光通信复习及课件53704
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光通信培训课件
偏振复用技术
偏振复用原理
利用光的偏振态不同，将多个独立信号在同一波长上进行复用，提高传输速率和 容量。
偏振复用技术分类
包括偏振复用直接调制和偏振复用外调制两种方式。
前向纠错技术
前向纠错原理
在发送端对数据进行一定的编码处理，在接收端对接收到的数据进行解码处理，从而纠正传输过程中可能出现的 错误。
前向纠错技术分类
案例四：智慧城市中的光传输技术应用
总结词
详细描述
智慧城市对于光传输技术的需求主要体现在 城市管理和公共服务方面。通过使用光纤和 无线相结合的方式，智慧城市可以实现更高 效、更智能和更便捷的数据传输。
在智慧城市中，光传输技术被广泛应用于城 市管理和公共服务领域。例如，通过使用光 纤传感器和高速光模块，智慧城市可以实现 实时监控和管理城市的交通、公共安全和环 境质量等方面的问题。同时，光纤的无线通 信网络也可以为市民提供高速、便捷的网络
将电信号转换为光信号，通过改变光源的 发光强度或相位来实现。
驱动电路
发送模块
为光源提供合适的偏置和调制电流，以控 制光信号的幅度和相位。
将电信号转换为光信号，并进行电光转换 、调制、发送等操作。
光接收机
01
光检测器
将接收到的光信号转换为电信号 。
限幅放大器
进一步放大电信号，并消除噪声 干扰。
03
02
案例三：电力通信网中的光传输技术应用
总结词
电力通信网对于光传输技术的需求主要体现在高可靠性和安全性方面。通过使用光纤和光器件，电力通信网可以 实现更稳定、更可靠和更安全的数据传输。
详细描述
在电力通信网中，光传输技术被广泛应用于电力线路和变电站之间的互联。通过使用光纤和光器件，电力通信网 可以实现高速、大容量的数据传输，满足电力通信网对于高可靠性和安全性的需求。另外，光纤的物理特性也使 得电力通信网在遭受自然灾害或其他干扰因素时能够保持相对稳定的数据传输服务。
光通信复习及课件 (2)
产生受激辐射和产生受激吸收的物质是不同的。 设在单 位物质中，处于低能级E1和处于高能级E2(E2>E1)的原子数分别 为N1和N2。
当系统处于热平衡状态时，
N2 exp( E2 E1 )
(3.2)
N1
kT
式中， k=1.381×10-23J/K，为波尔兹曼常数，T为热力学温度。 由于(E2-E1)>0，T>0，所以在这种状态下，总是N1>N2。 这是 因为电子总是首先占据低能量的轨道。
问题：如何得到粒子数反转分布的状态呢? 这个问题将 在下面加以叙述。
2. PN
在半导体中，由于邻近原子的作用，电子所处的能态扩展成 能级连续分布的能带。能量低的能带称为价带，能量高的能带称 为导带，导带底的能量Ec 和价带顶的能量Ev 之间的能量差EcEv=Eg称为禁带宽度或带隙。电子不可能占据禁带。
增益区的导带主要是电子，价带主要是空穴，结果获得粒 子数反转分布，见图3.3(c)。
在电子和空穴扩散过程中，导带的电子可以跃迁到价带和 空穴复合，产生自发辐射光。
p
Ec
hf hf
p
Ef
p
Ev
内部电场 外加电场
电子，
n
Ec
n
Ef
n
Ev
空穴
3.3.c正向偏压下P - N结能带图 获得粒子数反转分布
3. 激光振荡和光学谐振腔
另一方面，有源层的折射率比限制层高，产生的激光被 限制在有源区内，因而电/光转换效率很高，输出激光的阈值电 流很低，很小的散热体就可以在室温连续工作。
＋
P
(a)
Ga1－ xAlxAs
E
(b)
能 量
n 折
(c) 射 率
光纤通信基础知识ppt课件
应用场景
光检测器广泛应用于光纤通信、光传 感、激光雷达等领域，特别是在高速、 长距离的光纤通信系统中，光检测器 的作用尤为关键。
光放大器
光放大器是光纤通信系统中的关键器件之一，主要分 为掺铒光纤放大器（EDFA）和拉曼光纤放大器（RA）
