光纤通信实验报告

光纤通信实验报告

1245711201 陈海霞

实验一光通讯系统WDM系统设计

一、实验目的

1.了解数字光纤通信系统的结构

2.了解新技术在光纤通信中的应用

3．熟悉Optisystem实验环境，练习使用元件库中的常用元件组建光纤通信系统。

4. 利用Optisystem的优化功能仿真计算光纤通信系统的各项性能参数，并进行分析。

二、实验原理

OptiSystem是一款创新的光通讯系统模拟软件包，它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身，从长距离通讯系统到LANS和MANS都使用。一个基于实际光纤通讯系统模型的系统级模拟器，OptiSystem具有强大的模拟环境和真实的器件和系统的分级定义。它的性能可以通过附加的用户器件库和完整的界面进行扩展，而成为一系列广泛使用的工具。

在WDM系统中的关键组件

(1)光发射机、接收机

信号在发射端经过光发射机进行A/D转换、编码并调制到特定的波长转换为光信号．完成信号的调制。在接收端接收到的光信号经接收机进行D/A转换、解码并转换电信号，完成解调过程。

(2)滤波器在WDM系统中进行信道选择，只让特定波长的光通过．并阻碍其它光波长通过。可调谐光滤波器能从众多的波长中选出某个波长让其通过。在WDM系统的光接收机中．为了选择所需的波长，一般都需依赖于其前端的可调谐滤渡器。要求其有较宽的谱宽以传输需要的全部信号谱成分，且带宽要窄以减小信道间隔。

(3)复用器/解复用器（MUX/DEMUX）将多个光波长信号耦合到一路信道中．或使混合的信号分离成单个波长供光接收机处理。一般，复用/解复用器都可以进行互易．其结构基本是相同的。实际上即是一种波长路由器．使某个波长从指定的输入端口l到一个指定的输出端口。

三、实验内容

（1）基本组成

八组外部调变激光、WDM Mux8X1(八对一的分波多任务器)、马赫轮德尔调变器，使用光谱分析仪和WDM analyzer分波多任务分析仪获取每个信道的信号频谱和总功率。

（2）步骤

1建立使用外部调变激光的发射器

2选择4个外调激光组件

3复制选择的组件，然后粘贴，一共建立8组发射器

4从组件库中选择Default > WDM Multiplexers Library > Multiplexers 5把WDM Mux8X1拖曳到Main layout

6连接Mach-Zehnder Modulator的输出端到WDM Mux8X1的输入端

7从组件库中选择Default > Visualizer Library > Optical

8把Optical spectrum analyzer拖曳到Main layout

9把WDM Analyzer拖曳到Main layout

10把Optical spectrum analyzer的输入端和WDM Analyzer输入端相连到WDM Mux的输出端

11执行模拟：点击calculate 按钮，点击 Run 按钮

12双击Optical spectrum analyzer来观看图形，该图形显示8个同间距的信道信号。

13双击WDM Analyzer来观看图形，该图形显示8个同间距的信道的数据结果。（3）WDM设计

根据下图，运用OptiSystem练习设计WDM通信系统，并得出WDM分析结果：

WDM分析结果

实验二EDFA+WDM通信系统设计

一、实验目的

掺铒光纤放大器的主要性能指标是功率增益、输出饱和功率和噪声系数。EDFA的带宽通常在30nm以上，十分适用于多信道信号的同时放大。但EDFA用于波分复用（WDM）的主要问题就是增益谱不平坦。我们希望各信道有同样的增益，但EDFA增益谱的双峰结构显然是不利的。尤其是级联EDFA链时，各信道的增益差会愈来愈大，噪声累积会愈来愈严重，光信噪比大大下降，甚至系统无法工作。所以在本设计案例中，针对16信道的波分复

用输入光信号，我们对EDF 的长度和泵浦光源的功率参数值进行优化，以达到所预期的16个信道的增益平坦谱。

二、实验原理

噪声指数的基本测量方法有三种：Source-Subtraction Method 、Polarization Nulling 和Time-Domain Extinction or Pulse Method 。本次实验使用的是Source-Subtraction Method 。

在测的的噪声功率中，包含经过EDFA 放大的自发辐射噪声（ASE ）功率和光源自发辐射噪声（SSE ）功率两个部分，所以计算噪声功率时候，必须先去掉SSE ，得到ASE ，才能算出准确的噪声指数。

若EDFA 增益为G ，光频率为υ，则量子拍频噪声限制下的噪声指数为：

21

ASE

NF Gh G ρυ=+

其中，

(1)ASE sp n h G ρυ=-，为与输入波长有相同偏振态和波长的放大器ASE 功率密度，sp n 为自发辐射系数。

在带宽为0B 时，'02(1)ASE sp P n h G B υ=-

'ASE P 为实验测得的噪声功率ASE P 除去放大后的光源自发辐射噪声功率SSE GP ，因此可得噪声指数计算公式：

001ASE SSE

P P NF Gh B G h B υυ=+-

三、实验内容

（1）基本组成

八组外部调变激光、WDM Mux8X1(八对一的分波多任务器)、Mach-zehnder modulator 马赫轮德尔调变器光纤、掺铒光纤放大器EDFA 、控制循环LOOP control 、WDM demux 1x8一对八的分波解多任务器，使用光时域观测器和分波多任务分析仪获取每个信道的信号频谱和总功率。

（2）步骤

1 从组件库中选择Default >Optical Fibers Library

2 把Optical Fiber 拖曳到Main layout

3 从组件库中选择Default > Amplifiers Library > Optical > EDFA

4 把EDFA Ideal 拖曳到Main layout

5 把EDFA 参数中的Optical Mode 改成Power Control

6 把Optical Fiber 输出端和EDFA Ideal 输入端相连

7 从组件库中选择Default > Tools library

8 把Loop control 拖曳到Main layout

9 把WDM Mux8X1输出端连到Loop control 输入端

10 把EDFA Ideal 输出端连到Loop control 第二个输入端，并把Optical Fiber

输出端连到EDFA Ideal 输入端

11 从组件库中选择Default >Optical Fibers Library

12 把Optical Fiber 拖曳到Main layout