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第7章 光纤通信新技术 7.1光 纤 放 大 器 7.2 光波分复用技术 7.3光 交 换 技 术 7.4光 孤 子 通 信 7.5相干光通信技术 7.6光时分复用技术 7.7波长变换技术 图 7.40 ASK、 PSK和FSK调制方式比较 ES(t)=AS(t)cos［ωSt+φS］ (7.34) 式中, AS、ωS和φS分别为光场的幅度、中心角频率和相位。在ASK中，φS保持不变，只对幅度进行调制。对于二进制数字信号调制，在大多数情况下，“0” 码传输时，使AS=0，“1”码传输时，使AS=1。 ASK相干通信系统必须采用外调制器来实现，这样只有输出光信号的幅度随基带信号而变化， 而相位保持不变。如果采用直接光强调制，幅度变化将引起相位变化。外调制器通常用钛扩散的铌酸锂(Ti: LiNbO3)波导制成的马赫-曾德尔(MZ)干涉型调制器，如图3.37所示。这种调制器在消光比大于20时， 调制带宽可达20 GHz。 1. 幅移键控(ASK) 基带数字信号只控制光载波的幅度变化， 称为幅移键控(ASK)。ASK的光场表达式为  ES(t)=AS(t)cos［ωSt+φS］ (7.34) 式中, AS、ωS和φS分别为光场的幅度、中心角频率和相位。在ASK中，φS保持不变，只对幅度进行调制。对于二进制数字信号调制，在大多数情况下，“0” 码传输时，使AS=0， “1”码传输时，使AS=1。 ASK相干通信系统必须采用外调制器来实现，这样只有输出光信号的幅度随基带信号而变化， 而相位保持不变。 如果采用直接光强调制， 幅度变化将引起相位变化。 外调制器通常用钛扩散的铌酸锂(Ti: LiNbO3)波导制成的马赫-曾德尔(MZ)干涉型调制器，如图3.37所示。这种调制器在消光比大于20时，调制带宽可达20 GHz。 2. 相移键控(PSK) 基带信号只控制光载波的相位变化， 称为相移键控(PSK)。 PSK的光场表达式为  ES(t)=AScos［ωSt+φ(t)］ (7.35) 在PSK中，AS保持不变，只对相位进行调制。传输“0”码和传输“1”码时，分别用两个不同相位(通常相差180°)表示。 如果传输“0”时，光载波相位不变，传输“1”码时，相位改变180°，这种情况称为差分相移键控(DPSK)。 和ASK使用的MZ干涉型调制器相比，设计PSK使用的相位调制器要简单得多。这种调制器只要选择适当的脉冲电压， 就可以使相位改变δφ=π。但是在接收端光波相位必须非常稳定，因此对发射和本振激光器的谱宽要求非常苛刻。 3. 频移键控(FSK) 基带数字信号只控制光载波的频率，称为频移键控(FSK)。 FSK的光场表达式为  ES(t)=AScos［(ωS±Δω)t+φS］ (7.36） 在FSK中，AS保持不变，只对频率进行调制。传输“0”码和传输“1”码时，分别用频率f0(=ω0/2π)和f1(=ω1/2π)表示。 对于二进制数字信号， 用(ωS-Δω)和(ωS+Δω)分别表示“0”码和“1”码。 2Δf(=2Δω/2π)称为码频间距。在式(7.36)中，［(ωS±Δω)t+φS］和［ωSt+(φS±Δωt)］是等效的， 因此FSK可以认为一种PSK， 虽然技术上有所不同。 相干检测的解调方式有两种： 同步解调和异步解调。 用零差检测时，光信号直接被解调为基带信号，要求本振光的频率和信号光的频率完全相同，本振光的相位要锁定在信号光的相位上，因而要采用同步解调。同步解调虽然在概念上很简单， 但是技术上却很复杂。 用外差检测时，不要求本振光和信号光的频率相同，也不要求相位匹配，可以采用同步解调，也可以采用异步解调。同步解调要求恢复中频ωIF(微波频率)，因而要求一种电锁相环路。 异步解调简化了接收机设计， 技术上容易实现。 图7.41和图7.42分别示出外差同步解调和外差异步解调的接收机方框图。两种解调方式的差别在于接收机的噪声对信号质量的影响。异步解调要求的信噪比(SNR)比同步解调高， 但异步解调接收机设计简单，对信号光源和本振光源的谱线要求适中，因而在相干通信系统设计中起着主要作用。 图7.41 外差同步解调接收机方框图