光纖通信系統(tǒng)實(shí)用教案

1、14.1 IM-DD光纖通信(un xin tn xn)系統(tǒng) 4.1.1 光纖通信中的線路碼型4.1.2 IM-DD光纖通信系統(tǒng)(xtng)的結(jié)構(gòu)第1頁/共94頁第一頁，共95頁。24.1.1 光纖通信(un xin tn xn)中的線路碼型 在數(shù)字光纖通信(tng xn)系統(tǒng)中所傳輸?shù)男盘柺菙?shù)字信號，而由交換機(jī)送來的電信號符合ITU-T所規(guī)定的脈沖編碼調(diào)制(PCM)通信(tng xn)系統(tǒng)中的接口碼速率和碼型 。 HDB3（三階高密度雙極性碼） CMI（反轉(zhuǎn)碼） PCM系統(tǒng)中的這些碼型并不都適于在數(shù)字光纖通信(tng xn)系統(tǒng)中傳輸 第2頁/共94頁第二頁，共95頁。34.1.1 光纖通信

2、(un xin tn xn)中的線路碼型 在PDH光纖通信系統(tǒng)中是通過重新編碼，通常稱為線路編碼，即在原有的碼流中插入脈沖。 在PDH光纖通信系統(tǒng)中，常使用的線路編碼有分組碼、偽雙極性碼(CMI和DMI)和插入碼。 使用不同的 線路編碼，光端機(jī)的輸出信號(xnho)速率不同。因此在PDH系統(tǒng)中僅具有標(biāo)準(zhǔn)的電接口，而無標(biāo)準(zhǔn)的光接口。 但在SDH系統(tǒng)中，SDH信號(xnho)速率與其線路速率是相同的。第3頁/共94頁第三頁，共95頁。44.1.2 IM-DD光纖通信系統(tǒng)(xtng)的結(jié)構(gòu)1光發(fā)射機(jī)2光接收機(jī)3光纖通信(un xin tn xn)系統(tǒng)第4頁/共94頁第四頁，共95頁。51光發(fā)射機(jī)(1

3、) 光源的調(diào)制特性光源所采用的調(diào)制方式包括內(nèi)調(diào)制和外調(diào)制（也稱為直接調(diào)制或間接( jin ji)調(diào)制）。在IM-DD光纖通信系統(tǒng)中，采用的是內(nèi)調(diào)制。通常內(nèi)調(diào)制適用于半導(dǎo)體光源。 據(jù)調(diào)制信號的性質(zhì)不同，內(nèi)調(diào)制又可分為模擬信號的調(diào)制和數(shù)字信號的調(diào)制。 第5頁/共94頁第五頁，共95頁。61光發(fā)射機(jī) 圖4-1 半導(dǎo)體光源(gungyun)的直接調(diào)制原理 第6頁/共94頁第六頁，共95頁。71光發(fā)射機(jī) 圖4-2 光數(shù)字(shz)發(fā)射機(jī)原理圖 第7頁/共94頁第七頁，共95頁。81光發(fā)射機(jī)(2) 對光(du gung)發(fā)射機(jī)的要求 光源的發(fā)光波長要合適 合適的輸出光功率 較好的消光比 調(diào)制特性好此外還希

4、望光發(fā)射機(jī)的穩(wěn)定性好，光源的壽命長等。第8頁/共94頁第八頁，共95頁。91光發(fā)射機(jī)(3) 光發(fā)射機(jī)的組成方框圖和各部分功能 均衡放大 碼型變換 復(fù)用復(fù)用是指利用一個大的傳輸信道來同時傳送多個低容量的信息以及開銷(ki xio)信息的過程。 第9頁/共94頁第九頁，共95頁。101光發(fā)射機(jī)(3) 光發(fā)射機(jī)的組成方框圖和各部分功能(gngnng) 擾碼為了保證所提取時鐘的頻率以及相位與光發(fā)射機(jī)中的時鐘信號一致，必須避免所傳信號碼流中出現(xiàn)長“0”或長“1”的現(xiàn)象。解決這一問題的方法就是擾碼，即在發(fā)送端加入一個擾碼電路，而在接收端則要加一個與擾碼相反的解擾電路，以恢經(jīng)過擾碼后的數(shù)字信號通過調(diào)制電路對

