超寬帶脈沖形狀調制范文

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《光通信技術雜志》2014年第六期

使用軟件Optisystem7.0模擬方案UWB-PSM的實驗環境。在仿真中，LiNbO3-MZM的半波電壓設為4V，上臂偏置電壓設為0V，下臂偏置電壓設為2V，上臂和下臂的調制電壓均設為2V，碼速為20Gb/s，光功率為5dBm，LD光波長為1552.5nm，延遲時間為0.05ns。下文若無特別說明，仿真參數的設置均不變。圖2為輸出的UWB-PSM信號脈沖波形及相應頻譜。由圖2(a)可以看出輸出的信號包含兩種不同的信號波形，doublet脈沖和monocycle脈沖分別代表信號“1”和“0”，實現了PSM調制。圖2(b)是以5GHz為中心頻率，7.5GHz為-10dB帶寬的UWB-PSM信號頻譜。從圖2可以得出，其相對帶寬為150%，符合FCC對UWB的定義。因此，本文提出的超寬帶脈沖形狀調制方案可行。

1輸入信號脈沖寬度對輸出調制信號的影響

其它參數保持不變，將脈沖寬度分別設為0.5bit、0.75bit和1bit。圖3為輸出的UWB-PSM脈沖信號波形及相應頻譜。從圖3(a)、圖3(c)和圖3(e)可以看出，輸出信號波形隨著脈沖寬度的增加而逐漸變寬，并且波形幅度略有降低。這是因為當輸入信號脈寬由0.5~1bit的增加過程中，輸出信號脈寬等比例變寬，而LiNbO3-MZM內發生干涉的兩路光信號相消的幅度也隨之增大，從而導致輸出波形小幅度降低。從圖3(b)、圖3(d)和圖3(f)可以看出隨著脈寬的增加，頻譜變窄，中心頻率向左移動，但均符合FCC的定義范圍。可見，本調制系統對脈寬變化的容忍度好。

2光波長對輸出調制信號的影響

調整LD的光波長，圖4為光波長設為1553.5nm時輸出的信號波形及相應頻譜。從圖4可以看出，信號波形較標準的monocycle和doublet波形有所劣化，相應的頻譜也不符合FCC的定義。這是因為輸入光信號被平均分成兩束，其中一束延時后才與另一束進行疊加，當只改變光波長而保持延時不變時，波形疊加位置就會改變從而發生畸變。當延遲時間調整為0.085ns時，超寬帶PSM信號及其頻譜如圖5所示，波形將恢復為標準的monocycle和doublet波形，相應的頻譜符合了FCC的定義。

3調制速率對輸出調制信號的影響

調制速率分別設為10Gb/s、20Gb/s和30Gb/s，仿真后得出相應的UWB-PSM脈沖波形及相應頻譜。從脈沖波形可以看出，在三種調制速率下，輸出的UWB-PSM信號波形都較好。當調制速率增大時，調制信號的周期變小，脈沖波形寬度變窄。從信號頻譜結果可以看出，頻譜亦隨著調制速率增大而改變，并逐漸向高頻方向移動和展寬。因為本調制系統在調制速率高達30Gb/s時輸出的UWB-PSM脈沖波形依然良好，相應的頻譜也符合FCC的定義，所以本系統可適應較高的調制速率環境。

4調制信號的傳輸特性

將產生的UWB-PSM調制信號分別耦合到長度為10km、20km和30km的單模光纖中進行傳輸。其中，單模光纖的損耗為0.2dB/km，色散為16.75ps/(nm•km)，群時延為0.2ps/km。仿真后得出輸出UWB-PSM脈沖波形及相應頻譜。從仿真結果可以看出，雖然調制信號脈沖幅度和平均功率隨著傳輸距離的增加都顯著降低，但信號波形在傳輸距離達到30km時仍沒有顯著畸變。所以本調制系統產生的UWB-PSM信號在長距離傳輸中具有較好的優勢。3結束語本文利用LiNbO3-MZM的電光效應，提出基于LiNbO3-MZM實現超寬帶PSM的方案。本方案只需一個外部光源，輸出的PSM信號只含有一個波長，傳輸特性好，誤碼率低，具有很好的應用價值，在高調制速率以及長距離傳輸的系統中占有優勢。

作者：高迪馬曉璐沈丹鴻趙猛李培麗單位：南京郵電大學光電工程學院中國移動通信集團山東有限公司