光纖通信技術(shù)chapter-modulation-format課件

光纖通信技術(shù)chaptermodulationformatppt光纖通信技術(shù)chaptermodulationformatppt光纖通信技術(shù)chaptermodulationformatppt提綱研究意義光調(diào)制器光調(diào)制格式強(qiáng)度調(diào)制的OOK系列相位調(diào)制的PSK系列偏振調(diào)制原理的PolSK系列2提綱

研究意義光調(diào)制器光調(diào)制格式強(qiáng)度調(diào)制的OOK系列相位調(diào)制的PSK系列偏振調(diào)制原理的PolSK系列2提綱

研究意義光調(diào)制器光調(diào)制格式強(qiáng)度調(diào)制的OOK系列相位調(diào)制的PSK系列偏振調(diào)制原理的PolSK系列3光纖通信技術(shù)chapter8modulationformatppt1.提高頻譜效率，減小信道間隔提高抗損傷能力（CD、PMD、非線性等，延長(zhǎng)傳輸距離）實(shí)現(xiàn)難度和成本低能夠傳輸更多的信道，更高的速率，更長(zhǎng)的距離?。?！4提綱

研究意義光調(diào)制器光調(diào)制格式強(qiáng)度調(diào)制的OOK系列相位調(diào)制的PSK系列偏振調(diào)制原理的PolSK系列5光調(diào)制內(nèi)調(diào)制：直接調(diào)制激光器結(jié)構(gòu)緊湊、成本低啁啾特性調(diào)制后信號(hào)頻譜較寬——適用于低速（2.5G）系統(tǒng)CD引起信號(hào)串?dāng)_大

電吸收調(diào)制器（Electro－AbsorptionModulator,EAM）馬赫澤德調(diào)制器（Mach-ZehnderModulator，MZM）外調(diào)制：6電吸收調(diào)制器（Electro－AbsorptionModulator）

損耗調(diào)制器

Franz-Keldysh和QCSE效應(yīng)，吸收邊帶紅移可與激光器集成驅(qū)動(dòng)電壓低（2V）本征的偏振相關(guān)和波長(zhǎng)相關(guān)特性動(dòng)態(tài)消光比較小（小于10dB）啁啾無(wú)法實(shí)現(xiàn)相位調(diào)制

——40G/60G系統(tǒng)7馬赫澤德調(diào)制器（Mach-ZehnderModulator）n=refractiveindex=2.2r33=electro-opticcoefficient=30.10-12Vm-1E=Appliedelectricfield=appliedvoltage/effectiveelectrodespacingNomorethanafewvoltsforpracticaluseofahighspeedmodulatorindigitalcommunicationsElectrodepositioningverycriticalCrystalaxiscriticalLight-polarizationdependentLiNbO3SubstrateTravelling-WaveImpedancematchedelectrodestructureOpticalwaveguideMach-ZehnderInterferometer電光效應(yīng)8MZM傳輸特性

9光纖通信技術(shù)chapter8modulationformatppt當(dāng)V1=V2時(shí)

當(dāng)V1=-V2時(shí):“推挽”方式

相位調(diào)制

調(diào)制器零啁啾

強(qiáng)度調(diào)制

10

對(duì)MZM輸出性能

插入損耗?。ū菶AM小5dB）波長(zhǎng)無(wú)關(guān)特性消光比性能優(yōu)（20dB）調(diào)制速度快——40G以上系統(tǒng)無(wú)啁啾偏振相關(guān)性開關(guān)電壓較大（6V）11提綱

研究意義光調(diào)制器光調(diào)制格式強(qiáng)度調(diào)制的OOK系列相位調(diào)制的PSK系列偏振調(diào)制原理的PolSK系列12基于強(qiáng)度調(diào)制原理的光調(diào)制格式

歸零碼NRZ-OOK

非歸零碼RZ/CS-RZ-OOK

光雙二進(jìn)制ODB13NRZ偏置電壓為輸入電信號(hào)為，14NRZ調(diào)制格式特點(diǎn)

中心載波處存在離散譜線，其余處連續(xù)頻譜寬度為80GHz，密集脈沖連1非歸零，碼間干擾功率電平較RZ

方式高3dB，非線性效應(yīng)強(qiáng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟，成本較低15RZ/CSRZ，66%RZ50%RZ電壓33%RZVπ2Vπ

時(shí)鐘加載方式16

全頻率調(diào)制——50%RZ偏置在處，驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)鐘頻率即占空比50％輸出調(diào)制光信號(hào)頻率為脈沖寬度（半高全寬）為相鄰脈沖相位保持一致17

