2020年光纤通信技术第七章参照模板

•总线拓扑结构
PN PTC1 1 CN1
若取 =0.05, C=0.05, PT =1mW 和 PN=0.1W,
则N的最大值? N=61
如何进一步增加分支数？
在总线上周期地接入光放大器提升功率，可以克 服上述限制，只要光纤色散的影响限制在可忽略 的程度，允许分配的用户数将可大大增加。
7.1.3 局域网
又与波长有关，所以BL积与波长有关。
第一代光波系统: 0.85m,BL积 1 (Gb/s).km 第二代光波系统：1.3m,BL积 100 (Gb/s).km 第三代光波系统：1.55m, 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
•无源星形结构：采用星形耦 合器等无源光器件在光域进行 分配。由于从一个节点的输入 被分配到许多输出节点，因此 传送到每个节点的功率将受用 户数的限制。
第七章 光纤通信系统的性能与设计
7.1 光纤通信系统结构 7.2 光纤损耗对系统的限制 7.3 光纤色散对系统的限制 7.4 光纤中的非线性光学效应对系统的影响 7.5 信道串扰 7.6 光纤通信系统设计中的功率预算
•环形拓扑结构
1
N
2
N-1
N-2
•点到点连接将节点依次相 连以形成单个闭合环。各节 点中均设置有发送机－接收 机对，均可发送和接收数据， 也用作中继器。
•一个令牌（一个预先确定 的比特率）在环内传递，每 个节点都监视比特率以监听 它自己的地址和接收数据。
•随着光纤分布式数据接口 FDDI的标准接口的出现， 光纤LAN开始普遍采用环 形拓扑结构。
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
7.1.1 点到点的传输系统
光放大器：将接收到的微弱光比特流信号直接放大而
不光发需送将机其转换为电再信生号器。(1R) 再生器
光接收机
光放大器不能无限制级联，因为色散导致的脉冲畸变 最T终x限制了系统的R性x T能x。光-电-光R再x T生x中继则不存R在x这
7.2 光纤损耗对系统的限制
•FDDI
双环结构， superior reliability and robustness
•星形拓扑结构
2
1
3
Star
N coupler
4
N-1
•所有节点都通过点到点连接 接到中心站(中枢节点)上。
•有源星形结构：所有到达的 光信号都通过光接收机转换为 电信号，再将电信号分配以驱 动各个节点的光发送机。
•总线拓扑结构
缺点：信号损耗随分路数指数增加。限制 了单根光纤总线服务的范围和用户数。
若忽略光纤自身的损耗，则第N个分支可得到的
功率为：
PN
PTC1 1 CN1
PN----第N个分支功率；PT----发送功率；C----分路器的功 率分路比；----分路器的插入损耗；并假设每个分路器的
C和都相同。
种问题。
光光发-电送-机光中继：实际放大上器是一个接收放机大一器个发送机光对接，收机 它T将x检测到的微弱变形光信号，变为电信号，经放R大x 整形后变成规则的电比特流，再调制光发送机，恢复 原光比特采用流再继生续器和沿光光放大纤器传作输为周。期性损耗补偿的点到点连接
7.1.1 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
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 1 光发射机 2 光发射机 3
光发射机 N
MUX
EDFA
DEMUX
功放
线放
预放
1 光接收机 2 光接收机 3 光接收机
N 光接收机
典型的点对点光纤通信系统
7.1.2 光纤分配网
功能：光纤通信系统不仅要求传送信息，而且要 求将信息分配给多个用户
设计一个系统时所必须考虑的：
1．预期(或可能)的传输距离 2．数据速率或信道带宽； 3．误码率(BER)。
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：
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
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
应用：光缆电话网、公用天线电视(CATV)、宽 带综合业务数字网（B-ISND）
特点：传输距离较短、带宽要求宽 结构：树型拓扑、总线拓扑
•树形拓扑结构
Hub
Hub
Hub
Hub
Hub
信道在中心点分配，光纤的作 用与点到点连接系统类似。
•总线拓扑结构
1
3
4
wenku.baidu.com
Bus
2
N
单根光纤承载整个业务范围的多信道光信号，通过光接头完 成分路，光分路器将一小部分功率分送给每个用户。多路视 频信道分配CATV系统；高清晰度电视HDTV。
光纤通信技术第七章
光纤通信系统的性能与设计
王发强
Fq_wang@163.com
信息光电子科技学院
华南师范大学
第七章 光纤通信系统的性能与设计
7.1 光纤通信系统结构 7.2 光纤损耗对系统的限制 7.3 光纤色散对系统的限制 7.4 光纤中的非线性光学效应对系统的影响 7.5 信道串扰 7.6 光纤通信系统设计中的功率预算
局域网：在光纤通信系统中，要求在网络中一个 局部区域内（如在一个大学校园内）的大量用户 相互连接，使任何用户可以随机地进入网络，将 数据传送给其他任何用户。
LAN中要求对每个用户提供随机的收发数据功能， 存在网络协议问题。
结构：总线型Bus、 环型Ring、 星型Star
例子：“以太网” 协议：碰撞检测的载波侦听多路存取（CSMA/CD） 限制：与每个分支的损耗有关，用户数不能太多。
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
系统考虑
确定波长：短距离，850nm 长距离，1300nm，1550nm
确定光电检测器：PIN，APD，参考图8.3 确定光源
选择合适的光纤
7.1 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