摘 要

随着网络带宽需求的不断增加，大量新网络应用技术的出现，比如，云计算，协同技术，物联网等，对于网络的传输速率提出了不断递增的硬性需求。这也就需要网络架构及硬件运行指标的进一步升级。

而光通信是当下性能最优的网络类型，但光通信也已发展到了传输速率为100Gb/s的阶段，但是目前阶段的症结为，光通信系统的大量关键技术还处于研究讨论的阶段，还未有一个确定的最优的解决方案，这也是本次论文讨论的意义。

100Gb/s光通信系统的关键技术主要为相干检测技术，以及高阶调制格式等。并且高速率传输信息的系统中，信息受到色散等损耗的显著影响。

为了讨论这些影响，该论文主要从100Gb/s光通信系统中的高阶调制格式与相干检测技术出发，讨论高传输速率（即100Gb/s速率指标）带来的传输损耗，色散等各种技术指标，并在不同的实现结构下比较这些影响的大小。

在保证偏振模色散等指标较低的情况下，实现单通道100Gb/s的速率下一个典型传输系统的稳定信息传输。

关键词：100Gb/s，DQPSK，自相干解调

Abstract

With the increasing need of network bandwidth, the emergence of a large number of new network application technology,such as cloud computing, collaborative technologies,the Internet of things and so on, proposed the increasing rigid demand constantly for network transmission rate.For it requires a further upgrade of network architecture and hardware running index.

The optical communication technology has the best performance of network types, and optical communication also has developed into the transfer rate of 100 gb/s stage, but at this stage,a lot of key technologies of optical communication system are still in the stage of research discussion.There is not a best optimal solution yet,and this is exactly the significance of this paper.

The key technologies of 100 Gb/s optical communication system are mainly coherent detection technology,advanced modulation formats and so on. And in an information system running with a high transmission rate,the information is significantly affected by the dispersion,such as loss.

In order to discuss these effects, the paper discusses the transmission loss under the high transmission rate (100 Gb/s rate index),primarily in respects of the high-order modulation format and coherent detection technology, and compare the influences in different structures to implemente.

Under the precondition of the polarization mode dispersion(PMD) and others which are at a relatively low stage, a typical transmission system structured achieves the constant stable transmission of the information in one single channel rate of 100 Gb/s.

Key Words：100 Gb/s，DQPSK，self-coherent demodulation

目 录

第1章 绪论 1

1.1 100G光通信系统的研究及意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 论文的主要内容和结构安排 2

第2章 100G光通信系统的关键技术研究 4

2.1 100G光通信系统的应用 4

2.2 高阶调制格式的研究 4

2.3 相干检测技术的研究 5

第3章 100Gb/s下的高阶调制格式 7

3.1 高速率下高阶调制格式的研究 7

3.2 DQPSK四进制差分编码 8

3.3 DQPSK外调制元件 9

3.4 DQPSK调制方式的分析 9

3.4.1 仿真结构设计 11

3.4.2 仿真实现与频谱观察 13

3.5 高速率下的DQPSK调制 16

3.6 本章小结 17

第4章 100Gb/s下的相干检测 18

4.1 高速率下相干检测的研究 19

4.2 高速率下自相干解调的研究与应用 21

4.3 DQPSK信号自相干解调的系统分析 22

4.3.1 仿真结构设计 22

4.3.2 仿真实现与眼图观察 24

4.4 高速率下的相干检测 29

4.5 本章小结 31

第5章 总结与展望 32

参考文献 33

致 谢 34

第1章 绪论

1.1 100G光通信系统的研究及意义

光通信的出现其实比电通信早，我们把其起源界定为，贝尔于1880年发明的光电话。而且，他在1881年发表了论文《关于利用光线进行声音的产生与复制》，在其中描述了光电话的结构。

但是，当时的发射光源发出的光，为非相干光，单色性较差且调制困难，不比如今的激光器可发出频率恒定的无限正长弦光波。而且，那种光电话在实际应用上很大缺陷。

良好的光源是光通信必不可少的要件，在1960年美国科学家T.H.西奥多梅曼研制出了可发出方向性良好的相干光的红宝石激光器后，于1961年，氦氖激光器被研制出来。大量表现良好的新型激光器也是光通信发展的一大助力。

当然，除了光源，理想化的传输媒质也是减少误码率与各种衰减色散的主要器件。在光传输媒介中，光纤（光导纤维）是目前使用最广泛的一种。光纤具有重量轻，损耗小，传输容量大等优点，已成为当下通讯系统和计算机网络使用最为广泛的传输介质。