可见光通信中高阶调制格式研究

介绍gfsk的书籍-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述GFSK（Gaussian Frequency Shift Keying）是一种调制技术，常用于无线通信领域。

它通过改变载波频率来传输数字信号，被广泛应用于蓝牙、无线局域网（Wi-Fi）和物联网等领域。

GFSK凭借其较低的传输误码率和良好的抗干扰能力，成为了现代无线通信系统中最常见的调制技术之一。

在GFSK中，二进制数据被转换成频率偏移的形式传输。

当要传输的数据位为1时，GFSK调制器会将载波频率向上偏移；而在传输0时，载波频率则向下偏移。

这种频率偏移的方式使得接收端能够准确地识别和恢复出原始的数字信息。

GFSK具有以下几个特点。

首先，它可以通过调整调制指数来实现不同的频偏，从而适应不同传输速率的需求。

其次，GFSK调制后的信号带宽较窄，有利于节省无线频谱资源。

此外，GFSK的调制解调器相对简单，具有较低的实现复杂度和功耗。

在无线通信领域中，GFSK技术被广泛应用于蓝牙通信中。

蓝牙是一种短距离无线通信技术，具有低功耗和低复杂度的特点，适用于各种消费电子设备之间的数据传输。

蓝牙通信采用了GFSK调制技术，使得设备之间能够实现高质量的无线数据传输，例如耳机与手机之间的音频传输和传感器设备与智能手机之间的数据传输等。

总之，GFSK作为一种重要的调制技术，为无线通信领域的发展做出了重要贡献。

其具有较低的误码率、良好的抗干扰能力和节省频谱资源的特点，使得它成为了现代无线通信系统中不可或缺的一部分。

进一步了解GFSK的定义、原理、应用领域以及其特点与优势，有助于我们更好地理解和应用GFSK技术。

文章结构部分的内容应当介绍整篇文章的结构和组成部分。

可以按照以下方式进行编写：文章结构：本文共分为引言、正文和结论三个部分。

1. 引言：引言部分主要包括以下几个方面内容：概述、文章结构、目的和总结。

1.1 概述：对GFSK（Gaussian Frequency Shift Keying）进行简要介绍，说明其基本概念和背景。

高速光传输系统的调制格式WDM专项曹云2009年8月28日内容提要1 2 3 4 5 6光纤通信系统现状 光传输系统的损伤因素 光调制格式分类 各类光调制格式介绍 各码型传输性能比较 高速DWDM系统设计内容提要1 2 3 4 5 6光纤通信系统现状光传输系统的损伤因素 光调制格式分类 各类光调制格式介绍 各码型传输性能比较 高速DWDM系统设计™ 全球IP业务驱动1000 Voice 800 Data Traffic (Gb/s) 600 Total400200++1995 2000Yearc2005 20100 1990™ DWDM趋势：超高速率、超大容量、超长传输距离Advantages Alcatel&Lucent 320×85.4Gb/s transmit 240km with PolMux-RZDQPSK NTT 204×111Gb/s transmit 240km with PolMux-CSRZDQPSK 10×111Gb/s transmit 2375km with RZ-DQPSK Most Spectrum Utilization 3.2Tbit/s/Hz Most Channel Rate 111Gb/s Most Transmission Reach 2375kmSimense以上数据来自OFC2008和 ECOC2008™ 网络部署™ 市场预测内容提要1 2 3 4 5 6光纤通信系统现状光传输系统的损伤因素光调制格式分类 各类光调制格式介绍 各码型传输性能比较 高速DWDM系统设计色度色散PMD OSNR光传输损伤非线性效应滤波器效应OSNR光信噪比定义⎛ Psignal OSNR = 10 lg⎜ ⎜P ⎝ noisePsignal = Ptotal − Pnoise @ Bs(nm )Pnoise = Pnoise @ 0.1nm0.1nm – 10G 0.5nm – 40G⎞ ⎟ ⎟(dB ) ⎠10GOSNR sensitivity6dB 40GOSNRdBm OSNR dB = 58 + Pout − 10 lg N ch − αL − NF dB − 10 lg NPout－入纤总功率 －信道数量 －光纤衰减系数×光纤长度 －EDFA噪声指数 －跨距段数量N chαLNFN色度色散材料色散：光纤材料对不同波长具有不同折射率 波导色散：光纤设计的折射率差异调制光信号不能实现零谱宽，而是具有多种频率分量 不同频率分量在光纤中的传输速率不同正常色散区，，如DCF 。

