《光纤通信》课程设计
光纤通信课程设计报告

光纤通信课程设计报告一、课程目标知识目标:1. 让学生理解光纤通信的基本原理,掌握光纤的传输特性以及光纤的类型和结构。
2. 使学生掌握光纤通信系统的组成,了解发射机、光纤、接收机等关键部件的工作原理。
3. 让学生掌握光纤通信的优点,了解其在现代通信领域的应用。
技能目标:1. 培养学生运用光纤通信知识解决实际问题的能力,学会分析光纤通信系统的性能指标。
2. 提高学生的实验操作能力,通过实践掌握光纤的连接、敷设和测试方法。
3. 培养学生运用所学知识进行小组合作和交流表达的能力。
情感态度价值观目标:1. 激发学生对光纤通信技术的好奇心和探究欲望,培养其创新意识和科学精神。
2. 培养学生热爱科学、勤奋学习的态度,使其认识到科学技术对社会发展的贡献。
3. 引导学生关注我国光纤通信领域的发展,增强国家自豪感和责任感。
本课程针对高年级学生,课程性质为理论实践相结合。
在分析课程性质、学生特点和教学要求的基础上,将课程目标分解为具体的学习成果。
后续教学设计和评估将以此为基础,确保学生能够达到预期学习效果。
二、教学内容1. 光纤通信原理- 光纤的结构与分类- 光纤的传输特性:模式、带宽、损耗- 光的发射与接收原理2. 光纤通信系统组成- 发射机:光源、调制器- 光纤:单模光纤、多模光纤- 接收机:光检测器、解调器3. 光纤通信技术的应用- 现代通信网络中的应用- 不同场景下的光纤敷设与接入技术- 光纤通信在我国的发展现状与趋势4. 光纤通信性能分析- 系统性能指标:速率、误码率、距离- 影响光纤通信性能的因素- 提高系统性能的方法和技术5. 实践操作- 光纤的切割、熔接和测试- 光纤通信实验:搭建简易光纤通信系统- 小组合作:设计并分析光纤通信方案教学内容根据课程目标进行选择和组织,确保科学性和系统性。
教学大纲明确以下安排和进度:- 第1周:光纤通信原理- 第2周:光纤通信系统组成- 第3周:光纤通信技术的应用- 第4周:光纤通信性能分析- 第5周:实践操作(实验课)教材章节对应如下:- 第1-2章:光纤结构与特性、光纤通信原理- 第3章:光纤通信系统组成- 第4章:光纤通信技术与应用- 第5章:光纤通信性能分析与优化教学内容紧密联系课本,旨在帮助学生掌握光纤通信知识,提高实践操作能力。
光纤通信课程设计

光纤通信课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解光纤通信的基本原理,掌握光纤的传输特性和优点。
2. 学习光纤的构造、分类及其在通信系统中的应用。
3. 掌握光纤通信系统的基本组成部分,了解其工作原理。
技能目标:1. 能够运用所学知识分析光纤通信系统中信号传输与接收的过程。
2. 学会使用光纤通信设备,进行简单的光纤连接与测试操作。
3. 能够设计并搭建简单的光纤通信实验模型,验证光纤通信原理。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对光纤通信技术的好奇心和探索精神,激发其学习兴趣。
2. 增强学生对我国光纤通信技术发展的了解,培养其民族自豪感。
3. 培养学生团队协作意识,提高沟通与交流能力。
分析课程性质、学生特点和教学要求,本课程旨在通过理论教学与实践操作相结合,帮助学生掌握光纤通信的基础知识,培养其实践操作能力。
课程目标具体明确,便于后续教学设计和评估。
在教学过程中,注重激发学生的学习兴趣,引导其主动探索,提高其分析问题和解决问题的能力。
同时,关注学生情感态度价值观的培养,使其在学习过程中形成正确的价值观和积极的人生态度。
二、教学内容1. 光纤通信原理- 光纤的结构与分类- 光的传播原理- 光纤的传输特性2. 光纤通信系统组成- 发射与接收设备- 光纤与光缆- 中继器与光纤分路器3. 光纤通信技术应用- 光纤通信在我国的发展- 光纤通信在实际应用中的优势- 光纤通信在生活中的应用案例4. 实践操作- 光纤连接与测试- 光纤通信实验模型设计与搭建- 信号传输与接收分析教学内容依据课程目标进行选择和组织,保证科学性和系统性。