5、光源進(jìn)行調(diào)制，讓光源發(fā)出的光信號強(qiáng)度跟隨信號碼流的變化，形成相應(yīng)的光脈沖送入光纖。復(fù)信號碼流原來的狀態(tài)。 時鐘第10頁/共94頁第十頁，共95頁。111光發(fā)射機(jī)(3) 光發(fā)射機(jī)的組成方框圖和各部分功能 調(diào)制(驅(qū)動)經(jīng)過擾碼后的數(shù)字信號通過調(diào)制電路對光源進(jìn)行( jnxng)調(diào)制，讓光源發(fā)出的光信號強(qiáng)度跟隨信號碼流的變化，形成相應(yīng)的光脈沖送入光纖。 第11頁/共94頁第十一頁，共95頁。121光發(fā)射機(jī) 圖4-3 LG1625激光( jgung)驅(qū)動器原理圖 第12頁/共94頁第十二頁，共95頁。131光發(fā)射機(jī) 圖4-4 LG1625與246型激光器的連接(linji)示意圖 第13頁/共94頁第十

6、三頁，共95頁。141光發(fā)射機(jī)(3) 光發(fā)射機(jī)的組成方框圖和各部分功能 自動功率控制由于老化等因素的影響，使得光發(fā)射機(jī)的光源在使用一段時間之后，出現(xiàn)輸出光功率降低的現(xiàn)象。為了保持光源輸出功率的穩(wěn)定(wndng)，在光發(fā)射機(jī)中常使用自動功率控制(APC)電路。 第14頁/共94頁第十四頁，共95頁。151光發(fā)射機(jī) 圖4-5 激光器老化(lohu)使輸出光功率降低 第15頁/共94頁第十五頁，共95頁。161光發(fā)射機(jī) 圖4-6 激光器溫度(wnd)變化引起輸出功率的變化 第16頁/共94頁第十六頁，共95頁。171光發(fā)射機(jī) 圖4-7 自動(zdng)功率控制電路 第17頁/共94頁第十七頁，共95

7、頁。181光發(fā)射機(jī)(3) 光發(fā)射機(jī)的組成方框圖和各部分功能 自動溫度控制 特性曲線對環(huán)境溫度的變化反映很靈敏，使輸出(shch)光功率的大小隨溫度出現(xiàn)變化。在環(huán)境溫度發(fā)生變化時，為了能使激光器的輸出(shch)特性保持穩(wěn)定，在發(fā)射機(jī)盤上需安裝自動溫度控制(ATC)電路。第18頁/共94頁第十八頁，共95頁。191光發(fā)射機(jī) 圖4-8 環(huán)境溫度變化(binhu)引起輸出光功率的變化(binhu) 第19頁/共94頁第十九頁，共95頁。201光發(fā)射機(jī) 圖4-9 自動(zdng)溫度控制電路方框圖 第20頁/共94頁第二十頁，共95頁。212光接收機(jī)(3) 光發(fā)射機(jī)的組成方框圖和各部分功能 其他保護(hù)(

8、boh)、監(jiān)測電路LD保護(hù)(boh)電路無光告警電路 第21頁/共94頁第二十一頁，共95頁。222光接收機(jī) 圖4-10 數(shù)字(shz)光纖通信接收光端機(jī)方框圖 第22頁/共94頁第二十二頁，共95頁。232光接收機(jī) 光電檢測器光電檢測器的作用是將由發(fā)送光端機(jī)經(jīng)光纖傳過來的光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，即具有?電轉(zhuǎn)換功能。目前廣泛使用的光電檢波管是PIN管和雪崩光電二極管，前者稱為(chn wi)半導(dǎo)體光電二極管后者又稱為(chn wi)APD管。后者具有信號放大的作用。 第23頁/共94頁第二十三頁，共95頁。242光接收機(jī) 前置放大器由于這個放大器與光電檢測器緊緊相連，故稱前置放大器。對多數(shù)放大器