光纤通信网络中的高阶调制与编码技术研究随着信息时代的到来，对于高速、大容量、稳定可靠的通信网络的需求日益增长。

光纤通信作为当前最主流的通信方式之一，具有带宽大、传输距离远、抗干扰能力强等优点，成为了实现高速通信的重要手段。

在光纤通信网络中，高阶调制与编码技术的研究和应用，对提升通信性能和满足日益增长的需求起到了重要作用。

高阶调制是一种通过增加每个传输符号所携带的信息比特数来提高信息传输速率的技术。

传统的光纤通信系统采用二进制调制技术，即每个传输符号只携带一个比特的信息，而高阶调制技术可以使每个传输符号携带更多的比特，从而在单位时间内传输更多的信息。

常见的高阶调制方式包括四进制调制（QPSK）、八进制调制（8PSK）、十六进制调制（16QAM）等。

与二进制调制相比，高阶调制技术可以大幅度提高光纤通信系统的传输速率，实现更高的数据吞吐量。

高阶调制技术的应用离不开相应的编码技术的支持。

编码技术可以提高信号的可靠性和抗干扰能力，使得传输过程中产生的误码率降低。

在光纤通信系统中，研究者们提出了许多高效的编码技术，例如卷积编码、LDPC编码、Turbo编码等。

通过将编码技术与高阶调制技术相结合，可以进一步提高通信系统的可靠性和传输速率。

在高阶调制和编码技术的研究中，存在着很多挑战和难点。

首先，高阶调制技术对硬件设备的要求较高，需要更高的采样率和更低的时钟抖动等。

其次，高阶调制技术对信号传输的信道质量要求较高，受到光纤传输损耗、色散等因素的影响较大。

此外，高阶调制技术还需要克服码间串扰、相位噪声、非线性失真等问题。

这些挑战和难点都需要研究者们投入大量的时间和精力进行深入探索。

高阶调制与编码技术在光纤通信系统中的应用具有广泛的前景和深远的影响。

首先，随着人们对高速通信需求的不断增加，高阶调制与编码技术可以帮助光纤通信系统实现更高的传输速率，为用户提供更高质量的服务。

其次，由于高阶调制与编码技术可以提高系统的抗干扰能力和误码性能，使得光纤通信系统在复杂的电磁环境中依然能够稳定运行，具有更好的可靠性。

物联网中光通信技术的研究进展及发展前景摘要：随着通信工程的快速发展，传输技术受到广泛的重视，将先进的传输技术应用其中，可有效促使通信工程的良好发展，并将传输技术的积极作用充分发挥出来，以此提升相关通信工程的发展效果与水平，增强整体的工程发展效果，为其后续的进步夯实基础。

关键词：传输技术；通信工程；应用措施；发展方向中图分类号：TN915 文献标识码：A1 引言21世纪数据化信息流交互飞速膨胀，人们对星地之间数据交互的要求也越来越高。

激光通信凭借着大容量、高速率等通信优点被人们所关注，并且逐步应用于卫星网络。

2 光通信技术与物联网的基本分析2.1 光通信技术概念分析光通信技术利用光波作为传输介质，从而实现信息通信功能，利用此项技术能够达到与无线电波通信技术相同的应用效果。

光通信技术同时也属于电磁波通信技术当中的重要组成部分，但相较光波频率来说，远远超过无线电波应用标准，光通信波长较短，所以在进行信息传输时容量更大。

光通信技术又可以划分为两种类型，分别是光纤和无线，这两种类型在应用过程中呈现出的特点分别是渗透与创造性，将这两种技术方式应到信号覆盖领域以及信息传输领域能够发挥有效作用。

随着我国各项技术水平的不断提升，光通信技术也呈现出更加成熟化的发展趋势，由于光通信技术本身也具备应用灵活的优点，所以被广泛应用到各行各业信息传输当中。

物联网本身需要借助射频识别设备、全球定位系统以及红外感应系统等多种信息设备，才能实现生活中物体与互联网的有效连接，并且利用信息传输的方式达到智能化识别目的和监督管控目的。

随着现阶段我国社会经济体系逐渐完善，物联网的基本概念也发生了一定改变，在自身功能方面通过不断改进得到了进一步完善。

物联网要想提高应用价值，应首先保证信息数据传输的稳定性、对多种资源处理的智能性。

当前应用到物联网当中的光通信技术主要包括3G技术、4G技术以及GPPS移动通信技术。

相关科研工作者目前正在加强对光通信技术的研究力度，研究方向主要是如何将光通信引入到物联网终端，实现物联网远距离信息的检测和控制。

“L TE 增强技术”专题12018年第3期TD-LTE 256QAM高阶调制关键技术探索为了满足高速热点接入速率的要求，系统需要能支持更高阶的调制方式，比如256QAM 。

因此详细介绍TD-LTE 高阶调制技术256QAM 的技术原理，及基于BICM-ID 与MLC 的256QAM 传输技术方案，利用高端频谱资源，可实现新型高低频段协作组网结构设计；利用低频段传输信令、高频段传输业务，解决小区覆盖问题，同时提高系统频谱利用率。

