摘 要

光纤通信是现代通信网络传输的主要手段，为了达到通信目的，利用光纤来传输携带信息的光波。要使信息能够在发送端加载到光波上，必须先对信息进行调制，在接收端再把信息从光波中提取出来并进行解调。随着光传输系统的快速发展，光纤通信系统的传输性能受到严重影响。随着业务流的增加，在传输系统中利用先进调制方法可以有效地降低传输系统的传输损伤，并且可以提高光谱效率和系统的传输容量。

文章对40Gb/s光纤通信系统的调制解调方式进行理论研究，论文的主要工作包括以下几个方面：

1.对光纤通信系统中的强度、相位及偏振三种调制方式的调制解调原理进行研究分析，简单介绍了先进调制格式的关键器件，并研究DQPSK在系统中的色散容限及非线性效应等特点。

2.研究了正交相移键控在光纤通信系统中的应用，主要介绍了在光通信中的DP-QPSK系统，并对其调制解调方式及主要技术进行简单的分析。

3.研究了差分正交相移键控DQPSK的预编码及调制解调原理，并且分析了不同码型的DQPSK的传输性能。

关键词：光纤通信；先进调制格式；QPSK；DQPSK；抗色散

ABSTRACT

Optical fiber communication is the main means of modern communication network transmission, in order to achieve the purpose of communication, the use of optical fiber to transmit the information of light. In order to enable the information to be loaded on the transmitter, it must be modulated by the information, then the information is extracted from the light wave and the demodulation is carried out at the receiving end. With the rapid development of optical transmission system, the transmission performance of optical fiber communication system is seriously affected. With the increase of the traffic flow, the advanced modulation method can effectively reduce the transmission damage of the transmission system, and it can improve the spectral efficiency and transmission capacity of the system.

In this paper, the modulation and demodulation methods of 40Gb/s fiber communication system are studied. The main work of this paper includes the following aspects:

Three modulation methods on the optical fiber communication system in the intensity, phase and polarization modulation and demodulation principle to carry on the research analysis, a brief introduction of the key components of advanced modulation formats, and of DQPSK in the system dispersion volume limit and nonlinear effect characteristics.

2 the application of quadrature phase shift keying in optical fiber communication system is studied in this paper. The DP-QPSK system in optical communication is mainly introduced, and its modulation and demodulation methods and main techniques are analyzed briefly.

1. Research on the differential quadrature phase shift keying (DQPSK precoding and the modulation and demodulation principle, and analyses the different code types of DQPSK transmission performance.

Key words: optical fiber communication; advanced modulation format; QPSK; DQPSK; anti dispersion

目录

中文摘要 I

ABSTRACT II

目录 III

第一章 绪论 4

1.1光纤通信系统的发展及现状 4

1.2光纤通信中的部分技术研究 5

1.3论文研究的目的及意义 6

1.4本文主要工作及章节安排 6

第二章 光纤通信系统中的调制模式 8

2.1光调制模式的概念 8

2.2调制模式的分类 8

2.2.1强度调制模式 8

2.2.2相位调制模式 9

2.3各种调制模式的常用器件 9

2.3.1 基于铌酸锂的相位调制器 10

2.3.2 马赫增德尔调制器 11

2.4 小结 12

第三章 QPSK在光纤通信系统中的应用 13

3.1 DP-QPSK系统简介 13

3.2 QPSK码型调制与解调 14

3.3 相干检测 15

第四章 DQPSK信号特点的研究 18

4.1 DQPSK信号的产生与解调 18

4.1.1 DQPSK信号的预编码 18

4.1.2 DQPSK信号的调制原理 20

4.1.3 DQPSK信号的解调原理 22

4.1.4 DQPSK预编码的应用研究 24

4.2 DQPSK信号的不同码型 26

4.2.1 不同占空比RZ码的产生原理 26

4.2.2 不同调制格式的DQPSK性能分析 28

4.2.3 DQPSK信号的特点 29

4.3 小结 29

第五章 总结与展望 30

致谢 31

参考文献 32

第一章 绪论

1.1光纤通信系统的发展及现状

近20年来，随着通信技术的迅速发展，新业务不断的涌现，使得通信信息量呈指数级增长，通信带宽和容量的需求与日俱增。光纤通讯以它独特的优点即高速率、大容量、长传输距离、高抗磁扰性和成本低等而跻身为缓解网络信息容量瓶颈的首选。20世纪70年代以来，光纤通信发展迅速。1966年，英籍华人高琨（K.C.Kao）博士初次利用无线电波导的原理，提出了光导纤维（简称光纤）的概念。从此，开始了光纤通信迅速发展的时代。

总的来说光纤通信的发展可以分为5个阶段。

第一阶段（1966-1976年）即多模光纤通信系统，信息的光源为利用半导体制作的激光器（LD）或发光二极管（LED），工作波长，即第一窗口，该光纤通信系统称为短波通信系统。传输速率可达45Mbps，极限中继距离为10km，极限容量约为500（Mb/s）km。

第二阶段（1976-1987年）铺设的光纤包括多模和单模，光源为半导体激光器，工作波长，即第二窗口（该窗口有较低的损耗和色度色散，几乎为零）。1982年，贝尔实验室展示了一个单模光纤系统，其传送距离为44km，传送信息的速率可以达到2Gb/s。1987年第二代光纤通信系统（1.3μm）引入到商业应用中，速度为1.7Gbps，无中继传输长度达到50km左右。