù)字信號，也有三種調(diào)制方式，即幅移鍵控(ASK)、頻移鍵控頻移鍵控(FSK)和相移鍵控和相移鍵控(PSK)。 圖圖7.40 示出示出ASK、PSK和和FSK調(diào)制方式的比較，下面分別調(diào)制方式的比較，下面分別介紹這三種調(diào)制方式。介紹這三種調(diào)制方式。 圖圖 7.40 ASK、 PSK

12、和和FSK調(diào)制方式比較。調(diào)制方式比較。 100110(a)(b)(c)(d)電 二 進制 信 號ASKPSKFSK1. 幅移鍵控幅移鍵控(ASK) 基帶數(shù)字信號只控制光載波的幅度變化，稱為幅移鍵控基帶數(shù)字信號只控制光載波的幅度變化，稱為幅移鍵控(ASK)。ASK的光場表達式：的光場表達式： ES(t)=AS(t)cosSt+S (7.34)式中式中, AS為光場的幅度、為光場的幅度、S為光場的中心角頻率和為光場的中心角頻率和S為光場為光場的相位。在的相位。在ASK中，中，S保持不變，只對幅度進行調(diào)制。保持不變，只對幅度進行調(diào)制。 對于二進制數(shù)字信號調(diào)制，在大多數(shù)情況下，對于二進制數(shù)字信號調(diào)制，

13、在大多數(shù)情況下，“0” 碼傳碼傳輸時，使輸時，使AS=0，“1碼傳輸時，使碼傳輸時，使AS=1。 ASK相干通信系統(tǒng)必須采用外調(diào)制器來實現(xiàn)，這樣只有相干通信系統(tǒng)必須采用外調(diào)制器來實現(xiàn)，這樣只有輸出光信號的幅度隨基帶信號而變化，而相位保持不變。輸出光信號的幅度隨基帶信號而變化，而相位保持不變。 如果采用直接光強調(diào)制，幅度變化將引起相位變化。外如果采用直接光強調(diào)制，幅度變化將引起相位變化。外調(diào)制器通常用鈦擴散的鈮酸鋰調(diào)制器通常用鈦擴散的鈮酸鋰(Ti: LiNbO3)波導制成的馬赫波導制成的馬赫-曾德爾曾德爾(MZ)干涉型調(diào)制器，如圖干涉型調(diào)制器，如圖3.37所示。所示。 當消光比大于當消光比大于2

14、0時，該調(diào)制器的調(diào)制帶寬可達時，該調(diào)制器的調(diào)制帶寬可達20 GHz。圖圖 3.37 馬赫馬赫 - 曾德爾干涉儀型調(diào)制器曾德爾干涉儀型調(diào)制器信號電壓電極輸出光電光晶體光波導輸入光2. 相移鍵控相移鍵控(PSK) 基帶信號只控制光載波的相位變化，稱為相移鍵控基帶信號只控制光載波的相位變化，稱為相移鍵控(PSK)。 PSK的光場表達式為：的光場表達式為： ES(t)=AScosSt+(t) (7.35) 在在PSK中，中，AS保持不變，只對相位進行調(diào)制。傳輸保持不變，只對相位進行調(diào)制。傳輸“0碼碼和傳輸和傳輸“1碼時，分別用兩個不同相位碼時，分別用兩個不同相位(通常相差通常相差180)表示。表示。

15、如果傳輸如果傳輸“0時，光載波相位不變，傳輸時，光載波相位不變，傳輸“1碼時，相位改碼時，相位改變變180，這種情況稱為差分相移鍵控，這種情況稱為差分相移鍵控(DPSK)。 與與ASK使用的使用的MZ干涉型調(diào)制器相比，設(shè)計干涉型調(diào)制器相比，設(shè)計PSK使用的相使用的相位調(diào)制器要簡單得多。這種調(diào)制器只要選擇適當?shù)拿}沖電壓，位調(diào)制器要簡單得多。這種調(diào)制器只要選擇適當?shù)拿}沖電壓，就可以使相位改變就可以使相位改變=。但是在接收端光波相位必須非常穩(wěn)定，。但是在接收端光波相位必須非常穩(wěn)定，因此對發(fā)射和本振激光器的譜寬要求非?？量?。因此對發(fā)射和本振激光器的譜寬要求非?？量獭?. 頻移鍵控頻移鍵控(FSK) 基

