光纤通信中的光发射机与光接收机
光纤通信
第一章 概述1 用光导纤维进行通信最早在哪一年由谁提出? 1966年由英籍华人高锟提出。
2 光纤通信有哪些优点?频带宽、传输容量大；损耗小、中继距离长；重量轻、体积小； 抗电磁干扰性能好；泄漏小、保密性好；节约金属材料，有利于资源合理使用。
3 光纤通信系统由哪几部分组成？简述各部分作用。
点对点光纤通信系统通常由光发射机、光纤、光中继器和光接收机四部分组成，如下图所示：光放大器光纤信息光发射机的作用是把电信号转变为光信号注入光纤传输，它通常由复用器、调制器和光源组成。
复用器的作用是把多路信息信号复用为时分复用（TDM ）信号或频分复用（FDM ）信号。
调制器的作用是用复用信号直接调制（IM ）激光器（LD ）的光强，或通过外调制器调制 LD 的相位。
光源是把电信号转换为光信号，以便在光纤中传输。
光接收机的作用是把经光纤传输后的微弱光信号转变为电信号，对其放大并解调出原基带信号。
光中继器的作用是对经光纤传输衰减后的信号进行放大。
光中继器有光-电-光中继器和全光中继器。
如需对业务进行分出和插入，可使用光-电-光中继器；如只要求对光信号进行放大，则可以使用光放大器。
光纤是光信号传输的介质。
4 简述通信网络的分层结构。
P125 简述通信网络的发展过程。
P8第二章 光纤和光缆1 用光线光学方法简述多模光纤导光原理。
当入射角超过临界角时，没有透射光，只有反射光，这就是多模光纤波导传输光的原理。
2 作为信息传输波导，实用光纤有哪两种基本类型？多模光纤和单模光纤3 什么叫多模光纤？什么叫单模光纤？如果光纤只支持一个传导模式，则称该光纤为单模光纤。
相反，支持多个传导模式的光纤称为多模光纤。
4 光纤传输电磁波的条件有哪2个？光纤传输电磁波的条件除满足光线在纤芯和包层界面上的全反射条件外，还需满足传输过程中的相干加强条件。
5 造成光纤传输损耗的主要因素有哪些？哪些可以改善的？最小损耗在什么波长范围内？引起光纤衰减的原因是光纤对光能量的吸收损耗、散射损耗和辐射损耗。
光纤通信简答
1、光纤通信的优缺点是什么？优点:通信容量大；中继距离长；抗电磁干扰；传输误码率低；适应能力强；保密性好；使用寿命长。
缺点：有些光器件比较昂贵；光纤的机械强度差；不能传送电力。
2、光纤通信系统有哪几部分组成？简述各部分作用。
光纤通信由光发射机、接收机和光纤三个部分组成。
发射机又分为电发射机和光发射机，相应的，接收机也分为光接收机和电接收机。
电发射机的作用是将信源发出的基带信号变换为适合于信道传输的电信号，包括多路复接、码型变换等；光发射机的作用是把输入电信号转换为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度的注入光纤线路。
光纤线路把来自于光发射机的光信号以尽可能小的畸变和衰减传输到光接收机。
光接收机把从光纤线路输出的产生畸变和衰减的微弱光信号还原为电信号。
电接收机的作用一是放大，而是完成与电发射机相反的变换，包括码型反变换和多路分接等。
3、目前光纤通信为什么采用以下三个工作波长：λ1=0.85μm，λ2=1.31μm，λ3=1.55μm？答：λ1=0.85μm，λ2=1.31μm，λ3=1.55μm附近是光纤损耗较小或最小的波长“窗口”，相应的损耗分别为2~3dB/km、0.5dB/km、0.2dB/km，而且在这些波段前有成熟的光器件。
4、光纤通信为什么向长波长、单模光纤方向发展？答：长波长、单模光纤比短波多模光纤具有更好的传输特性。
（1）单模光纤没有模式色散，不同成分光经过单模光纤的传播时间不同的程度显著小于经过多模光纤时不同的程度。
（2）有光纤损耗和波长的关系曲线知，随着波长增大，损耗呈下降趋势，且在1.55μm处有最低损耗值：而且1.13μm和1.55μm处的色散很小。
故目前长距离光纤通信一般都工作在1.55μm。
5、光纤色散产生的原因及其危害是什么？答：光纤色散是由光纤中传输的光信号的不同成分的光的传播时间不同而产生的。
危害：若信号是模拟调制的，色散将限制带宽；若信号是数字脉冲，色散将使脉冲展宽，限制系统传输速率。
实验二 光发射机与光接收机实验
实验二光发射机与光接收机实验学号：XXX 姓名：XXX一、实验目的1.了解光源的调制的原理2.学习光发送模块的电路原理3.了解光接收机的组成4.了解光收端机灵敏度的指标要求二、实验内容1.介绍光源的调制方法2.介绍光发射电路的框图3.了解光接收机的组成三、实验仪器1.光纤通信实验系统1 台2.示波器1台3.光纤跳线1根4.万用表5.光功率计四、实验原理1、光发射机、光调制。
根据调制与光源的关系，光调制可以分为直接调制和间接调制两大类。
