超宽带脉冲形状调制范文

《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5dBm，LD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