16、帶數(shù)字信號只控制光載波的頻率，稱為頻移鍵控基帶數(shù)字信號只控制光載波的頻率，稱為頻移鍵控(FSK)。 FSK的光場表達式為：的光場表達式為： ES(t)=AScos(S )t+S (7.36） 在在FSK中，中，AS保持不變，只對頻率進行調(diào)制。傳輸保持不變，只對頻率進行調(diào)制。傳輸“0碼和碼和傳輸傳輸“1碼時，分別用頻率碼時，分別用頻率f0(=0/2)和和f1(=1/2)表示。表示。 對于二進制數(shù)字信號，用對于二進制數(shù)字信號，用(S- )和和(S+ )分別表示分別表示“0碼和碼和“1碼。碼。 2 f(=2 /2)稱為碼頻間距。稱為碼頻間距。 在式在式(7.36)中，中，(S)t+S和和St+(S

17、t)是等是等效的，效的， 因此因此FSK可以認為一種可以認為一種PSK， 只是技術(shù)上有所不同。只是技術(shù)上有所不同。 相干檢測的解調(diào)方式有兩種：相干檢測的解調(diào)方式有兩種： 同步解調(diào)、異步解調(diào)。同步解調(diào)、異步解調(diào)。 零差檢測時，光信號直接被解調(diào)為基帶信號，要求本振零差檢測時，光信號直接被解調(diào)為基帶信號，要求本振光的頻率和信號光的頻率完全相同，本振光的相位要鎖定在光的頻率和信號光的頻率完全相同，本振光的相位要鎖定在信號光的相位上，因而要采用同步解調(diào)。同步解調(diào)雖然在概信號光的相位上，因而要采用同步解調(diào)。同步解調(diào)雖然在概念上很簡單，念上很簡單， 但是技術(shù)上卻很復雜。但是技術(shù)上卻很復雜。 外差檢測時，不要

18、求本振光和信號光的頻率相同，也不外差檢測時，不要求本振光和信號光的頻率相同，也不要求相位匹配，可以采用同步解調(diào)，也可以采用異步解調(diào)。要求相位匹配，可以采用同步解調(diào)，也可以采用異步解調(diào)。同步解調(diào)要求恢復中頻同步解調(diào)要求恢復中頻IF(微波頻率微波頻率)，因而要求一種電鎖相，因而要求一種電鎖相環(huán)路。環(huán)路。 異步解調(diào)簡化了接收機設(shè)計，異步解調(diào)簡化了接收機設(shè)計， 技術(shù)上容易實現(xiàn)。技術(shù)上容易實現(xiàn)。圖圖7.41 外差同步解調(diào)接收機方框圖外差同步解調(diào)接收機方框圖 光檢光檢測器測器帶通帶通本振光本振光w wL信號光信號光w wS低通低通基帶信號基帶信號載波載波恢復恢復 圖圖7.41和圖和圖7.42分別示出外差同

19、步解調(diào)和外差異步解調(diào)的分別示出外差同步解調(diào)和外差異步解調(diào)的接收機方框圖。接收機方框圖。 兩種解調(diào)方式的差別在于接收機的噪聲對信號質(zhì)量的影響。兩種解調(diào)方式的差別在于接收機的噪聲對信號質(zhì)量的影響。異步解調(diào)要求的信噪比異步解調(diào)要求的信噪比(SNR)比同步解調(diào)高，但異步解調(diào)接收比同步解調(diào)高，但異步解調(diào)接收機設(shè)計簡單，對信號光源和本振光源的譜線要求適中，因而在機設(shè)計簡單，對信號光源和本振光源的譜線要求適中，因而在相干通信系統(tǒng)設(shè)計中起著主要作用。相干通信系統(tǒng)設(shè)計中起著主要作用。 圖圖7.42 外差異步解調(diào)接收機方框圖外差異步解調(diào)接收機方框圖 光檢光檢測器測器帶通帶通本振光本振光w wL信號光信號光w wS

20、低通低通基帶信號基帶信號包絡(luò)包絡(luò)檢波檢波 7.5.3 誤碼率和接收靈敏度誤碼率和接收靈敏度 相干光通信系統(tǒng)光接收機的性能可以用信噪比相干光通信系統(tǒng)光接收機的性能可以用信噪比(SNR)定量定量描述。描述。 系統(tǒng)總平均噪聲功率系統(tǒng)總平均噪聲功率(均方噪聲電流均方噪聲電流)為：為：式中式中, 和和 分別為散粒噪聲功率和熱噪聲功率，分別為散粒噪聲功率和熱噪聲功率，e為為電子電荷，電子電荷，Id為光檢測器暗電流，為光檢測器暗電流，B為等效噪聲帶寬，為等效噪聲帶寬，kT為熱為熱能量，能量，RL為光檢測器負載電阻，為光檢測器負載電阻，I為光電流，由式為光電流，由式(7.31)或式或式(7.32)確定。確定。