教学大纲明确如下安排:第1周:光纤通信原理第2周:光纤通信系统组成第3周:光纤通信技术应用第4周:实践操作(分组进行实验设计与操作)教学内容与课本紧密关联,涵盖光纤通信基础知识、系统组成、应用及实践操作等方面,旨在帮助学生全面掌握光纤通信技术。
三、教学方法本课程采用多样化的教学方法,旨在激发学生的学习兴趣,提高其学习主动性和实践能力。
光纤通信技术课程设计

光纤通信技术课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握光纤通信技术的基本原理、应用和发展趋势。
通过本课程的学习,学生将能够:1.知识目标:理解光纤通信的基本原理,包括光的传播、光纤的构造和特性、光信号的调制和解调等;掌握光纤通信系统的基本组成,包括光源、光纤、光接收器等;了解光纤通信技术的应用领域和未来发展趋势。
2.技能目标:能够使用光学仪器和设备进行光纤通信实验;具备分析和解决光纤通信系统中出现的问题的能力。
3.情感态度价值观目标:培养学生对新技术的敏感性和好奇心,使学生认识到光纤通信技术在现代社会中的重要性和前景,提高学生的社会责任感和使命感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括光纤通信的基本原理、光纤通信系统的组成、光纤通信技术的应用和发展趋势。
具体包括以下章节:1.光纤通信概述:介绍光纤通信的定义、特点和应用领域。
2.光的传播:讲解光在光纤中的传播原理,包括光纤的构造和特性、光的传播模式等。
3.光信号的调制和解调:介绍光信号的调制方法和解调原理,包括强度调制、相位调制、频率调制等。
4.光纤通信系统:讲解光纤通信系统的基本组成,包括光源、光纤、光接收器等,以及各部分的作用和功能。
5.光纤通信技术的应用:介绍光纤通信技术在各个领域的应用,如通信、电力、交通等。
6.光纤通信技术的未来发展:讲解光纤通信技术的发展趋势,如高速光纤通信、光纤到户等。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性,本课程将采用多种教学方法,如讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。
具体如下:1.讲授法:通过讲解光纤通信的基本原理、概念和应用,使学生掌握光纤通信技术的基本知识。
2.讨论法:学生就光纤通信技术的相关问题进行讨论,培养学生的思考能力和团队协作精神。
3.案例分析法:通过分析实际案例,使学生更好地理解和掌握光纤通信技术的应用。
4.实验法:让学生亲自动手进行光纤通信实验,提高学生的实践能力和解决问题的能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,本课程将选择和准备以下教学资源:1.教材:选用国内外优秀的光纤通信技术教材,如《光纤通信原理》等。
光纤通信课程设计

《光纤通信》课程设计学院:姓名:班级:学号:指导老师:高速光纤通信中的偏振模色散及其补偿技术目录1.引言 (03)2.光纤中偏振模色散的定义 (03)3.偏振模色散的测量方法 (05)4.偏振模色散的补偿技术 (05)4.1光补偿方案之一 (05)4.2光补偿方案之二 (05)4.3电补偿方案之一 (06)4.4电补偿方案之二 (06)5.偏振模色散的研究动态 (07)6.结束语 (08)摘要偏振模色散已成为当前发展下一代高速长距离光纤传输系统的主要限制因素。
介绍了偏振模色散的概念、描述方法以及测试和补偿技术。
根据国外的研究情况和我国的具体实情,指出研究偏振模色散的测试和补偿技术对提高高速光纤通信技术的水平具有重大意义。
最后在此基础上提出了开展相关研究的建议。
关键词高速光纤通信,偏振模色散,补偿技术1.引言当代社会是信息化的社会,用户对通信容量的需求日益增加。
在这种需求的推动下,作为现代长途干线通信主体的光纤通信一直在朝着高速率、大容量和长距离的方向发展。
在单信道速率不断提升的同时,密集波分复用技术(DWDM)也已日趋成熟并商用化。