TD-LTE ；256QAM ；BICM-ID ；MLC ；高端频谱资源（中国移动通信集团江苏有限公司，江苏 南京 210029）张庆，郭华**通信作者收稿日期：2018-02-13doi:10.3969/j.issn.1006-1010.2018.03.001 中图分类号：TN929.533 文献标志码：A 文章编号：1006-1010(2018)03-0001-06引用格式：张庆,郭华. TD-LTE 256QAM高阶调制关键技术探索[J]. 移动通信, 2018,42(3): 1-6.【摘 要】【关键词】Research on the Key Technology of 256QAM High Order Modulation for TD-LTEIn order to meet the requirements of high-speed hotspot access rate, the system needs to be able to support higher order modulation, such as 256QAM. In this paper, the principle of 256QAM high order modulation technology for TD-LTE was introduced fi rstly. Then, the schemes of 256QAM transmission technology based on BICM-ID and MLC were learned. The design of a new type of high-low frequency band collaboration network structure can be achieved with the use of high-end spectrum resources. The low frequency signaling transmission and high frequency services transmission, not only solve the cell coverage problem, but also improve the system spectrum utilization.TD-LTE; 256QAM; BICM-ID; MLC; high-end spectrum resource(China Mobile Communications Group Jiangsu Co., Ltd., Nanjing 210029, China)ZHANG Qing, GUO Hua[Abstract][Key words] 1 引言传统的3G 网络已不能满足室内、慢速移动、热点等有大量数据业务的业务需求，TD-LTE 网络对无线数LTE 增强技术，也被称为千兆LTE 网络技术，它实现了4G ITU 标准初期制定的1 Gbps 速率目标，是4G 迈向5G 的桥梁。

卫星通信中的高阶调制技术研究张曼倩;刘健;杨博;邹光南【摘要】In this paper we sum up the high order modulation technologyfor the satellite communication protocol GMR-1 and DVB, study the principle of 16QAM, 16APSK, 32APSK modulation, analyze the satellite channel models, build AWGN channel and Rician-K channel by using Matlab that simulate the transceiver of these high order modulation signals and acquire different modulation error performance results under different channel environment, The simulation result has a certain significance on the actual satellite communication systems which adopt higher order modulation technology.%总结了卫星通信协议GMR-1、DVB中的高阶调制技术，研究了16QAM、16APSK、32APSK调制原理，分析了卫星信道模型，利用Matlab分别搭建AWGN信道和Rician-K信道下各高阶调制信号的收发，得到不同的调制方式在不同信道或在不同衰落因子同一信道下的误码性能。

本文的仿真结果对实际卫星通信系统采用高阶调制技术有着一定的借鉴意义。

【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2014(000)021【总页数】4页(P114-117)【关键词】卫星通信;高阶调制;衰落信道;误码性能【作者】张曼倩;刘健;杨博;邹光南【作者单位】航天恒星科技有限公司北京 100086;航天恒星科技有限公司北京100086;航天恒星科技有限公司北京 100086;航天恒星科技有限公司北京100086【正文语种】中文【中图分类】TN91卫星通信系统对地面通信系统有着补充的作用，在一些紧急的灾害、战争情况下尤为重要。

25电信工程技术与标准化2020年 第3期高阶调制技术在LTE 网络中的研究及应用余飞，赵春阳，张楹（中国移动通信集团设计院有限公司上海分公司，上海 200060）摘　要　为了进一步提升LTE网络无线空口容量，对LTE-A中的高阶调制技术进行研究及应用验证。

理论上，上行16 QAM到64 QAM可提升50%的速率，下行64 QAM到256 QAM可提升33%的速率。

本文通过实测对比验证了高阶调制的效果，而且无线环境越好，速率增益效果越明显。

关键词　高阶调制；上行64 QAM；下行256 QAM；LTE中图分类号 TN929.5 文献标识码 A 文章编号 1008-5599（2020）03-0025-03收稿日期：2020-02-05由于LTE 系统带宽资源有限，随着LTE 用户数及业务量的爆发式增长,网络容量负荷越来越大，用户体验也面临着较为严峻的挑战。

如何在现有的无线资源配置情况下进一步提升用户速率感知，高阶调制技术成为移动运营商们关注的重点技术之一。

高阶调制技术是LTE-A 的重要技术，在无线环境较好情况下可以极大改善上、下行传输效率，为用户提供更高速、更丰富的业务体验，提升LTE 网络的用户感知体验。

1 高阶调制原理调制与解调是移动通信系统中十分重要的技术，正交振幅调制（QAM）实际上是一种幅度调制和相位调制的组合，使用两路独立的基带信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波双边带调幅，利用已调信号频谱在同一带宽内的正交性，实现两路并行的数字信息的传输。