9、的前級提出特別的要求是非常必要的，它應(yīng)具有低噪聲、高增益的特性，這樣才能得到較大的信噪比。由于跨阻型前置放大器不僅具有寬頻帶、低噪聲的優(yōu)點(diǎn)，而且其動態(tài)范圍也比高阻型前置放大器改善很多，因此(ync)在光纖通信中得到廣泛的使用。 第24頁/共94頁第二十四頁，共95頁。252光接收機(jī) 圖4-11 1319型高速(o s)光纖接收組件 第25頁/共94頁第二十五頁，共95頁。262光接收機(jī) 放大器主放大器的作用有下述兩個(lin )方面。將前置放大器輸出的信號放大到判決電路所需要的信號電平。它還是一個增益可調(diào)節(jié)的放大器。一般主放大器的峰峰值輸出是幾伏數(shù)量級。第26頁/共94頁第二十六頁，共95頁。

10、272光接收機(jī) 圖4-12 LG1605限幅放大器 第27頁/共94頁第二十七頁，共95頁。282光接收機(jī) 均衡器拖尾現(xiàn)象采用均衡器來使經(jīng)過( jnggu)其后的波形，在本碼判決時刻，其瞬時值應(yīng)為最大值；而這個本碼波形的拖尾在鄰碼判決時刻的瞬時值應(yīng)為零。這樣，即使經(jīng)過( jnggu)均衡后的輸出波形仍有拖尾，但是這個拖尾在鄰碼判決的這個關(guān)鍵時刻為零，從而不干擾對鄰碼的判決。第28頁/共94頁第二十八頁，共95頁。292光接收機(jī) 圖4-13 未經(jīng)均衡出現(xiàn)的脈沖(michng)拖尾現(xiàn)象 第29頁/共94頁第二十九頁，共95頁。302光接收機(jī) 圖4-14 單個脈沖(michng)均衡前后波形的比較

11、第30頁/共94頁第三十頁，共95頁。312光接收機(jī) 判決器和時鐘恢復(fù)電路判決器由判決電路和碼形成電路構(gòu)成。判決器和時鐘恢復(fù)電路合起來構(gòu)成脈沖再生電路。脈沖再生電路的作用是將均衡器輸出(shch)的信號恢復(fù)成理想的數(shù)字信號 第31頁/共94頁第三十一頁，共95頁。322光接收機(jī) 圖4-15 信號(xnho)再生示意圖 第32頁/共94頁第三十二頁，共95頁。332光接收機(jī) 圖4-16 時鐘(shzhng)恢復(fù)電路方框圖 第33頁/共94頁第三十三頁，共95頁。342光接收機(jī) 圖4-17 時鐘(shzhng)恢復(fù)電路波形圖 第34頁/共94頁第三十四頁，共95頁。352光接收機(jī) 圖4-18 NR

12、Z碼的功率(gngl)譜密度分布圖 第35頁/共94頁第三十五頁，共95頁。362光接收機(jī) 圖4-19 RZ碼功率(gngl)譜密度分布圖 第36頁/共94頁第三十六頁，共95頁。372光接收機(jī) 圖4-20 一種(y zhn)非線性處理電路 第37頁/共94頁第三十七頁，共95頁。382光接收機(jī) 圖4-21 非線性處理(chl)電路中的波形圖 第38頁/共94頁第三十八頁，共95頁。392光接收機(jī) 判決器和時鐘恢復(fù)電路調(diào)諧放大它的作用是用非線性處理后的波形來激勵調(diào)諧放大器，然后在它的諧振回路中選出時鐘頻率fb的簡諧波，經(jīng)調(diào)諧放大后的波形如圖4-17(d)所示。限幅經(jīng)過(jnggu)限幅，可將上

13、述簡諧信號波形變?yōu)槿鐖D4-17(e)所示的波形。整形、移相整形電路將經(jīng)限幅后的波形變?yōu)榫匦蚊}沖；移相網(wǎng)絡(luò)再將此矩形脈沖串的相位調(diào)整到最佳判決時所需要的相位，最后得到如圖4-17(f)所示的時鐘信號。第39頁/共94頁第三十九頁，共95頁。402光接收機(jī) 判決器和時鐘恢復(fù)電路判決電路和碼形成電路可由與非門電路和R-S(復(fù)位位置(wi zhi)觸發(fā)器來構(gòu)成。 第40頁/共94頁第四十頁，共95頁。412光接收機(jī) 圖4-22 脈沖再生(zishng)電路原理方框圖 第41頁/共94頁第四十一頁，共95頁。422光接收機(jī) 光接收機(jī)的動態(tài)范圍和自動增益控制光接收機(jī)的動態(tài)范圍D是在保證系統(tǒng)的誤碼率指標(biāo)要求

