研究了一种基于CSRZ（载波抑制归零码）的多级相位调制技术在光纤通信系统中的应用.分析了CSRZ、DQPSK（正交差分相移键控）、8DPSK（八差分相移键控）调制格式的特征，理论上推导出了CSRZ-DQPSK和CSRZ-8DPSK的调制解调原理公式，给出了其调制解调方式及具体过程的实现，并用Matlab仿真得到了CSRZ、 CSRZ-DQPSK和CSRZ-8DPSK调制后的频谱图和解调后的眼图.性能分析的结果表明,CSRZ-DQPSK和CSRZ-8DPSK作为新型多级相位调制格式，具有更窄的频谱宽度、更高的频谱效率，因此具有更高的色散、非线性损耗容限和更低的信道间串扰，解调后的眼图性能也很好，有望成为下一代光纤通信系统的首选传输码型.

文章从理论上推导出了载波抑制归零(CSRZ)码和差分正交相移键控(DQPSK)的调制解调原理公式, 给出了实现的具体过程, 以及仿真得到的调制后的频谱图和解调后的眼图。结果表明, CSRZ-DQPSK作为新型多级相位调制格式具有更窄的频谱宽度、更高的频谱效率, 解调后的眼图也很好, 有望成为下一代光纤通信系统的首选传输码型。

提出了一种基于差分马赫-曾德尔调制器(MZM)产生80 Gbit/s高速率差分相移键控归零码(RZ-DPSK)、差分相移键控载波抑制归零码(CSRZ-DPSK)、差分正交相移键控归零码(RZ-DQPSK)、差分正交相移键控载波抑制归零码(CSRZ-DQPSK)的新方法。在采用两个差分MZM级联产生数据速率为80 Gbit/s的RZ/CSRZ-DPSK光信号的基础上,仅需增加一个双驱动MZM,就可以产生RZ/CSRZ-DQPSK信号,说明提出的方法有一定的扩展性,并简化了高速RZ/CSRZ-DQPSK光信号的产生过程。对产生的80 Gbit/s RZ/CSRZ-DPSK和RZ/CSRZ-DQPSK信号进行的仿真结果表明,CSRZ-DPSK信号比RZ-DPSK信号的频谱结构更加紧凑,差分正交相移键控(DQPSK)光谱形状与差分相移键控(DPSK)相同,只是由于RZ/CSRZ-DQPSK在码元速率下传输数据,得到的光谱在频域被压缩。

文章对基于电模拟转换开关和混频器的采用单调制器产生载波抑制归零(CSRZ)码的方案进行了理论分析，提出了一种基于预编码器的简单、易集成的单调制器生成CSRZ码的方法，仿真验证了该方法生成的CSRZ码与传统方法产生的CSRZ码相比具有更窄的调制谱宽(约15 GHz)和更强的色散容纳能力(可达±1 320 ps/nm)。

在国家自然科学基金网(NSFCNet)上已实现由400 km×10 Gbit/s传输链路直接升级的一路400 km×40 Gbit/s光传输实验的基础上,采用自行研制的40×40 Gbit/s载波抑制归零(CS-RZ) 码多波长光发送源,进行了160 km的1.6 Tbit/s(40×40 Gbit/s)波分复用(WDM)光传输实验。实验结果表明,对于常规中短距离10 Gbit/s传输链路可以直接升级至40 Gbit/s。但是由于40 Gbit/s传输系统的色散容限小于60 ps/nm,而且传输光纤与色散补偿模块的色散斜率不匹配,要实现40通道40 Gbit/s的传输,必须对40个信道分别进行精细的色散补偿。这也说明,对于宽带的40 Gbit/s多波长系统,有必要优化设计或更新传输链路。

基于中国自然科学基金网(NSFCNet)的400 km×10 Gb/s光传输链路实现了40 Gb/s光传输,没有出现误码率(BER)平台,说明在常规的中短距离10 Gb/s系统可以直接升级至40 Gb/s系统,而不需要升级传输链路。但是,由于相对10 Gb/s系统而言40 Gb/s系统的色散容限非常小,在升级时必须精确补偿原有链路的色散,在接收机前一般需要加可调色散补偿单元。同时,还分析了光纤注入功率对系统性能的影响,结果表明在设计这种由10 Gb/s向40 Gb/s升级的系统时,不仅要考虑信号带宽增加带来信噪比要求的提高,而且必须充分考虑光纤非线性的影响。

在高速光纤通信系统中码型的选择是决定系统传输质量和光谱效率的主要因素。码型的选择和信道速率、信道波长间隔、光放大器的选择、光放大器放置间隔、光纤的类型、色散管理策略等各种因素密切相关。分析了非归零码(NRZ)、归零码(RZ)和载波抑制归零码(CS-RZ)码型的产生方式及特点。采用单信道和掺铒光纤放大器(EDFA)放大方式对三种码型进行了40 Gb/s的100 km G.652光纤通信传输实验。比较了三种码型的系统传输特性、最佳入纤功率和不同入纤功率下的功率代价:载波抑制归零码最佳入纤功率为9 dBm,功率代价小于非归零码和归零码。结果表明,在相同的色散补偿条件下,载波抑制归零码比归零码和非归零码有更优的非线性容忍度。