两类。
输入 标题
作用
光放大器的作用是对光信号进行放大，补偿光纤传输 过程中的光信号损耗，提高光纤通信系统的传输距离 和稳定性。
光检测器
分类
光检测器是光纤通信系统中的另一重 要器件，主要分为光电二极管（PIN） 和雪崩光电二极管（APD）两类。
性能参数
光检测器的性能参数包括响应度、带 宽、噪声等，这些参数直接影响着光 纤通信系统的接收灵敏度和动态范围。
作用
光检测器的作用是将光信号转换为电 信号，从而实现光信号的接收和检测。
模拟光纤通信系统的应用
03
在音频广播、视频传输等领域得到广泛应用。
光纤通信系统设计
01
光纤通信系统设计的基本原则
确保系统的传输性能、稳定性、可靠性和经济性。
02
光纤通信系统设计的主要内容
包括光源、光检测器、光纤、中继器和放大器等器件的选择和配置。
03
光纤通信系统设计的优化
通过采用先进的调制技术、编码技术等手段，提高系统的传输性能和容
性能参数
光源的性能参数包括波长、光谱宽度、输出功率、阈值电 流等，这些参数对光纤通信系统的性能和稳定性有着重要 影响。
作用
光源的作用是将电能转换为光能，为光纤通信系统提供光 信号。
应用场景
光源广泛应用于光纤通信、光传感、光谱分析等领域，特 别是在长距离、大容量的光纤通信系统中，光源的作用尤 为重要。
光纤通信发展历程
光检测器广泛应用于光纤通信、光传 感、激光雷达等领域，特别是在高速、 长距离的光纤通信系统中，光检测器 的作用尤为关键。
光放大器
光放大器是光纤通信系统中的关键器件之一，主要分 为掺铒光纤放大器（EDFA）和拉曼光纤放大器（RA）
两类。
输入 标题
作用
光放大器的作用是对光信号进行放大，补偿光纤传输 过程中的光信号损耗，提高光纤通信系统的传输距离 和稳定性。
光检测器
分类
光检测器是光纤通信系统中的另一重 要器件，主要分为光电二极管（PIN） 和雪崩光电二极管（APD）两类。
性能参数
光检测器的性能参数包括响应度、带 宽、噪声等，这些参数直接影响着光 纤通信系统的接收灵敏度和动态范围。
作用
光检测器的作用是将光信号转换为电 信号，从而实现光信号的接收和检测。
模拟光纤通信系统的应用
03
在音频广播、视频传输等领域得到广泛应用。
光纤通信系统设计
01
光纤通信系统设计的基本原则
确保系统的传输性能、稳定性、可靠性和经济性。
02
光纤通信系统设计的主要内容
包括光源、光检测器、光纤、中继器和放大器等器件的选择和配置。
03
光纤通信系统设计的优化
通过采用先进的调制技术、编码技术等手段，提高系统的传输性能和容
性能参数
光源的性能参数包括波长、光谱宽度、输出功率、阈值电 流等，这些参数对光纤通信系统的性能和稳定性有着重要 影响。
作用
光源的作用是将电能转换为光能，为光纤通信系统提供光 信号。
应用场景
光源广泛应用于光纤通信、光传感、光谱分析等领域，特 别是在长距离、大容量的光纤通信系统中，光源的作用尤 为重要。
光纤通信发展历程
光通信基础知识PPT课件
码. 间干扰
25
光通信系统
——通信光纤
（4）色散 ➢色散种类：
模间色散（单模光纤无模间色散） 波长色散（材料色散、波导色散、折射剖面色散） ➢色散表示方法： 群时延差 ➢常用光纤色散(系数) G.652光纤（B1）: （1）在1288～1339nm范围内色散系数不大于3.5 ps/nm.km （2）1550nm波长的色散系数不大于18 ps/nm.km G.655光纤（B4）:0.1ps/（nm.km）.≤D（λ）≤10.0ps/（nm.km） 26
故其可用于远距离、波分复用、高速系统。
➢新建系统在传输速率和价格允许的条件下，应优选G.655光纤。扩容
系统将原系统的G.652光纤的工作波长选择到1550nm波长，可用色散补
偿光纤来解决色散问题。
（2）衰减和非线性因素
对采用波分复用和光纤放大器的高速系统较优先选用G.655光纤和
G.652D光纤。
O′ 包层
.
