基于PSK调制的激光通信系统研究

设计了一种基于PSK(相移键控)外调制的激光通信系统。该系统选用637nm的全固态激光器作为光源,利用FPGA(现场可编程门阵列)开发板作为调制解调硬件控制声光调制器将调制信号加载于激光,通过大气信道传输,采用光电倍增管作为激光接收器。对传统PSK解调进行了改进,消除了相位模糊现象,搭建了完整的激光通信系统实验平台。实现了通信速率为115.2kbit/s、误码率低于10-8的激光通信系统。     

空间激光通信高速多制式光调制技术

空间激光通信调制技术以幅度调制和相位调制为主,单一通信终端只能适应特定的调制格式,灵活性较差,存在星间链路组网应用的局限性。文章基于数字处理的光调制技术,采用LiNbO₃晶体正交相位调制器,结合闭环偏压控制算法,实现了光调制格式、调制速率可变的星载光调制器,并针对空间应用对幅度调制和相位调制方式进行了优化,最大化光纤放大器效率。该技术硬件实现了625Mb/s~5Gb/s通信速率分档可调,OOK,BPSK和QPSK调制格式可变,发射EVM优于9%,实际引入灵敏度损耗小于1dB。该调制器已经完成所有空间环境试验,可广泛适用于各种体制的激光通信终端,进行星地、星间激光通信建链。同时,该调制器具备模拟调制的功能,可实现星间微波光子信号的透明转发。     

多种调制格式微波信号的光学产生方案

提出了一种基于偏振调制器（PolM）和Sagnac环级联的多调制格式微波信号的光学产生方案。理论分析了PolM在基带编码信号的驱动下产生偏振键控（PolSK）信号的基本原理,Sagnac环中嵌有两个马赫增德尔调制器（MZM）,分别对顺时针和逆时针传输的PolSK信号进行独立调制。通过合理调整两个MZM的驱动信号,实现了幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）微波信号的产生。在仿真实验中,产生了比特率为2 Gbit/s的40 GHz ASK信号、20/40 GHz FSK信号和20 GHz PSK信号,同时验证了比特率和载波频率的宽带可调谐性。Sagnac环结构提升了系统的稳定性,并且针对每种调制格式的微波信号,在不改变链路结构的情况下其比特率和载波频率都可以通过控制基带编码信号和MZM的射频驱动来进行独立且灵活的调谐。     

基于二次调制的远程通信信息安全系统设计

为了解决传统远程通信信息安全系统存在的运行效率低、安全性差等问题,提出并设计了基于二次调制的远程通信信息安全系统。设计系统的整体框架结构,在确定整体结构后进行系统的硬件与软件设计,硬件部分的模块为主控模块、采用二次调制的通信模块、安全模块。在此基础上,根据远程通信信息系统的安全需求完成系统软件设计。最后进行实验验证所提系统的整体性能。实验结果表明,所设计的基于二次调制的远程通信信息安全系统具有较高的运行效率,且信号覆盖全面性较高,具有一定的实际应用性。     

基于声光调制的逆向调制光通信系统研究

为了扩展自由空间光通信的应用领域,设计了一套稳定性好、实用性较强的逆向调制光通信系统。采用一种基于声光调制器、逆向光链路等核心元件的实验方法,利用现场可编程门阵列发出晶体管-晶体管逻辑门电平对声光调制器进行控制,采用二进制频移键控与二进制脉宽调制调制相结合的四进制调制方法,同时使用冗余校验置换、改进的汉明码等加密纠错方式,实现了室内逆向调制激光通信。结果表明,该通信系统的串口通信速率可达115.2kbit/s、高频载波达1MHz、且保密性良好、误比特率低于10-6,同时证明了激光外调制逆向通信系统载波最高可达到5MHz左右。     

基于NRZ调制的40 Gbit/s无误码高速850 nm VCSEL设计与制备

850 nm的垂直腔面发射激光器（VCSEL）是短距离光互连的核心光源。随着对数据中心流量的需求增加，实现不归零（NRZ）调制高速无误码传输是目前的研究热点。本文设计制备了基于λ/2短腔和六层氧化限制层的高速850 nm VCSEL，室温下最高-3 dB带宽达到23.8 GHz。NRZ调制50 Gbit/s(1 m)和40 Gbit/s(100 m)速率下获得清晰的眼图。在未使用预加重、均衡和前向纠错的条件下，通过NRZ调制在1 m和100 m下无误码传输速率分别为40Gbit/s和30 Gbit/s。     

基于10 Gbit/s器件的40 Gbit/s IM/DD-OFDM 40 km单模光纤传输

随着通信技术的快速发展,如何在有限的带宽下实现信息的低成本、大容量的传输引起了人们的广泛关注。文章描述了在40 km单模光纤上采用 IM/DD(强度调制/直接检测)和 OFDM(正交频分复用)技术的40 Gbit/s 光传输系统的设计,实验中使用的是10 Gbit/s级别的 EML(电吸收调制激光器)和 APD(雪崩光电二极管)。通过 MATLAB编程软件实现相关算法,利用 VPI仿真软件对系统进行仿真,并对实验结果进行了分析,验证了 OFDM技术在未来低成本高速率的光传输网络中应用的可行性。     

