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光学桥接器-相关光通讯

日期:2022-09-10 10:24
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择要:相关调制,便是操纵要传输的旌旗灯号来转变光载波的频次、相位和振幅,这就必要光旌旗灯号有肯定的频次和相位(而不像天然光那样不肯定的频次和相位),即应是相关光。激光便是一种相关光。

相关光通讯

                          

一、相关光通讯的根基任务道理 

在相关光通讯中首要操纵了相关调制和外差检测手艺。所谓所谓外差检测,便是操纵一束本机振荡发生的激光与输入的旌旗灯号光在光混频器中停止混频,获得与旌旗灯号光的频次、位相和振幅按相相关调制,便是操纵要传输的旌旗灯号来转变光载波的频次、相位和振幅,这就必要光旌旗灯号有肯定的频次和相位(而不像天然光那样不肯定的频次和相位),即应是相关光。激光便是一种相关光。同纪律变更的中频旌旗灯号。在发送端,接纳外调制体例将旌旗灯号调制到光载波上停止传输。当旌旗灯号光传输到达

领受端时,起首与一本振光旌旗灯号停止相关耦合,而后由均衡领受机停止探测。相关光通讯按照本振光频次与旌旗灯号光频次不等或相称,可分为外差检测和零差检测。前者光旌旗灯号经光电转换后获得的是中频旌旗灯号,还需二次解调能力被转换成基带旌旗灯号。后者光旌旗灯号经光电转换后被间接转换成基带旌旗灯号,不必二次解调,但它请求本振光频次与旌旗灯号光频次严酷婚配,并且请求本振光与旌旗灯号光的相位锁定。

相关光通讯体系能够把光频段别离为很多频道,从而使光频段获得充实操纵,即多信道光纤通讯。咱们晓得无线电手艺中相关通讯具备领受活络度高的长处,相关光通讯手艺一样具备这个特色,接纳该手艺的领受活络度可比间接检测手艺高18dB。初期,研讨相关光通讯时请求接纳保偏光纤作传输介质,因为光旌旗灯号在惯例光纤线路中传输时其相位和偏振面会随机变更,要坚持光旌旗灯号的相位、偏振面不变就必要接纳保偏光纤。可是厥后发明,光旌旗灯号在惯例光纤中传输时,其相位和偏振面的变更是慢变更,能够经由进程领受机内用偏振节制器来改正,是以依然能够用惯例光纤停止相关通讯,这个发明使相关光通讯的远景显现光亮。 

相关光纤通讯体系在光领受机中增添了外差或零差领受所需的本地振荡光源,该光源输入的光波与领受到的已调光波在知足波前婚配和偏振婚配的前提下,停止光电混频。混频后输入的旌旗灯号光波场强和本振光波场强之和的平方成反比,从中可选出本振光波与旌旗灯号光波的差频旌旗灯号。因为该差频旌旗灯号的变更纪律与旌旗灯号光波的变更纪律不异,而不像直检波通讯体例那样,检测电流只反应光波的强度,是以,能够完成幅度、频次、相位和偏振等各类调制体例。按照本振光波的频次与旌旗灯号光波的频次是不是相称能够将相关光通讯体系分为两类:当本振光频次和旌旗灯号光频次之差为一非零定值时,该体系称为外差领受体系;当本振光波的频次和相位与旌旗灯号光波的频次和相位不异时,称为零差领受体系。但不论接纳何种领受体例其底子点是外差检测。 

二、相关光通讯体系的长处 

   相关光通讯充实操纵了相关通讯体例具备的混频增益、超卓的信道挑选性及可调性等特色。由以上先容的相关光通讯体系的根基道理阐发且与IM/DD体系比拟,得出相关光通讯体系具备以下怪异的长处: 

(一)活络度高,中继间隔长 

相关光通讯的一个*首要的长处是能停止相关探测,从而改良领受机的活络度。在相关光通讯体系中,经相关夹杂后输入光电流的巨细与旌旗灯号光功率和本振光功率的乘积成反比。 

(二)下降光纤色散对体系的影响

操纵电子学的均衡手艺来弥补光纤中光脉冲的色散效应。将外差检测相关光通讯中的中频滤波器的传输函数恰好与光纤的传输函数相反,便可下降光纤色散对体系的影响。 

(三)挑选性好,通讯容量大 

相关光通讯可充实操纵光纤的低消耗光谱区(1.25~1.6nm),进步光纤通讯体系的信息容量。如操纵相关光通讯可完成信道间隔小于1~10GHz的麋集频分复用,充实操纵了光纤的传输带宽,可完成超高容量的信息传输。 

(四)具备多种调制体例

在传统光通讯体系中,只能操纵强度调制体例对光停止调制。而在相关光通讯中,除能够对光停止幅度调制外,还能够操纵PSK、DPSKQAM等多种调制格局,利于矫捷的工程操纵,固然如许增添了体系的庞杂性,可是绝对传统光领受机只呼应光功率的变更,相关探测可探测出光的振幅、频次、位相、偏振态照顾的一切信息,是以相关探测是一种全息探测手艺,这是传统光通讯手艺不具备的。