19
光通信系统
——通信光纤
2、光纤的导光原理
光源发出的光射线进入光纤纤芯以后，并不是所有的光射 线都能向前传输的，符合全反射的光射线才能向前传输。
n０
θ2
O
n1
n2
O′
.
20
光通信系统
——通信光纤
3、单模光纤的主要参数 (1)几何特性：模场直径9～10μm，偏差小于10％；模场同心度误差不 得大于1μm，实际商用小于0.5μm。 (2)弯曲损耗：宏弯损耗G.652在1550nm,100圈直径为60mm的光纤所增 加的损耗不得大于1dB，G.655光纤不应大于0.5dB。
使OH漂移出长波长，大于1700nm，不在光通信系统的工作
波长范围内
光纤通信原理及基础知识ppt课件
光纤的通信原理及基础知识
编辑版pppt
0
光纤的通信原理及基础知识
第一章 光纤通信的基本原理 第二章 光纤的基本结构和分类 第三章 光纤的基本参数 第四章 光纤的制造方法
编辑版pppt
1
第一章 光纤、光缆的基本知识
§1.1 光纤通信的基本原理
信号 处理
发送端
光波导
信号 处理
接收端
编辑版pppt
2
光纤通信的基本原理
1.0
1,600 km
100 km
6km
0.5
6,400 km
400 km
25km
0.2
40,000 km 2,500 km 156km
• 当比特率大于10Gb/s, 偏振模色散必须考虑.
• 降低光纤偏振模色散值:
– 改进光纤的几何形状
• 导致裸纤的旋转
编辑版pppt
31
光纤的基本参数
偏振模色散 光纤的光学及传输特性参数之一------
8
1 非色散位移光纤 2 色散位移光纤 3 色散平坦光纤 4 非零色散位移光纤
1
4
2
4
3
0 1200
1400 1500 1600 1700 1800 nm
-4
色散D(ps/(nm•km))
-8
波长(nm)
编辑版pppt
28
光纤的基本参数
偏振模色散 光纤的光学及传输特性参数之一------
定义：
基模包含两个正交的矢量，这两个偏振矢量在传播过 程中会产生时延，从而引入偏振模色散
928km
1550nm (G.655)
4528km
1310nm (G.652)
编辑版pppt
0
光纤的通信原理及基础知识
第一章 光纤通信的基本原理 第二章 光纤的基本结构和分类 第三章 光纤的基本参数 第四章 光纤的制造方法
编辑版pppt
1
第一章 光纤、光缆的基本知识
§1.1 光纤通信的基本原理
信号 处理
发送端
光波导
信号 处理
接收端
编辑版pppt
2
光纤通信的基本原理
1.0
1,600 km
100 km
6km
0.5
6,400 km
400 km
25km
0.2
40,000 km 2,500 km 156km
• 当比特率大于10Gb/s, 偏振模色散必须考虑.
• 降低光纤偏振模色散值:
– 改进光纤的几何形状
• 导致裸纤的旋转
编辑版pppt
31
光纤的基本参数
偏振模色散 光纤的光学及传输特性参数之一------
8
1 非色散位移光纤 2 色散位移光纤 3 色散平坦光纤 4 非零色散位移光纤
1
4
2
4
3
0 1200
1400 1500 1600 1700 1800 nm
-4
色散D(ps/(nm•km))
-8
波长(nm)
编辑版pppt
28
光纤的基本参数
偏振模色散 光纤的光学及传输特性参数之一------
定义：
基模包含两个正交的矢量，这两个偏振矢量在传播过 程中会产生时延，从而引入偏振模色散
928km
1550nm (G.655)
4528km
1310nm (G.652)
光通信技术PPT课件
stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3r光中继器3rstm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端stm16终端dwdmstm16终端stm16终端16条波长信道1?16stm16终端stm16终端1?1616条波长信道edfaiso组织成立于1946年10月总部设于瑞士日内瓦有九十四个会员国组成137个国家或地区采用该组织标准三种网络设备有着不同的性质决定了这三种网络设备有着不同的性质决定了这三种网络中设备开发的不同考虑
各种新技术、新器件使波分复用迅速推广使用
EDFA、复用/解复用器、新型光纤，色散补偿技术等
密集波分复用(DWDM)系统
光纤传输容量极限
增加谱宽：1300nm～1700nm=54.3THz
各种新技术、新器件使波分复用迅速推广使用
EDFA、复用/解复用器、新型光纤，色散补偿技术等
密集波分复用(DWDM)系统
光纤传输容量极限
增加谱宽：1300nm～1700nm=54.3THz
光通信培训ppt课件
守规则做事。培养主动积极
的精神。
✓
培养好习惯，遵守 规则的员工；
营造良好的团队精 神。
.
