基于延迟线干涉仪差分相移键控解调器研究
迈克尔逊干涉仪专题实验
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迈克尔逊干涉仪专题实验摘要:迈克耳逊制造的迈克耳逊干涉仪对光学和近代物理做出了巨大的贡献,用来测定微小的长度,折射率,光波波长等,也是现代光学仪器如傅立叶光谱仪等仪器的组成部分,在研究光谱线方面有着重要的作用。
迈克耳孙干涉仪的原理是一束入射光分为两束后各自被对应的平面镜反射回来,这两束光从而能够发生干涉。
迈克尔逊专题实验的主要任务就是测量侧钠双线波长差和玻璃折射率。
关键词:迈克尔逊干涉仪干涉条纹折射率钠光双线波长差背景:迈克耳逊制造的迈克耳逊干涉仪对光学和近代物理做出了巨大的贡献,用来测定微小的长度,折射率,光波波长等,也是现代光学仪器如傅立叶光谱仪等仪器的组成部分,在研究光谱线方面有着重要的作用。
迈克耳逊曾与他的合作者用这个仪器作了三项著名的试验:1,迈克耳逊—莫雷实验,为爱因斯坦创立相对论提供了实验依据;2,镉红线的发现实现了长度单位的标准化;3,由干涉仪条纹可见度随光程变化的规律,可推断光谱线的精细结构。
迈克耳孙干涉仪的最著名应用即是它在迈克耳孙-莫雷实验中对以太风观测中所得到的零结果,这朵十九世纪末经典物理学天空中的乌云为狭义相对论的基本假设提供了实验依据。
除此之外,由于激光干涉仪能够非常精确地测量干涉中的光程差,在当今的引力波探测中迈克耳孙干涉仪以及其他种类的干涉仪都得到了相当广泛的应用。
激光干涉引力波天文台(LIGO)等诸多地面激光干涉引力波探测器的基本原理就是通过迈克耳孙干涉仪来测量由引力波引起的激光的光程变化,而在计划中的激光干涉空间天线(LISA)中,应用迈克耳孙干涉仪原理的基本构想也已经被提出。
迈克耳孙干涉仪还被应用于寻找太阳系外行星的探测中,虽然在这种探测中马赫-曾特干涉仪的应用更加广泛。
迈克耳孙干涉仪还在延迟干涉仪,即光学差分相移键控解调器(Optical DPSK)的制造中有所应用,这种解调器可以在波分复用网络中将相位调制转换成振幅调制。
论述1、理论:迈克耳孙干涉仪的原理是一束入射光分为两束后各自被对应的平面镜反射回来,这两束光从而能够发生干涉。
差分相移键控解调器和解调方法[发明专利]
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专利名称:差分相移键控解调器和解调方法专利类型:发明专利
发明人:L·贝库阿恩,G·格朗皮埃尔,T·布瓦索申请号:CN200510132814.1
申请日:20051222
公开号:CN1798121A
公开日:
20060705
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:用于比特频率为1/T的、DPSK调制的光信号的解调器,其包括干涉仪结构,该干涉仪结构具有用来接收DPSK调制的光信号的输入端口(1)、输出端口(8)以及从所述输入端口(1)延伸到所述输出端口(8)的第一和第二臂(4、5);用于在包括T的范围内微调所述两个臂(4、5)的传播延时差的调整装置(5、7、14、16);被连接到干涉仪结构(3)的输出端口(8)的光/电转换器(10);以及被连接到光/电转换器(10)的输出的带通滤波器(12),其通带不包括1/T。
所述调整装置(5、7、14、16)适于根据带通滤波器(12)的输出功率电平来调整传播延时。
申请人:阿尔卡特公司
地址:法国巴黎
国籍:FR
代理机构:北京市中咨律师事务所
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一种光差分相移键控解调的装置[实用新型专利]
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专利名称:一种光差分相移键控解调的装置
专利类型:实用新型专利
发明人:徐云兵,凌吉武,潘忠灵,莫霜,陈斯杰,蔡宏铭,林斌申请号:CN200920262421.6
申请日:20091106
公开号:CN201550137U
公开日:
20100811
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本实用新型涉及光通讯领域,尤其涉及光DPSK解调装置。
本实用新型的光差分相移键控解调的装置基于马赫泽德干涉原理,先将入射光由一个分光元件分成强度相等的两路光,通过反射镜分别改变两路光的传播方向后,其中一路光经过一个光路延迟元件,两路光到达光路分光元件后光程具有与待解调信号速率相匹配的时延差,经过干涉后输出解调的信号。
沿输入光路依次有:输入分光元件、光路反射元件、光路延迟元件等。
本实用新型采用自由空间光学设计,具有良好的温度稳定性、体积小,易于实现模块化的优点。
申请人:福州高意通讯有限公司
地址:350014 福建省福州市晋安区福兴大道39号
国籍:CN
代理机构:厦门市诚得知识产权代理事务所
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基于标准具结构的差分正交相移键控格式解调器[实用新型专利]
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专利名称:基于标准具结构的差分正交相移键控格式解调器专利类型:实用新型专利
发明人:张玓,罗勇,胡强高,薛振峰,江山
申请号:CN200920309394.3
申请日:20090901
公开号:CN201499170U
公开日:
20100602
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本实用新型公开一种基于标准具结构的差分正交相移键控格式解调器,在输入准直器和输出准直器组之间设置有50/50分光棱镜和标准具结构的Michelson时延干涉仪,50/50分光棱镜位于输入准直器和标准具结构的Michelson时延干涉仪之间,标准具结构的Michelson时延干涉仪的光输出端与输出准直器组邻接。