LTE 中常用的QAM 调制方式有四进制QAM （l6 QAM）、六进制QAM（64 QAM）和八进制QAM （256 QAM），相应的星座如图1所示。

16 QAM 中每个星座点表示4 bit 数据信息，64 QAM 中每个星座点表示6 bit 数据信息，256 QAM 中每个星座点表示8 bit 数据信息。

从16 QAM 到64 QAM，数据信息承载效率提升50%；从64 QAM 到256 QAM，数据信息承载效率提升33%。

一、引言随着通信技术的迅速发展，人们对于通信系统的性能要求也越来越高。

在数字通信中，调制技术是至关重要的一环，而高阶累积量调制（HACM）作为一种新型的调制技术，逐渐受到了广泛关注。

本文将介绍高阶累积量调制的基本概念和识别方法，并结合matlab进行具体实现分析。

二、高阶累积量调制的基本概念1. 高阶累积量调制的定义高阶累积量调制是一种将输入信息信号转化为多个累积量进行调制的技术。

传统的调制技术往往只利用了信息信号的一部分信息进行调制，而高阶累积量调制则可以充分利用输入信号的信息，提高了调制效率和数据传输速率。

2. 高阶累积量调制的特点高阶累积量调制具有复杂的调制结构和优异的性能表现。

它可以实现更高阶的调制，从而在保持带宽效率的同时提高了频谱利用率。

高阶累积量调制还具有较好的抗干扰性能和波形传输性能，适用于复杂的通信环境。

三、高阶累积量调制的识别方法1. 基于信号特征的识别方法针对高阶累积量调制信号的特点，可以通过分析信号的幅度、相位和频率等特征来实现识别。

其中，幅度和相位是高阶累积量调制信号的关键特征，通过提取这些特征并结合模式识别算法，可以实现高阶累积量调制信号的准确识别。

2. 基于机器学习的识别方法近年来，机器学习技术的发展为高阶累积量调制信号的识别提供了新的思路。

可以利用支持向量机、神经网络等机器学习算法，结合大量的训练样本对高阶累积量调制信号进行分类识别。

这种方法在处理复杂的调制信号时具有较好的适应性和准确性。

四、matlab下的高阶累积量调制识别实现1. 信号采集与预处理需要通过matlab实现对高阶累积量调制信号的采集和预处理。

可以利用matlab提供的信号采集和处理工具箱，对输入信号进行采样、滤波和时域/频域分析等处理，为后续的识别分析做准备。

2. 特征提取与模式识别在信号预处理的基础上，利用matlab的信号处理工具箱和模式识别工具箱，可以实现对高阶累积量调制信号特征的提取和模式识别算法的实现。

光通信中几何成形的高阶调制技术研究
李凯乐;余建国;王雲;刘晓蕊;黄依波
【期刊名称】《移动通信》
【年(卷),期】2024(48)5
【摘要】从信息论诞生以来,如何减小系统容量和香农极限之间的差距一直是通信领域的一个焦点。

几何成形技术作为一种典型的调制格式优化技术,在不引入任何冗余的情况下,通过把均匀分布发射功率相等的星座图设置为概率相等、间距不均匀的星座图,使得信号符合服从于目标信道的最佳分布,从而使系统传输速率更接近香农极限,从而提升系统的信道容量。

回顾了近年来几何成形的高阶调制技术在光纤通信领域的发展历程,梳理了近年来几何成形技术在光纤通信领域的相关研究。

最后,结合当前的研究现状,对未来几何成形的调制技术提出了研究方向和建议。

【总页数】5页(P89-93)
【作者】李凯乐;余建国;王雲;刘晓蕊;黄依波
【作者单位】北京邮电大学电子工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN911
【相关文献】
1.空间光通信中调制与编码技术研究
2.可见光通信中高阶调制格式研究
3.紫外光通信中调制技术研究
4.激光通信中光信号的调制技术研究与分析
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多进制数字调制的可见光通信系统的仿真设计作者：任鲁涌许圣飞来源：《科技视界》2019年第35期【摘要】本文设计了基于白光LED照明光源为通信光源，以M-ASK多进制数字调制信号为传输电信号的一个用可见光来传输信息的通信仿真系统。

系统具有信号传输速率极大、信息传送效率高优点。

用仿真软件对此可見光仿真通信系统的各模块进行了仿真，仿真结果表明此仿真系统能验证实际实现M-ASK多进制数字调制的可见光通信系统通信功能的可行性。

【关键词】白光LED;多进制数字调制;仿真中图分类号： TN911.3 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）35-0007-002DOI：10.19694/ki.issn2095-2457.2019.35.003以白光LED作为通信光源所构建的无线可见光通信系统是用可见光来传输信息，这种方法可以较有效的缓解时下的通信频谱紧张状况，而且白光通信信道利用的可见光传输的信息，有很高理论传输速率，在现在我们平常能够随处可见到的LED光源照明设施下，用这种不增加额外成本的资源来实现高速通信。

白光这种可见光波使用限制少且对我们的身体没有什么影响，目前的社会环境下，网络终端用户的数量需求快速增长，将白光照明与通信功能集成有着很大的发展潜力和很好市场前景。

将多进制数字调制信号经白光的通信系统传输更能提高传输效率，这种比较的新颖的白光通信新技术，它的发展中面临这诸多的问题需要人们去了解和研究。

1 M-ASK调制的可见光通信系统调制原理目前，可见光通信系统所面临的最难的问题之一就是如何提高其系统对信息的传输速率。

我们可以通过提高信号的发射速率、或提升码元的比特数、或增加信道链路的方法都能够来实现提高信息的传输速率的目标。

但提高信号的发射速率需要开发有着更高调制带宽的LED，高带宽的LED来提高信息的传输速率需要较高的经济成本，若以提高码元的比特数或增加信道链路则需要采用高阶的调制技术，这必须要用复杂的电路。

电子设计工程Electronic Design Engineering第29卷Vol.29第7期No.72021年4月Apr.2021收稿日期：2020-04-19稿件编号：202004144作者简介：王新宇（1998—），男，江苏南京人。