1. 检查表； 2. 红牌子作战。
如： 1. 应遵守出勤、作息时间； 2. 工作应保持良好的状态（如不可以随意谈
天说笑、离开工作岗位、看小说、打瞌睡 、吃零食等）； 3. 服装整齐，待好识别卡； 4. 待人接物诚恳有礼貌； 5. 爱护公物，用完归位； 6. 保持清洁； 7. 乐于助人；
大功率激光器及光探测器一般采
用调节三个轴的方法。
.
35
耦合图示
焦距 X
Y
.
36
5S基本知识
5S是日文SEIRI(整理)、 SEITON(整顿)、SEISO(清扫)、 SEIKETSU(清洁)、SHITSUKE(修 养)这五个单词，因为五个单词前 面发音都是“S”，所以统称为 “5S”。它的具体类型内容和典型
.
3
4.光纤结构及光传输原理
空气(折射率n1) θ
水(折射率n2)
折射率：n1<n2 θ被称作临介角
.
纤芯（n2）
包层（n1）
n1<n2
4
光纤的种类
单模光纤 外径125微米 内径9微米
多模光纤 外径125微米 内径50或62.5微米
.
5
5 .光纤通信系统组成
电光
端
端 送
机 （发）
光 中 继 机
.
20
PD的主要参数
饱和光功率（Ps）：在工作速率 下，当误码率为某一数值时的最 大接收光功率。
.
21
PIN-TIA内部结构
.
22
PD的管脚定义----155M
全光通信网总复习 ppt课件
24
由输入部分、光交叉连 接部分、输出部分、控 制和管理部分以及本地 上下业务接口5个功能 模块构成。
全光通信网总复习
控制和管理部分属于电 子设施，通过信令协议 接收用户及网管系统请 求，完成自动保护倒换 、连接指配、波长选路 等功能。
输入部分包括放大器 EDFA和波长解复用 DMUX，将每根光纤上 的光信号放大、分离后 送交叉连接矩阵。
➢开关矩阵的性能指标：交换矩阵的大小 、交换速度、损耗、交换粒度、无阻塞 特性、升级能力和可靠性。
17
单个光开关的性能参数
18
全光通信网总复习
1. 光开关
➢ 在硅晶上可出若干微小的镜片，通过静电力 或电磁力的作用，使可以活动的微镜产生升 降、旋转或移动，从而改变输入光的传播方 向以实现光路通断的功能。
输出部分，均功器的 作用是对受到不同衰 减的光波长信号进行 功率均衡，以减小不 同光波长间的干扰。
25
2. 光交叉连接设备 全光通信网总复习
➢交叉连接容量 ➢通道特性 ➢阻塞性 ➢模块性 ➢连接时间 ➢广播能力 ➢成本
26
OXC的主要性能
交叉连接容量：大小取决于OXC的端口数。 MEMS：1296*1296个端口，每端口40个波长
全光通信网
全光通信网总复习
1
全光通信网总复习
❖ 概述
❖ 全光通信网组网关键网元 ❖ 光交换技术 ❖ 光传送网技术 ❖ IP over WDM ❖ 自动交换光网络
2
全光通信网总复习
❖理解全光网络的概念、特点 ❖理解光网络的热点研究问题、组成和
技术发展方向 ❖掌握波分复用系统的工作原理
3
全光通信网总复习
光网络（ON，Optical Network） 光
由输入部分、光交叉连 接部分、输出部分、控 制和管理部分以及本地 上下业务接口5个功能 模块构成。
全光通信网总复习
控制和管理部分属于电 子设施，通过信令协议 接收用户及网管系统请 求，完成自动保护倒换 、连接指配、波长选路 等功能。
输入部分包括放大器 EDFA和波长解复用 DMUX，将每根光纤上 的光信号放大、分离后 送交叉连接矩阵。
➢开关矩阵的性能指标：交换矩阵的大小 、交换速度、损耗、交换粒度、无阻塞 特性、升级能力和可靠性。
17
单个光开关的性能参数
18
全光通信网总复习
1. 光开关
➢ 在硅晶上可出若干微小的镜片，通过静电力 或电磁力的作用，使可以活动的微镜产生升 降、旋转或移动，从而改变输入光的传播方 向以实现光路通断的功能。
输出部分，均功器的 作用是对受到不同衰 减的光波长信号进行 功率均衡，以减小不 同光波长间的干扰。
25
2. 光交叉连接设备 全光通信网总复习
➢交叉连接容量 ➢通道特性 ➢阻塞性 ➢模块性 ➢连接时间 ➢广播能力 ➢成本
