相干光通信中光锁相环技术研究

摘要

进入21世纪，随着通信行业的迅猛发展，相干光通信技术成为解决通信系统高速率和高容量传输问题的首选。如何提高接收机的灵敏度是相干光通信系统研究的核心。在各类接收机中，理论上，零差接收机的灵敏度最高，与外差接收机相比，信噪比SNR高出3dB，但零差接收机的实现有一个严格的条件，即要求输入信号和本振信号的相位严格同步。
　　光锁相环技术(OPLL)作为最常用的相位同步技术，很好地解决了这个困扰。OPLL不仅受激光器的线宽、接收信号功率的限制，还容易受信号传输时相位误差和噪声的影响，同时也给平衡探测增加了难度。
　　本文主要分析了零差探测下平衡锁相环、COSTAS锁相环和决策驱动锁相环的基本结构、线性简化模型，以及影响它们性能的各类相位误差和噪声，比较了它们在各个限制条件的优缺点，提出满足实验条件的优化模型，为相干光通信系统的平衡探测实现提供条件。
　　本文优化选择相干光通信系统的各个模块，设计了基于COSTAS锁相环的平衡探测相干光通信系统，系统的总增益为1MHz/V，码率为2.5Gbit/s，激光器线宽为10kHz，COSTAS锁相环的固有频率为0.11MHz，并利用Matlab软件仿真了系统各参数，并对总体性能进行评估分析，从理论上提出了系统的改进方案，为未来更快更好地实现高性能的相干光通信系统传输提供了参考。从分析结果来看，基于COSTAS锁相环的平衡探测相干光通信系统能为工程应用提供实际的帮助。

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第一章 绪论

1.1 相干光通信简述

1.2 相干光通信中OPLL技术概述

1.3 OPLL技术国内外研究进展及发展趋势

1.4 论文架构

第二章 光锁相环理论分析和参数设计

2.1 光锁相环总体概况

2.2 平衡锁相环

2.3 COSTAS锁相环

2.4 决策驱动锁相环

2.5 本章小结

第三章 基于COSTAS锁相环相干光通信系统方案设计

3.1 相干光通信系统主要功能模块分析

3.2 基于COSTAS锁相环相干光通信系统方案确定

3.3 本章小结

第四章 基于COSTAS锁相环的相干光通信系统数值计算

4.1 基于COSTAS锁相环的相干光通信系统设计

4.2 光通信系统的数值计算研究

4.3 基于COSTAS锁相环相干光通信系统的改进

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果