研究方向：控制科学与工程。

可见光通信是利用可见光作为载体的一种新兴的通信方式。

可见光通信不需要频谱资源许可，无需占用日益紧张的无线电频谱资源[1]。

LED 是非常优秀的可见光光源，其作为室内照明的光源，具有亮度高、能耗低的特点，因而得到快速的发展[2]。

在常见的可见光通信实验中，往往直接对传感器获得的模拟信号进行传输，这种通信方式难以应用在现代数字通讯中。

同时模拟信号易受外界环境干扰，造成信号失真，并且由于模拟信号难以加密，采用明文传输易被窃听。

该文通过探究数字调制解调在可见光通信中的应用，设计了基于FPGA 的2ASK 调制解调器，用于数字信号的可见光通信。

其使用串口TTL 电平作为基带信号，同时，在接收端能够将光信号解调为标准的TTL 电平信号，完成了信号的调制解调过程。

解决了模拟通信方式易受干扰的明文传输的问题。

1通信系统原理2ASK 调制属于振幅键控二进制数字调制方式中的一种，利用载波振幅变化的方式来表示数字信号“0”和“1”，同时载波的频率和相位不发生改变[3]。

OOK （On Off Keying ）调制则是2ASK 调制可见光通信中的2ASK 调制解调技术与FPGA 实现王新宇,曲洪良,安子民,许凌云,胡广超（南京航空航天大学，江苏南京211100）摘要：针对模拟信号在可见光通信中易受干扰的问题，该文设计了一种基于振幅键控二进制数字调制（2ASK ）的可见光通信系统，实现了对于基带信号的2ASK （振幅键控二进制数字调制）调制与解调。