21、2Ti2niBRkTBIIeiiiLdTsn4)(2222（7.37） 大多數(shù)相干光接收機的噪聲由本振光功率大多數(shù)相干光接收機的噪聲由本振光功率PL引入的散粒引入的散粒噪聲所支配，與信號光功率的大小無關(guān)。因而，式噪聲所支配，與信號光功率的大小無關(guān)。因而，式(7.38)中中Id和和i2T項可以略去，由此得到項可以略去，由此得到外差檢測的信噪比：外差檢測的信噪比：2222)(22TdLLsnaciBIPePPIISNR（7.38）eB PS SNR= (7.39) 零差檢測的平均信號光功率是外差檢測的零差檢測的平均信號光功率是外差檢測的2倍，倍， 所以零差所以零差檢測的信噪比為：檢測的信噪比為：

22、SNR=4NP (7.42) 光檢測器的響應度光檢測器的響應度=e/hf, 為光檢測器量子效率，為光檢測器量子效率， e和和hf分別為電子電荷和光子能量；等效噪聲帶寬分別為電子電荷和光子能量；等效噪聲帶寬B=fb/2，fb為傳輸為傳輸速率；平均信號光功率速率；平均信號光功率PS可以用每比特時間內(nèi)的光子數(shù)可以用每比特時間內(nèi)的光子數(shù)NP表示為：表示為： Ps=NPhffb (7.40)把上述關(guān)系代入式把上述關(guān)系代入式(7.39)得到外差檢測的信噪比：得到外差檢測的信噪比： SNR=2NP (7.41) Ia= (Ip+ic) (7.43)21)2(21QerfcBER(7.44)式中式中,Ip=2

23、(PsPL)1/2為信號光電流，為信號光電流，ic為高斯隨機噪聲電流。為高斯隨機噪聲電流。 設(shè)設(shè)“0碼和碼和“1碼時，碼時，IP分別取分別取I0和和I1，在理想情況下，在理想情況下，誤碼率為：誤碼率為：2. 誤碼率誤碼率 誤碼率誤碼率(BER)可以由信噪比可以由信噪比(SNR)確定。確定。 以以ASK零差檢測零差檢測為例，設(shè)判決信號為為例，設(shè)判決信號為 式中式中, Q=(I1-I0)/( ), N0和和N1分別為分別為“0碼和碼和“1” 碼碼的等效噪聲功率。設(shè)的等效噪聲功率。設(shè)N0=N1，I0=0，則得到：，則得到：01NN 2111)(212SNRNIQ(7.45)把式把式(7.45)和式和

24、式(7.42)代入式代入式(7.44)， 得到：得到： 用類似方法可以得到各種調(diào)制和解調(diào)方式的相干接收機用類似方法可以得到各種調(diào)制和解調(diào)方式的相干接收機BER和極限靈敏度。和極限靈敏度。21)2(21PNerfcBER(7.46) 在在“0碼和碼和“1碼概率相等條件下，對于碼概率相等條件下，對于ASK，NP= , 為長比特流情況下，為長比特流情況下， 每比特平均光子數(shù)。每比特平均光子數(shù)。PN2PNNP：每比特時間內(nèi)的光子數(shù)。：每比特時間內(nèi)的光子數(shù)。3. 靈敏度靈敏度 為確定接收靈敏度，為確定接收靈敏度， 利用式利用式(7.40)和式和式(7.45)得到得到 式中利用了式中利用了=e/hf。 最

25、小平均接收光功率：最小平均接收光功率：hfBQPS2min4 (4.47)hfBQPPSS2min22(7.48) 例如光波長為例如光波長為1.55 m的的ASK外差檢測，設(shè)外差檢測，設(shè)=1， B=1GHz。hf=hc/, h為普朗克常數(shù)，為普朗克常數(shù)，c為光速，為光速，為光波長。為光波長。 當當BER=10-9時，時，Q6，由式，由式(7.48)計算得到計算得到Psmin=10nW， 或或Pr=-50 dBm。 在相干檢測中，通常用每比特光子數(shù)在相干檢測中，通常用每比特光子數(shù)NP表示靈敏度。在表示靈敏度。在相同假設(shè)條件下，由式相同假設(shè)條件下，由式(7.48)得到：得到： Psmin=72 h

