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1、脉冲展宽正交调制技术的理论基础综述目录脉冲展宽正交调制技术的理论基础自身11.1 脉冲展宽技术原理简介11.1.1 偏振光的特性11.1.2 偏振光在介质中的传输11.2 正交调制技术相关理论21. 1.1QPSK调制21.1.2QPSK解调原理31.1 脉冲展宽技术原理简介1.1.1 偏振光的特性根据麦克斯韦方程，磁场、电场和光的分布方向相互垂直。设置3D坐标系以便于研究，并选择光线平坦和谐的情况。光波应该沿着轴传播，磁场的方向是轴，电场是X轴。那么电场的表达式是：Ex(z)=exEOXCoS(Gf-kz)(1.1)其中E)X为电场沿X轴的最大幅度，为平行于X轴的单位矢量。电场矢量的方向就是
2、极化的方向，上电场矢量总是表示它是一个线极化波。类似地，当电场的矢量旋转，端点的轨迹在空间中画出椭圆时，它是一个椭圆极化波，当它是圆形时，这是一个圆极化波。旋转方向分为左和右。在线性极化波中，振动方向垂直于矩形方向。对于椭圆偏振光和圆偏振光，偏振方向左右旋转-矩形。每个线极化波可以分解为两个相位相同且彼此呈矩形的独立平面波。1.12偏振光在介质中的传输单模光纤是一种只能传输一种模式的光纤。与能够传输多种模式的多模光纤相比，它更适合大容量长距离光纤传输系统。尽管mod光纤只能传输一种HEu模式(或等效1.POD0这两种模式非常相似，但偏振面彼此呈矩形。一般来说,单模光纤中光波的电场是两个偏振模的
3、线性叠加。如图1.1所示，这是相干光通信系统中脉冲扩展的简化框图。1.D是半导体激光器，PBS是偏振光分离器，PBC是偏振光分离器，1.O是外差激光器，相干接收机是相干光接收机。图11脉冲展宽系统的简略框图1.2正交调制技术相关理论1.1.1QPSK调制图1.2中显示了用于在相干光通信中调制QPSK信号的框图，其中PSK是相移键控调制器，而MZM是MaCh-Zindel调制器。图1.2QPSK光信号的调制框图S(n)是基带输入信号，它是一个二进制序列。在PSK之后，生成两个并行的四元符号序列I和Qo它们各自的比率如表1.1所示，QPSK星座如图1.4所示。如果S(n)为50Gbps,则I和Q信
4、号速率为输入的一半，即25Gbps。这两个QPSK调制信号由激光器产生的MZM光信号调制，形成两个相互正交的调制光信号，然后将其组合产生QPSK光信号。表1.1输入位序列与输出IQ序列对照表Ol图1.3QPSK信号星座图1. 1.2QPSK解调原理相位分极零差相干光检测机的解调过程如图1.4所示图1.4使用90光混合器的相位分集零差接收机相干检测的基本概念是利用调制信号光的电场与本振的乘积。1.ol的中心频率与发射端激光器的中心频率一致，1.O2在90相移后形成。通过将信号分成两条路径，我们可以同时检测信号的两个分量。我们知道，同相分量可以用1.oI测量，正交分量可以用1.O2测量。平衡二极管的输出光电流为：1.(，)=W-/2(0=灭匹cos%(/)-3(/)(1.2)/)=q3-q20=R师siC)-蚓(1.3)其中，R为光电二极管的响应度；乙和P,分为信号和1.O的平均功率；和4(。分别为信号和1.O的相位。因为%(r)=4(f)+%(r),所以%(皈)=。3+“)。其中43为调制相位，处(。为信号噪声，劣为总噪声。所以输出电流的复振幅可以写为：q(D=，qM-/q2(，)=/expife()+()(1.4)可以看出，当前相位中存在调制相位信息，可以通过后续的数字信号处理来恢复原始信号。