14、下，光接收機(jī)的最低輸入光功率(用dBm來描述)和最大允許輸入光功率(用dBm描述)之差，其單位為dB。它表示光接收機(jī)正常(zhngchng)工作時，光信號應(yīng)有一個范圍，這個范圍就是光接收機(jī)的動態(tài)范圍。 minmax3min3maxlg1010lg1010lg10PPPPD第42頁/共94頁第四十二頁，共95頁。432光接收機(jī) 光接收機(jī)的動態(tài)范圍和自動增益控制光接收機(jī)的自動增益控制(AGC)就是用反饋(fnku)環(huán)路來控制主放大器的增益，在采用雪崩管的光接收機(jī)中還通過控制雪崩管的高壓來控制雪崩管的雪崩增益。 第43頁/共94頁第四十三頁，共95頁。442光接收機(jī) 圖4-23 自動增益控制工作(g

15、ngzu)原理方框圖 第44頁/共94頁第四十四頁，共95頁。452光接收機(jī) 解擾、解復(fù)用和碼型變換電路在光發(fā)射機(jī)中首先進(jìn)行( jnxng)碼型變換。在光發(fā)射機(jī)中對數(shù)字碼流進(jìn)行( jnxng)擾碼處理。還需將判決器輸出的信號進(jìn)行( jnxng)解擾碼和碼型變換處理以恢復(fù)原碼流。發(fā)送端根據(jù)所輸入信號的性質(zhì)不同，將會采用不同的復(fù)用方式以提高信道的利用率，因而接收端則需進(jìn)行( jnxng)相反的操作，即解復(fù)用。第45頁/共94頁第四十五頁，共95頁。462光接收機(jī) 輔助電路輔助電路包括箝位電路、溫度補(bǔ)償(bchng)電路和告警電路等。 第46頁/共94頁第四十六頁，共95頁。472光接收機(jī) 圖4-2

16、4 STM-16光接收器電原理圖 第47頁/共94頁第四十七頁，共95頁。483光纖通信(un xin tn xn)系統(tǒng) 圖4-25 IM-DD光纖通信(un xin tn xn)系統(tǒng)原理框圖 第48頁/共94頁第四十八頁，共95頁。493光纖通信(un xin tn xn)系統(tǒng)(1) 光中繼器光脈沖信號從光發(fā)射機(jī)輸出經(jīng)光纖傳輸若干距離以后，由于光纖損耗和色散的影響，將使光脈沖信號的幅度受到衰減，波形(b xn)出現(xiàn)失真，這樣就限制了光脈沖信號在光纖中做長距離的傳輸。 第49頁/共94頁第四十九頁，共95頁。503光纖通信(un xin tn xn)系統(tǒng) 圖4-26 最簡單( jindn)的光

17、中繼器原理方框圖 第50頁/共94頁第五十頁，共95頁。513光纖通信(un xin tn xn)系統(tǒng) 圖4-27 實(shí)用(shyng)的中繼器方框圖 第51頁/共94頁第五十一頁，共95頁。523光纖通信(un xin tn xn)系統(tǒng)(2) 監(jiān)控系統(tǒng)(xtng)監(jiān)控系統(tǒng)(xtng)為監(jiān)視、監(jiān)測和控制系統(tǒng)(xtng)的簡稱。在光纖通信的監(jiān)控系統(tǒng)(xtng)中，通常采用的是集中監(jiān)控方式。 監(jiān)控內(nèi)容監(jiān)控的內(nèi)容分別包括監(jiān)視和控制兩部分。 監(jiān)控信號的傳輸在數(shù)字通信系統(tǒng)(xtng)中采用時分復(fù)用的方式來完成監(jiān)控信號的傳輸，但不同的傳輸體制，其監(jiān)控信號的傳輸方式有所區(qū)別。 第52頁/共94頁第五十二頁，共

