相干光通信系统

① 相干光通信的广泛应用

相干光通信得到迅速的发展，特别是对于超长波长(2～10 μm)光纤通信来说，相干光通信最具吸引力。因为在超长波段，由瑞利散射决定的光纤固有损耗将进一步大幅度降低(瑞利散射损耗与1/λ?4成正比)，故从理论上讲，在超长波段可实现光纤跨洋无中继通信。而在超长波段，直接探测接收机的性能很差，于是相干探测方式自然而然地成为唯一的选择了。
超长波长光纤通信系统是以超长波长光纤作为传输介质，利用相干光通信技术实现超长距离通信。在该系统中超长波长光纤是至关重要的。它是一种更为理想的传输媒介，其主要特性是损耗特低，只有石英材料的千万分之一。因此，超长波长光纤可以实现数万公里传输，而不要中继站。它可以大幅度降低通信成本，提高系统的稳定性和可靠性，对海底通信和沙漠地区更具有特别重要的意义。
研究的超长波长光纤主要是氟化物玻璃光纤，其理论损耗值非常低，如Ba-F2-Gd-ZrF4-ALF3光纤在3μm左右的理论最低损耗为10-3dB/km，GaF2-BaF2-YF2-ALF3光纤的透明范围为27μm，在3μm左右的最低理论损耗为10-2dB/km。
从光纤的色散特性来看，氟化玻璃材料光纤也可以实现零色散。例如，由镐、铝和镧组成的氟化物光纤，在1.7μm可实现零色散，在4μm波长的色散也很小，只有45ps/nm km。而且，氟化物玻璃光纤在较宽的波长范内，比石英光纤的色散要低。这样，可在大范围内实现波份复用。
随着光纤通信技术的发展，利用超长波长光纤实现超长距离通信是今后光纤通信发展的重要方向之一。但是，超长波长光纤通信系统还存在许多需要进一步解决的技术问题，如超长波长光纤的材料提纯与拉制，采用相干光通信技术所要求的超长波长光源及超长波长相干光电检波器等。
除以上应用外，由于相干光通信的出色的信道选择性和灵敏度，在频分复用CATV分配网中也得到了广泛的应用。

② 相干光通信的40G&100G相干光通信系统

40G/100G相干光传输系统的组成如图所示。
在发送端，就像为方便货物运输时，需要将货物放到集装箱，客户侧40 G/100 G信号也需要装到OTU3/OTU4信号“集装箱”。OTU3/OTU4其实就是大小不一样的信号集装箱，其中OTU3可以装40 G的信号，OTU4可以装100 G的信号。激光器发出的激光被偏振分光器分成X、Y两个垂直方向的偏振光。
对于100G相干光传输系统，OTU4信号转换为4路信号，分别对两个偏振方向的激光信号进行PM-QPSK调制，调制后的偏振光经偏振合波器合成一束激光，传到光纤线路，并送到远端。类似，对于40G相干光传输系统，OTU3信号转换为2路信号，分别对两个偏振方向的激光信号进行PM-BPSK调制。PM-QPSK(Polarization-multiplexed Quadrature Phase Shift Keying，偏振复用正交相移键控)和PM-BPSK（Polarization Multiplexed Binary Phase Shift Keying，偏振复用的二进制相移键控）都是将信息信号转换成适合线路传输信号的方式。这里就不深入探讨了，有兴趣了解的读者，可以查阅数字调制技术中的相关技术书籍。
在接收端，接收到的信号光经偏振分光器被分到X和Y两个偏振方向。本振激光器也分出X和Y两个方向的偏振光，与接收的信号光进行相干。相干后的信号经光电转换和ADC（Analog to Digital Converter，数模转换器）模块的模数处理后，进入DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)模块。DSP模块对光路上出现的色散、偏振模色散等信号畸变进行数字化补偿，在以后恢复出原始信号。
采用了相干接收技术，40G/100G相干光传输系统无需配置固定的色散补偿模块（DCM）和可调色散补偿模块（TDCM），减少系统中光纤放大器的配置，无需进行光纤链路长度和色散的精细测量，不仅降低系统配置成本和人力投入，而且提升光纤传输网络性能。
40G/100G相干信号可以与传统10G/40G波长信号混合传送，实现配置了DCM的传统网络平滑升级到40G/100G相干网络。

