chapter8-光纤通信系统性能与设计VIP免费

1第八章第八章光纤通信系统性能与设计光纤通信系统性能与设计2光纤通信系统的分类根据所使用的光波长、传输信号形式、传输光纤类型、信号的调制方式、光接收方式的不同，光纤通信系统可分成:分类方式类别特点按信号类型数字光纤通信抗干扰能力强，传输质量好模拟光纤通信对系统要求高，适用于图像传输按光波长（通道）个数单波长（通道）技术难度小，应用成熟多波长（WDM）传输容量大，距离远按调制方式直接强度调制IM技术成熟，成本低外调制高速传输，成本较高按接收方式直接检测DD技术成熟，成本低，效率高相干调制CD灵敏度高，传输容量大，距离远按光纤特性多模光纤MMF采用850nm波长，距离短单模光纤SMF采用1310/1550nm波长，传输容量大，距离远§8.1光纤通信系统的概念3基本光纤通信系统结构光纤通信系统的主要组成部分：光发送部分：光源、驱动器和调制器光传输部分：光纤和光纤放大器（或中继器）光接收部分：光电检测（波）器光接收电端机信号入信号出光发送光传输功率放大器线路放大器前置放大器光源光调制器光检测器电端机SMPI-SR基本光纤通信系统MPI-R点到点光纤通信系统结构（单向传输）电端机：实现用户信号和适合信道传输的信号之间的转换。4基本光纤通信系统结构光发送部分光源是发送部分的关键器件，光纤通信系统要求光源有一定的输出光功率，谱线宽度小、工作稳定可靠、寿命长。半导体注入式激光器(LD)和发光二极管(LED)在短波段(800~900nm)，常使用镓铝砷(GaAlAs)LD和LED在长波段(1000~1600nm)，常用铟镓砷磷(InGaAsP)LED解调技术：直接强度调制/间接调制直接调制(IM)的设备简单、成本低、容易实现间接调制速度高，调制对光源的工作不产生影响，但设备较为复杂。驱动电路耦合器调制器光源电信号输入光信号输出5基本光纤通信系统结构光传输部分光纤传输特性主要包括损耗、色散和非线性三个方面。光纤通信系统对光纤传输特性总的要求是有尽可能低的损耗和尽可能小的色散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，克服了光纤的损耗对系统性能的影响。（色散和非线性特性）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。（电子瓶颈）6基本光纤通信系统结构光接收部分光电检波器要求有高的响应度、低噪声和快的响应速度。PIN光电二极管和雪崩光电二极管APD短波长段：Si-APD长波长段：Ge-APD；InGaAsP-APD；PIN接收方式：直接检波方式/外差检测（波）方式直接检波(DD)的设备简单、经济，是当前实用光纤通信系统普遍采用的接收方式。外差检测（波）方式(CD)能大幅度提高光接收机的灵敏度，但设备比较复杂，对光源的频率稳定度和光谱宽度要求很高。解调器光电检测器耦合器光信号输入电信号输出7光纤传输特性对系统的影响损耗由于损耗效应，使信号光强度大大减弱，低于接收探测器的灵敏度后系统不能正常工作。可以通过光放大技术进行补偿色散信号能量中的各种分量由于在光纤中传输速度不同，而引起的信号畸变。对于高速率的系统（10Gb/s及以上）要实现长距离传输，必须采用色散补偿技术。色散补偿光纤(DCF)补偿法、啁啾光纤光栅(DCG)补偿法。非线性效应FWM、XPM只有多信道系统才能产生SBS、SPM在单信道、多信道系统中都会存在。8§8.2数字光纤通信系统性能及测试主要性能指标误码性能平均误码率BER：在某一规定的观测时间内（如24小时）发生差错的比特数和传输比特总数之比。误码秒；严重误码秒BERBER劣于劣于1010-3-3的秒数的秒数严重误码秒（严重误码秒（SESSES））BERBER00的秒数的秒数误码秒（误码秒（ESES））定义定义误码率参数误码率参数对SDH系统，误码性能是以块为单位进行度量的：误块秒比(ESR)、严重误块秒比(SESR)和背景误块秒比(BBER)9§8.2数字光纤通信系统性能及测试定时性能：抖动与漂移抖动：数字脉冲信号的特定时刻（如最佳判决时刻）相对于其理想时间位置的短期的，非积累性的偏离。（前后变化的频率...