大气激光通信系统偏振移位键控调制技术

为了实现自由空间高速激光通信,对基于偏振移位键控的激光通信调制和解调技术进行了研究。介绍了一种基于PolSK的调制与差分解调方法,对实现大气信道中高速激光通信的调制与解调方法进行了研究,并通过理论推导及计算机仿真验证了其可行性。仿真研究结果表明:虽然大气信道对激光的传输特性有一定的影响,但利用以左右旋圆偏振光调制为基础的偏振态移位键控方法实现数据调制传输,并采用差分探测解调技术,可以实现传输速率为2.5 Gb/s、传输距离为20 km的低误码率数据传输。基本满足了空间激光通信系统的稳定可靠性、简便易实现、抗干扰能力强等要求。     

新型APol-CSRZ-FSK调制格式的研究

结合了偏振调制、载波抑制归零码和频移键控的优点,提出了一种交替偏振频移键控载波抑制归零码(APol-CSRZ-FSK)调制技术,它可运用于40 Gbit/s光传输系统.利用APol-CSRZ-FSK调制技术实现了40 Gbit/s的长距离光传输的仿真,结果证明APol-CSRZ-FSK具有良好的传输性能,并且是未来WDM-PON或光标记交换网络的候选码型之一.     

光纤通信系统相移调制格式的仿真研究

新型光调制格式是高速率、长距离、大容量光纤通信系统的新技术之一,其中基于光相移调制格式的系统,与基于光强度调制的系统相比,有较高的接收机灵敏度和较大的非线性容限,成为40Gb/s光传输系统的首选调制格式。文章在Opti System7.0软件平台搭建了一个40Gb/s单信道1200km的光纤传输系统模型,并对DPSK格式在长距离高速率系统中的抗非线性效应和抗色散能力两个方面来进行了仿真研究。仿真结果表明,在40Gb/s的高速传输系统中,DPSK的抗非线性效应能力明显高于NRZ,更适合于在长距离高速率系统的传输,且载波抑制的DPSK信号能提高DPSK的抗色散能力。     

40 Gbit/s光纤传输系统中先进调制格式的性能分析

使用Optisystem软件,对DRZ(双二进制归零)、MDRZ(改进的双二进制归零)、CSRZ(载波抑制归零)以及RZ-DPSK(归零差分相移键控)四种调制格式在40Gbit/s单信道系统中进行了仿真分析。通过光谱图和眼图及Q值的结果,分析四种调制格式在长距离传输时的性能。     

基于改进型FSK调制的紫外激光通信系统

提出一种基于紫外激光器的“日盲”紫外激光通信系统,以深紫外激光器作为通信基站,用光电倍增管作为紫外光接收器,采用改进型的FSK调制方法和过零检测解调技术完成调制与解调.搭建了紫外激光通信系统实验平台,讨论了影响误码率的因素,最终实现了一个通信距离为0.1km、传输速率为0.6kb/s、误码率低于10-5的紫外激光通信系统.     

啁啾管理调制格式在高速接入网中传输分析

物联网、虚拟现实及人工智能等技术的发展加大了对光纤接入无源光网络带宽的需求,其中调制器成为制约无源光网络带宽的关键因素。结合了直接调制激光器和外调制器各自优势的啁啾管理激光器以产生结构简单、便于集成等特点受到了广泛关注。采用耦合速率方程理论研究了啁啾管理激光器的动力学特性,分析了40 Gbit/s啁啾管理调制格式的产生原理及时频域特性,并在高速无色散补偿接入网中与由外调制器产生的40 Gbit/s非归零调制格式进行了性能对比。结果表明,带宽为48.5 GHz的40 Gbit/s啁啾管理调制格式在1 dB灵敏度代价下所对应的色散容限为215 ps/nm,与非归零调制格式相比其无色散补偿传输距离增加了1.6倍,表现出了强的抗色散能力,在高速接入网中也体现了较高的应用价值。相关结果可为实际系统设计提供理论参考。     

三种载波抑制归零码光调制格式性能

首先分析了基于载波抑制归零码的光载波抑制归零-开关键控(CSRZ-OOK)、载波抑制归零-差分相移键控(CSRZ-DPSK)和载波抑制归零-差分正交相移键控(CSRZ-DQPSK) 三种光调制格式的时域和频域特性,并数字仿真了其在40 Gbit/s单信道光纤系统中的传输性能.以Q值、眼图和误码率(BER)作为性能评价指标,研究了这三种调制格式对色散(CD)、偏振模色散(PMD)和非线性效应的抑制作用.结果表明:CSRZ-DQPSK相对于CSRZ-OOK、CSRZ-DPSK对色散、偏振模色散和非线性效应有非常好的容忍能力.     

