引用本文:
张慧颖,孙浩:前置放大的空间光DPSK自相干接收系统分析[J]. 光通信技术,2018,42(5):50-53.
张慧颖,孙 浩
(吉林化工学院 信息与控制工程学院,吉林省 吉林市 132022)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:针对强背景光下接收信号信噪比低、星地长距离光通信中接收信号微弱等问题,进行光差分相移键控(DPSK)调制的前置放大自相干接收方案研究和空间光到单模光纤耦合关键技术分析。在Optisystem13软件平台上搭建光前置自相干接收系统实验模型,实验结果表明:加入光前置的自相干接收机的通信质量具有较好改善;当滤波器带宽为35GHz时,系统达到最佳接收状态。
关键词:光DPSK;光前置放大;自相干接收;耦合
中图分类号:TN929.12 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2018)05-0050-04
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2018.05.013
0 引言
空间光通信经过几十年的发展,技术愈加成熟。在迅速发展的高速率、宽带宽要求下,空间光通信技术将使人类进入"太空宽带时代"[1,2]。在早期的空间光通信领域,强度调制/直接探测(IM/DD)技术应用较多,但是通信比特速率达10Gb/s左右,通信距离较短且灵敏度不高。近年来,差分相移键控(DPSK)、差分正交相移键控(DQPSK)和脉冲位置调制(PPM)等先进调制格式的发展推动了高速相干光通信系统的发展,尤其是相干接收技术发展,为通信距离较长的星间光通信(FSO)奠定了基础[3,4]。20世纪70年代,Delange等人提出外差检测技术,相干接收技术研究开始起步[5] 。但是,当时IM/DD技术是FSO系统的主流,因此相干接收技术没有引起关注。2002年,Griffin和Carter等人提出QPSK调制的相干探测技术,使系统容量得到翻倍,相干接收技术重新引起研究人员的重视。美、日、欧等国家和地区相继开展了相干光通信技术研究[6,7]。在相干探测体制下,零差探测对激光器的线宽要求较高,设计时需要光学锁相环实现信号光与本振激光器的相位同步,实现起来非常困难;而外差探测需要一个中频信号,该信号的频率远远高于信号比特率,采样芯片的速率要求较高。相比于零差接收和外差接收,自相干接收机无需本振激光器,结构简单易于实现,并可降低对光源线宽的要求。因此,本文研究光DPSK调制/自相干接收技术,重点分析基于前置放大的自相干接收系统性能,解决接收信号微弱、接收机误码率高等问题,为样机制作提供理论依据。
5 结束语
本文在光DPSK调制和自相干解调原理的基础上,重点分析了带有前置光放大器的自相干接收结构。在理想环境下,对空间光到单模光纤耦合效率问题进行分析,由分析可知,在湍流信道条件下,耦合效率可达78%左右。本文利用光学仿真软件Optisystem13完成了基于前置放大的自相干接收系统仿真实验,在仅考虑大气效应的信道环境下,加入光前置放大器和F-P滤波器后,接收性能具有明显提高,在星地远距离、带有大气闪烁和瞄准误差的综合信道环境下,系统将会发挥更大作用。由于光放大器的引入无可避免地带来ASE噪声,实际应用时要考虑抑制ASE噪声地手段。本文研究内容为自相干接收技术提供了理论依据。