脈沖展寬正交調制技術的理論基礎綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u8453脈沖展寬正交調制技術的理論基礎自身 1285991.1脈沖展寬技術原理簡介 143841.1.1偏振光的特性 1185171.1.2偏振光在介質中的傳輸 1175591.2正交調制技術相關理論 2198681.1.1QPSK調制 2201931.1.2QPSK解調原理 31.1脈沖展寬技術原理簡介1.1.1偏振光的特性根據麥克斯韋方程，磁場、電場和光的分布方向相互垂直。設置3D坐標系以便于研究，并選擇光線平坦和諧的情況。光波應該沿著軸傳播，磁場的方向是軸，電場是x軸。那么電場的表達式是：（1.1）其中為電場沿x軸的最大幅度，為平行于x軸的單位矢量。電場矢量的方向就是極化的方向，上電場矢量總是表示它是一個線極化波。類似地，當電場的矢量旋轉，端點的軌跡在空間中畫出橢圓時，它是一個橢圓極化波，當它是圓形時，這是一個圓極化波。旋轉方向分為左和右。在線性極化波中，振動方向垂直于矩形方向。對于橢圓偏振光和圓偏振光，偏振方向左右旋轉-矩形。每個線極化波可以分解為兩個相位相同且彼此呈矩形的獨立平面波。1.1.2偏振光在介質中的傳輸單模光纖是一種只能傳輸一種模式的光纖。與能夠傳輸多種模式的多模光纖相比，它更適合大容量長距離光纖傳輸系統。盡管mod光纖只能傳輸一種HE11模式（或等效LP01）。這兩種模式非常相似，但偏振面彼此呈矩形。一般來說，單模光纖中光波的電場是兩個偏振模的線性疊加。如圖1.1所示，這是相干光通信系統中脈沖擴展的簡化框圖。LD是半導體激光器，PBS是偏振光分離器，PBC是偏振光分離器，Lo是外差激光器，相干接收機是相干光接收機。圖1.1脈沖展寬系統的簡略框圖1.2正交調制技術相關理論1.1.1QPSK調制圖1.2中顯示了用于在相干光通信中調制QPSK信號的框圖，其中PSK是相移鍵控調制器，而MZM是Mach-Zindel調制器。。圖1.2QPSK光信號的調制框圖S（n）是基帶輸入信號，它是一個二進制序列。在PSK之后，生成兩個并行的四元符號序列I和Q。它們各自的比率如表1.1所示，QPSK星座如圖1.4所示。如果s（n）為50Gbps，則I和Q信號速率為輸入的一半，即25Gbps。這兩個QPSK調制信號由激光器產生的MZM光信號調制，形成兩個相互正交的調制光信號，然后將其組合產生QPSK光信號。表1.1輸入位序列與輸出IQ序列對照表BitsequenceIQ001101-1110-1-1111-1圖1.3QPSK信號星座圖1.1.2QPSK解調原理相位分極零差相干光檢測機的解調過程如圖1.4所示圖1.4使用90°光混合器的相位分集零差接收機相干檢測的基本概念是利用調制信號光的電場與本振的乘積。LO1的中心頻率與發射端激光器的中心頻率一致，LO2在90°相移后形成。通過將信號分成兩條路徑，我們可以同時檢測信號的兩個分量。我們知道，同相分量可以用LO1測量，正交分量可以用LO2測量。平衡二極管的輸出光電流為：（1.2）（1.3）其中，R為光電二極管的響應度；和分為信號和LO的平均功率；和分別為信號和LO的相位。因為，所以。其中為調制相位，為信號噪聲，