输出准直器组包括有4个输出准直器。
50/50分光棱镜采用45°入射角的50/50分光棱镜,或采用小于13°入射角的50/50分光棱镜。
所述的标准具结构的Michelson时延干涉仪设置有1-2个。
本实用新型减小了器件的体积,制作工艺相对简单,且偏振相关损耗能够维持在一个较低的水平,无须外部控制即可以维持光程差的稳定,低成本且易集成与封装,适合大规模生产。
申请人:武汉光迅科技股份有限公司
地址:430074 湖北省武汉市洪山区邮科院88号
国籍:CN
代理机构:天津市北洋有限责任专利代理事务所
代理人:温国林
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晶体型差分相移键控格式解调器
![晶体型差分相移键控格式解调器](https://img.taocdn.com/s3/m/1656e9ceac51f01dc281e53a580216fc700a5316.png)
晶体型差分相移键控格式解调器张玓;薛振峰;陈龙【摘要】介绍了利用偏振光干涉原理的晶体型DPSK与DQPSK解调器,理论推导结果表明,这种晶体型解调器能够实现与普通解调器同样的功能;更进一步地,通过旋转一个四分之一波片,该器件可以实现在DPSK与DQPSK解调器功能之间的切换.实际研制了该解调器,其PDFS在整个C波段小于0.4 GHz,响应时间小于50 ms,各项指标均达到了商用化的水平.【期刊名称】《邮电设计技术》【年(卷),期】2011(000)008【总页数】5页(P34-38)【关键词】光纤通信;差分相移键控格式;光学解调器;偏振光干涉【作者】张玓;薛振峰;陈龙【作者单位】武汉光迅科技股份有限公司,湖北武汉430074;武汉光迅科技股份有限公司,湖北武汉430074;武汉光迅科技股份有限公司,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TN915.050 前言差分相移键控(DPSK)与差分正交相移键控(DQPSK)格式是能够用于下一代高速光传输系统的调制码型[1]。
在基于差分相位调制格式的系统中,需要一个解调器将相位调制转换为强度调制从而提取编码于差分相位之中的信息。
DPSK解调器一般由一个时延干涉仪(DLI)来实现[2],而一个 DQPSK 解调器从原理上讲可以由两个DPSK解调器与一个50/50分光装置组成[3]。
文献[4]和[5]分别提出了改进型,偏振相关的DPSK与DQPSK解调器,利用了偏振光干涉的原理,实现了速率可调的DPSK解调器与single-core型DQPSK解调器。
本文介绍了光迅公司晶体型DPSK与DQPSK解调器的工作原理与实现方案,该晶体型DPSK与DQPSK解调器是一种新型的自由空间光学型解调器,且可以通过旋转一个四分之一波片来实现DPSK与DQPSK解调器之间的切换。
基于光迅公司成熟的晶体型器件工艺平台,实际制作了可商用的晶体型差分相移键控格式解调器,其整体尺寸为45 mm×28 mm×11 mm,偏振相关的频率漂移(PDFS)小于0.4 GHz。
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硕士学位论文基于延迟线干涉仪差分相移键控解调器研究RESEARCH ON DIFFERENTIAL PHASE-SHIFT KEYING DEMODULATOR BASED ONDELAY-INTERFEROMETER姜晋伟哈尔滨工业大学2011年06月国内图书分类号:T N929.13 学校代码:10213 国际图书分类号:621.391.6 密级:公开工学硕士学位论文基于延迟线干涉仪差分相移键控解调器研究硕士研究生:姜晋伟导 师:谭立英教授申请学位:工学硕士学科:物理电子学所在单位:光电子信息科学与技术答辩日期:2011年06月授予学位单位:哈尔滨工业大学Classified Index: TN929.13U.D.C: 621.391.6Dissertation for the Master Degree in EngineeringRESEARCH ON DIFFERENTIAL PHASE-SHIFT KEYING DEMODULATOR BASED ON DELAY-INTERFEROMETERCandidate: Jiang JinweiSupervisor: Prof. Tan LiyingAcademic Degree Applied for: Master of Engineering Speciality: Physical ElectronicsAffiliation: Dept. of Optoelectronic Information Science & TechnologyDate of Defence: June, 2011Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology摘 要采用激光为信息载波建立卫星之间的激光通信链路,是解决目前微波通信系统传输速率和传输容量瓶颈问题的最佳解决方案,并且由于激光通信星载光终端体积小、通信链路保密性强等优点,促使各航天大国如美国、日本、德国、法国等国家相继开展卫星激光通信技术的研究,已经相继实现了星间链路、星地链路的科学实验,并积极推进其商用化。
差分相移键控(DPSK)调制/解调通信方案已经成功应用于地面光纤通信系统中,并且已经走向商用化。
与强度调制/直接探测(IM/DD)相比,在使用平衡接收的条件下,相同的误码率对光信噪比(OSNR)的要求降低了3dB,即探测灵敏度提高了3dB;与相干探测系统相比,有着与之相媲美的高灵敏度探测能力、接收机结构相对简单容易实现、采用密集波分复用技术(DWDM)可进一步增加传输容量等优点,故DPSK调制/自差探测通信体制成为卫星激光通信高速大容量传输最具发展潜力的方案之一。
