其中光發(fā)射機(jī)的作用是將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，并將光信號(hào)注入光纖中進(jìn)行傳輸，一般由光源、調(diào)制器和信道耦合器組成。通信信道是光纖，其基本特性參數(shù)是損耗與色散，為了實(shí)現(xiàn)高速長(zhǎng)距離傳輸，要求光纖具有低損耗低色散特性。光接收機(jī)的作用是將從光纖輸出的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，一般由信道耦合器、光電探測(cè)器和解調(diào)器組成。

一、直接檢測(cè)光通信系統(tǒng)

目前，商用的光通信系統(tǒng)大部分仍然是直接探測(cè)系統(tǒng)。直接探測(cè)光通信系統(tǒng)的組成框圖如下圖所示。

直接探測(cè)光通信系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)采用強(qiáng)度調(diào)制，接收機(jī)為直接檢測(cè)接收機(jī)。輸入的電信號(hào)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路對(duì)光源進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，接收機(jī)為直接探測(cè)接收機(jī)。輸入的電信號(hào)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路對(duì)光源進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，轉(zhuǎn)換為光信號(hào)在光纖中進(jìn)行傳輸。光信號(hào)在光纖中傳輸之后，輸入到光接收機(jī)中，通過(guò)光電探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大后，再經(jīng)過(guò)信號(hào)恢復(fù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行整形，最后輸出電信號(hào)。

直接探測(cè)光通信系統(tǒng)由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)得到普遍的應(yīng)用，但是直接探測(cè)接收機(jī)的靈敏度不高，頻帶利用率低，并不能充分發(fā)揮光纖通信的優(yōu)越性。

二、相干光通信系統(tǒng)

相干光通信系統(tǒng)采用的相干檢測(cè)光接收機(jī)具有靈敏度高、中繼距離遠(yuǎn)、選擇性好、通信容量大、可以采用多種調(diào)制方式等眾多優(yōu)點(diǎn)，因此具有良好的應(yīng)用前景。相干光通信系統(tǒng)為數(shù)字系統(tǒng)，接收機(jī)后端的數(shù)字信號(hào)處理顯得尤為重要，通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理，可以對(duì)系統(tǒng)的信道損傷如色散、非線(xiàn)性效應(yīng)、偏振旋轉(zhuǎn)、相位噪聲等進(jìn)行補(bǔ)償。

數(shù)字相干光通信系統(tǒng)的框圖如下所示：

數(shù)字相干光通信系統(tǒng)與直接探測(cè)系統(tǒng)的主要區(qū)別 在于調(diào)制方式與檢測(cè)方式。相干光通信系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)一般采用外調(diào)制，光輻射之后，再利用發(fā)送的信號(hào)來(lái)改變光載波的頻率、相位或者幅度。相干系統(tǒng)的接收機(jī)采用相干檢測(cè)，與直接檢測(cè)最主要的區(qū)別在于增加了本振光源。本振光與接收到的信號(hào)光經(jīng)光混頻器混頻之后，信號(hào)從光載頻下變頻到微波載頻，隨后經(jīng)光電探測(cè)器檢測(cè)到信號(hào)的中心頻率，即是信號(hào)光與本振光的頻率之差。然后中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)解調(diào)和補(bǔ)償算法，就可以得到基帶信號(hào)輸出。

三、直接檢測(cè)與相干檢測(cè)

將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的方式通常有兩種：直接檢測(cè)和相干檢測(cè)。

1、直接檢測(cè)

直接檢測(cè)是目前商用光通信系統(tǒng)最常用的檢測(cè)方式，因?yàn)槠浜?jiǎn)單，并且成本低廉，但是由于直接檢測(cè)是利用光電探測(cè)器的平方律檢測(cè)，因此只能檢測(cè)幅度信息。

2、相干檢測(cè)

相干檢測(cè)是目前發(fā)展迅速，未來(lái)普及的檢測(cè)方式，其光接收機(jī)接收的信號(hào)光和本地振蕩器產(chǎn)生的本振光經(jīng)光混頻器作用后，發(fā)生干涉，然后經(jīng)由光電探測(cè)器輸出光電流。

3、相干檢測(cè)的優(yōu)缺點(diǎn)

(1)相干檢測(cè)的缺點(diǎn)

在理想的情況下，本振信號(hào)和接收信號(hào)的相位應(yīng)該是一個(gè)恒定值。但是事實(shí)上，本振信號(hào)和接收信號(hào)的相位均是隨時(shí)間隨即浮動(dòng)的，這增加了相干檢測(cè)光接收機(jī)的復(fù)雜度。

由于相干檢測(cè)要使發(fā)射機(jī)頻率和接收機(jī)本地振蕩器的頻率相匹配，這就對(duì)兩個(gè)光源提出了嚴(yán)格的要求。

(2)相干檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)

可以達(dá)到最佳的噪聲靈敏度;

可以明顯改善接收機(jī)靈敏度，增加無(wú)中繼距離;

可以在電端補(bǔ)償光纖的所有線(xiàn)性損傷;

可以采用多種調(diào)制方式;

總結(jié)

本博文簡(jiǎn)要介紹了光纖通信系統(tǒng)，它包括光發(fā)射機(jī)、光纖和光接收機(jī)。因?yàn)闄z測(cè)方式的不同，光纖系統(tǒng)可以分為直接檢測(cè)光纖通信系統(tǒng)和相干檢測(cè)光纖通信系統(tǒng)。相干檢測(cè)相比于直接檢測(cè)，具有更多的優(yōu)點(diǎn)。隨著器件水平的發(fā)展，系統(tǒng)容量需求增長(zhǎng)，相干檢測(cè)將會(huì)更加的普及