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光纤通信技术第七章
王发强
Fq_wang@
信息光电子科技学院
华南师范大学
光纤通信系统的性能与设计
花褪残红青杏小,燕子飞时,绿水人家绕。枝上柳绵吹又少,天涯何处无芳草。
墙里秋千墙外道,墙外行人,墙内佳人笑。笑渐不闻声渐悄,多情却被无情恼。
蝶恋花
苏轼
第七章光纤通信系统的性能与设计
光纤通信系统结构
光纤损耗对系统的限制
光纤色散对系统的限制
光纤中的非线性光学效应对系统的影响
信道串扰
光纤通信系统设计中的功率预算
(或可能)的传输距离
;
(BER)。
设计一个系统时所必须考虑的:
1、多模光纤或单模光纤
(a)纤芯尺寸
(b)纤芯折射率剖面
(c)带宽或色散
(d)损耗
(e)数值孔径或模场直径
为了满足这些要求,设计人员可以选择下面的器件及其相关的特性参量:
2、LED或半导体激光器光源
(a)发射波长
(b)谱线宽度
(c)输出功率
(d)有效辐射区
(e)发射方向图
(f)发射模式数量
3、PIN或雪崩光电二极管
(a)响应度
(b)工作波长
(c)速率
(d)灵敏度
确定波长:短距离,850nm
长距离,1300nm,1550nm
确定光电检测器:PIN,APD,
确定光源
选择合适的光纤
系统考虑
光纤通信系统结构
光纤通信系统的主要组成单元:
光纤
光器件
光发送机
光接收机
光放大器
根据光纤系统的应用可分为
点到点连接
广播和分配网
局域网
Rx
Tx
Rx
Rx
Tx
Tx
再生器
Rx
Tx
A
A
放大器
采用再生器和光放大器作为周期性损耗补偿的点到点连接
再生器
放大器
光发送机
光发送机
光接收机
光接收机
点到点的传输系统
光-电-光中继:实际上是一个接收机一个发送机对,它将检测到的微弱变形光信号,变为电信号,经放大整形后变成规则的电比特流,再调制光发送机,恢复原光比特流继续沿光纤传输。
光放大器:将接收到的微弱光比特流信号直接放大而不需将其转换为电信号。(1R)
光放大器不能无限制级联,因为色散导致的脉冲畸变最终限制了系统的性能。光-电-光再生中继则不存在这种问题。
点到点的传输系统
利用光纤的低损耗、宽带宽特点
性能指标:比特率-距离积(BL)
BL积与光纤损耗和色散特性有关,而光纤特性又与波长有关,所以BL积与波长有关。
第一代光波系统: m,BL积 1 (Gb/s).km
第二代光波系统:m,BL积 100 (Gb/s).km
第三代光波系统:m, BL积1000 (Gb/s).km
设计问题
中继距离的选取:在级联的EDFA系统中, ASE噪声积累问题是关键所在,设计的关键在于如何设置EDFA的放大间隔使接收端的OSNR满足要求
色散补偿技术:色散补偿方案的选择及设计
光纤非线性的避免
光发射机
光发射机
光发射机
光发射机
N
1
2
3
光接收机
光接收机
光接收机
光接收机
EDFA
功放
线放
预放
MUX
DEMUX
典型的点对点光纤通信系统
1
N
3
2