从技术的角度来看,限制高速率信号长距离传输的因素主要包括光纤衰减、非线性和色散。
掺铒光纤放大器(EDFA)的研制成功,使光纤衰减对系统的传输距离不再起主要限制作用。
而非线性效应和色散对系统传输的影响随着非零色散位移光纤(NZDSF)的引入也逐渐减小和消除。
随着单信道传输速率的提高和模拟信号传输带宽的增加,原来在光纤通信系统中不太被关注的偏振模色散(PMD)问题近来变得十分突出。
与光纤非线性和色散一样,PMD能损害系统的传输性能,限制系统的传输速率和距离,并被认为是限制高速光纤通信系统传输容量和距离的最终因素。
正是由于PMD对高速大容量光纤通信系统有着不可忽视的影响,所以近十几年来,已引起了广泛关注,并正成为目前光纤通信领域研究的热点。
2.光纤中偏振模色散的定义单模光纤中,基模是由两个相互垂直的偏振模组成的。
光纤通信课程设计matlab

光纤通信课程设计matlab一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握光纤通信的基本原理和技术,通过MATLAB仿真实验,使学生能够熟练运用MATLAB进行光纤通信系统的仿真和分析。
具体的教学目标如下:1.知识目标:•掌握光纤的基本特性及光纤通信的基本原理;•理解光纤通信系统的组成部分及其工作原理;•熟悉MATLAB在光纤通信领域的应用。
2.技能目标:•能够使用MATLAB进行光纤通信系统的仿真实验;•能够对仿真结果进行分析和解释;•能够运用所学知识解决实际光纤通信问题。
3.情感态度价值观目标:•培养学生的创新意识和团队协作精神;•增强学生对光纤通信技术的兴趣和热情;•培养学生对科技发展的责任感和使命感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分:1.光纤通信概述:介绍光纤通信的基本概念、发展历程和应用领域;2.光纤的特性:讲解光纤的传输原理、损耗机制和色散特性;3.光纤通信系统:介绍光纤通信系统的组成部分,包括发射、传输、接收和调制解调技术;4.MATLAB在光纤通信中的应用:讲解MATLAB的基本用法,以及在光纤通信系统仿真中的应用。
5.光纤通信概述(2课时);6.光纤的特性(3课时);7.光纤通信系统(4课时);8.MATLAB在光纤通信中的应用(6课时)。
三、教学方法为了提高教学效果,本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学:1.讲授法:用于讲解光纤通信的基本原理和概念;2.案例分析法:通过分析实际案例,使学生更好地理解光纤通信系统的组成和工作原理;3.实验法:让学生动手进行MATLAB仿真实验,培养实际操作能力;4.讨论法:鼓励学生积极参与课堂讨论,提高沟通和协作能力。
四、教学资源1.教材:选用《光纤通信原理与技术》等国内外优秀教材;2.参考书:提供《MATLAB教程》等相关参考书籍;3.多媒体资料:制作精美的课件和教学视频,方便学生课后复习;4.实验设备:提供计算机、MATLAB软件及相关实验设备,为学生提供动手实践的机会。
光纤通信本科课程设计

光纤通信 本科课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解光纤通信的基本原理,掌握光纤的传输特性和优势。
2. 学习光纤的组成结构,了解不同类型的光纤及其应用场景。
3. 掌握光发射器、光接收器的工作原理及其在光纤通信中的作用。
4. 理解光纤通信系统中常用的编码和解码技术。
技能目标:1. 能够运用光纤通信相关知识,分析并解决实际通信问题。
2. 学会使用光纤通信设备,进行简单的光纤连接和测试操作。
3. 能够设计简单的光纤通信系统,并进行性能评估。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对光纤通信技术的好奇心和探究精神,提高学习兴趣。
2. 增强学生的团队合作意识,培养在光纤通信实验和项目中相互协作的能力。
3. 让学生认识到光纤通信在现代通信领域的重要地位,增强社会责任感和使命感。
