基于90°光混频器的零差相干光通信技术研究.pdf

分类号密级 UDC 注1 学位论文基于90°光混频器的零差相干光通信技术研究(题名和副题名) 岳浩(作者姓名) 指导教师廖云研究员王云祥副教授电子科技大学成都(姓名、职称、单位名称) 论文答辩日期 学位授予单位和日期电子科技大学 2014年06月25日答辩委员会主席评阅人注1:注明《国际十进分类法UDC》的类号。 RESEARCHON TECHNOLOGYOF HOMODYNE COHERENT OPTICAL COMMUNICATION BASED ON 90°HYBRID A Master Thesis Submitted to Universityof Electronic Science and Technology of China Major: Optical Engineering Author: Yue Hao Advisor: Prof. Liao Yun School: School of Optoelectronic Information 独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名: 日期: 年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 作者签名: 导师签名: 日期: 年月日摘要零差相干光通信以其在星间通信领域高灵敏度、高通信速率、超长通信距离和抗干扰能力强等优点成为未来星间通信研究重要发展方向。在锁相环路中保证信号光及本振光相位锁定的情况下,零差相干光通信系统的灵敏度可以达到量子极限的水平,而作为锁相环路关键技术的光混频器的选取非常重要,基于不同类型光混频器构成的锁相环路与通信系统的性能差异较大,具有重要研究价值。本文以能够最大程度发挥零差相干光通信系统高灵敏度优点的BPSK光学相位调制格式和1064nm相干光通信为研究背景,对零差相干光通信技术进行了深入研究。根据实验实际条件选取平衡锁相环与科斯塔斯锁相环为代表,深入分析180°光混频器和90°光混频器的工作原理和优缺点,计算得到相同噪声影响情况下两种锁相环路的零差相干光通信系统在误码率为10 -9时极限灵敏度分别为 15photons/bit和13photons/bit,并结合结构模型和公式推导对90°光混频器进行了详细的理论分析。其次结合理论分析结果在Matlab中仿真分析激光频差、光程差、???波片、??2波片和偏振分光镜对90°光混频器相对相差影响程度;随后应用Simulink仿真平台分别搭建90°光混频器科斯塔斯锁相环的零差相干光通信模拟系统和180° 光混频器平衡锁相环的零差相干光通信模拟系统,测试不同光混频器下两种环路的模拟系统在相同噪声影响情况下的通信眼图和极限灵敏度及其相应的误码率, 结果验证了90°光混频器通信性能优于180°光混频器的零差相干光通信系统的正确性。最后参考理论分析和仿真结果,搭建不同类型光混频器的零差相干光通信系统实验平台。通过调节温控电路和压控电路,在平衡锁相环路持续稳定锁相情况下,,最高通信灵敏度可以达到-51dBm,?10 -5;搭建科斯塔斯锁相环路的零差相干光通信实验系统,在环路稳定持续锁相情况下,实现了初步的通信效果。关键词:90°光混频器,零差相干光通信,相对相差,光学锁相环 ABSTRACT ABSTRACT With the advantages of high sensitivity, high-speed, long communication distance and strong anti-interference ability among the satellite inter-satellite communications, homodyne coherent optical communication has e an important developmentdirection of the future