引言

在光通信領域，更大的帶寬、更長的傳輸距離、更高的接收靈敏度，永遠都是科研者的追求目標。盡管波分復用（WDM）技術和摻鉺光纖放大器（EDFA）的應用已經極大的提高了光通信系統的帶寬和傳輸距離，伴隨著視頻會議等通信技術的應用和互聯網的普及產生的信息爆炸式增長，對作為整個通信系統基礎的物理層提出了更高的傳輸性能要求。光通信系統采用強度調制/直接檢測(IM/DD)，即發送端調制光載波強度，接收機對光載波進行包絡檢測。盡管這種結構具有簡單、容易集成等優點，但是由于只能采用ASK調制格式，其單路信道帶寬很有限。因此這種傳統光通信技術勢必會被更先進的技術所代替。然而在通信泡沫破滅的今天，新的光通信技術的應用不可避免的會帶來對新型通信設備的需求，面對居高不下的光器件價格，大規模通信設備更換所需要的高額成本，是運營商所不能接受的，因此對設備制造商而言，光纖通信新技術的研發也面臨著很大的風險。如何在現有的設備基礎上提高光通信系統的性能成為了切實的問題。在這樣的背景下，二十多年前曾被寄予厚望的相干光通信技術，再一次被放到了桌面上。

相干光通信的理論和實驗始于80年代。由于相干光通信系統被公認為具有靈敏度高的優勢，各國在相干光傳輸技術上做了大量研究工作。經過十年的研究，相干光通信進入實用階段。英美日等國相繼進行了一系列相干光通信實驗。AT&T及Bell公司于1989和1990年在賓州的羅靈—克里克地面站與森伯里樞紐站間先后進行了1.3μm和1.55μm波長的1.7Gbit/s FSK現場無中繼相干傳輸實驗，相距35公里，接收靈敏度達到-41.5dBm。NTT公司于1990年在瀨戶內陸海的大分—尹予和吳站之間進行了2.5Gbit/s CPFSK相干傳輸實驗，總長431公里。直到19世紀80年代末，EDFA和WDM技術的發展，使得相干光通信技術的發展緩慢下來。在這段時期，靈敏度和每個通道的信息容量已經不再備受關注。然而，直接檢測的WDM系統經過二十年的發展和廣泛應用后，新的征兆開始出現，標志著相干光傳輸技術的應用將再次受到重視。在數字通信方面，擴大C波段放大器的容量，克服光纖色散效應的惡化，以及增加自由空間傳輸的容量和范圍已成為重要的考慮因素。在模擬通信方面，靈敏度和動態范圍成為系統的關鍵參數，而他們都能通過相關光通信技術得到很大改善。?

本次設計將以PIC32單片機作為主控系統，設計合適的相干光通信系統，能夠在系統中進行信息碼輸著這個目的以完成本是設計。

系統結構：

如下圖所示：本系統主要是完成相干光前端的信號調制控制和系統同步控制。其中發射端包括生光控制系統和電光控制系統，包括幅度調制和相位調制將是PIC單片機的主要控制工作。

圖1.系統設計總體流程圖

2.1發射控制模塊設計

2.1.1聲光控制模塊

激光器(SDL5412)發出的是連續光，而在信號傳輸的過程中需要提供同步時鐘以使發送端和接收端能夠同步。在本系統設計中，對光源產生的連續激光進行聲光調制，產生脈沖光信號，作為接收端的同步信號。

1 聲光調制器：

本系統中采用的聲光調制器(MT80-B30A1-IR)集成了了聲光介質、電聲換能器、吸聲(或反射)裝置等。調制器中所采用的聲光晶體為TeO2 。

TeO2晶體是一種具有高品質因數的聲光材料，有良好的雙折射和旋光性能，沿[110]方向傳播的聲速慢；具有響應速度快、驅動功率小、衍射效率高、性能穩定可靠等優點。它是制做聲光偏轉器、調制器、諧振器、可調濾光器等各類聲光器件的理想單晶材料。

2 調制信號驅動器：

系統中的聲光調制信號由直接數字合成器(DDS)產生，利用DDS信號源可以方便地實現對輸出頻率和幅度的數字控制。DDS信號源的控制端口有31位頻率控制和8位幅度控制。

3 控制模塊設計：

控制模塊實現對聲光調制信號驅動器的控制，使其產生頻率為80MHz、幅度為脈沖波的射頻信號，以驅動聲光調制晶體進行聲光調制。

控制模塊主要由PIC單片機加外圍控制電路實現。由于控制需要的引腳數量較多(31位頻率控制，1位頻率鎖定，8位幅度控制，1位外部觸發位，共41位)，主控單片機采用PIC系列的來實現，采用2位設置固定頻率，8位設置幅度，1位觸發。下圖2給出聲光調制硬件結構圖：

圖2.聲光調制控制硬件結構

電路設計時候首先考慮用變壓器降壓到合適電壓，整流濾波后在通過穩壓芯片穩壓，集成穩壓片輸出電源擺動值比較小，合適的集成芯片主要是5V好12V輸出的比較多這里面就選擇用2個MC7812或者LM7812 提供24V電壓，一個MC7805或者LM7805提供5V電壓，電路在500MA保持住。

圖3. MC7812和LM7805輸出性能參數

電源模塊的電路如圖4所示：

圖4.電源模塊