课程性质:本课程为本科阶段的光纤通信课程设计,旨在帮助学生巩固光纤通信的基础知识,提高实践操作能力。
学生特点:本科学生具备一定的理论基础,具有较强的学习能力和动手能力,对新技术和新知识充满好奇心。
教学要求:结合学生特点,注重理论与实践相结合,充分调动学生的主观能动性,提高学生的实际操作能力和问题解决能力。
通过课程设计,使学生在掌握光纤通信基本知识的基础上,具备实际应用和创新能力。
教学过程中,将目标分解为具体的学习成果,以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 光纤通信原理- 光纤的结构与分类- 光纤的传输特性- 光的传播原理2. 光纤通信器件- 光发射器:LED、LD、光泵浦源- 光接收器:PIN光电二极管、APD- 光纤连接器、耦合器、波分复用器3. 光纤通信系统- 系统组成与工作原理- 常用编码解码技术- 光纤通信系统的性能指标4. 光纤通信网络- 网络结构及其应用- 光纤通信技术在现代通信网络中的应用- 光网络的发展趋势5. 光纤通信实验- 光纤的切割、熔接与测试- 光发射器与光接收器的性能测试- 光纤通信系统的搭建与性能评估教学内容根据课程目标制定,涵盖光纤通信的基本原理、器件、系统、网络及实验操作等方面。
光纤与通信课程设计

光纤与通信课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解光纤的基本原理,掌握光纤通信的优势和应用场景。
2. 学生能掌握光纤的构造、分类和主要性能参数。
3. 学生了解光纤通信系统中常用的设备及其功能,如光发射器、光接收器等。
技能目标:1. 学生能运用所学知识分析光纤通信系统的性能,并进行简单的系统设计。
2. 学生能通过实验操作,掌握光纤的连接、敷设和测试方法。
3. 学生具备运用光纤通信技术解决实际问题的能力。
情感态度价值观目标:1. 学生培养对光纤通信技术的好奇心和探索精神,激发学习兴趣。
2. 学生认识到光纤通信在现代社会中的重要性,增强社会责任感和创新意识。
3. 学生在小组合作中培养团队精神和沟通能力,学会尊重他人意见。
课程性质:本课程为高中信息技术课程,旨在让学生了解光纤通信技术的基本原理和应用,提高学生的信息素养和实际操作能力。
学生特点:高中学生具有较强的逻辑思维能力和动手实践能力,对新技术和新知识充满好奇。
教学要求:结合学生特点,注重理论与实践相结合,提高学生的实际操作能力和解决问题的能力。
通过小组合作、实验探究等形式,培养学生的团队协作和创新能力。
将课程目标分解为具体的学习成果,为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分:1. 光纤通信原理:介绍光纤通信的基本原理,如光的全反射、光纤的种类和结构,使学生理解光纤通信的物理基础。
2. 光纤的特性:讲解光纤的主要性能参数,如损耗、带宽、色散等,以及影响这些参数的因素。
3. 光纤通信设备:介绍光纤通信系统中常用的设备,如光发射器、光接收器、光纤耦合器等,并分析其功能和工作原理。
4. 光纤通信系统的设计与实现:通过案例分析和实验操作,让学生了解光纤通信系统的设计方法和实现步骤,掌握简单系统的设计能力。
5. 光纤通信应用:介绍光纤通信在现实生活中的应用场景,如通信网络、数据中心、光纤到户等,使学生认识到光纤通信的重要性。
光纤通信技术课程设计

光纤通信技术课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解光纤通信的基本原理,掌握光纤的构造、分类和特性;2. 掌握光纤通信系统中光源、光检测器、光纤放大器等关键器件的工作原理;3. 了解光纤通信系统的组成、应用领域及其优缺点。
技能目标:1. 能够分析光纤通信系统的性能指标,如带宽、误码率等;2. 学会使用光纤通信设备,进行简单的光纤连接、熔接和测试操作;3. 能够运用所学知识,设计简单的光纤通信方案,解决实际问题。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对光纤通信技术及其应用的兴趣,激发学生的探索精神和创新意识;2. 增强学生对我国光纤通信技术发展的了解,提高学生的民族自豪感;3. 通过学习光纤通信技术,培养学生团队合作意识,提高沟通协调能力。
