摘要：全球经济一体化趋势下，经济发展突飞猛进。人们之间的信息交流和沟通日渐频繁，为我国通信产业的发展带来了更多发展机遇，电力等多个领域已经引入了通信技术。但同时也面临着通信质量提高这一挑战，高速相干光纤通信调制解调技术作为一项崭新的技术，其能够处理海量通信数据信息，且能够针对信息差异性采取不同的调制方法，不断提高通信质量。文章初步了解高速相干光纤通信技术，对不同的调制方法进行比较分析，最后对调制解调技术在高速相干光纤通信中应用设计进行深入探讨。
关键词：高速相干；光纤通信调制；解调技术
前言：近年来，随着通信产业规模化发展，需要的通信容量越来越大。基于传输宽带增加要求，可以引入高速相干光纤通信调制解调技术，不仅能够降低功耗及运行成本，且能够在很大程度上满足通信需求，保证通信质量。因此加强对该项技术的研究具有非常重要的现实意义，能够帮助我们充分了解该项技术，为日后更好地使用做好准备。
1 高速相干光纤通信技术概述
该项技术主要由相干调制与外差检测技术。其中前者是通过传输信号对光载波频率、振幅等进行具体的调整。后者是指通过束本机振荡产生激光、输入信号光，并在光混频器中进行混频处理后，最终获得与信号相位、频率等相同的中频信号。随着通信事业的发展，为了确保通信业务持续发展，构建高速相干光纤通信系统非常必要。系统在运行过程中，能够对各种系统光传输损伤敏感度及时反应，进一步提高通信运行效率[1]。现阶段，调制技术主要由相位键控调制、高阶相位监控调制，而常见的解调技术有外差相干检测等技术。
2 相干光纤通信调制解调方案设计
为了确保光纤通信能够稳定、可靠运行，我们需要调制解调方案的设计。光调制由模拟与数字两种类型。前者是将信号直接应用到调制光载波行，后者是经过信号调制后的副载波达到调制目的。为了实现最佳方案的设计，本文采用相干检测技术对信号光的振幅、频率等信息进行检测。
2.1实现方案分析
首先，相位方面。处于同等条件下，通过对光波相位的改变，能够产生具体的相位调制。其特点主要表现在对信号光相位调制时，输出光较强，进而提升接收机对色彩、接收功率波动更大的容限。在实践中，我们对晶体施加电压时，电光效应将会形成独特的折射率，其变化公式为：.png)
其中n代表的是折射率，而E、r分别表示的是外加电场及电光系数。就当前可用晶体来看，LiNbO3的折射率最高，能够达到60Gbit/s。
其次，频率方面。目前，常见的频率调制实现方案主要有三种：波导调制器、声光调制器及内调制。但是由于三种方案都存在一些问题，如声光调制器频率较小，无法满足实际应用需求[2]。因此本文不对此进行深入研究。
2.2结构方案分析
通常来说，调制码型不同，能够采用的调制结构也会有所差别，进而对光载波进行调制。针对相干光纤通信系统调制结构来说，主要有以下两种：
一方面，相位调制方案，通过调制器调制光载波信号的相位，实现对基带信号的传输。但该方案不能够直接检测，仅能够通过相干、自相干进行探测。尤其是在远距离传输中，对光功率的要求较低。但采取自相干探测时，受到两个端口反相的影响，电平为零[3]。由于在实践应用中并不会对载波产生影响，被公认为是未来高速光纤通信发展的主要方向之一。本文主要采用BPSK作为主要结构应用于通信系统当中，图1为调制结构图。该结构编码电路简单，仅通过串并转换和电平匹配电路便能够完成编码。
图1 BPSK调制结构.png)
另一方面，幅度和相位联合结构。QAM作为该结构的具体表现形式，利用这种已调信号的频谱在相位方面的正交性，对传输产生影响，进一步拓展宽带范围[4]。图2为QAM调制结构。
采用这种结构，能够借助并行调制方式，促使系统通信速率能够避免调制器调制速率的影响，但是电路编码较为复杂，且成本较高，并不适合大范围推广和应用。
2.3解调方案分析
时至今日，相干检测技术较为完善，该项技术分为零差、外差及延时自三种相干检测。其中前两者主要是明确本振激光器频率及相位与传输光信号频率之间的关系，运行原理如图3。
图2 QAM调制结构.png)
图3 相干解调结构.png)
输出信号经过光滤波器后，在光混频器与本振激光器共同作用下，输出光信号经过探测器可以分为两个部分，前者是放大电路的输出，后者是锁相环电路。而自相干解调方案，能够将输出信号经过光滤波器处理后，输入到马赫泽德干涉设备当中，经过3dB分束器将支路进行分解，根据解调相位信号的差异性，能够将光相位信号转变为光强度信号。
2.4调制解调方案设计方案
经过上述对比分析后，对于高速相关光纤通信调制解调技术的设计可以采取如下措施：第一，基于系统传输损伤敏感性特点的考虑，相位调制方案可以采用相位调制码型。在此基础上能够对各种非线性效应产生一定抑制性，对系统恶化的限容较高，以此来减少系统接收光功率波动，确保通信系统能够始终保持在良好的状态当中。第二，从经济角度思考，当前光纤通信系统中应用较为广泛的是半导体激光器，而一般半导体激光器线宽在10MHz左右[5]。为了满足实际应用需求，可以采用固体激光器。表1为接收机性能变化情况。
表1 相干解调接收机性能比较.png)
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通过对上述内容进行系统分析后发现，最适合高速相干光纤通信要求的调制解调技术是相位调制自相干解调方案。
结论：根据上文所述，随着光纤通信领域不断发展，提高光纤通信信号质量成为当前研究的热点。其中调制解调技术作为一项崭新的技术，为我国通信技术改革提供了极大的支持，使得我国通信技术愈加发达。在具体实践中，技术人员应坚持具体问题具体分析，对不同结构、频率等进行分析，选择最佳的方法，并立足于效率、成本等因素，选择最佳的方案，最大限度上提高光纤通信质量，从而促使我国通信产业的经济、社会效益得到有效发挥。
参考文献：
[1]朱雪冬.对高速相干光纤通信调制解调技术的相关研究[J].通讯世界，2016，（03）：58.
[2]王岳桦.高速相干光纤维通信调制解调技术研究[J].中国新通信，2015，（10）：30.
[3]林燕.高速光纤通信系统中的OFDM调制解调技术的仿真与实现[J].通讯世界，2015，（03）：30-31.
[4]林燕.高速相干光纤维通信调制解调技术研究[J].通讯世界，2015，（03）：47-48.
[5]宋红军.高速光纤通信系统中的OFDM调制解调技术的仿真与实现[J].信息通信，2015，（06）：190.
论文作者:陈耿
论文发表刊物:《基层建设》2016年18期
论文发表时间:2016/11/16
标签：相位论文; 光纤通信论文; 信号论文; 技术论文; 通信论文; 方案论文; 结构论文; 《基层建设》2016年18期论文;