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第二十四讲相干光通信技术主要内容一、相干光通信的定义二、相干检测原理和光波的调制解调方法三、相干光通信系统的性能指标四、相干光通信的特点相干光通信的定义相干光——是由两个激光器产生的具有空间叠加、相互干涉特性的激光。相干光通信——在发射端对光载波进行幅度、频率或相位调制，在接收端，则采用零差检测或外差检测等相干检测技术进行信息接收的通信方式。相干检测原理光接收机接收的信号光和本地振荡器产生的本振光经混频器作用后，光场发生干涉，由光检测器输出的光电流经处理后以基带信号形式输出。由于混频输出光信号的中频信号功率分量带有信号光的幅度、频率或相位信息，因此发端不管采用哪种调制方式，均可以在中频功率分量反映出来，所以相干光接收方式适合于所有调制方式的通信。相干检测原理方框图光检测器电信号处理本地光震荡器信号光混频器基带信号ωsωL相干检测的方式（1）零差检测选择ωL=ωs,即ωIF=0。零差检测接收光功率可以放大几个数量级，虽然噪声也增大，但仍能使灵敏度大幅提高，但技术复杂，必须严格控制相位变化，使φs－φL保持不变，同时要求ωL=ωs。（2）外差检测选择ωL≠ωs,即ωIF=ωs－ωL＞0。外差检测也能提高灵敏度，信噪比改善比零差检测低3dB，但因无需实现相位锁定，接收机设计相对简单。调制方式模拟信号的三种调制方式：幅度调制频率调制相位调制数字信号的三种调制方式：幅移键控频移键控相移键控光检测器带通本地光震荡器信号光混频器基带信号ωsωL光检测器本地光震荡器信号光混频器基带信号ωsωL低通载波恢复带通包络检波低通(a)外差同步解调接收机方框图(b)外差异步解调接收机方框图同步相干接收机量子极限灵敏度调制方式解调方式比特误码率（BER）每比特光子数Np长比特流时每比特光子数NpASK外差7236ASK零差3618PSK外差1818PSK零差99FSK外差3636FSK零差2010)4/(21PNerfc)2/(21PNerfc)(21PNerfc)(21PNerfc)2/(21PNerfc)2(21PNerfc外差异步解调系统实验结果与量子效率比较调制方式光源传输速率（Gb/s)传输距离（km)光纤波长（μm)接收机灵敏度实际值量子极限ASK1.55μmDBFDBR41601.5521040FSK1.55μmDBFDBR普通单频普通单频411401601002431.552184015004035040DPSK1.55μmDBFDBR窄线谱窄线谱414001602002601.5526120270204520IM/DD1.55100010相干光通信的特点（1）灵敏度提高10～20dB，线路功率损耗可增加到50dB。（2）若在系统中周期性加入EDFA，即可实现长距离传输，适合于干线网使用。（3）具有出色的信道选择性和灵敏度，和光频分复用相结合，可以实现大容量传输，适合于CATV分配网使用。（4）必须使用频率稳定度和频谱纯度很高的激光器作信号光源和本振光源。（5）要求信号光与本振光混频时满足严格的匹配条件以获得高混频效率。