18、95頁。534.2 衰減和色散(ssn)對中繼距離的影響4.2.1 衰減和色散對中繼距離的影響4.2.2 10Gbit/s及10Gbit/s以上(yshng)的SDH光線路4.2.3 使用光放大器的SDH高速線路第53頁/共94頁第五十三頁，共95頁。544.2.1 衰減和色散對中繼距離(jl)的影響1衰減對中繼距離的影響2色散(ssn)對中繼距離的影響3最大中繼距離的計(jì)算第54頁/共94頁第五十四頁，共95頁。551衰減(shui jin)對中繼距離的影響 一個中繼段上的傳輸(chun sh)衰減包括兩部分，其一是光纖本身的固有衰減，再者就是光纖的連接損耗和微彎帶來的附加損耗。 構(gòu)成光纖損耗

19、的原因很復(fù)雜，歸結(jié)起來主要包括兩大類：吸收損耗和散射損耗。 引起光纖損耗的因素還有光纖彎曲和微彎產(chǎn)生的損耗以及纖芯與包層中的損耗等等。 第55頁/共94頁第五十五頁，共95頁。562色散對中繼距離(jl)的影響 光纖自身存在色散，即材料色散、波導(dǎo)色散和模式色散。 對于單模光纖，因?yàn)閮H存在一個傳輸模，故單模光纖只包括材料色散和波導(dǎo)色散。 除此之外，還存在著與光纖色散有關(guān)的種種因素，其中比較重要(zhngyo)的有三類：碼間干擾、模分配噪聲和啁啾聲。 第56頁/共94頁第五十六頁，共95頁。572色散(ssn)對中繼距離的影響 (1) 碼間干擾對中繼距離的影響 系統(tǒng)的傳輸速率越高，光纖的色散(ss

20、n)系數(shù)越大，光源譜寬越寬。 第57頁/共94頁第五十七頁，共95頁。582色散(ssn)對中繼距離的影響 (2) 模分配噪聲對中繼距離的影響 激光器的光譜(gungp)特性 模分配噪聲的產(chǎn)生及影響第58頁/共94頁第五十八頁，共95頁。592色散(ssn)對中繼距離的影響 圖4-28 普通(ptng)激光器的靜態(tài)和動態(tài)譜線 第59頁/共94頁第五十九頁，共95頁。602色散對中繼距離(jl)的影響 圖4-29 高速調(diào)制時多縱模的隨機(jī)(su j)起伏 第60頁/共94頁第六十頁，共95頁。612色散對中繼距離(jl)的影響(3) 啁啾聲對中繼距離的影響 對于處于直接強(qiáng)度調(diào)制狀態(tài)下的單縱模激光器

21、，其載流子密度的變化隨注入電流的變化而變化。這樣使有源區(qū)的折射率指數(shù)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致激光器諧振腔的光通路長度相應(yīng)變化，結(jié)果致使振蕩波長隨時間偏移，這就是頻率啁啾現(xiàn)象。因?yàn)?yn wi)這種時間偏移是隨機(jī)的，因而當(dāng)受上述影響的光脈沖經(jīng)過光纖后，在光纖色散的作用下，可以使光脈沖波形發(fā)生展寬，因此接收取樣點(diǎn)所接收的信號中就會存在隨機(jī)成分，這就是一種噪聲啁啾聲。 第61頁/共94頁第六十一頁，共95頁。623最大中繼距離(jl)的計(jì)算 中繼距離是光纖通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)主要任務(wù)(rn wu)。 在中繼距離的設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮衰減和色散這兩個限制因素。 第62頁/共94頁第六十二頁，共95頁。633最大中繼距

22、離(jl)的計(jì)算 (1) 衰減受限系統(tǒng)在衰減受限系統(tǒng)中，中繼距離越長，則光纖通信系統(tǒng)的成本越低，獲得(hud)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益越高。極限值設(shè)計(jì)法 第63頁/共94頁第六十三頁，共95頁。643最大中繼距離(jl)的計(jì)算 （2） 色散(ssn)受限系統(tǒng) 光纖的色散(ssn)與帶寬 光纖每公里帶寬與L公里帶寬間的關(guān)系 光纖帶寬與半功率點(diǎn)寬度W之間的關(guān)系 色散(ssn)受限距離 a 多縱模激光器（MLM）和發(fā)光二極管（LED） b 單縱模激光器（SLM） c 采用外調(diào)制器第64頁/共94頁第六十四頁，共95頁。654.2.2 10Gbit/s及10Gbit/s以上(yshng)的SDH光線路1光源(g