该系统利用现场可编程阵列（FPGA ）作为数字式2ASK 调制解调器的核心器件，实现了数字信号发送与接收。

经过测试，该系统能够实现可见光信号的接收、调制、解调。

飞秒激光在双折射微结构光纤中模式控制的四波混频效应的实验研究3胡明列　王清月　栗岩峰　王　专　柴　路　张伟力(天津大学精密仪器与光电子工程学院超快激光研究室光电信息技术科学教育部重点实验室(天津大学),天津　300072)(2004年7月15日收到;2004年12月31日收到修改稿) 利用飞秒激光脉冲在长度为10cm ,包层具有大空气比的双折射微结构光纤中通过高阶模相位匹配的四波混频获得了波长可调谐的反斯托克斯波.实验中脉冲宽度为35fs ,中心波长820nm ,单脉冲能量4n J 的飞秒激光脉冲耦合到长轴直径为5μm ,短轴为416μm 的双折射微结构光纤中.在高阶模传输情况下,通过调制耦合光的偏振方向,获得了具有不同中心波长的反斯托克斯波.通过对比分析,讨论了输入光的偏振态对双折射微结构光纤中高阶模式下四波混频效应的影响情况.理论计算分析很好的解释了实验结果.关键词:微结构光纤,飞秒脉冲激光,四波混频PACC :7820F ,4270Q ,7155J ,3320K3国家重点基础研究专项基金(批准号:G 1999075201,2003C B314904),国家自然科学基金(批准号:60278003)和国家高技术研究发展计划(批准号:2003AA311010)资助的课题.E -mail :huminglie @ 11引言最近的研究表明微结构光纤(microstructurefibers ,MFs )[1—3]在双折射方面表现出很强的优势,通过特定设计的纤芯和包层结构能获得很高的双折射度[4—6],比传统双折射光纤能够高出1—2个数量级.这对某些应用,例如光学陀螺,激光干涉仪,以及在量子光学和光子纠缠态方面的应用具有很重要的价值.这些应用希望光纤在传输光波时不改变它的偏振态.传统的做法是在这些光纤中故意引入大量双折射,使得那些微小的、随机的双折射起伏不会严重影响光的偏振.一种方案是打破圆柱对称性,故意把纤芯或是包层做成椭圆形的结构,它的双折射度B 可达到非常小的程度(B ≈10-6),另一种可代替的方案是利用应力致双折射,使得B 可达到≈10-4.这类光纤通常以其横断面的形状特征而称之为“熊猫”光纤或“领结”光纤.而微结构光纤因其芯层包层所具有的高折射率差能极大地增强双折射度,通过特殊设计能获得比普通保偏光纤高出数量级的双折射度,从而成为该领域研究的热点[7—10].对于双折射光纤,其有效模折射率较小的轴称为快轴,在此轴上光传输的群速度较大.同样的道理,有较大有效模折射率的轴称为慢轴.对于光纤中高阶模相位匹配的参量效应和谐波的产生,人们已作了广泛的研究.最早在多模光纤中观察到高阶模下的位相匹配的是Stolen 及其合作者[11],其报道中斯托克斯波和反斯托克斯波传输在不同的高阶模.从那以后,模式控制的相位匹配参量过程成为产生新光谱的一种有效方式,而微结构光纤在这方面也显示出很强的优势[12—21].就四波混频而言,当净波矢失配κ=0时,参量增益对应四波混频峰值,这里κ可写成如下形式κ=Δk M +Δk W +Δk N L =0,(1)式中Δk M ,Δk W ,Δk N L 分别代表由材料色散、波导色散、非线性效应引起的相位失配.这三项的贡献可以分别写成Δk M =[n 3ω3+n 4ω4-2n 1ω1]Πc ,(2)Δk W =[Δn 3ω3+Δn 4ω4-(Δn 1+Δn 2)ω1]Πc ,(3)第54卷第9期2005年9月100023290Π2005Π54(09)Π4411205物　理　学　报ACT A PHY SIC A SI NIC AVol.54,N o.9,September ,2005ν2005Chin.Phys.S oc.精品文献ΔkN L=γ(P1+P2).(4) 在ω1=ω2的特定条件下,满足Δk=0的实验装置相对要简易一些,此时非线性过程中只牵涉到3个不同频率,被称作部分简并的四波混频.事实上,直接与受激拉曼散射(SRS)类比,ω3处的低频边带和ω4(假设ω3<ω4)的高频边带称为斯托克斯带和反斯托克斯带.为实现相位匹配,三项贡献中至少有一项必须为负.当然在多模光纤中,以不同模式传输的波,可使得ΔkW为负值,从而实现相位匹配.在以前的文章中,我们报道了单模双折射微结构光纤在不同偏振光作用下的四波混频效应[13];本文通过耦合角度控制,在多模微结构光纤中实现了模式控制的相位匹配四波混频过程;而同时基于其纤芯的双折射结构,通过控制输入飞秒脉冲的偏振态以及耦合的高阶模式在可见光波段获得了不同峰值和谱宽的反斯托克斯波.21双折射微结构光纤实验中使用的光纤如图1所示,与高非线性微结构光纤相比该光纤具有较大的纤芯面积,较大的空气比(空气比大于90%),其长轴为5μm,短轴为416μm.为了满足相位匹配,需要让抽运光工作在负色散区.通过数值模拟可得到在忽略偏振下的基模和第一高阶模及其他高阶模的有效折射率,再微分便可得出其色散曲线,计算结果见图2.图2说明基模的零色散点为1122μm,第一高阶模的零色散点为790nm,第二高阶模为730nm.而且实验所用的微结构光纤,受到大空气比的包层结构的影响,其芯层和包层的折射率差较大,传输的光束被完全约束在第一层空气孔中,而第二层空气孔几乎不起作用.在外圈增加空气孔,模拟计算结果得到的有效折射率没有变化,这足以证明上述论点;同时这种大纤芯高折射率差的结构使得这种光纤是多模的,而且由于各个低阶模之间较大的波矢失配而相互之间很难耦合[22].实验中发现只有通过调整耦合光束的入射方向来获得不同的高阶模,而通过弯曲或者缠绕很难获得高阶模.一旦激发出高阶模式,弯曲或者缠绕对高价模的传输影响相当小.而且由于各个模式之间的传输波矢相差很大,因此相互之间不会出现耦合.正是由于其特殊的多模特性,利用这种大空气比的微结构光纤很容易获得多模情况下相位匹配的非线性效应,例如谐波的产生[23]和四波混频等等[24],并且具有较高的转换效率.图1　大空气比双折射微结构光纤端面图2　大空气比双折射微结构光纤不同模式的色散曲线在加入微扰条件下,可以得出在两个相互垂直的偏振态下的零色散点大概有10nm的差异[15].通图3　在中心波长为820nm的飞秒激光脉冲的抽运下,第一高阶模和第二高阶模的位相匹配曲线过计算所得的有效折射率,利用(1)式和能量守恒的条件(2ω1=ω2+ω3)可以计算得出在输入脉冲中心波长为820nm时,位相失配κ的曲线,见图3;从曲线中可以得到在第一高阶模情况下,匹配的反斯托2144物 理 学 报54卷克斯波的中心波长在640nm 左右,而在第二高阶模时,为550nm 左右,与实验结果基本相符.为了方便分析,文中将不同耦合角度下的高阶模式分别简单称为第i 高阶模,i 随耦合角度的增加而递增.31实验结果及其分析实验中使用的光源是自行研制的飞秒激光振荡级系统,输出的最高平均功率可达到117W [25].实验中使用的飞秒激光脉冲宽度为35fs ,中心波长在820nm ,单脉冲能量4n J.使用了40×的耦合透镜输入输出,并采用CC D 监视仪和功率计监控耦合输入和输出的情况.耦合输入透镜前加了一片半波片来控制输入飞秒激光脉冲的偏振方向.输出光通过分束片,一束用来成像在CC D 监视器上,监控输出模式,一束用来测量光谱曲线.输入输出光谱分别由两个光谱仪接收,输入光谱由015%的分束镜分束后由Ocean Optics ,Inc.的S2000光谱仪接收用以实时观测,输出光谱通过ANDO 的AQ6315A 接收,测量精度都设定为5—10nm.而利用由于双折射结构带来色散曲线的变化,通过旋转置于耦合透镜前的半波片或者四分之一波片改变输入光的偏振态,便可图4　输出的高阶模的近场模式以得到不同中心波长的反斯托克斯超矩脉冲. 实验中获得了相互垂直的两种第一高阶模,见图4的A 和B ,模场分布为十分清楚的高阶模式.入射光的入射角度和偏振态对输出模式的强度和模式分布有较大的影响.在一定的耦合入射角下,通过旋转半波片来改变入射线偏光的偏振方向可以使输出模式A 和B 相互变化.通过改变入射线偏光的偏振方向获得的反斯托克斯波(见图5),在偏振方向旋转180°范围内.反斯托克斯波具有两个明显的峰值,分别对应于光纤的长轴和短轴,而且在偏振方向在轴线附近时,对反斯托克斯波影响非常明显.实验中没有中间状态的存在,45°线偏光入射的情况下,没有反斯托克斯波输出,这可能有两种原因,一是大空气比微结构光纤的结构使得高阶模的之间的耦合很难,二是抽运功率不够,难以激发出两种模式的混和态.在分别平行于长轴和短轴时,由于纤芯的双折射结构使得反斯托克斯波的峰值和中心波长都不一样.在偏振方向改变过程中,最大转换效率可达20%左右. 在输入的线偏光平行于快轴时,加入四分之一波片并旋转得到了相似的周期性改变的结果,见图6.从图6中还可以发现获得的反斯托克斯波的光谱图5　在高阶模式A 和B 时,通过半波片改变入射线偏光的偏振方向获得的反斯托克斯波光谱图,0°表示偏振方向平行于长轴明显变得更宽,并且在两个相互垂直的方向上的光谱差别减小,这是由于线偏光通过四分之一波片后形成的椭圆偏光或圆偏光除在长轴和短轴方向上有分量外,在其附近还有其他分量,而这些分量产生的光谱相互错开,叠加后形成较宽的光谱.31449期胡明列等:飞秒激光在双折射微结构光纤中模式控制的四波混频效应的实验研究图6　在高阶模式A和B时,通过四分之一波片改变入射线偏光的偏振态获得的反斯托克斯波光谱图,0°表示四分之一波片的主轴平行于长轴在继续增大耦合入射角的情况下,更高阶的模式便出现了,模场分布如图4的C.