DPSK信号解调及传输特性的研究

摘要

差分相移键控调制格式（DPSK）作为一种新型调制格式，成为近年来高速长距离光通信技术的研究热点。本文在教育部新世纪优秀人才计划的资助下，对DPSK调制解调技术和传输特性进行了较为完整的理论分析和实验研究，并制作了一种可调马赫-泽德干涉仪型DPSK解调器。主要工作可概括为以下几点：
　　 (1) 介绍了DPSK调制格式的研究意义，阐述了DPSK的传输研究状况和DPSK解调方式。
　　 (2) 对DPSK调制原理进行了分析，得到了非归零差分相移键控（NRZ-DPSK）、归零差分相移键控（RZ-DPSK）和载波抑制归零差分相移键控（CSRZ-DPSK）三种DPSK调制格式的理论表达式，并通过数值模拟得到各种DPSK格式的时域波形和频域光谱，和对应的开关键控调制（OOK）进行分析对比。
　　 (3) 对DPSK解调原理进行了分析，推导出马赫-泽德干涉仪的传输矩阵，并数值模拟了解调过程。利用光通信仿真软件分析对比了马赫-泽德干涉仪的结构参数对DPSK解调结果的影响。
　　 (4) 研制了一种基于光纤型马赫-泽德干涉仪的DPSK解调器，其中温度控制系统对光纤臂进行温度控制。实验中成功实现了40Gbit/s DPSK信号的解调，温度控制实现了输出结果的长时间稳定，并可在相长干涉和相消干涉之间转换。
　　 (5) 对DPSK格式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，并对比了三种不同的色散补偿方案对DPSK传输特性的影响。完成了速率为40Gbit/s的背靠背和100km加纤传输实验，测量了不同比特速率的DPSK信号的接收性能，并将DPSK和OOK的传输性能进行比较。