相干光通信技术简介
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选择ωL≠ωs,即ωIF= ωs － ωL ＞0。外差检测也能提高灵敏度，信噪 比改善比零差检测低3dB，但因无需实现相位锁定，接收机设计相对 简单。
调制方式
模拟信号的三种调制方式： 幅度调制 频率调制 相位调制 数字信号的三种调制方式： 幅移键控 频移键控 相移键控
外差异步解调系统实验结果与量子效率比较
调制方 式
光源
ASK 1.55 μm DBF DBR
FSK DPSK IM/DD
1.55 μm DBF DBR 普通单频 普通单频
1.55 μm DBF DBR 窄线谱 窄线谱
传输速率 （Gb/s)
传输距离 （km)
光纤波长 （μm)
接收机灵敏度
实际值
量子极限
比特误码率（BER） 每比特光子数 Np
1 erfc( 2
NP / 4)
72
1 erfc( 2
NP / 2)
36
1 erfc( 2
NP )
18
1 erfc( 2
2NP )
9
1 erfc( 2
NP / 2)
36
1 erfc(NP)
20
2
长比特流时每比特光 子数 Np
36
18
18
9
பைடு நூலகம்36
10
相干检测原理
光接收机接收的信号光和本地振荡器产生的本振 光经混频器作用后，光场发生干涉，由光检测器输 出的光电流经处理后以基带信号形式输出。由于混 频输出光信号的中频信号功率分量带有信号光的幅 度、频率或相位信息，因此发端不管采用哪种调制 方式，均可以在中频功率分量反映出来，所以相干 光接收方式适合于所有调制方式的通信。
线网使用。 （3）具有出色的信道选择性和灵敏度，和光频分复用相结合，可以
实现大容量传输，适合于CATV分配网使用。 （4）必须使用频率稳定度和频谱纯度很高的激光器作信号光源和本
振光源。 （5）要求信号光与本振光混频时满足严格的匹配条件以获得高混频
效率。
信号光 ωs
信号光 ωs
混频器
ωL
本地光 震荡器
光检测器
带通
载波 恢复
(a)外差同步解调接收机方框图 混频器
ωL
本地光 震荡器
光检测器
带通
包络 检波
(b)外差异步解调接收机方框图
低通 基带信号
低通 基带信号
同步相干接收机量子极限灵敏度
调制方式 ASK ASK PSK PSK FSK FSK
解调方式 外差 零差 外差 零差 外差 零差
相干光通信技术简介
内容
一、相干光通信的定义 二、相干检测原理和光波的调制解调方法 三、相干光通信系统的性能指标 四、相干光通信的特点
相干光通信的定义
相干光——是由两个激光器产生的具有空间叠加、 相互干涉特性的激光。
相干光通信——在发射端对光载波进行幅度、频率 或相位调制，在接收端，则采用零差检测或外差检 测等相干检测技术进行信息接收的通信方式。
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45
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1.55
1000
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相干光通信的特点
（1）灵敏度提高10～20dB，线路功率损耗可增加到50dB。 （2）若在系统中周期性加入EDFA，即可实现长距离传输，适合于干
混频器
信号光 ωs
光检测器 ωL
本地光 震荡器
电信号处理 基带信号
相干检测原理方框图
相干检测的方式
（1）零差检测 选择ωL=ωs,即ωIF=0。零差检测接收光功率可以放大几个数量级，
虽然噪声也增大，但仍能使灵敏度大幅提高，但技术复杂，必须严格 控制相位变化，使φs－φL保持不变，同时要求ωL=ωs 。 （2）外差检测
调制方式
模拟信号的三种调制方式： 幅度调制 频率调制 相位调制 数字信号的三种调制方式： 幅移键控 频移键控 相移键控
外差异步解调系统实验结果与量子效率比较
调制方 式
光源
ASK 1.55 μm DBF DBR
FSK DPSK IM/DD
1.55 μm DBF DBR 普通单频 普通单频
1.55 μm DBF DBR 窄线谱 窄线谱
传输速率 （Gb/s)
传输距离 （km)
光纤波长 （μm)
接收机灵敏度
实际值
量子极限
比特误码率（BER） 每比特光子数 Np
1 erfc( 2
NP / 4)
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相干检测原理
光接收机接收的信号光和本地振荡器产生的本振 光经混频器作用后，光场发生干涉，由光检测器输 出的光电流经处理后以基带信号形式输出。由于混 频输出光信号的中频信号功率分量带有信号光的幅 度、频率或相位信息，因此发端不管采用哪种调制 方式，均可以在中频功率分量反映出来，所以相干 光接收方式适合于所有调制方式的通信。
线网使用。 （3）具有出色的信道选择性和灵敏度，和光频分复用相结合，可以
实现大容量传输，适合于CATV分配网使用。 （4）必须使用频率稳定度和频谱纯度很高的激光器作信号光源和本
振光源。 （5）要求信号光与本振光混频时满足严格的匹配条件以获得高混频
效率。
信号光 ωs
信号光 ωs
混频器
ωL
本地光 震荡器
光检测器
带通
载波 恢复
(a)外差同步解调接收机方框图 混频器
ωL
本地光 震荡器
光检测器
带通
包络 检波
(b)外差异步解调接收机方框图
低通 基带信号
低通 基带信号
同步相干接收机量子极限灵敏度
调制方式 ASK ASK PSK PSK FSK FSK
解调方式 外差 零差 外差 零差 外差 零差
相干光通信技术简介
内容
一、相干光通信的定义 二、相干检测原理和光波的调制解调方法 三、相干光通信系统的性能指标 四、相干光通信的特点
相干光通信的定义
相干光——是由两个激光器产生的具有空间叠加、 相互干涉特性的激光。
相干光通信——在发射端对光载波进行幅度、频率 或相位调制，在接收端，则采用零差检测或外差检 测等相干检测技术进行信息接收的通信方式。
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相干光通信的特点
（1）灵敏度提高10～20dB，线路功率损耗可增加到50dB。 （2）若在系统中周期性加入EDFA，即可实现长距离传输，适合于干
混频器
信号光 ωs
光检测器 ωL
本地光 震荡器
电信号处理 基带信号
相干检测原理方框图
相干检测的方式
（1）零差检测 选择ωL=ωs,即ωIF=0。零差检测接收光功率可以放大几个数量级，
虽然噪声也增大，但仍能使灵敏度大幅提高，但技术复杂，必须严格 控制相位变化，使φs－φL保持不变，同时要求ωL=ωs 。 （2）外差检测