同样在改变入射光的偏振态的情况下,输出的反斯托克斯的强度和中心波长都在发生变化,如图7所示.但是同上面情况不同的是,平行于短轴的偏振光入射时,没有另一个垂直状态的模式出现.这可以解释为受到双折射结构的影响,短轴方向的折射率曲线不满足相位匹配条件.在此模式下,偏振方向改变过程中,最大转换效率可达16%左右.图7　在高阶模式C时,通过半波片改变入射线偏光的偏振方向获得的反斯托克斯波光谱图,0°表示偏振方向平行于长轴41结　论利用飞秒激光振荡器输出的纳焦耳量级的飞秒激光脉冲通过长度为10cm双折射微结构光纤获得了转换效率高达20%的反斯托克斯波,并且输出的反斯托克斯波的中心波长和强度可以通过输入脉冲的偏振方向或者传输的模式来调谐.实验中将脉冲宽度为35fs,中心波长820nm,单脉冲能量4n J的飞秒激光脉冲耦合到长轴直径为5μm,短轴为416μm,空气比90%左右的双折射微结构光纤中,通过调制耦合光的偏振方向,以及传输模式,获得了具有不同中心波长的反斯托克斯波.理论计算分析也很好地解释了实验结果.[1]K night J C,Birks T A,Russell P S t J et al1996Opt.Lett.211547[2]Birks T A,K night J C,Russell P S t P et al1997Opt.Lett.22961[3]K night J C and Russell P S t J2002Science296276[4]Ortig osa B A,K night J C,W adsw orth W J et al2000Opt.Lett.251325[5]K erbage C,S teinvurzel A,Hele A et al2002Electron.Lett.38310[6]S teel M J and Osg ood J R M2001Opt.Lett.26229[7]Hansen T P,Broeng J,Libori S E B et al2001IEEE Photon.Technol.Lett.13588[8]K erbage C,S teinvuzel P,Reyes P et al2002Opt.Lett.27842[9]Lehtonen M,G enty Gand K aiv ola L H M2003App.Phy.Lett.822197[10]Hu M L,W ang Q Y,Li Y F et al2004Acta Phys.Sin.534248(in Chinese)[胡明列、王清月、栗岩锋等2004物理学报534248][11]S tolen R H and Leibolt W N1976Appl.Opt.15239[12]Husakou A V and Herrmann J2002JOSA B192171[13]Hu M L,W ang Q Y,Chai L et al2004Opt.Exp.121932[14]Hu M L,W ang Q Y,Li Y F et al2004Opt.Exp.126129[15]Hu M,W ang Q Y,Li Y F et al2004App.Phy.B79805[16]Sharping J E,Fiorention M,C oker A et al2001Opt.Lett.261048[17]Sharping J E,Fiorention M,K umar P et al2002Opt.Lett.271675[18]Hu M L,W ang Q Y,Chai L et al2004Las.Phys.Lett.1299[19]Akim ov D A,Serebryannikov E E,Zheltikov A M et al2003Opt.Lett.281948[20]Vanholsbeeck F,Em plit P,C oen S et al2003Opt.Lett.281960[21]E fim ov A,T aylor A J,Omenetto F G et al2003Opt.Exp.112567[22]M arcuse D1991Theory o f Dielectric Optical Waveguide(Academic,Boston,M ass)[23]Omenetto F G,E fim ov A,T aylor A J et al2003Opt.Exp.11614144物 理 学 报54卷[24]Nikolov N I ,Srensen T ,Bang O et al 2003JOSA B 202329[25]Sun J H ,Zhang R B ,Hu Y F et al 2002Acta Phys .Sin .511272(in Chinese )[孙敬华、章若冰、胡有方等2002物理学报511272]Mode -controlled four -wave -mixing in the birefringentmicro structure fiber by femto second la ser pulse s 3Hu M ing -Lie W ang Qing -Y ue Li Y an-Feng W ang Zhuan Chai Lu Zhang W ei-Li(Ultra fast Laser Laboratory ,College o f Precision Instruments and Optoelectronics Engineering ,Tianjin Univer sity ,Tianjin 300072,China )(K ey Laboratory o f Optoelectronic In formation Technical Science (Tianjin Univer sity ),Ministry o f Education ,Tianjin 300072,China )(Received 15July 2004;revised manuscript received 31December 2004)AbstractBirefringent m icrostructure fibers are shown to allow efficient gereration of anti-S tokes line em ission as a result of four-wave-m ixing in higher m ode by using unam plified fem tosecond T i :sapphire laser pulses.Intense blue-shifted lines with different central wavelength were generated in the high-delta (i.e.high-air filling in the cladding )m icrostructure fiber with axis sizes 510and 416μm by fem tosecond laser pulses with 35-fs in duration ,820nm in central wavelength and 4n J in energy per pulse.Theexperimental result shows that phase-matched four-wave m ixing in higher-order m odes of m icrostructure fibers allows unprecedentedly high efficiencies of anti-S tokes frequency conversion to be achieved for subnanojoule fem tosecond laser pulses.The dependence factor of the four waves m ixing in birefringent m icrostructure fiber is com pared and analyzed.G ood agreement between the theory and experiment is achieved.K eyw ords :m icrostructure fiber ,fem tosecond laser ,four-wave-m ixing PACC :7820F ,4270Q ,7155J ,3320K3Project supported by the National K ey Basic Research S pecial F oundation (NK BRSF )(G rant N os.G 1999075201,2003C B314904),the National Natural Science F oundation of China (G rant N o.60278003),and the National H igh T echnology Development Programme of China (G rant N o.2003AA311010).51449期胡明列等:飞秒激光在双折射微结构光纤中模式控制的四波混频效应的实验研究。