基于光纤差分相移键控的色散补偿方案的研究

为了研究光差分相移键控(DPSK)调制格式在光纤高速传输系统中的色散补偿, 利用色散补偿光纤(DCF)的色散补偿原理, 对40Gbit/s光纤传输系统进行色散补偿, 分析了40Gbit/s单通道光纤传输系统中3种DPSK调制格式信号的频谱特性; 仿真了3种码型的色散容忍度以及3种调制格式在考虑光纤的非线性下的色散补偿方案。结果表明, 光非归零码差分相移键控(NRZ-DPSK)信号具有最好的色散容忍度, 但其受非线性的影响比较大; 33%归零码差分相移键控(33%RZ-DPSK)信号的色散容忍度差, 但其色散补偿后的效果优于NRZ-DPSK; 而载波抑制归零码差分相移键控信号对色散和非线性效应都有较好的抑制; 3种DPSK调制格式均在对称补偿2方案中色散补偿的效果最佳。此仿真研究对光DPSK信号在光纤中的色散补偿具有参考意义。     

基于单边带调制的直接探测光OFDM-RoF系统研究

研究基于单边带调制(SSB)的直接探测光正交频分复用-光载射频(OFDM-RoF)系统的性能。10Gbit/s的二进制数据信号经过QAM符号映射和OFDM调制后,与10GHz射频信号混频并驱动双电极LiNbO3马赫-曾德尔调制器(LN-MZM)产生SSB-OFDM信号,调制信号通过光纤传输至基站,进行直接探测转换为毫米波电信号后再无线发送到用户端。仿真结果证实,OFDMRoF系统在4QAM和16QAM两种调制格式下的EVM都满足FEC的要求。同时,理论分析并仿真验证存在一个最佳调制指数可以使信号传输性能达到最佳,并且最佳调制指数与光纤长度无关。     

OOK与BPSK兼容激光通信性能分析

为适应空间激光通信组网技术,多体制复用的通信方式应运而生。发送端采用强度调制器兼容实现了开/关键控(OOK)和二进制相移键控(BPSK)调制,接收端通过内差探测方式兼容实现了这两种调制信号的解调。在实际工程应用中,激光通信系统中散粒噪声、电子器件热噪声不可避免地会影响通信性能,在此基础上,进一步分析了强度调制器偏压点误差量与光学滤波器带宽大小对于非相干OOK和相干BPSK通信信噪比的影响。仿真结果表明：光学滤波器带宽对非相干OOK通信性能影响较大,接收光功率-46 dBm时,1 nm滤波带宽的非相干OOK信噪比开销约1.26;接收光功率-50 dBm以下时,20 nm滤波带宽的相干BPSK信噪比开销小于0.02。非相干OOK无编码通信灵敏度在1.25 Gbit/s速率时需满足-46 dBm@10^-6,光滤波带宽应不大于0.8 nm,强度调制器偏压误差应控制在半波电压的1%以内。在消共模噪声和优化光滤波带宽条件下,1.25 Gbit/s速率的BPSK无编码通信灵敏度满足-55 dBm@10^-6。     

200Gbit/s PAM4光发射组件封装技术研究

针对200Gbit/s PAM4光收发模块的设计需求,提出了一种基于四阶脉冲幅度调制(PAM4)、数据传输速率达200Gbit/s的光发射组件封装方案。该封装内部集成了4路PAM4电/光转换通道,单通道数据传输速率为50Gbit/s。介绍了该200Gbit/s PAM4光发射组件的组成和技术难点,然后对其中的50Gbit/s数据传输通道进行了建模、仿真和优化,最后完成了样品的测试。测试结果表明:样品的单通道PAM4数据速率可达50Gbit/s,整体PAM4数据速率可达200Gbit/s,满足光收发模块的设计需求。     

空间激光通信网络中的全光相位再生技术

围绕空间激光通信网络中高速数据多跳传输应用需求,针对相位调制激光链路经过空间长距离传输后信号质量劣化的问题,研究了基于相位敏感四波混频参量效应实现二进制相位调制高速激光信号的全光相位再生技术。利用Matlab软件数值分析了全光相位再生系统的影响因素,并基于OptiSystem仿真平台搭建了全光相位再生系统。结合高轨-地面站空间激光通信系统链路预算,对速率为10 Gbit/s的DPSK信号光经背靠背、相位噪声劣化以及劣化后全光相位再生处理三种传输场景进了对比分析。模拟仿真结果与数值分析结果均表明,与劣化后未经再生处理的系统相比,全光相位再生处理后的系统误码率平均优化4个数量级,信噪比提升约3 dB,表明该空间激光通信全光相位再生技术可实现相位调制信号的全光相位再生,能够有效提升空间相干激光通信系统的性能,可以应用于空间高速激光通信网络中继节点处的全光数据中继等方向。     

TDLAS技术调制参量的优化及实验研究

为了研究激光调制参量对二次谐波信号峰值、信噪比、峰宽、对称性以及信号完整性的影响,基于硬件实验系统与Simulink仿真模型进行分析,验证了理论模拟结果与此硬件系统下信号变化趋势的一致性,同时确定了CO2检测系统的最佳调制参量.通过实验系统对不同体积分数的CO2在1432.04nm处的吸收光谱进行了测量,建立主吸收峰处...