超宽带脉冲形状调制.docx

超宽带脉冲形状调制《光通信技术杂志》2014年第六期使用软件Optisystem7.0模拟方案UWB-PSM的实验环境。在仿真中LiNbO3-MZM的半波电压设为4V上臂偏置电压设为0V下臂偏置电压设为2V上臂和下臂的调制电压均设为2V码速为20Gb/s光功率为5dBmLD光波长为1552.5nm延迟时间为0.05ns。下文若无特别说明仿真参数的设置均不变。图2为输出的UWB-PSM信号脉冲波形及相应频谱。由图2(a)可以看出输出的信号包含两种不同的信号波形doublet脉冲和monocycle脉冲分别代表信号“1”和“0”实现了PSM调制。图2(b)是以5GHz为中心频率7.5GHz为-10dB带宽的UWB-PSM信号频谱。从图2可以得出其相对带宽为150%符合FCC对UWB的定义。因此本文提出的超宽带脉冲形状调制方案可行。1输入信号脉冲宽度对输出调制信号的影响其它参数保持不变将脉冲宽度分别设为0.5bit、0.75bit和1bit。图3为输出的UWB-PSM脉冲信号波形及相应频谱。从图3(a)、图3(c)和图3(e)可以看出输出信号波形随着脉冲宽度的增加而逐渐变宽并且波形幅度略有降低。这是因为当输入信号脉宽由0.5~1bit的增加过程中输出信号脉宽等比例变宽而LiNbO3-MZM内发生干涉的两路光信号相消的幅度也随之增大从而导致输出波形小幅度降低。从图3(b)、图3(d)和图3(f)可以看出随着脉宽的增加频谱变窄中心频率向左移动但均符合FCC的定义范围。可见本调制系统对脉宽变化的容忍度好。2光波长对输出调制信号的影响调整LD的光波长图4为光波长设为1553.5nm时输出的信号波形及相应频谱。从图4可以看出信号波形较标准的monocycle和doublet波形有所劣化相应的频谱也不符合FCC的定义。这是因为输入光信号被平均分成两束其中一束延时后才与另一束进行叠加当只改变光波长而保持延时不变时波形叠加位置就会改变从而发生畸变。当延迟时间调整为0.085ns时超宽带PSM信号及其频谱如图5所示波形将恢复为标准的monocycle和doublet波形相应的频谱符合了FCC的定义。3调制速率对输出调制信号的影响调制速率分别设为10Gb/s、20Gb/s和30Gb/s仿真后得出相应的UWB-PSM脉冲波形及相应频谱。从脉冲波形可以看出在三种调制速率下输出的UWB-PSM信号波形都较好。当调制速率增大时调制信号的周期变小脉冲波形宽度变窄。从信号频谱结果可以看出频谱亦随着调制速率增大而改变并逐渐向高频方向移动和展宽。因为本调制系统在调制速率高达30Gb/s时输出的UWB-PSM脉冲波形依然良好相应的频谱也符合FCC的定义所以本系统可适应较高的调制速率环境。4调制信号的传输特性将产生的UWB-PSM调制信号分别耦合到长度为10km、20km和30km的单模光纤中进行传输。其中单模光纤的损耗为0.2dB/km色散为16.75ps/(nm•km)群时延为0.2ps/km。仿真后得出输出UWB-PSM脉冲波形及相应频谱。从仿真结果可以看出虽然调制信号脉冲幅度和平均功率随着传输距离的增加都显著降低但信号波形在传输距离达到30km时仍没有显著畸变。所以本调制系统产生的UWB-PSM信号在长距离传输中具有较好的优势。3结束语本文利用LiNbO3-MZM的电光效应提出基于LiNbO3-MZM实现超宽带PSM的方案。本方案只需一个外部光源输出的PSM信号只含有一个波长传输特性好误码率低具有很好的应用价值在高调制速率以及长距离传输的系统中占有优势。作者：高迪马晓璐沈丹鸿赵猛李培丽单位：南京邮电大学光电工程学院中国移动通信集团山东有限公司