第33卷第9期电子与信息学报Vol.33No.9 2011年9月 Journal of Electronics & Information Technology Sept. 2011140 GHz高速无线通信技术研究王成*林长星邓贤进肖仕伟(中国工程物理研究院电子工程研究所绵阳 621900)摘要：太赫兹频段的宽带特性使得其在高速无线通信领域存在巨大的应用潜力，当前太赫兹通信存在的主要问题是辐射功率低、大气衰减严重及调制解调困难。

该文在提出了基于“肖特基二极管次谐波混频技术+16 QAM高速数字调制解调技术”的太赫兹波超高速信息传输系统实现方案，该方案提高了太赫兹通信的频谱效率。

并在国内首次实现了140 GHz无线通信实验系统，以实验方法验证了太赫兹信道的幅相失真特性完全满足高阶数字信号的传输要求。

该系统在0.5 m距离上实现了10 Gbps无线传输实验和高清视频传输，辐射功率-3 dBm，系统误码率小于1e-6。

关键词：无线通信；太赫兹；高速信息传输；肖特基二极管混频器；高速数字调制解调中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：1009-5896(2011)09-2263-05 DOI: 10.3724/SP.J.1146.2010.01431140 GHz Data Rate Wireless Communication Technology ResearchWang Cheng Lin Chang-xing Deng Xian-jin Xiao Shi-wei(Institute of Electronic Engineering, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900, China)Abstract：Utilizing the wide band characteristic of Terahertz spectrum is an important research aspect of high data rate information transmission. Low radiation power, high atmosphere attenuation and lack of efficient modulation/demodulation methods are important limiting factors of THz communication. This paper proposes to realize THz communication based on “Schottky diode subharmonic mixer + high data rate 16 QAM digital modulation/demodulation” scheme with the advantage of improving the spectrum efficiency. A 140 GHz wireless communication system is developed, which has validated the possibility of high data rate 16 QAM signal transmission over THz channel. 10 Gbps wireless data transmission and high difination video transmission is realized over 0.5 m, with -3 dBm transmission power and data error rate less than 1e-6.Key words：Wireless communication; Terahertz; High data rate information transmission; Schottky diode mixer;High speed digital modulation/demodulation technology1 引言Gbps量级的高速无线通信的主要实现方法有V波段，E波段高速毫米波无线通信和自由空间光通信FSO[1]。