分析课程性质、学生特点和教学要求,本课程旨在使学生在掌握光纤通信基本知识的基础上,提高实践操作能力和创新能力。
课程目标具体、可衡量,便于教师进行教学设计和评估。
通过本课程的学习,学生将能够全面了解光纤通信技术,为今后的学习和工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 光纤通信基本原理- 光纤的结构、分类及其特性;- 光在光纤中的传输原理;- 光纤的损耗与色散。
2. 光纤通信系统关键器件- 光源:LED、LD、FP激光器等;- 光检测器:PIN光电二极管、APD等;- 光放大器:EDFA、拉曼放大器等。
3. 光纤通信系统的组成与应用- 光发射机、光接收机、光纤、光缆等组成部分;- 光纤通信系统的应用领域及优缺点;- 典型光纤通信系统案例分析。
4. 光纤通信性能指标与测试- 带宽、误码率、信噪比等性能指标;- 光纤连接、熔接技术;- 光纤通信设备测试方法。
5. 光纤通信技术实践- 光纤连接、熔接、测试操作实践;- 设计简单的光纤通信方案;- 分析实际应用中的光纤通信问题。
教学内容依据课程目标,结合教材章节进行选择和组织,保证科学性和系统性。
教学大纲明确,涵盖光纤通信技术的基本理论、关键器件、系统组成、性能指标、测试方法及实践应用等方面,旨在帮助学生全面掌握光纤通信技术知识。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
光孤子是光纤中两种最基本的物理现象,即群速度色散和SPM共同的作用形成的。光纤中的强度引起的折射率非线性SPM效应(光学柯尔效应),在反常区导致的光脉冲压缩可以抵消GVD效应形成的光脉冲展宽,从而保持光脉冲传输过程中的形状不变。光孤子的形成机理是光纤中群速度色散和自相位调制效应在反常区的精确平衡。二而光纤耗损造成的脉冲能量的损失,则用每一段传输距离后的光放大器来补偿,保持其非线性效应作用的存在。
(4)周期性集总式色散补偿,即为降低高的集总式色散补偿产生的色散波,沿传输系统周期的接入短的色散参数较低的正色散光纤或其他的色散补偿元件,将集总式补偿变成准分布的补偿,达到更好的补偿效果。
(5)色散管理孤子。他也是一种周期性分布式补偿方案。由于光纤的色散在空间上交替变化,脉冲在传输过程中经历周期性德展宽和压缩,非常的稳定色散管理孤子与等效的常规孤子相比有更好的性能,通过合理的选择色散图,可以使光纤的净色散很低,减少脉冲的Gordon抖动,孤子的相互作用也小很多。
7.高阶光孤子脉冲脉宽压缩技术
利用高阶光孤子在前1/3周期脉宽变化规律,补充耗损产生脉冲加宽来提高系统的中继距离。
光孤子通信的研究现状和展望
光孤子通信是实现超长距离高速通信的重要手段,被认为是第五代光纤通信系统。今年来美日英相继进行了光孤子通信传输的实验,例如美国的贝尔实验室先后进行了传输40000km,6000km和15000km的光孤子数据传输实验,证明了光孤子跨洋通信的可能性,该实验室还完成了32Gbit/s传输90km无误码的光孤子数据传输实验。日本的KDD公司与美国的AT&T公司合作建设的新的越洋海底光缆,即TPC-6工程,采用了光孤子技术,其传输能力达到了100Gbit/.s,距离在10000km以上。目前光孤子传输实验可实现的最高码率和最大传输距离分别为160Gbit/s和106km。如果采用波分复用技术偏振复用和正交偏振等技术光孤子传输系统的有效码率还可以提高数倍,甚至能达到Tbit/s数量级。未来光孤子传输系统研发的趋势很可能包括以下三方面:(1)重视组合功能部件的研制,即将光孤子通信系统中的半导体激光器、光纤、放大器、耦合器、等集成在几个大的功能块中,使其更趋于实用化;(2)随着光纤孤子激光器的发展,光孤子传输系统很可能想着全光纤孤子传输的方向发展;(3)目前光孤子传输研究中的光孤子仅限一负色散区的光孤子,由于光纤正色散区比负色散区范围大,所以研究在正色散区传输的暗孤子是个很有价值的课题。应为暗孤子传输的距离比亮孤子长约一倍,而且脉冲展宽慢,受光纤耗损的影响比亮孤子也较小,所以暗孤子光纤通信很可能成为未来光孤子传输的主导方向。
