Optical Transmitters, Receivers, and Noise

Abstract

This article is designed to open up the field of optical modulation and reception on an introductory level by discussing a selection of optical modulation techniques currently viewed as being most promising. Further, high‐performance optical receiver structures and their noise properties are outlined, both for the fiber channel and for the free‐space channel. Basic receiver design rules as well as important performance trade‐offs are extracted. Frequently used concepts for quantifying receiver performance, such as receiver sensitivity, quantum limit, Q‐factor, and optical signal‐to‐noise ratio (OSNR) are explained.

Laser communication transmitter and receiver design

“…Pulse carving using a MZM is a subject that has been discussed extensively in the literature [10,13,14,25,41,132,138,140,141,159,[333][334][335][336] as a means of generating high-fidelity waveforms that are well suited for long-haul high-rate fiber and free-space optical links. Sinusoidal-drive techniques have also been used for ultra-high-speed serial-parallel conversion in optical time-division multiplexed (OTDM) systems [337] and photonic analog-to-digital converters [338].…”

“…Pulse carving reduces the influence of imperfections in the drive electronics, such as transient ringing, pattern dependence and inadequate bandwidth, on waveform quality. Broad-band high-fidelity electronics are not essential, since a variety of shaped-RZ waveforms with desirable characteristics can be generated by simple narrow-band sinusoidal waveforms with appropriate bias and drive amplitude and frequency [132,336]. Of particular interest are Gaussianlike waveforms that can be generated in this manner that can facilitate robust nearlymatched optical communication performance [13,14] a subject discussed further in section 5.…”

Estudo de formatos especiais na modulação digital para comunicações ópticas

“…3.7 e 3.8, respectivamente. Visando combater os efeitos não-lineares de propagação do sinal pela fibra óptica, introduz-se intencionalmente uma modulação de fase ou chirp ao formato de modulação, o qual recebe o qualificador: "com chirp" [1,2,76]. O desempenho superior no combate a não-linearidades obtido na introdução de chirp pode ser explanado de forma simplificada tanto no domínio do tempo quanto no domínio da freqüência.…”

“…Dependendo se o chirp é o mesmo para todos os bits ou se toma valores opostos para bits adjacentes, o formato resultante recebe a denominação de RZ com chirp (CRZ) ou RZ com chirp alternado (ACRZ -Alternate-chirp RZ), respectivamente [1,2,[76][77][78][79]. Os formatos CRZ e ACRZ são gerados usando modulação de três estágios, consistindo de um modulador de dados NRZ, um modelador de pulso RZ controlado senoidalmente, livre de chirp e um modulador de fase adicional controlado por um sinal senoidal.…”

“…Por esta razão, as duas portas de saída do DI apresentarão trens de bits idênticos, mas com lógica invertida [106]. Analisando cuidadosamente os sinais demodulados na saída do DI, percebe-se que a porta construtiva carrega modulação DB, enquanto que a porta destrutiva carrega modulação AMI [76,112,113]. Atualmente, dificuldades técnicas na implementação de DIs estáveis têm sido superadas [114].…”