在DPSK调制信号中,是利用前后相邻码元的相对载波相位值来承载信息的,需要光解调器将前后比特的相位差信息转换成振幅信息,再进行直接探测,因此DPSK信号的解调技术是DPSK格式通信系统关键技术之一,一般的解调方法是采用1比特延迟线干涉仪。
以往,这种1比特延迟的干涉仪设计都是基于全光纤或者平面波导Mach-Zehnder干涉仪来实现的,这两种设计最主要的问题都是对温度变化极为敏感,输出不稳定。
本文提出了两种温度稳定性较好的延迟线干涉仪解调器设计方案,完成的主要研究工作包括:介绍了DPSK信号调制解调的原理及信号的探测,并对其进行统一的数学分析。
提出双芯光纤型延迟线Mach-Zehnder干涉仪解调器设计方案,并对其温度特性进行了理论分析;提出了一种有加热设计的空间延迟线Michelson延迟干涉仪解调器设计方案,对无源器件工作性能参数进行了理论分析,实际研制出了该解调器,并对其性能参数进行实验测试和标定。
结果表明其主要参数与市场同类器件相比具有一定优势;搭建了一套Back-to-Back DPSK调制/自差探测光纤通信系统,并将所研制的解调器应用于该系统中,完成了40Gbps的高速解调速率。
解调后的OSNR眼图与国外同类产品相比,具有相媲美的优势。
本文的研究对DPSK调制/自差探测体制的信号解调有着极高的应用价值,并对地面光纤DPSK通信系统信号解调也极具实用化前景。
关键词:卫星光通信;差分相移键控;Michelson干涉仪;双芯光纤Mach-Zehnder 干涉仪;眼图AbstractLaser communication links between satellites, which adopts laser as the information carrier wave, is a promising solution for the increasing requirements of higher data rate and capacity as an alternative to conventional microwave. Satellite optical terminals possesses the advantages of less volume and better security. Hence laser communication technology is an attractive method to establish satellite links. Since last century 60th the satellite laser communication has been researched in countries, including America, Japan, Germany, France and so on. Space experiments have been performed for intersatellite and satellite-to-ground link. And these countries are preparing to promote this technology to commercialization.Optical communication scheme based on differential Phase-Shift Keying(DPSK)modulation/demodulation technology has already commercially applied to ground fiber communication systems. Comparing with intensity modulation/direct detection (IM/DD), for the same desired BER the required optical signal-to-noise ratio (OSNR) would be 3dB less, which means the receiver sensitivity increasing 3dB more. DPSK system has high sensitivity, which can compare with coherent detection, relatively simple configurations and especially large channel capacity by adopting dense wavelength division multiplexing technology (DWDM). Therefore, DPSK is one of the most promising ways to approach high speed and large capacity satellite laser communication.The DPSK method is achieved by comparing the phase two sequential bits, which needs to be transferred into intensity information through the demodulator before direct detecting. The DPSK demodulation technology is one of the critical technologies for DPSK communication systems. Prior typical demodulator method is 1bit delay interferometer based on all fiber or plane waveguide technologies, which have some disadvantages including temperature sensitivity and unstable output characteristics. In this paper two