(2)终端正色散补偿与在线滤波控制混合补偿,即借助前级滤波器的预处理作用,降低终端正色散补偿光纤的补偿总量和由此产生的色散波,已达到最佳的控制效果。
(3)周期性分布式补偿,即传输系统用长度接近的正负色散光纤连接而成,正色散光纤不仅起到色散补偿作用,而且也是传输链路的主要组成部分,正负色散光纤色散参数和长度依一个孤子周期内平均色散为较低的负色散要求而定,以实现长放大器间距,低噪声孤子稳定传输。
3.孤子放大
光孤子损耗的存在导致孤子能量不断地减少,使得补偿色散展宽的非线性自相位调制效应减弱和光脉冲展宽,严重的影响了光孤子的传输距离和容量,因而在光纤通信系统中需要在光纤线路上每隔一定的距离对光孤子进行一次放大。这种放大技术成为了光孤子通信系统传输距离和容量的决定因素。
目前所应用的孤子放大技术有两种:一种是分布式光放大技术,最大的特点是可以对光信号直接进行放大,所使用的是SRS放大器或分布式EDFA。SRS放大的优点是:光纤本身是光放大介质,由于分布式放大,所以周期性的扰动小,只要保证泵浦周期小于8倍的孤子周期,就可保持孤子的稳定传输。SRS放大器的缺点是泵浦效率很低,未达到实用的增益,再者SRS放大器还存在噪音。所以这个方法距离光孤子通信的实用化还有一定的距离。分布式EDFA是使用低浓度的掺饵光纤作为传输介质,优点是增益高,所需的泵浦功率低,同时可使用半导体激光器来实现,通信的容量大,泵站的间隔长,且擦人的损耗小噪音小。另一种是集总式EDFA,在光纤线路中每隔一定的距离接入EDFA来补偿孤子的能量损失。这是目前光孤子通信的应用的主题方案,比较经济实用。他的缺点是孤子幅度与能量起伏较大,会产生色散波,因而稳定性不如分布式的好。
光孤子通信具有传输容量大、距离长、误码率低和抗噪声能力强等优点,一经提出,便显示出突出的优越性和巨大的发展前景。但这一领域目前处于理论研究和实验的阶段,距离码速乘积的上限受到多个参数的影响,包括光脉冲占空比、光纤的有效截面、光纤的非线性系数、光纤损耗、光纤色散、放大器间距、放大器、增益、传输距离、孤子脉宽和接收判决门限等参数,处理ASE噪声与Gordon限制,孤子相互作用、系统参数适配、非均匀扰动及由此产生的色散波与不稳定性。近几年来,人们对光孤子研究的领域不断扩展,取得了重大的进展,例如,光孤子的WDM应用和准孤子理论。光孤子通信实验系统中,最大放大间距受到限制,如何延长放大间距,减少放大器数量,降低成本是光孤子通信亟待解决的一个问题。
5.ASE噪声控制
对于超长距离的光孤子传输系统,往往使用上百个甚至上千个EDFA进行能量的补偿,因而经过EDFA累加,ASE噪音成为系统的主要噪声源。ASE噪音会引起孤子中心频率的抖动,再加上光纤色散,中心频率抖动将转化为孤子到达接收端时间的抖动。此效应使系统的极限通信距离受到限制,并使输入功率容许变化范围减小。
《光纤通信》课程设计报告
设计名称:光纤中光孤子传输特性
专业:08光信息科学与技术
成员姓名:张XX、胡X、
成员学号:
指导老师:李X
光纤中光孤子传输特性
光孤子理论的出现,对于现代通信技术的发展起到了里程碑的作用。因为现代通信技术的发展一直朝着两个方向的努力:一是大容量的传输,二是延长中继距离。光孤子传输不变形的特点决定了他在通信领域的应用前景。普通的光纤通信必须每隔几十千米设立一个中继站,经对信号的脉冲整形放大误码检查后再发射出去,而用光孤子通信则可不设中继站,只要对光纤损耗进行增益补偿,即可把光信号无畸变的传输到很远的地方。
光孤子传输
1.系统的构成
将光孤子作为信息的载波可实现光孤子通信,其传输系统如下图:
图光纤孤子传输系统的基本构成
该系统由5个基本功能组成:
1.光孤子发送终端(TX)
2.光孤子接受终端(RX)
3.光孤子传输光纤(STF)