26
OXC的主要性能
交叉连接容量：大小取决于OXC的端口数。 MEMS：1296*1296个端口，每端口40个波长
全光通信网
全光通信网总复习
1
全光通信网总复习
❖ 概述
❖ 全光通信网组网关键网元 ❖ 光交换技术 ❖ 光传送网技术 ❖ IP over WDM ❖ 自动交换光网络
2
全光通信网总复习
❖理解全光网络的概念、特点 ❖理解光网络的热点研究问题、组成和
技术发展方向 ❖掌握波分复用系统的工作原理
3
全光通信网总复习
光网络（ON，Optical Network） 光
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光通信复习及课件53704
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5 系统设计
5.1 概述 5.2 数字光纤通信系统 5.3 模拟光纤通信系统
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5.1概述
前面已经介绍了光纤、光器件、光源和光发送机、光 检测器和光接收机的结构和特性。
tmat DL ：光源的半功率谱宽
D：色散系,单 数位是 ns/(nmkm)
光纤模式色散展宽时间tmod 如果tmod用纳秒表示，BM用兆赫表示，则有：
tmod 440
BM
440 Lq B1
q : 光纤质量指数
B1：单位长度的光纤带宽
系统链路总展宽时间:
1
tsystt2x tm 2 odtm2 attr2x 2
PT ,PR ：分别是S点和R点的光功率 L：S点到R点的距离 αc：光接收端机和光发送端机与光纤的活动连接器的损耗 αs: 光纤之间用固定连接器或熔接头连接的接头损耗 αf: 光纤的损耗 此外，分析过程还要引入链路功率富裕度用于补偿器件老化、 温度波动以及将来可能加入链路的器件引起的损耗。 一般功率富裕度有6~8dB,它用M表示
tt2x
44B10Lq
2
D22L2
350 Brx
不能超过NRZ比特周期的(数据速率的倒数)70%， 或不超过RZ比特周期的35%
例，设LED及驱动电路的展宽和时间为15ns， LED的典型谱宽是6nm,6km链路与材料色散相 关的展宽时延为tmat=21ns。接收机有25MHz 的带宽，则接收机的时延展宽为:
输入 P
C
M 端 机
电信号 光信号
光信号 电信号
输光
光
光输
入发 中 接出
接送
继
收接
口机
器
机口
P 输出
C
M 端 机
5.2 数字光纤通信系统组成原理图
用户输入的电信号是模拟信号（如声音、图 像），这些电信号在PCM端机中被转换为数字信
号。 PCM编码过程包括：抽样、量化、编码
图5.3 PCM 编码 过程
链路损耗预算用A表示：指的是光源和光检测器 之间的损耗，表示为：
A P S P R 2c NsfL M
其中N为光纤接头数，假设每盘光纤长度为Lf，
则有： NLLf 1
则传输距离为：
LPS PR2c sM f s Lf
例，某光接收机的灵敏度为-42dBm,光源为50μw(-13dBm)的 平均光功率耦合进光纤，功率富裕度为6dB,发送机和接收机 的连接器损耗为1dB,光纤损耗（包含接头损耗）αf=3.5dB/km 求传输距离。
任何复杂的通信系统其基本单元都是点到点的传输链 路，包括光发送机、光接收机和光纤线路。下图即为点 到点链路图。
信源
光纤
光发送机
光接收机
用户
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图5.1 单工点到点光纤链路
设计一个光链路必须考虑的系统要求：
• 预期的传输距离 • 数据速率或信道带宽 • 误码率或信噪比
为达到这些要求，需要对一下一些要素考虑：
1、链路功率预算 首先确定光发送端的输出和接收端灵敏度之间的功率富
余量，以保证特定的性能指标。 功率富余量用于连接器、熔接点和光纤损耗，以及补偿
器件的老化、传输线路的损耗或温度影响引起的损耗。 2、系统展宽时间预算或带宽预算
