Sistemas De Ondas De Luz Coherentes

CAPITULO 10
SISTEMAS COHERENTES DE ONDAS DE LUZ

Los sistemas de ondas de luz discutidos hasta ahora se basan en un esquema de modulación digital sencillo en el que un flujo de bits eléctricos modula la intensidad de una portadora óptica dentro del transmisor óptico y la señal óptica transmitida a través del enlace de fibra incide directamente en un receptor óptico, que la convierte en laseñal digital original de dominio eléctrico. Este esquema se conoce como modulación de la intensidad con detección directa esquemas alternativos (IM / DD).
Muchos esquemas alternativos, conocidos en el contexto de los sistemas de comunicación de radio y microondas [1] - [6], transmiten información mediante la modulación de la frecuencia o la fase de la portadora óptica y detectan la señaltransmitida por el uso de técnicas homodinos y de detección heterodino. La coherencia de fase de la portadora óptica juega un papel importante en la aplicación de estos sistemas, tales sistemas de comunicación óptica se denominan sistemas de ondas de luz coherente. Se estudiaron ampliamente las técnicas de transmisión coherentes durante la década de 1980 [7] - [16]. Despliegue comercial de sistemascoherentes, sin embargo, se ha retrasado con el advenimiento de amplificadores ópticos aunque la fase de investigación y desarrollo ha continuado en todo el mundo.
La motivación detrás del uso de las técnicas de comunicación coherentes es doble. En primer lugar, la sensibilidad del receptor se puede mejorar hasta 20 dB en comparación con la de los sistemas IM / DD. En segundo lugar, el uso de la deteccióncoherente puede permitir un uso más eficiente del ancho de banda de la fibra mediante el aumento de la eficiencia espectral de los sistemas WDM. En este capítulo nos centramos en el diseño de sistemas de ondas de luz coherente. Los conceptos básicos detrás de la detección coherente se discuten en la Sección 10.1. En la sección 10.2 presentamos nuevos formatos posibles con el uso de deteccióncoherente de modulación. Sección 10.3 se dedica a esquemas de demodulación síncrona y asíncrona utilizados por los receptores coherentes.
La tasa de error de bit (BER) para diversos esquemas de modulación y demodulación se considera en la Sección 10.4. Sección 10.5 se centra en la degradación de la sensibilidad del receptor a través de mecanismos tales como la fase de ruido, la intensidad del ruido,el desfase de polarización, la dispersión de la fibra, y la retroalimentación. Los aspectos de desempeño de los sistemas de ondas de luz coherente se revisan en la sección 10.6, donde también discutimos el estado de dichos sistemas al final de 2001.






Figura 10.1: Representación de un esquema de detección coherente
10.1 Conceptos básicos
10.1.1 Oscilador Local
La idea básica detrás de ladetección coherente consiste en combinar la señal óptica coherente con un campo óptico de onda continua (CW) antes de que caiga sobre el fotodetector (véase la Fig. 10.1). El campo de onda continua se genera localmente en el receptor utilizando un láser ancho de línea estrecha, llamado oscilador local (LO), un término tomado de la literatura de radio y microondas. Para ver cómo la mezcla de laseñal óptica recibida con la salida del oscilador local (LO) puede mejorar el rendimiento del receptor, vamos a escribir la señal óptica usando la notación compleja como:
(10.1.1)

donde es la frecuencia portadora, como es la amplitud, y es la fase. El campo óptico asociado con el oscilador local está dado por una expresión similar,
(10.1.2)
donde , , y representan la amplitud, frecuencia yfase del oscilador local, respectivamente. La notación escalar se utiliza tanto para y después de asumir que los dos campos están polarizados de manera idéntica (problemas de desadaptación de polarización se discuten más adelante en la Sección 10.5.3). Desde un fotodetector responde a la intensidad óptica, la potencia óptica incidente en el fotodetector está dada por donde K es una...