4.光孤子能量补偿放大器(OA,OA1-OAn)
5.光孤子传输控制装置(TCS)
图中SS为光导体或掺饵光纤激光器,光调制器,信息源和光纤功率放大器构成,用于产生光孤子脉冲信号;RX由宽带光接收机或频谱分析仪,误码仪与条纹相机构成,用于测试系统的传输特性或通信能力;STF由普通单模光纤或色散位移光纤DSF构成,OA1--OAn由EDFA或SOA组成,TCS由导频滤波器,强度或相位调制器,非线性元件和色散补偿光纤等组成,设置在沿传输系统不同的区域,用于克服或降低由放大器放大带来的放大自发辐射噪音和相邻的孤子相互作用等对孤子通信容量的限制,提高孤子的传输特性的稳定性。其中孤子光源,孤子放大以及对ASE噪音控制技术的选择已成为光孤子传输系统中核心的技术问题。
噪音的频域滤波传输技术,在光孤子通信系统中的每个EDFA后进行一个光滤波器,当单个滤波器带宽远大于光孤子脉冲信号的带宽,而全部滤波器级联的线性带宽远小于光孤子脉冲信号带宽时,可以克服Gordon限制。由于仅在系统中接入无源光学滤波器,所以称这种控制方法为被动控制。ASE噪音可通过色散和非线性相互作用使光孤子频谱结构发生变化和平均频率发生漂移,从而减低滤波器的作用,为此可逐渐改变沿线路设置各滤波器的中心频率,这成为移频引导滤波器。ASE噪音的频域传输控制能使噪声能量光孤子均方频率和到达时间抖动大大降低,通信能力提高几倍,突破Gordon极限。但是他不能完全滤除噪声,总有一部分噪声要通过滤波器,这部分噪声积累在长途通信系统中是一种致命有害的因素。主动时域控制技术的出现,用同步调制对孤子载波频率进行控制,使被放大的ASE噪声所破坏的光孤子脉冲位置重新定时,进而消除Gordon效应造成的影响。实现的方法是沿光孤子传输的路径,每隔几个EDFA接入一个光调制器和滤波器,从光孤子数据中提取出时钟信号,输入到光调制器,对光孤子脉冲进行周期性同步调制,使光孤子脉冲变窄,频谱展宽,频率漂移和系统噪声降低,脉冲位置得到矫正和重新定时。
根据沿传输系统光纤色散的分布方式,目前提出了终端正色散补偿,终端正色散补偿与在线滤波控制混合补偿,周期性集总式色散补偿,周期性分布式补偿等几种方案。色散补偿控制技术用于光孤子通信系统可对ASE噪声,孤子相互作用与色散波等进行控制,打到提高系统传输速率,增大传输距离和通信容量的目的。
(1)终端正色散补偿。即在光纤线路终端接一段短而色散量大的正色散光纤,以补偿ASE噪声引起的孤子到达时间抖动。研究表明,当色散补偿量达到系统色散总量的50%时,对孤子定时的抖动的控制作用最佳。此方案结构简单,经济,并可用于波分复用,以提高通信容量。但是,接入的正色散容量过大会引起孤子展宽,限制控制作用发挥。
4.“动态光孤子通信”控制技术
光孤子在传输过程当中,因每段光纤输入的初始峰值功率较大,脉宽先变窄,然后经损耗光纤而逐渐展宽,在恢复到与输入脉宽大致相等的距离上用EDFA放大以恢复原来的功率。这样做的目的是使输入的光孤子预先放大,以保证光孤子脉冲在动态的起伏变化中稳定的传输更长的距离。
另外的一种是采用预加重动态光孤子通信。为了提高光放大器的间距,从补偿损耗压制色散波两方面来考虑,提高注入光孤子脉冲光功率和中继光放大器的输出功率,使其路径的平均功率等于无损耗时光孤子的阀值功率,以提高功率预加重系数。由于注入的脉冲预加重,在系统开始断非线性效应较为显著,而在放大器前非线性较弱,因此在系统中传输的脉冲不再是严格意义上的光孤子,而只是一种动态的非线性准光孤子脉冲。
2.孤子光源
光孤子源是实现超高速光孤子通信的基础,应能直接产生具有双曲正割形式的基阶光孤子。为保持光孤子的有效地传播不发生畸变,作为孤子光源的激光器必须具有足够的输出功率,且谱线展宽要尽量窄。一般要求谱线展宽宽带要在几兆HZ以下,波长可调。孤子激光器虽种类很多,但应用于通信的激光器必须满足体积小,成本低和寿命长等要求。目前光孤子通信实验系统大多是采用体积小,重复频率高的增益开关分布反射半导体激光器或锁模半导体激光器作为孤子光源,所输出的均为高斯型,因而功率较小。但经光纤放大器放大后,仍可获得足够的功率,以致能形成光孤子传输的峰值功率。