分类光调制技术

不同的调制格式，由于产生方式不同，其时域和频域特性也相应不同，因此能适合于不同需求的海缆通信系统。在低速率（10Gbit/s和10Gbit/s以下）海底光缆通信系统中，由于非线性效应和偏振模色散影响并不是很严重，因此使用NRZ信号能满足目前的WDM海底光缆通信系统的需要。当速率提高到单波长40Gbit/s，非线性效应和偏振模色散将变得很严重，在色散完全补偿的情况下，非线性效应成为最主要的限制系统容量和距离的因素，抗非线性能力差的NRZ信号已不能满足需要，于是各种新型调制格式应运而生。新型的调制格式技术只需要在发射端和接收端更换相应的设备，不需要对现有的传输线路进行很大的改动就可以有效地提高系统的性能，降低了系统的升级成本。所以，适合于高速光纤通信系统的新型调制技术成为高速光传输技术研究的热点。

外调制技术因为具有诸多优点而在光传输系统中被广泛采用，而实现外调制技术的调制码型，就是外调制码。外调制码按照承载信息的光载波参量分为调制振幅得到的强度调制（ASK）码，ASK码主要是开关键控码（OOK），调制频率得到的频率调制（FSK）码，调制相位得到的相位调制（PSK）码，调制偏振方向得到的偏振调制（POLSK）码。另外，上述每类码型按照比特率与符号率的组合关系，还可以分为二进制、多二进制和多电平的码型。而在此基础上衍生出的混合调制码型是以上两种或几种调制码型的有机结合产生的。值得一提的是，反传统的调制方式（包括DPSK，FSK，POLSK等）的第一次兴起是相干光通信方面的科学研究。相干光通信的最初提出，也是为了解决系统的速率容量提高问题和接收机灵敏度问题。大量的科研工作集中在几种调制方式的接收机灵敏度的比较方面。尽管DPSK等调制方式在一定条件下比强度调制的信号接收机灵敏度高，但是这些调制方式的发射机相对复杂，低速的调相方式对激光器线宽要求很高，几种方式的接收机都比较复杂，和直接检测无法比拟。经历了WDM系统的大发展后，强度调制光通信系统的速率和带宽利用率取得了很大提高，系统容量和传输距离的记录不断被打破。然而当系统信道速率上升到40Git/s以上时，带宽利用率越高，传输距离越长，光纤非线性效应引起的传输损伤越大。对强度调制的信号来说，光纤的非线性效应成为制约系统带宽提高和传输距离的致命因素。因为通过传统强度调制方式的劣势凸显出来，所以相位调制等新型调制方式开始显示出高速传输的优越性[8]。

调制编码方式将直接影响系统的光信噪比（OSNR）、色度色散（CD）、偏振模色散（PMD）容限以及非线性效应等性能。通常，衡量一种调制码的优劣除了主要看它的抵抗色散、抵抗偏振模色散和抵抗非线性负面效应的能力之外，还要看它的频带利用率和抗噪声能力。一般来说，几乎所有的调制方式都有基于NRZ和RZ的两种格式。目前常用的基本调制格式包括NRZ、RZ、CSRZ以及它们对应的DPSK格式。NRZ-OOK码型是最简单的一种调制方式，其产生只需要用到一级调制器；RZ和CSRZ相对复杂，需要用到两个调制器。NRZ-DPSK、RZ-DPSK、CSRZ-DPSK格式所需要的调制器和NRZ、RZ和CSRZ相同。另外，在实际应用中，用得较多的还有DB、AMI和DQPSK格式，这三种格式的产生相对于上述6种格式更为复杂，但在某些应用中却具有更优的特性。在100bit/s及其以下速率传输系统中归零码（RZ）更加紧凑。在10Gbit/s及其以下比特速率的光传输系统中，NRZ码能更好地满足需求。随着传输速率的提高，目前研究较多的调制码型主要有光双二进制码（Optical Duo-Binary，ODB）、差分相移键控（DPSK）、差分正交相移键控（DQPSK）和偏振复用差分正交相移键控（PM-DQPSK）/相干接收等。使用这些调制编码的外调制技术可将现有的10Gbit/s系统提升到40Gbit/s甚至100Gbit/s系统。(www.xing528.com)

开关键控码通过控制光的有无来对数据进行编码，它包括非归零码（NRZ）、归零码（RZ）、光双二进制码（ODB）和符号交替翻转码（AMI）。对于归零码而言，又有许多类型，包括载波抑制归零码（CSRZ），啁啾归零码（CRZ）等。PSK包括NRZ-DPSK、RZ-DPSK、CSRZ-DPSK和差分四相移键控码（DQPSK）。FSK还包括连续相位频移键控码（CPFSK），最小频移键控码（MSK）。下面对其中最为重要的几种码型作一一介绍。