5.2数字光纤通信系统
1、构成
以目前常用的强度调制-直接检测光纤通信系统为例，它 的基本机构如下：
t sys
N
ti2
1 2
1
限制数据速率的几个因素：
发送机展宽时间ttx：主要由光源和驱动电路决定； 接收机展宽时间trx：主要由光检测器响应和接收机 前端3dB带宽决定。如果光接收机的3dB电带宽Brx用 兆赫兹表示，则接收机前端的展宽时间可用纳秒表
示为：
t rx
350 B rx
光纤材料色散展宽时间tmat（p80）
解
A P S P R ( 1) 3 (4) 2 2d9B
APSPR2cNsfLM
213.5L6
得 L=6km
2.数字系统的设计
2）色散系统的上升时间
当光纤损耗很小的时候，色散是限制传输距离的主要因素。 上升时间：系统在阶跃脉冲作用下，从幅值的10%上升到90% 所需的响应时间。 链路总的脉冲展宽时间tsys：每种因素引起的脉冲展宽时间ti的 平方和的平方根。
(1)光纤 选用单模还是多模光纤，纤芯尺寸、纤芯折射率分 布、光纤的带宽或色散特性、损耗特性。
(2)光源 可用LED和LD、光源期间的参数有：发光功率、发 射波长、发射频谱宽度、发射方向图或光束发散角。
(3)检测器 可用APD和PIN组件，主要器件参数有：工作波 长、响应度、接收灵敏度、响应时间。
为确保获得预期系统性能，从两方面分析：
trx3Br5x03255014ns
如果选择光纤的单位带宽距离积为400MHz*km,
光纤质量指数q=0.7,则模式色散展宽为：
t m od
440 Lq B1
440 60.7 400
3.9ns
链路展宽时间为：
t
2 sy s
tt2x
tm2 at
t
2 m
od
tt2x
15 2 212 3.92 14 2 30 ns
把连续的模拟信号以一定抽样频率f或 时间间隔T,抽出瞬时的幅度值，再把这些 幅度值分成有限的等级，四舍五入进行量 化，每个范围内的幅度值对应一个量化值 即为PCM码。
PCM码占用的时间T称为码长，单位时 间 内传输的码元数称为码速率。
2.数字系统的设计
1) 链路的功率预算 点到点链路光功率损耗模型见P168
对于20Mb/s的NRZ码来讲，要求上升时间 小于70%*[1/(20Mb/s)]=35ns,所以本系统器 件选择是适合的。
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5 系统设计
5.1 概述 5.2 数字光纤通信系统 5.3 模拟光纤通信系统
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5.1概述
前面已经介绍了光纤、光器件、光源和光发送机、光 检测器和光接收机的结构和特性。
tmat DL ：光源的半功率谱宽
D：色散系,单 数位是 ns/(nmkm)
光纤模式色散展宽时间tmod 如果tmod用纳秒表示，BM用兆赫表示，则有：
tmod 440
BM
440 Lq B1
q : 光纤质量指数
B1：单位长度的光纤带宽
系统链路总展宽时间:
1
tsystt2x tm 2 odtm2 attr2x 2
PT ,PR ：分别是S点和R点的光功率 L：S点到R点的距离 αc：光接收端机和光发送端机与光纤的活动连接器的损耗 αs: 光纤之间用固定连接器或熔接头连接的接头损耗 αf: 光纤的损耗 此外，分析过程还要引入链路功率富裕度用于补偿器件老化、 温度波动以及将来可能加入链路的器件引起的损耗。 一般功率富裕度有6~8dB,它用M表示
tt2x
44B10Lq
2
D22L2
350 Brx
不能超过NRZ比特周期的(数据速率的倒数)70%， 或不超过RZ比特周期的35%
例，设LED及驱动电路的展宽和时间为15ns， LED的典型谱宽是6nm,6km链路与材料色散相 关的展宽时延为tmat=21ns。接收机有25MHz 的带宽，则接收机的时延展宽为:
输入 P
C
M 端 机
电信号 光信号
光信号 电信号
输光
光