kinds of temperature-stability delay interferometer are proposed, and major work includes:First the principle of DPSK demodulator is introduced and mathematical analysis is also reviewed.The demodulator method of an double-core fiber Mach-Zehnder interferometer is proposed, whose temperature characteristic is studied theoretically.The demodulator method of an Michelson interferometer based on space delay line is proposed. The theoretical analysis of related parameter is given, and the demodulator is developed. The characteristic of this demodulator is exhibited according to the experimental data. Results show that this kind of demodulator owns outstanding advantages comparing to the existent equipments.A set of back-to-back DPSK modulate/self-homodying system, in which the proposed demodulator is applied, has been conducted with demodulating rate of 40Gbps. The eye graph shows comparative advantages with abroad experiments.The subject studies in this paper can benefit the DPSK modulate/self-homodying system, and would be helpful to the ground fiber DPSK communications.Keywords:inter-satellite optical communication, DPSK, Michelson interferometer, twincore fiber Mach-Zehnder interferometer, eye diagram目录摘 要 (I)Abstract (III)第1章 绪 论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 课题的目的和意义 (3)1.3 国内外研究状况及进展 (3)1.3.1 国外卫星相干光通信技术研究现状 (4)1.3.2 国内卫星相干光通信技术研究现状 (7)1.3.3 DPSK延迟线解调器研究现状及分析 (8)1.4 论文结构及主要内容 (11)第2章 差分相移键控信号调制/解调理论分析 (12)2.1 引言 (12)2.2 DPSK调制原理分析 (12)2.3 DPSK信号解调与检测分析 (18)2.4 本章小结 (20)第3章 双芯光纤延迟线Mach-Zehnder干涉仪解调器设计与分析 (21)3.1 引言 (21)3.2 双芯光纤延迟线Mach-Zehnder干涉仪解调器设计 (21)3.3 双芯光纤延迟线Mach-Zehnder干涉仪温度特性分析 (22)3.3.1 温度对双芯光纤延迟线Mach-Zehnder干涉仪延迟长度影响分析 (22)3.3.2 温度对双芯光纤延迟线Mach-Zehnder干涉仪信号相位影响分析 (26)3.4 本章小结 (26)第4章空间延迟线Michelson干涉仪解调器设计与分析 (27)4.1 引言 (27)4.2 空间延迟线Michelson干涉仪解调器设计 (27)4.2.1 空间延迟线Michelson干涉仪解调器设计方案 (27)4.2.2 空间延迟线Michelson干涉仪解调器工作机理分析 (28)4.3 空间延迟线Michelson干涉仪解调器参数分析 (30)4.3.1 插入损耗分析 (31)4.3.2 回波损耗分析 (31)4.3.3 隔离度分析 (31)4.3.4 自由光谱范围分析 (32)4.3.5 偏振相关损耗分析 (35)4.3.6 频率漂移分析 (36)4.3.7 延迟线Michelson干涉仪解调器设计方案优化 (38)4.4 本章小结 (39)第5章空间延迟线Michelson干涉仪解调器研制与测试分析 (40)5.1 空间延迟线Michelson干涉仪解调器研制与调试 (40)5.2 空间延迟线Michelson干涉仪解调器性能参数动态测试与分析 (42)5.2.1 插入损耗测定及结果分析 (44)5.2.2 回波损耗测定 (45)5.2.3 隔离度测定及结果分析 (45)5.2.4 自由光谱范围温变特性测定及分析 (45)5.2.5 频率漂移测定及结果分析 (46)5.2.6 偏振相关损耗测定 (47)5.3 Back-to-Back DPSK系统高速解调实验 (48)5.3.1 Back-to-Back DPSK系统高速解调实验方案 (48)5.3.2 Back-to-Back DPSK系统高速解调实验结果分析 (49)5.4 本章小结 (51)结 论 (52)附 录 (53)参考文献 (55)攻读学位期间发表的学术论文 (61)哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明..................................错误!未定义书签。