23、ungyun)頻率啁啾影響 2光纖的色散特性影響 3極化模色散的影響 4系統(tǒng)功率預(yù)算限制 第65頁/共94頁第六十五頁，共95頁。661光源頻率啁啾(zhu ji)影響 為了(wi le)能夠直觀地度量其影響，因此引入啁啾系數(shù)a來評估光源的頻率啁啾影響。 啁啾系數(shù)的定義如下： dtdPPdtda21第66頁/共94頁第六十六頁，共95頁。672光纖的色散特性(txng)影響 通常將接收機(jī)靈敏度下降1dB光纖長度稱為色散受限距離。 通常在采用單縱模激光器的光纖通信系統(tǒng)中，影響接收靈敏度的因素有兩個(lin )，其一是傳輸信號的速率（即信號的信息帶寬），其二是頻率啁啾。 第67頁/共94頁第六十七

24、頁，共95頁。683極化(j hu)模色散的影響 理論上單模光纖中只傳輸一個基模，但實(shí)際上在單模光纖中的基模存在兩個模式，即橫向電場沿y方向極化和沿x方向極化的的兩個模式，它們的極化方向相互垂直，這兩種模式分別為LP01x和LP01y 。 但在實(shí)際光纖中，由于光纖形狀、折射率以及應(yīng)力等分布的不均勻，兩種模式的縱向速度(sd)不同，從而導(dǎo)致相移不同，在時間上表現(xiàn)為不同極化態(tài)之間的群時延不同，使脈沖波形出現(xiàn)展寬現(xiàn)象。 第68頁/共94頁第六十八頁，共95頁。694系統(tǒng)功率(gngl)預(yù)算限制 系統(tǒng)(xtng)功率預(yù)算是指光纖通信系統(tǒng)(xtng)中光源輸出功率與接收靈敏度之差。 為了避免光纖工作于非

25、線性狀態(tài)，通常，光源輸出光功率不得超過3dBm。 另外，信號經(jīng)信道傳輸時或多或少都會受到信道噪聲的影響。 為了解決傳輸距離較短的問題，人們在光纖通信系統(tǒng)(xtng)中采用摻餌光纖放大器（EDFA）。 第69頁/共94頁第六十九頁，共95頁。704.2.3 使用光放大器的SDH高速(o s)線路1使用EDFA的光纖通信系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn) 2EDFA在光纖通信系統(tǒng)中的應(yīng)用 3無電再生的最大中繼距離 4EDFA在級聯(lián)中可能出現(xiàn)(chxin)的問題及解決方法 第70頁/共94頁第七十頁，共95頁。711使用EDFA的光纖通信(un xin tn xn)系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)（1） 可擴(kuò)展中繼距離。（2） 具有透明

26、性。（3） 可作中繼器使用，節(jié)約( jiyu)成本。（4） 可擴(kuò)大用戶數(shù)。第71頁/共94頁第七十一頁，共95頁。722EDFA在光纖通信系統(tǒng)(xtng)中的應(yīng)用 EDFA在光纖通信系統(tǒng)中的主要作用是延長中繼距離( jl)，當(dāng)它與波分復(fù)用技術(shù)、光孤子技術(shù)相結(jié)合時，可實(shí)現(xiàn)超大容量、超長距離( jl)的傳輸。 （1） 作為前置放大器 （2） 作為功率放大器 （3） 作光中繼器使用第72頁/共94頁第七十二頁，共95頁。732EDFA在光纖通信系統(tǒng)(xtng)中的應(yīng)用 圖4-30 EDFA的應(yīng)用(yngyng) 第73頁/共94頁第七十三頁，共95頁。743無電再生(zishng)的最大中繼距離 在

27、使用光放大器的光纖通信系統(tǒng)中同樣要考慮衰減(shui jin)和色散的影響。 衰減(shui jin)受限光纖通信系統(tǒng)的中繼距離可以表示為cfsfEPFCCRCTRT/MLAAMPNGAAAPPLa第74頁/共94頁第七十四頁，共95頁。754EDFA在級聯(lián)中可能出現(xiàn)的問題(wnt)及解決方法（1） 噪聲積累影響(yngxing)（2） 光纖的非線性限制（3） 增益均衡第75頁/共94頁第七十五頁，共95頁。764EDFA在級聯(lián)中可能出現(xiàn)的問題(wnt)及解決方法 圖4-31 EDFA增益不平坦(pngtn)性對多級級聯(lián)的影響 第76頁/共94頁第七十六頁，共95頁。774.3 噪聲(zosh

