波分复用光纤传输系统的结构设计及性能研究

通信工程

专业综合实践

课程名称：专业综合实践

设计题目：波分复用光纤传输系统的结构设计及性能研究学院：电气信息学院

专业年级：通信工程2011级

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在当今的时代光纤通信系统的发展速度越来越快。很多光纤系统应运而出，这些系统通常有很多个信号的通道以及不同种类的拓扑结构，另外这些系统的非线性器件和非高斯噪声源也是有许多的不同，所以这就需要大量人员去对这些系统进行设计和分析。

WDM作为现在光通信的主流技术，对它的研究有重要的现实意义。在本论文将对W DM光传输系统的调制方式、EDFA和WDM光传输系统进行设计仿真，并得到一些有参考价值的结论。论文的主要工作及成果是对掺饵光纤放大器(EDFA)进行设计仿真，用optical system仿真软件对WDM光传输系统进行仿真，验证2路信道下的系统性能，并提出一个方案，达到系统性能与传输速率的平衡。

关键字：WDM 光纤放大器EDFA 掺饵光纤WDM光传输系统

摘要---------------------------------------------------------------2 目录---------------------------------------------------------------3 第一章绪论--------------------------------------------------------4 1.1 研究背景及意义---------------------------------------------------------4 1.2 光纤通信技术的发展-----------------------------------------------------4 1.3 波分复用技术的发展-----------------------------------------------------5 1.4 TDM FDM WDM的特点及应用场合---------------------------------------------5 1.5 仿真软件OptiSystem的使用-----------------------------------------------6 第二章波分复用技术------------------------------------------------6

2.1 WDM技术简介------------------------------------------------------------6 2.2 波分复用技术的特点-----------------------------------------------------8 2.3 波分复用在光纤中的应用-------------------------------------------------8 第3章 WDM的结构设计-----------------------------------------------9

3.1 WDM系统的基本形式------------------------------------------------------9 3.2 WDM系统的基本结构-----------------------------------------------------10 3.3 光波分复用器和解复用器------------------------------------------------10 3.4 WDM技术目前存在的问题-------------------------------------------------11第四章 WDM光传输系统的性能研究及仿真------------------------------11

4.1 点到点2信道WDM光传输系统仿真系统图-----------------------------------11 4.2 点到点2信道WDM光传输系统仿真结果图-----------------------------------12 4.3 点到点2信道在频率为120,100,80下的输入频谱图--------------------------15 4.4 点到点2信道在频率为120,100,80下的输出频谱图--------------------------17第五章系统仿真结果分析-------------------------------------------18参考文献----------------------------------------------------------19

第一章绪论

1.1 研究背景及意义

我国在1970年的时候，在光纤通信技术上有了一个重大的突破，例如光纤性能的损耗，半导体激光器的各项性能等，也就是这个时候，宣告了我国正式开始了光纤通信的实际应用阶段，此后的30多年里，我国对半导体激光发射器又有了进一步的研究，只在光线的技术也十分成熟了，从原来的10公里、44兆比特每秒的低速率近距离传输发展到如今数十到百G比特每秒、数千公里的高速率、远距离传输。如今光纤通信飞速的发展使人们应接不暇，远远超越了人们的预期，光纤通信技术已成为当今社会的一个必不可少的存在，回想过去80年代后期的PDH系统，到90年代中期的SDH系统，再到如今的WDM光纤通信网络系统，无一不证明着光纤通信的飞速发展，以及其在未来通信技术里的地位。

随着Internet 的迅猛发展，因特网业务和其它新型数据通信业务在整个世界范围内得到了极大应用，这就对整个通信骨干网的传送带宽提出了很大的要求，并出现了光纤耗尽现象和对带宽的无限渴求。

WDM光传输系统能解决传送网面临着巨大带宽需求和网络业务调度等压力，能更好地利用光纤的带宽资源，能提供更多的带宽，减低中继成本，同时支持业务的灵活调度。所以该门技术可以应用的方面十分的广阔。WDM技术的研究现状十分可观，不仅长途干线传输网中有其技术的支持，在城域网中该门技术也有着十分重要的地位。如今WDM光通信系统应经在实际的网络生活中有了大量的应用，成为了整个骨干光纤通信网络的首选的重要技术。

1.2 光纤通信技术的发展

光纤通信是以信息载体，以光纤作为传输媒介的通信方式。光纤通信技术是近30年迅猛发展起来的高新技术，给世界通信技术乃至国民经济、国防事业和人民生活带来了巨大变革。

光纤通信的发展可以分为以下几个进程：

第一代光纤通信系统，是以1973-1976年的850nm波长的多模光纤通信系统为代表。

第二代光纤通信系统，是70年代末，80年代初的多模和单模光纤通信系统。第三代光纤通信系统，是80年代中期以后的长波长单模光纤通信系统。

第四代光纤通信系统，是指进入90年代以后的同步数字体系光纤传输网络。

1966年，英籍华人高锟预见利用玻璃可以制成衰减为20db/km的通信光导纤维。当时，世界上最优秀的光学玻璃衰减达1000db/km左右。1970年，美国康宁公司首先研制成衰减为20db/km的光纤。同一年贝尔实验室研制成功室温下可以连续工作的半导体激光器，其体