[发明专利]强烈抑制模分配噪声的调频-非相干检测光纤通信系统及工作方法

说明书

本发明涉及强烈抑制模分配噪声的调频‑非相干检测光纤通信系统及工作方法，包括依次相连接的发送机、单模光纤和接收机，发送机包括FP半导体激光器、脉冲发生器、积分器和调相器；接收机包括斜率滤波器、光电探测器和电低通滤波器。本发明采用积分器联合调相器实现调频，斜率滤波器联合光电探测器实现解调，所需器件都是已有器件，无需设计新的器件结构，所以系统结构简单且易于实现；斜率滤波器能将由于光纤色散引入的脉冲在时间上的随机展宽转换成振幅上的随机波动，并被其非线性响应度所抑制，从而使调频非相干检测光纤通信系统能够抑制模分配噪声的影响。

技术领域

本发明涉及强烈抑制模分配噪声的调频-非相干检测光纤通信系统及工作方法，属于光纤通信技术领域。

背景技术

传统的法布里-珀罗(FP)半导体激光器具有制作成本低廉、不易受外部光反馈影响等优点，但由于模分配噪声的存在，光纤通信系统的速率-距离乘积受光纤色散限制在C和O波段的极限分别只有数十(Gb/s)-km和数百(Gb/s)-km。

减少FP半导体激光器模分配噪声的方法有如下几种：使用分布式反馈(DFB)激光器替代法FP半导体激光器作为光纤通信系统的光源，由于DFB激光器是单纵模工作，所以不会引入模分配噪声；外腔或耦合腔半导体激光器也可以实现单模工作；由于模分配噪声是低频噪声，利用光学高通滤波器可以抑制模分配噪声；通过外腔半导体激光器进行混合模式锁定，其中主动模式锁定足以建立稳定的多波长光谱，并且可以利用饱和吸收来抑制噪声；外注光是有效压缩FP激光器光谱并降低模分配噪声的另一种解决方案；也可以在激光器内通过内置一个带通滤波器来压缩其光谱从而降低模分配噪声。

然而，这些解决方案或者抑制模分配噪声的效果有限，或者装置复杂导致成本高昂，并不适合运用于电信及数通网络中的光纤通信系统。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供强烈抑制模分配噪声的调频非相干检测光纤通信系统及工作方法，本发明利用现有的器件，简单易于实现，适合运用于无源光接入网络和光数据通信链路中。

本发明采取的技术方案为：

强烈抑制模分配噪声的调频-非相干检测光纤通信系统，包括依次相连接的发送机、单模光纤和接收机，

所述发送机包括FP半导体激光器、脉冲发生器、积分器和调相器，所述脉冲发生器、积分器和调相器依次连接，所述FP半导体激光器与所述调相器的光信号输入端相连接，所述调相器的光信号输出端与所述单模光纤的输入端相连接；

所述接收机包括斜率滤波器、光电探测器和电低通滤波器，所述斜率滤波器、光电探测器和电低通滤波器依次相连接，所述单模光纤的输出端与所述斜率滤波器相连接。

FP半导体激光器用于输出连续的光载波；脉冲发生器根据输入的电比特序列产生信息信号；积分器对脉冲发生器产生的信息信号进行积分，调相器将积分器输出的信息信号的积分加载到所述FP半导体激光器输出连续光载波的相位上产生调频光信号，积分器和调相器相配合的间接调制技术先将信息信号积分再调相实现调频，将信息信号加载到光载波上；单模光纤对调频光信号进行传输；斜率滤波器将光信号频率上承载的信息翻译到幅度上，从而能够被光电探测器所检测，解调出信息信号；且能将由于光纤色散引入的脉冲在时间上的随机展宽转换成振幅上的随机波动，并被其非线性响应度所抑制，从而使调频非相干检测光纤通信系统能够抑制模分配噪声的影响；光电探测器和电低通滤波器用于探测经过所述斜率滤波器处理的调幅调频光信号。

根据本发明优选的，所述斜率滤波器为后沿斜率滤波器，所述斜率滤波器的系统函数为H(ω)＝1-α(ω-ω₀)，其中，α为频率响应的倾斜角，ω₀是使H(ω)＝1的角频率。斜率滤波器分为前沿斜率滤波器和后沿斜率滤波器，前沿滤波器抑制输入信号的低频分量，而后沿滤波器与前沿滤波器相反，抑制输入信号的高频分量，因为在传输光纤中，高频分量比低频分量传输地更快，表明频率越高脉冲展宽越严重，因此在该系统中选择后沿斜率滤波器。