QAM调制原理_光学调制器中Dither的使用 -强度调制

光学调制器是光发射机中不可或缺的一部分，它将电信号转化为光信号，从电信号的基频转换到了光的几百T赫兹的载波频率，然后以光作为载体，将信号传输出去。可以说，没有光学调制器，就没有光通信这个领域。

如今而言比较广泛应用的光学调制器以马赫曾德调制器为主。马赫曾德调制器具有比较好的线性度，较大的RF带宽。现在商业上已经做到了可以传输60-G甚至96-G 波特率64-QAM的水平，这个领域的发展可谓是日新月异。不难想象130-G波特率的16-QAM甚至64-QAM也会在不远的未来进入广泛的商用。

马赫曾德调制器想要正常工作，必须把偏置点设在正确的位置。这项功能通常是由马赫曾德一条干涉臂上的相位控制来实现。取决于强度调制还是相干调制，相位又通常有两种设置的位置。下面让我们首先来讨论强度调制这种相对简单的情况。

强度调制可以由一个马赫曾德调制器实现。如下图所示，两边的马赫曾德调制臂为强度相同，反向的相位调制器。

相位调制器本质上是在指数函数上进行调制。输出的光场可以表示为：

输出的光强为光场的模的平方，即：

其中

便是调制器的相位，

A是RF信号的幅度，

是一个随时间变化的调制RF信号。可以看出，强度调制器输出的光场便是一个随调制器相位而变化的余弦函数。所以调制器的相位非常重要。强度调制器通常将相位调在输出光强的中间点，我们称之为quadrature点。如下图所示。

当输入信号是红色的电信号而相位在quadrature点时，调制器输出的是绿色的光信号。我们可以看到，quadrature点的调制可以将电信号近似线性地转化为光信号。这是利用了正弦函数在小信号下的一阶泰勒级数展开等于其自变量的近似模型。

理想的调制器可以调好相位就一直使用下去。然而现实中调制器的相位可能随着温度，波长或外界的振动等等因素而随时间改变。以前作者在实验室的时候每次做实验前都要校准调制器的相位在正确的位置。然而商用的产品不可能实时去做这样的校准。所以相位的实时调整就显得至关重要。其实现实中通常会在调节相位的信号上加一个微小的扰动信号，我们把这个扰动信号叫做dithering。

如上图所示，实际中的dither信号是一个正弦信号，但是幅度比信号的幅度要小很多。这样保证相位总是在正确的位置左右浮动，并随时间以正弦函数变化。输出的直流光就会受到相位的影响，从而带一个很小的正弦信号。上面我们说到马赫曾德输出光强为

，那么我们在另一个输出口到检测PD的光强与其互补，如上图绿色曲线所示，为

。监测PD是一个慢速响应的PD，没有办法检测到高速的RF信号，所以我们可以忽略掉正弦函数中的RF信号

。所以PD检测到的光强为

。当相位

在

位置附近浮动时，我们可以看到到PD的光强为

其中

是我们认为加上去的dither信号，

为dither的幅度，

为相位上一个小的偏离。在理想情况下，我们希望

为0，当

不为0时，我们需要利用dither将其检测出来，并反馈回到相位的控制上，使得

收敛为0。注意到在0点附近做泰勒展开的sin函数是没有二阶信号的，所以我们用一个二阶信号去解调PD收到的光强信号。如果相位有偏移，即

不为零的情况，那么我们就会看到二阶信号。

上图中的LPF为低通滤波器，

是解调二阶的信号。我们可以在0附近扫描

值，并计算二阶解调信号的求和值，并通过一个系数µ将这个误差信号反馈回相位控制。如下图所示。可以看到当

非零时，我们可以探测到解调信号的误差信息，并反馈给相位控制，从而实现相位的实时优化。

以上是作者总结的一种强度调制器的dither对相位的实时控制。相干调制器，即IQ调制器dither对相位的调制更加复杂，涉及到三个相位的同时调节，并且I-Q的输出光强不平衡也会对dither的判别进行干扰。更加详细的内容，可以保留到之后的讨论中。

---

分割线

有评论问第一个式子怎么来的。我在这里再上传一张图。从（0）推导（1）和（2），和从（3）和（5）推导（6）和（7）的原理都是相同的。

具体的理论依据可以看这里：

2.3.2 Transfer Function of an MZI

https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/optical-couplerwww.sciencedirect.com

QAM调制原理_光学调制器中Dither的使用 -强度调制相关推荐

指纹模块原理_光学指纹模块原理
原理图+PCB源文件+程序固件方案选择:一般市面是光学指纹头和半导体的.至于区别该TTL指纹扫描仪真的真棒,运用此指纹模块可以通过TTL串口通信,并且您可以轻松地将运用单片机指纹识别系统电路模块 ...
消防信号总线原理_消防报警系统中消防模块分类与用途简介
通过前一阶段的学习,我们知道消防报警联动主机在火灾发生的时候会接收到相关信号,一旦接收的信号符合相关逻辑关系,报警联动主机会按照既定程序发生一连串联动的动作,以达到延缓火灾的蔓延,最终达到灭火的目的. ...
手写数字识别中多元分类原理_广告行业中那些趣事系列：从理论到实战BERT知识蒸馏...
导读:本文将介绍在广告行业中自然语言处理和推荐系统实践.本文主要分享从理论到实战知识蒸馏,对知识蒸馏感兴趣的小伙伴可以一起沟通交流. 摘要:本篇主要分享从理论到实战知识蒸馏.首先讲了下为什么要学习知识 ...
python引用计数的原理_深入Python中引用计数
在python中的垃圾回收机制主要是以引用计数为主要手段以标记清除和隔代回收机制为辅的手段 .可以对内存中无效数据的自动管理!在这篇文章,带着这个问题来一直往下看:怎么知道一个对象能不能被调用了呢? ...
摄像头poe供电原理_无线监控中poe供电原理图解
在无线监控行业中,我们在给客户配置无线网桥时,都会搭配poe供电模块.客户都会向我们提问,什么是poe供电,它的原理是什么? 我们常说的poe供电,其实就是有源以太网供电(poweroverether ...
unity3d软阴影和硬阴影的原理_在广告摄影中阴影和高光的重要作用和控制技巧...
投影和高光在大多数广告摄影画面中是不可避免的(除非像无投影布光或被摄体为非光洁表面),但又往往是影像的重要的组成部分. 投影和高光的存在,既有助于造型和质感的表现,但处理不当时,又会破坏画面和使人感到 ...
java 注解原理_在java中实现组合注解原理分析(注解继承)
今天在自定义注解的时候,原计划实现一个类似于Spring中的注解@Component的功能,如果稍有留意一下,会发现,在Spring中我们常见的注解,其实都继承了@Component注解:如下图所示: ...
四路组相联原理_计算机组成原理中是如何求是几路组相联映像?
共回答了15个问题采纳率:93.3% 首先说下面的问题吧.每个块是32个字,一个字是16位,故一个块是32*16=512bit 回到第一个问题 :每组4个存储块就是4路组相联.一个组含有几个块就称为几 ...
云计算灾难恢复双副本原理_云环境中的灾难恢复
存档日期:2019年5月13日 | 首次发布:2011年2月7日即使是最小的组织也需要为灾难发生时的业务连续性做准备-云提供商完全丧失服务的可能性很小,但是不为之作计划是不负责任的. 灾难恢复可能很 ...

QAM调制原理_光学调制器中Dither的使用 -强度调制

QAM调制原理_光学调制器中Dither的使用 -强度调制相关推荐

最新文章

热门文章