光输
入发 中 接出
接送
继
收接
口机
器
机口
P 输出
C
M 端 机
5.2 数字光纤通信系统组成原理图
用户输入的电信号是模拟信号（如声音、图 像），这些电信号在PCM端机中被转换为数字信
号。 PCM编码过程包括：抽样、量化、编码
图5.3 PCM 编码 过程
链路损耗预算用A表示：指的是光源和光检测器 之间的损耗，表示为：
A P S P R 2c NsfL M
其中N为光纤接头数，假设每盘光纤长度为Lf，
则有： NLLf 1
则传输距离为：
LPS PR2c sM f s Lf
例，某光接收机的灵敏度为-42dBm,光源为50μw(-13dBm)的 平均光功率耦合进光纤，功率富裕度为6dB,发送机和接收机 的连接器损耗为1dB,光纤损耗（包含接头损耗）αf=3.5dB/km 求传输距离。
任何复杂的通信系统其基本单元都是点到点的传输链 路，包括光发送机、光接收机和光纤线路。下图即为点 到点链路图。
信源
光纤
光发送机
光接收机
用户
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图5.1 单工点到点光纤链路
设计一个光链路必须考虑的系统要求：
• 预期的传输距离 • 数据速率或信道带宽 • 误码率或信噪比
为达到这些要求，需要对一下一些要素考虑：
1、链路功率预算 首先确定光发送端的输出和接收端灵敏度之间的功率富
余量，以保证特定的性能指标。 功率富余量用于连接器、熔接点和光纤损耗，以及补偿
器件的老化、传输线路的损耗或温度影响引起的损耗。 2、系统展宽时间预算或带宽预算
5.2数字光纤通信系统
1、构成
以目前常用的强度调制-直接检测光纤通信系统为例，它 的基本机构如下：
t sys
N
ti2
1 2
1
限制数据速率的几个因素：
发送机展宽时间ttx：主要由光源和驱动电路决定； 接收机展宽时间trx：主要由光检测器响应和接收机 前端3dB带宽决定。如果光接收机的3dB电带宽Brx用 兆赫兹表示，则接收机前端的展宽时间可用纳秒表
示为：
t rx
350 B rx
光纤材料色散展宽时间tmat（p80）
解
A P S P R ( 1) 3 (4) 2 2d9B
APSPR2cNsfLM
213.5L6
得 L=6km
2.数字系统的设计
2）色散系统的上升时间
当光纤损耗很小的时候，色散是限制传输距离的主要因素。 上升时间：系统在阶跃脉冲作用下，从幅值的10%上升到90% 所需的响应时间。 链路总的脉冲展宽时间tsys：每种因素引起的脉冲展宽时间ti的 平方和的平方根。
(1)光纤 选用单模还是多模光纤，纤芯尺寸、纤芯折射率分 布、光纤的带宽或色散特性、损耗特性。
(2)光源 可用LED和LD、光源期间的参数有：发光功率、发 射波长、发射频谱宽度、发射方向图或光束发散角。
(3)检测器 可用APD和PIN组件，主要器件参数有：工作波 长、响应度、接收灵敏度、响应时间。
为确保获得预期系统性能，从两方面分析：
trx3Br5x03255014ns
如果选择光纤的单位带宽距离积为400MHz*km,
光纤质量指数q=0.7,则模式色散展宽为：
t m od
440 Lq B1
440 60.7 400
3.9ns
链路展宽时间为：
t
2 sy s
tt2x
tm2 at
t
2 m
od
tt2x
15 2 212 3.92 14 2 30 ns
把连续的模拟信号以一定抽样频率f或 时间间隔T,抽出瞬时的幅度值，再把这些 幅度值分成有限的等级，四舍五入进行量 化，每个范围内的幅度值对应一个量化值 即为PCM码。
PCM码占用的时间T称为码长，单位时 间 内传输的码元数称为码速率。
2.数字系统的设计
1) 链路的功率预算 点到点链路光功率损耗模型见P168
对于20Mb/s的NRZ码来讲，要求上升时间 小于70%*[1/(20Mb/s)]=35ns,所以本系统器 件选择是适合的。
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