26、f 表表7.2和圖和圖7.43示出不同調(diào)制方式相干檢測接收機誤碼率和示出不同調(diào)制方式相干檢測接收機誤碼率和量子極限靈敏度。量子極限靈敏度。PN由此得到每比特光子數(shù)由此得到每比特光子數(shù)NP=72或或 =36。1020DDIM3636外差外差FSK99零差零差PSK1818外差外差PSK1836零差零差ASK3672外差外差ASKNP比特誤碼率比特誤碼率(BER)解調(diào)方式解調(diào)方式調(diào)制方式調(diào)制方式PN)4(21PNerfc)2(21PNerfc)(21PNerfc)2(21PNerfc)2(21PNerfc)exp(21PN表表7.2 同步相干接收機量子極限靈敏度同步相干接收機量子極限靈敏度圖圖7.

27、43 不同調(diào)制方式外差接收機量子極限誤碼率不同調(diào)制方式外差接收機量子極限誤碼率 10 1210 910 610 3100151050100FSKPSKDPSKASK零差PSK光子數(shù) / 比特誤碼率 由表由表7.2和圖和圖7.43知，理想直接檢測光接收機在知，理想直接檢測光接收機在BER=10-9時，要求每比特時，要求每比特10個光子個光子( =10)， 該值幾乎接近最好的相干該值幾乎接近最好的相干接收機接收機PSK 零差檢測接收機的零差檢測接收機的 P, 而比所有的其他相干接而比所有的其他相干接收機都好。收機都好。PNPN 然而，實際上因為熱噪聲、然而，實際上因為熱噪聲、 暗電流和其他許多因素

28、的影暗電流和其他許多因素的影響，絕不會達到這個數(shù)值，通常只能達到響，絕不會達到這個數(shù)值，通常只能達到 1000。 然而在相干接收的情況下，表中的數(shù)值很容易實現(xiàn)，這然而在相干接收的情況下，表中的數(shù)值很容易實現(xiàn)，這是因為借助增加本振光功率，使散粒噪聲占支配地位的結(jié)果。是因為借助增加本振光功率，使散粒噪聲占支配地位的結(jié)果。圖圖7.44 4 Gb/s外差光波系統(tǒng)實驗原理圖外差光波系統(tǒng)實驗原理圖 調(diào)幅或調(diào)相3 dB耦合器外調(diào)制器ASK或DPSK數(shù)據(jù)輸入光纖光隔離器DBR或DFB激光器頻率鎖定光平衡接收機低通濾波數(shù)據(jù)輸出FSK數(shù)據(jù)輸入DBR或DFB激光器偏振控制光隔離器可變延遲線圖圖 7.44 是是4 G

29、b/s外差光波系統(tǒng)實驗原理圖。外差光波系統(tǒng)實驗原理圖。本地載波本地載波實際到大致實際到大致 量子極限量子極限 1000 101.55IM/DD外腔調(diào)制器外腔調(diào)制器 261 20 270 20 45 201.55160km200km260km4Gb/s1Gb/s400Gb/s1.55 DBF DBR窄線譜窄線譜窄線譜窄線譜DPSK碼頻間距碼頻間距=比特率比特率17ps/(nmkm) 218 40 1500 40 350 401.55160km100km243km4Gb/s1Gb/s140Gb/s1.55 DFB DBR普通單頻普通單頻普通單頻普通單頻FSK外腔調(diào)制器外腔調(diào)制器 210 40 1.55160km4Gb/s 1.55ASK注注接收機靈敏度接收機靈敏度光纖類型光纖類型傳輸距離傳輸距離傳輸速率傳輸速率光源光源調(diào)制方式調(diào)制方式mmmmmmm表表7.3 外差異步解調(diào)光波系統(tǒng)結(jié)果與量子極限比較外差異步解調(diào)光波系統(tǒng)結(jié)果與量子極限比較 7.5.4 相干光系統(tǒng)的優(yōu)點和關(guān)鍵技術(shù)相干光系統(tǒng)的優(yōu)點和關(guān)鍵技術(shù) 相干光系統(tǒng)主要優(yōu)點是：相干光系統(tǒng)主要優(yōu)點是： 靈敏度提高了靈敏度提高了1020 dB，線路功率損