新型調(diào)制技術與相干檢測技術l光器件設計與實現(xiàn)工作組,WDM超長距離光傳輸技術Keang-Po

Ho，Phase-Modulated

Optical

CommunicationSystemsMasatakaNakazawa，

High

Spectral

Density

OpticalCommunication

technologiesIvan

P.

Kaminow，Optical

Fiber munications

V

B研究意義1新型調(diào)制格式基本原理23

新型調(diào)制格式實現(xiàn)方案與裝置相干檢測基本原理4相干檢測實現(xiàn)方案與裝置5研究意義1新型調(diào)制格式基本原理23

新型調(diào)制格式實現(xiàn)方案與裝置相干檢測基本原理4相干檢測實現(xiàn)方案與裝置5更高的速率，更長的距離，的容量！P.

Winzer,

IEEE

Com.

Mag.,

pp.26-30,

July

2010需求和目標技術實現(xiàn)面對的中問題:頻譜效率信號損傷投資成本新型調(diào)制格式數(shù)字相干檢測新型技術:調(diào)制發(fā)射鏈路傳輸接收處理研究意義1新型調(diào)制基本原理23

新型調(diào)制格式實現(xiàn)方案與裝置相干接收基本原理4相干檢測實現(xiàn)方案與裝置5基本思路偏振振幅相位頻率參新型調(diào)制技術：利用光振幅、相位、偏振、頻率數(shù)攜帶信息，探測相對復雜度調(diào)矢A

光場表達式：E

1

時間偏振鍵控or偏振復用

波分復用

時分復用

量調(diào)制傳統(tǒng)調(diào)制技術：只利用光的強度攜帶信息，便于探測矢量調(diào)制和星座圖矢量端點的位置成為星座點，其構成的圖為星座圖相位(t)幅度A(t)A(t每個信號可以通過幅度、相位兩個參數(shù)描述編碼信息與頻譜效率傳統(tǒng)的強度調(diào)制：OOK信息以幅度編碼（相位不變）以幅度強弱區(qū)分符號1、0相位調(diào)制：BPSK信息以相位編碼（幅度不變）以相位0/180區(qū)分符號1、0相對于OOK，BPSK格式結合平衡探測有

3dB的靈敏度優(yōu)勢調(diào)制幅度和相位不意味著相對OOK調(diào)制具有更高的頻譜效率信號帶寬(BW)與碼元持續(xù)時間

(Ts)成正比編碼信息與頻譜效率多個符號對應多個矢量，1

個坐標位置代表多個bit，因此得到數(shù)倍頻譜利用率偏振復用（PDM）提高頻譜利用率2倍編碼信息與頻譜效率研究意義1新型調(diào)制格式基本原理23

新型調(diào)制格式實現(xiàn)方案與裝置相干接收基本原理4相干檢測實現(xiàn)方案與裝置5光波導EinEout

(t)V1

(t)V2

(t)1

(t)2

(t)out

in2

V

2

VE

(t)

jE

exp(

j

L)

exp[

j

V1

V2

]cos[

V1

V2

]outIout

(t)

Eout

(t)E

(in其中傳輸常數(shù)

2

neff

/

，V

為半波電壓-曾

調(diào)制器(MZM)傳輸特性調(diào)制器的輸出光場、光強與加載電壓的關系為：電光調(diào)制0

2

Ln

/

1n

n3rE2常用材料:LiNbO3聚合物GaAs-1.00-0.75-0.50-0.250.000.250.500.751.002VpiVpi輸出輸入電壓輸出光強輸出光場V02V輸出光強輸出信號驅(qū)動電壓OOK輸入信號V02V輸出信號驅(qū)動電壓DPSK輸入信號輸出光強數(shù)據(jù)加載當V1=-V2時:強度調(diào)制當V1=V2時：相位調(diào)制cos2[

in

]2

VoutinI

(t)

I

V

(t)out

in2

VE

(t)

jE

exp(

j

L)

cos[

Vin

(t)]out

in2

VE

(t)

jE

exp(

j

L)

exp[

j

Vin

]Iout

(t)

IinVbias

V1Vin

2V1通過選擇不同偏置點和信號幅度實現(xiàn)強度調(diào)制和相位調(diào)制信號的數(shù)據(jù)加載上支路激光器IQ/2下支路預編碼原始信號MZM1MZM1通過并聯(lián)的MZM可完成高階信號（mPSK、mQAM）信號碼型不同調(diào)制信號產(chǎn)生進制不可以無限增加進制數(shù)增加，相同誤碼率水平每比特所需的信噪比增加驅(qū)動電壓輸出光強V/2

V輸入時鐘信號50%RZ輸出脈沖V

2V驅(qū)動電壓輸出光強CS-RZ輸出脈沖輸入時鐘信號V2V驅(qū)動電壓輸出光強輸入時鐘信號33%RZ輸出脈沖通過選擇不同偏置點、信號幅度和時鐘速率可切割出不同占空比脈沖脈沖切割(

)(d)

CSRZ(e)

33%RZ-DPSK(f)

50%RZ-QPSK脈沖切割通過級聯(lián)多個的MZM可完成NRZ、RZ、CSRZ和對應的DPSK、QPSK信號碼型原始(a信)號50%RZRZ-DPSKCSRZ-DPSKMZM1編MZM2(時c)鐘N信R號Z-QPSK連續(xù)激光器-DPSKNRZ-DPSK產(chǎn)品NTTPhotline研究意義1新型調(diào)制格式基本原理23

新型調(diào)制格式實現(xiàn)方案與裝置相干接收基本原理4相干檢測實現(xiàn)方案與裝置5

e

j

Aexp

j(t

)1

光場表達式：E

基本思路A

、

、

、

、

多個參數(shù)共同定

E所有光電探測器只能探測光強I

(t)

E光場疊加：E

E1

各項參數(shù)的時變→光強的時變光場n維參數(shù)的時變特性→n路并行的電信號時變特性工作原理分析111

11

1j

e

E

P

exp[

j(

t

)]

11

22222

2j

e

E

P

exp[

j(

t

)]12

I

E

E

P1

P2

2RP1P2

K

cos(IFt

)Is

(t)

2R

P1P2

K

cos(IFt

)由頻率、相位決定1K、

由偏振態(tài)決定

=IF

=

1IF

=0:零差檢測

IF

BWsignal:外差檢測

BWsignal

:內(nèi)差檢測0

IF信號劣化因素1.251.00-0.50-0.75-1.00-1

251E-151優(yōu)化入纖功率，在信噪比和非線性中取得平衡選著窄線寬光源，控制在噪聲容限內(nèi)偏振/相位分集相干檢測DPOHPIN&TIAThe

requirementsof

theOIF26sxssEE

PE

sy

1

1

PLO

ELOx

2

exp[

j(LOt

LO)]ELO

E

LOy

PLO

信號&

本振光源:2sxLOxE1,2

1

E

E2sxLOx

jE

E3,4

1

E2sy

LOyE5,6

1

E

E2syE7,8

1

ELOy

jE平衡探測之前的光場：12

PS

PLOIFcos(

t

)I

R3cos(2S

LO(1-

)P

PIF

t

)I

R平衡探測器輸出電流：22

PS

PLOIFcos(

t

90

)I

R42(1-

)PS

PLOIFcos(

t

90

)I