半頻率調(diào)制——33%RZ偏置在或0處，驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)鐘頻率即占空比33%輸出調(diào)制光信號(hào)頻率為2脈沖寬度（半高全寬）為相鄰脈沖相位保持一致18

半頻率調(diào)制——66%RZ（載波抑制歸零碼）偏置在處，驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)鐘頻率即占空比66%輸出調(diào)制光信號(hào)頻率為2脈沖寬度（半高全寬）為相鄰脈沖相位相反19RZ調(diào)制格式特點(diǎn)33、50RZ中心處有載波分量，存在離散分量；第一、二級(jí)邊帶頻率間隔分別為

80、160GHz；CSRZ中心處沒有載波分量第一級(jí)邊帶間距約為80GHz；20RZ調(diào)制格式特點(diǎn)RZ編碼格式有利于系統(tǒng)的時(shí)鐘恢復(fù)；RZ碼頻譜比NRZ稍寬，在相同平均接收功率的條件下，眼圖張開度大于

NRZ碼，一般RZ格式可提供比NRZ格式高3dB的OSNR容限；RZ碼的時(shí)域脈沖相關(guān)效應(yīng)較弱，受SPM效應(yīng)影響較NRZ小，DWDM信道間的非線性相互作用及PMD效應(yīng)也相對(duì)較弱；CSRZ碼相比一般RZ增加了色散容限，同時(shí)可以抑制載波，進(jìn)一步增強(qiáng)非線性效應(yīng)的抵抗能力；需二級(jí)調(diào)制，設(shè)備復(fù)雜性相對(duì)較高；21基于相位調(diào)制原理的光調(diào)制格式