 三、相关光通讯体系中的首要关头手艺 

(一)光源手艺 

相关光纤通讯体系中对旌旗灯号光源和本振光源的请求比拟高,它请求光谱线窄、频次不变度高。光源自身的诺线宽度将决议体系所能到达的*低误码率,应尽可能减小,同时半导体激光器的频次对任务温度与注入电流的变更很是敏感,其变更量通俗在几十GHz/℃和GHz/mA摆布,是以,为使频次不变,除注入电流和温度不变外,还应接纳其余自动稳频办法,使光频坚持不变。

(二)领受手艺 

相关光通讯的领受手艺包含两局部,一局部是光的领受手艺,另外一局部是中频以后的各类制式的解调手艺。解调手艺现实上是电子的ASI、FSK和PSK等的解调手艺。光的领受手艺首要分以下三种:

1.均衡领受法。在FSK制式中,因为半导体激光器在调制进程中,不免带有额定的幅度调制噪声,操纵均衡领受体例能够削减调幅噪声。均衡法的首要思惟是当光旌旗灯号从光纤进入后,本振光经偏振节制以保障与旌旗灯号的偏振状况相顺应,本振光和旌旗灯号光同时颠末标的目的精合器分两路,别离输入两个不异的PIN光电检测器,使得两个光电检测器输入的是等幅度而反相的包络旌旗灯号,再将这两个旌旗灯号分解后,使得调频旌旗灯号增添一倍,而寄生的调幅噪声彼此对消,直流成份也对消,到达消弭调幅噪声影响的请求。 

2.相位分集领受法。除调幅噪声外,若是本振光相位和旌旗灯号光相位有绝对升沉,就将发生相位噪声,严峻影响领受结果。针对这类影响,能够接纳相位分集法降服相位噪声。三相相位分集法首要是将旌旗灯号和本振光分红三路,本振光的三路旌旗灯号相位别离为0、120°、240°,是以,虽然旌旗灯号与本振光之间有绝对相位的随机升沉,将三路旌旗灯号分解后,仍能坚持恒定,能够减免相位噪声的影响,同时这类手艺能够用于零差领受体系而不接纳光锁相。 

3.偏振节制手艺。后面已指出:相关光通讯体系领受端必须请求旌旗灯号光和本振光的偏振同偏,能力获得杰出的混频结果,进步领受品质。旌旗灯号光颠末单模光纤长间隔传输后,偏振态是随机升沉的,为了降服这个题目,可接纳保偏光纤、偏振节制器和偏振分集领受等体例。光在通俗光纤中传输时,相位和偏振面会随机变更,保偏光纤便是经由进程工艺和资料的挑选使得光相位和偏振坚持不变的特种光纤,可是这类光纤消耗大,价钱也很是高贵;偏振节制器首要是使旌旗灯号光和本振光同偏,这类体例呼应速率比拟慢,环路节制的请求也比拟高;偏振分集领受首要是操纵旌旗灯号光和本振光混频后,由偏振分束元件将夹杂光分红两个彼此垂直的偏振份量,本振光两个垂直偏振份量由偏振节制器节制,使两个份量功率相称,如许当旌旗灯号光中偏振随机升沉或许形成此中一个分支中频旌旗灯号式微,但另外一个分支的中频旌旗灯号依然存在,以是该体系*后获得的解调旌旗灯号几近和旌旗灯号光的偏振有关,该手艺呼应速率比拟快,比拟适用,但完成比拟庞杂。 

四、普遍操纵

相关光通讯获得敏捷的成长,出格是对超长波长(210 μm)光纤通讯来讲,相关光通讯*具吸收力。因为在超长波段,由瑞利散射决议的光纤固有消耗将进一步大幅度下降,故从实际上讲,在超长波段可完成光纤跨洋无中继通讯。而在超长波段,间接探测领受机的机能很差,因而相关探测体例天然而然地成为唯壹的挑选了。

超长波长光纤通讯体系是以超长波长光纤作为传输介质,操纵相关光通讯手艺完成超长间隔通讯。在该体系中超长波长光纤是相当首要的。它是一种更加抱负的传输前言,其首要特征是消耗特低,只要石英资料的万万分之一。是以,超长波长光纤能够完成数万千米传输,而不要中继站。它能够大幅度下降通讯本钱,进步体系的不变性和靠得住性,对海底通讯和戈壁地域更具备出格首要的意思。 

跟着光纤通讯手艺的成长,操纵超长波长光纤完成超长间隔通讯是此后光纤通讯成长的首要标的目的之一。可是,超长波长光纤通讯体系还存在很多必要进一步处理的手艺题目,如超长波长光纤的资料提纯与拉制,接纳相关光通讯手艺所请求的超长波长光源及超长波长相关光电检波器等。

除以上操纵外,因为相关光通讯的超卓的信道挑选性和活络度,在频分复用CATV分派网中也获得了普遍的操纵。

五、总结 

相关光通讯以其怪异的长处,在光纤通讯中获得了普遍的操纵,不只在点对点体系中持续向着更高速更长间隔的标的目的成长,出格是在海底通讯上有着庞大的市场潜力。除新型高效激光器,新型相关检测手艺也是体系成长的关头,接纳新型检测手艺下降光源对体系全体机能的影响,自顺应光学、偏振分集等新型领受体例的引入,进步了体系呼应速率,更进一步完美其操纵。 

参考文献 

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[3]雷肇棣.光纤通讯根本.电子科技大学出书社. 

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