③ 什么是相干光通信

在相干光通信中主要利用了相干调制和外差检测技术。所谓相干调制，就是利用要传输的信号来改变光载波的频率、相位和振幅（而不象强度检测那样只是改变光的强度），这就需要光信号有确定的频率和相位（而不象自然光那样没有确定的频率和相位），即应是相干光。激光就是一种相干光。所谓外差检测，就是利用一束本机振荡产生的激光与输入的信号光在光混频器中进行混频，得到与信号光的频率、位相和振幅按相同规律变化的中频信号。
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④ 相干通信的历史

相干光通信旳理论和实验始于80年代。由于相干光通信系统被公认为具有灵敏度高旳优势，各国在相干光传输技术上做了大量研究工作。经过十年旳研究，相干光通信进入实用阶段。英美日等国相继进行了─系列相干光通信实验。AT&T及Bell公司于1989和1990年在宾州旳罗灵—克里克地面站与森伯里枢纽站间先后进行了1.3μm和1.55μm波长旳1.7Gbit/s FSK现场无中继相干传输实验，相距35公里，接收灵敏度达到-41.5dBm。NTT公司于1990年在濑户内陆海旳大分—尹予和吴站之间进行了2.5Gbit/s CPFSK相干传输实验，总长431公里。直到19世纪80年代末，EDFA和WDM技术旳发展，使得相干光通信技术旳发展缓慢下来。在这段时期，灵敏度和每个通道旳信息容量已经不再备受关注。然而，直接检测旳WDM系统经过二十年旳发展和广泛应用后，新旳征兆开始出现，标志着相干光传输技术旳应用将再次受到重视。在数字通信方面，扩大C波段放大器旳容量，克服光纤色散效应旳恶化，以及增加自由空间传输旳容量和范围已成为重要旳考虑因素。在模拟通信方面，灵敏度和动态范围成为系统旳关键参数，而他们都能通过相关光通信技术得到很大改善。

⑤ 相干光通信主要特点是什么

近年来，相干光通信异军突起，是名副其实的光波通信。它不仅利用了光的版强度，而且还利用权了光的波动性质。相干光通信的独到之处，是可以延长中继距离。相干光通信的接收灵敏度高，比现在用的光强调制直接检测系统提高10～100倍。它的选择性好，可实现超大容量的光纤通信。

⑥ 相干光通信系统和ROF系统的联系和区别是什么

我个人认为CO-OFDM在接收端采用相干检测的系统，相对传统低成本的直接检测方式而言，专是为了提属高系统传输容量，主要应于主干网；而ROF系统是一种利用光纤来传输高频无线信号(主要是为了增加高速率无线信号的传输距离，利用了光纤低损耗特性)，在远端基站将无线信号发射出去，是一种传输方式。我认为两者间没有范畴的概念。

⑦ 什么是相干光通信

大家知道，光纤通信是信息高速公路的主要组成部分。但是，现在应用的版光纤通信只是利用光权强变化来传递信息，并没有利用光的波动性质。

而相干光通信却是名副其实的光波通信，因为它不仅利用了光的强度，而且还利用了光的波动性质。也就是说，在光纤通信中，只有利用了光的波动性质，才算是相干光通信。

⑧ 相干光通信的工作原理

在发送端，采用外调制方式将信号调制到光载波上进行传输。当信号光传输到达接收端时，首先与一本振光信号进行相干耦合，然后由平衡接收机进行探测。相干光通信根据本振光频率与信号光频率不等或相等，可分为外差检测和零差检测。前者光信号经光电转换后获得的是中频信号，还需二次解调才能被转换成基带信号。后者光信号经光电转换后被直接转换成基带信号，不用二次解调，但它要求本振光频率与信号光频率严格匹配，并且要求本振光与信号光的相位锁定。