28、ng)及靈敏度分析 4.3.1 IM-DD光纖通信(un xin tn xn)系統(tǒng)噪聲及靈敏度 4.3.2 EDFA的級聯(lián)系統(tǒng)第77頁/共94頁第七十七頁，共95頁。784.3.1 IM-DD光纖通信(un xin tn xn)系統(tǒng)噪聲及靈敏度1接收機(jī)噪聲(zoshng)2接收靈敏度第78頁/共94頁第七十八頁，共95頁。791接收機(jī)噪聲(zoshng)（1） 散粒噪聲和熱噪聲散粒噪聲是指圍繞一個平均統(tǒng)計(jì)值做隨機(jī)起伏波動的、由光電檢測器件自身產(chǎn)生的一種噪聲。熱噪聲是由于電子(dinz)在光電檢測器的負(fù)載電阻RL上做隨機(jī)運(yùn)動，而產(chǎn)生的電流隨機(jī)起伏的現(xiàn)象，使所傳輸?shù)男盘柛郊由狭艘环N噪聲，這種附加噪

29、聲就是熱噪聲。第79頁/共94頁第七十九頁，共95頁。801接收機(jī)噪聲(zoshng)（2） 光接收機(jī)的SNRPIN只對所接收的信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，而無放大功能。而APD除具有光電轉(zhuǎn)換功能外，還具有信號放大功能，即其平均輸出功率為IP=RGPin，其中R為響應(yīng)度。SNR隨Pin線性增大，而且與量子效率、接收機(jī)的帶寬(di kun)f以及光子能量hf有關(guān)。最佳平均雪崩增益（Gmax） 第80頁/共94頁第八十頁，共95頁。811接收機(jī)噪聲(zoshng) 圖4-32 1.55m InGaAs APD接收機(jī)最佳APD增益Gmax與入射光功率(gngl)Pin的關(guān)系第81頁/共94頁第八十一頁，共95

30、頁。822接收靈敏度 接收靈敏度是指在滿足給定誤碼率（BER=110-10）條件下，光接收機(jī)能夠接收到的最小平均(pngjn)光功率。 接收靈敏度是與系統(tǒng)誤碼性能有關(guān)的物理量。第82頁/共94頁第八十二頁，共95頁。832接收靈敏度（1） 誤碼率誤碼率是指這兩種情況(qngkung)下的誤碼概率可用下式給出： 010122)2/exp()2(21)0/1 ()0() 1/0() 1 (IIQQQQerfcBERPPPPBER第83頁/共94頁第八十三頁，共95頁。84 圖4-33 比特(b t)誤碼率和Q參數(shù)的關(guān)系 第84頁/共94頁第八十四頁，共95頁。852接收靈敏度（2）Q與接收靈敏度之

31、間的關(guān)系(gun x) )G()(2TA_T2/12T2sQfFqRQPPGRQ第85頁/共94頁第八十五頁，共95頁。864.3.2 EDFA的級聯(lián)系統(tǒng)(xtng) 1級聯(lián)光放大器系統(tǒng)(xtng)的信噪比 2級聯(lián)光放大器系統(tǒng)(xtng)的接收靈敏度 第86頁/共94頁第八十六頁，共95頁。871級聯(lián)光放大器系統(tǒng)(xtng)的信噪比 （1） 自發(fā)輻射噪聲基中自發(fā)輻射的光子中的一部分疊加在放大的光纖傳輸模上一起沿光纖傳輸，并會被后面(hu mian)的放大器放大，這就產(chǎn)生了自發(fā)輻射噪聲（ASE）。ASE的總功率是由帶寬為B0的光纖中所有模式所攜帶的ASE的積累。ASE總功率為0spASE) 1(2BGhfnP第87頁/共94頁第八十七頁，共95頁。881級聯(lián)光放大器系統(tǒng)(xtng)的信噪比 （1） 自發(fā)輻射噪聲自發(fā)輻射因子nsp表示(biosh