Page 28 - 网络电信2016第17期

光通信

考虑到以上因素，设备光学天线采用了发射光路和接收光 省杭州市浙江电力职业技术学院进行，两端天线外场架设距离
路共路且唯一的设计，减小因多发多收造成的光程差；设计可 为954m。设备采用环回10Gb/s无码测试，测试连接示意图如图4
实现集信号发射/接收、精跟踪等多功能于一体的多轴光学系 所示。
统，减小因单独跟踪系统和信号光路的光轴平行度误差引起的
跟踪失准。光学天线光路设计三维立体图如图2所示。 图4 设备无码测试连接示意图

图2 光学天线光路设计三维立体图

为了确保单波道10Gb/s大容量无线光通信设备具有实际的
应用价值，我们在晴、阴、雨、雾、大风等各种天气条件下进
行了通信试验，试验最短连续测试时间不低于12小时，最长连续
测试时间为24小时。典型天气条件下测试具体情况如表2所示。

根据以上光学设计，当入射角度偏差0.5°，接收探测处 表2 单波道10Gb/s大容量无线光通信设备外场测试数据
X方向偏移2mm，控制振镜偏转5°即可使光斑移动到接收端面
处；光斑直径为5.4μm，满足入射到光纤的尺寸要求。跟踪精 测试项目 第一次测试（天 第二次测试 第三次测试（天 第四次测试（天气:
度为5urad，在接收面上光斑移动约1μm，远小于光纤孔径。因 气:晴；温度范 （天气:阴；温 气:小到中雨；温 多云有薄雾；风力：
此完全满足无线光设备使用要求。 测试距离 围：24℃-13℃） 度范围：25℃- 度范围：14℃-
测试时间 4级；温度范围：
单波道10Gb/s大容量无线光通信设备的探测器光敏面较 最大接收 13℃） 5℃） 24℃-12℃）
小，受大气湍流影响严重，造成光功率抖动较大，除此之外，
容易受震动、风等因素影响使设备产生晃动，从而造成通信质 功率 A端值 B端值 A端值 B端值 A端值 B端值 A端值 B端值
量下降，因此，PAT分系统的设计对整个设备能否工程化使用至 功率最大 954m 954m
关重要。如何保证PAT系统在光学天线支撑平台处于轻微摆动的 跳动范围 16h04m 16h04m 954m 954m 954m 954m 954m 954m
情况下能够准确动作、如何防止大气湍流引起的光束跳动造成
PAT 伺服驱动系统误动作，伺服跟踪控制方式是关键。为了实 通信 24h10m 24h10m 12h30m 12h30m 20h40m 20h40m
现大容量无线光通信设备的稳定、高精度的跟踪，我们在精跟 误码率
踪探测器上采用了四象限探测器，四象限探测器负责提供误差 -3dBm -4dBm -2dBm -2dBm -5dBm -6dBm -3dBm -4dBm
信号，通过PID数字控制单元（PID控制在本系统中的作用是预
测光斑位置）完成误差分析并依据控制算法发出命令，最后使 4dB 5dB 2dB 2dB 3dB 3dB 2dB 3dB
用振镜驱动器完成一个闭环的偏转控制。精跟踪环的跟踪精度
将决定整个PAT 系统的跟踪精度，它要求带宽非常高，一般为 6.1×10-9 7.9×10-11 1.8×10-8 2.7×10-10
几百赫兹甚至上千赫兹。精跟踪闭环主要由振镜、振镜驱动器
和数字控制器组成，而基于DSP伺服控制、数字控制补偿单元组 经过数据统计发现，在一天的各个时间段中，早上11:00
成了精跟踪数字控制单元。精跟踪伺服控制的功能框图如图3所 时至下午15:00时，大气湍流最强烈，接收光功率变化幅度较
示。 大。而其它时间段接收光功率变化幅度较小，特别晚上20:00
时至次日凌晨6:00时左右，接收光功率基本没有太大变化。阴
图3 精跟踪伺服控制的功能框图 天接收光功率的变化幅度远小于晴天的接收光功率变化幅度。
不难发现，对大容量无线光通信质量影响最大的因素是大气湍
三、实验结果分析 流，导致接收端光束偏移，造成接收信号功率起伏。在湍流严
重时，接收功率跳动范围很大，会有通信中断的现象出现。
本次单波道10Gb/s大容量无线光通信设备通信试验在浙江
四、结束语

在持续增长的带宽需求下，光纤接入将成为专网用户及运
营商的主要接入方式，带宽接入能力将逐渐增加到2.5Gb/s以
上，由于铜线等有线接入方式及无线电接入方式难以满足如此
高的接入速率，使得无线光通信设备成为除光纤接入外一种可
轻松实现超过10Gb/s通信速率的接入方式。因此，单波道10Gb/
s大容量无线激光通信设备具有广阔的应用前景。随着其它接入
技术市场空间的迅速变小，大容量宽带接入市场最终将会形成
以光纤接入为主、无线光通信接入作为补充的局面。

通过在实际应用环境中的测试，单波道10Gb/s大容量无线
激光通信设备能稳定工作，误码率完全满足使用要求。测试结
果分析证明其各项性能参数符合理论分析结果，满足实际应用
需求。下一步的工作是降低大气湍流对大容量无线光通信的影
响，从而更好地抑制发射光和背景光的干扰，从提高探测、耦
合接收光等设计入手，更有效地提高大容量无线光通信设备使

用的可靠性。

28 网络电信 二零一六年十月