相干光通信的主要优点和技术现状

(3)具有多种调制方式

在传统光通信系统中，只能使用强度调制方式对光进行调制。而在相干光通信中，除了可以对光进行幅度调制外，还可以使用PSK、DPSK、QAM等多种调制格式，利于灵活的工程应用，虽然这样增加了系统的复杂性，但是相对于传统光接收机只响应光功率的变化，相干探测可探测出光的振幅、频率、位相、偏振态携带的所有信息，因此相干探测是一种全息探测技术，这是传统光通信技术不具备的。

3.相干光通信技术的研究现状：

相干光通信技术经过近二十年的蛰伏期，在最近几年越来越受到国际学术界的关注。从05年至今，每年都有大量关于相干光通信技术的文章在国际高水平会议和期刊上发表，内容包括各种新型调制码型，如正交频分复用（OFDM）、偏振差分四相移相键控（POLMUX-DQPSK），相干光通信关键技术的研究，相干光通信中的高速数字信号处理，以及相干光接收机集成化的研究等。此类研究多集中于美国、日本、德国、荷兰、英国等发达国家，中国也有相关研究文章发表，但数量较少。相干光通信方面的理论研究正在逐年升温，商品化研发也在缓慢进行。06年美国DISCOVERY公司推出了带宽2.5Gbit/s及10Gbit/s的外差检测相干光接收机，在带宽为10Gbit/s误码率为10-9时灵敏度可达-30dBm，集成的相干接收机体积比普通电脑机箱小，便于运输和野外工作。相干光通信的一些关键器件及技术也在近几年得到了很大的发展，如DISCOVERY、德国u2t等公司可提供高速高输入功率的平衡接收机。

虽然相干光通信系统的潜在优势使它具备取代传统光通信系统的可能，但是目前其实用化研究多集中在特殊环境的应用，如跨洋通信、沙漠通信、星间通信等。传统光通信系统需要使用大量EDFA、SOA等中继设备，但是在海底和沙漠等条件非常恶劣的环境中，这些精密设备容易损坏，且修理和更换费用昂贵。相干光通信由于其无中继距离远大于传统光通信系统，可以大量减少中继设备，降低维护和修理费用。此外，相干光通信一大热点在于星间光链路通信。理论上，与RF载波相比，光载波在卫星通信中具有极强的优势，包括传送带宽大、质量体积功耗小等，通信光极窄的波束宽度也带来了很好的抗干扰和抗截获性能，可以极大地提高通信系统的信息安全。因此，相干光通信技术是星间激光通信链路技术发展极具潜力的选择。在1980-1995年间，相干光通信是国际光通信领域的研究热点。1995年前后，随着EDFA和WDM的成熟，在光纤通信的商用领域，传统光通信系统已足以保证通信性能，而在无法使用EDFA做中继的星间光通信领域，相干光技术则一直被视为满足功率受限的卫星光通信系统的高灵敏度高带宽要求的必然选择，国外对此进行了大量的研究。1997年开始，ESA与德国航天中心合作进行OGS研究项目，研究星地激光通信中光学地面站的1.06μm光外差探测技术。日本国家宇宙开发事业团自1998年以来进行了大量星间相干光通信的研究，对各种相干通信方案进行了星间通信的对比研究。从1999年左右，加州理工JPL实验室重点研究通过相干光通信技术扩展星间光通信链路的信道容量。与此同时，麻省理工林肯实验室研究了各种相干通信方案在LEO星间平台振动条件下的信噪比、误码率等通信性能，并提出了发射功率自适应技术方案，其实验装置通信距离3000km，误码率1.0E-6.码速率2Gbit/s。

总之，相干光通信技术还有很多方向需要更多的研究，大规模的应用也不会在短期内出现。但是需求决定市场，在不久的将来，传统光通信系统过于简单的结构必定无法满足高速增长的带宽需求，而相干光通信技术作为一个研究相对成熟，潜在优势明显的选择，必定会受到学术界和企业越来越多的关注。