差分相移鍵控調(diào)制格式NRZ/RZ-2DPSK

差分正交相移鍵控調(diào)制格式NRZ/RZ-DQPSK

八級(jí)相移鍵控調(diào)制格式（NRZ/RZ-8DPSK）22mDPSK系列（NRZ-mDPSK，RZ-mDPSK，CS-RZ-mDPSK）光纖通信技術(shù)chapter8modulationformatppt先設(shè)一參考位。絕對(duì)碼如果是“1”，相對(duì)碼的這一比特和前面相鄰比特位相反；絕對(duì)碼如果是“0”，相對(duì)碼的這一比特和前面相鄰比特位相同。例：絕對(duì)碼為，相應(yīng)的相對(duì)碼為（參考位為“0”）。參考絕對(duì)碼相對(duì)碼23光纖通信技術(shù)chapter8modulationformatppt按照每個(gè)碼元所攜帶的信息量來(lái)分，可以分為2DPSK（1bit/symbol）4DPSK（2bit/symbol）8DPSK（3bit/symbol）如果在調(diào)制成DPSK信號(hào)后，在后面加一級(jí)MZM把非歸零的光信號(hào)調(diào)制成歸零的光信號(hào)，則可以調(diào)制出如RZ-DPSK，CSRZ-DPSK之類的碼型。24光纖通信技術(shù)chapter8modulationformatppt2DPSK，也叫它DBPSK，通常簡(jiǎn)稱為DPSK，因?yàn)樗亲畛Ｓ玫囊环N。其輸出光強(qiáng)度是不變的，數(shù)據(jù)信息加在相位上，“1”的相位是0，“0”的相位是π。參考參考相對(duì)碼光波的相位25光纖通信技術(shù)chapter8modulationformatpptMZM工作在“推挽”狀態(tài)下，偏置在強(qiáng)度零點(diǎn)?？梢员苊庥捎赑M調(diào)制在“0”和“1”的跳變沿產(chǎn)生的啁啾。26光纖通信技術(shù)chapter8modulationformatppt在產(chǎn)生NRZ-DPSK的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)數(shù)據(jù)脈沖進(jìn)行切割，對(duì)應(yīng)前面的不同RZ產(chǎn)生方式，得到不同的RZ-DPSK，其頻譜沒有線狀譜，但是寬度是不同的。33％RZ-DPSK波形和光譜50％RZ-DPSK波形和光譜CS-RZ-DPSK波形和光譜27光纖通信技術(shù)chapter8modulationformatppt28光纖通信技術(shù)chapter8modulationformatppt3dB靈敏度的改善29光纖通信技術(shù)chapter8modulationformatpptDPSK優(yōu)點(diǎn)：比通常的OOK的信噪比好3dB；對(duì)非線性效應(yīng)有較高的容限，特別是在大于20G的系統(tǒng)中。DPSK缺點(diǎn)：需要干涉檢測(cè)技術(shù)，增加了收發(fā)設(shè)備的復(fù)雜度光纖線路中信道監(jiān)測(cè)需要專用的DPSK接收機(jī)RZ-DPSK碼型的信道間隔也限制在100GHz。30光纖通信技術(shù)chapter8modulationformatppt4DPSK，又叫DQPSK（Q=quadrature），是2DPSK的延伸。4DPSK格式的每個(gè)碼元有四個(gè)相位狀態(tài)（DPSK只有兩種，0和π），一般是“0、π/2、π、3π/2”或者“π/4、3π/4、5π/4、7π/4”。優(yōu)點(diǎn)：傳統(tǒng)的二進(jìn)制格式是1bit/symbol的速率，而4DPSK是2bit/symbol，即每個(gè)碼元（symbol）可以傳輸兩個(gè)比特（bit）的信息。所以在40Gbit/s的系統(tǒng)中，4DPSK格式的碼元速率只有20GBaud/s。降低了信號(hào)的光譜寬度，增加了色散和非線性容限，在WDM系統(tǒng)中可以容許有更小的信道間隔和很高的光譜效率。31光纖通信技術(shù)chapter8modulationformatppt上一路沒有延遲，被信號(hào)a1調(diào)制成2DPSK碼，輸出的相位為0或π。下一路被信號(hào)b1也調(diào)制成2DPSK碼，但由于光的相位先被延遲3π/2，所以輸出的兩個(gè)相位為π/2或3π/2。最后兩光信號(hào)耦合疊加后，輸出的相位就具有四種狀態(tài)π/4、3π/4、5π/4、7π/4。32光纖通信技術(shù)chapter8modulationformatpptMZM輸出的是一個(gè)2DPSK信號(hào)，信號(hào)的相位是0和π兩種。然后b2（t）驅(qū)動(dòng)PM，把輸入的DPSK信號(hào)的相位再次進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制的幅度為±π/4，所以輸出的信號(hào)就有了四種相位狀態(tài)：π/4、3π/4、5π/4、7π/4。33光纖通信技術(shù)chapter8modulationformatppt用一個(gè)PM來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電信號(hào)，b3（t）的幅值經(jīng)過(guò)放大后變?yōu)閍3（t）的兩倍，它們相加能得到四種電壓：0、V/2、V、3V/2。用這四種電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)PM，也可以讓輸出光具有四種相位。34DQPSK調(diào)制和解調(diào)系統(tǒng)相位對(duì)應(yīng)的編碼關(guān)系35368-DPSKDQPSKDPSK頻譜利用率提高，但調(diào)制和解調(diào)越來(lái)越復(fù)雜37基于偏振調(diào)制原理的新型調(diào)制格式光纖通信技術(shù)chapter8modulationformatpptAPol（Alternate-Polarization）碼，就是讓相鄰比特位的光信號(hào)的偏振態(tài)正交。在40G或以上的高速色散管理系統(tǒng)中，信道內(nèi)非線性效應(yīng)是系統(tǒng)性能的主要限制。用APol格式能大大減小IFWM效應(yīng)，并將IXPM效應(yīng)減小為原來(lái)的一半。38首先對(duì)激光的相位進(jìn)行調(diào)制，驅(qū)動(dòng)的時(shí)鐘信號(hào)為交替的“1”和“0”，速率為R/2，R表示比特率。調(diào)制后的光信號(hào)的相位在0和π之間變化。然后將光信號(hào)送入偏振光分離器（PBS）中，光的兩個(gè)正交態(tài)分別進(jìn)入上下兩臂傳輸，上面一臂的信號(hào)會(huì)延遲一個(gè)比特位與下面一臂的信號(hào)在偏振光耦合器（PBC）中耦合。輸出的光信號(hào)就是相鄰相位偏振態(tài)正交的，再用數(shù)據(jù)信號(hào)對(duì)其進(jìn)行調(diào)制，最后輸出APol格式的信號(hào)。39偏振復(fù)用差分正交相移鍵控調(diào)制格式(PolMUX-DQPSK)

產(chǎn)生原理就是在兩個(gè)相互垂直的偏振方向上都調(diào)制DQPSK信號(hào)，由于DQPSK包含I和Q兩個(gè)部分，這樣產(chǎn)生得到的PLOMUX-DQPSK在每個(gè)偏振方向上都包含I和Q兩個(gè)部分，從而，PLOMUX-DQPSK含有四個(gè)正交的維度（