直接调制方法仅适用于半导体光源（LD和LED），这种方法是把要传送的信息转变为电信号注入LD或LED，从而获得相应的光信号，所以是采用电源调制方法。
直接调制后的光波电场振幅的平方与调制信号成一定比例关系，是一种光强度调制（IM）的方法。
间接调制是利用晶体的光电效应、磁光效应、声光效应等性质来实现对激光辐射的调制，这种调制方式既适应于其他类型的激光器。
间接调制最常用的外调制的方法，即在激光形成以后加载调制信号。
对某些类型的激光器，间接调制也可以采用内调制的方法，即在激光器的谐振腔内放置调制元件，用调制信号控制调制元件的物理性质，将改变谐振腔的参数，从而改变激光输出特芯以实现其调制。
光源的调制方法及所利用的物理效应如下表所示。
光源的各种调制方法本实验系统采用的是直接调制的方法。
2、模拟信号调制与数字信号调制模拟信号调制是直接用连续的模拟信号（如话音、电视等信号）对光源进行调制从而使LED 或LD的输出光功率跟随模拟信号变化，如下图所示：由于光源，尤其是激光器的非线性比较严重，所以目前模拟光纤通信系统仅仅用于对线性要求较低的地方，要实现大容量的频分复用还比较困难，仅自一些小系统中使用。
对一些容量较大、通信距离较长的系统，多采用对半导体激光器进行数字调制的方式。
数字调制主要是用数字信号的“1”和“0”来控制激光的“有”和“无”，如下图所示：与LED 相比，LD 的调制问题要复杂得多。
浅析光纤通信技术的原理及发展趋势
DCWIndustry Observation产业观察173数字通信世界2024.03随着通信技术的飞速发展，我国于1992年开通第一个光纤通信系统，正式步入超远距离传输、超高效率传播的光纤通信时代。
近年来，光纤通信成为现代信息技术的主要方式之一[1]。
光纤通信技术主要是指光导纤维通信技术。
利用光导纤维的低损耗、大容量、远中继、易耦合等特性，实现了对光波信号的加载与传输。
1 光纤通信技术原理1.1 光纤概述光纤，就是光导纤维，又叫作介质圆波导，它的典型结构为多层同轴圆柱体[2]，主要由折射率较高的纤芯与折射率较低的包层组成，最外面还有一层起到保护作用的涂覆层。
即由外而内依次为涂覆层、包层、纤芯。
光导纤维由高纯二氧化硅制成，也就是我们常说的石英玻璃。
并且在纤芯内部添加诸如磷、锗、氟化物等物质，以此提高纤芯内部折射率。
同时在包层中掺入少量氧化硼，以此降低发生在包层中的折射率，最终使得发生在纤芯中的折射率na 大于发生在包层中的折射率nb ，从而达到发生全反射的效果。
1.2 光发射机工作原理光纤通信技术解决了将电信号加载到光源上的问题。
光发射机作为光端机的一种，大多数采用直接调制的方法。
它的作用是将电端机送来的电信号调制成相应的光信号送入光纤中传输。
目前我国的光发射端机的性能要求为入纤光功率要为0.01～10 mW ，稳定性为5%～10%，消光比一般小于0.1。
其中，消光比的定义如下：光发射机一般由电路模块、驱动模块、温控模块、监测模块、保护控制模块五部分组成。
具体如图1所示。
电信号进入电路模块，经过译码、扰码、编码等过程，电信号被变成适合在光纤线路中传输的线路码型，最终经过一系列处理将电信号转变为光信号在光纤中传输。
其中，温控模块用来调整温度；监测模块用来检测光信号；保护控制模块用来调控与反馈信号。
浅析光纤通信技术的原理及发展趋势项秋实，王 淼，谢东辰，周泽鑫（江苏师范大学，江苏 徐州 221116）摘要：文章重点分析了光纤通信技术的基本原理，在此基础上给出了光纤通信系统的工作原理图，以期探究光纤通信技术的优化方案，并对其今后的发展趋势做出预测，为现代光纤通信的发展提供理论性参考。
第六章 光端机(发射和接收)讲解
6 光接收机的组成部件，除了光电二极 管外，都是标准的电子元器件，采用标 准集成电路 (IC) 工艺技术，很容易集成 在同一芯片上，做成集成光接收机。 在高比特工作时，这种集成光接收机 具有很多优点。 90 年代末用 Si 和 GaAs 集 成电路工艺已制成带宽超过2GHz的集成 光接收机，现在带宽超过 10GHz 的集成 光接收机也已用于光波实验系统。
第六章：光端机
6.1光源与光纤的耦合 6.2光调制 6.3光发射机 6.4光接收机 6.5光接收机噪声分析 6.6光接收机的误码率和接收灵敏度 6.7光中继器
6.1光源与光纤的耦合
从光源发射出来的光功率尽可能多地 送入光纤中传输，这就是光源与光纤的 耦合问题。 衡量光源与光纤耦合的质量可以用耦合 效率η，它定义为 η=PF/PS (6-1-1) 式中： PF—耦合进入光纤的光功率 PS—光源发射的功率。
4
数据恢复
数据恢复电路由判决电路和时钟恢复电 路组成，如果需要与电端机接口，还需 要解码、解扰和编码电路 判决电路和时钟恢复电路的任务是把线 性通道输出的升余弦波形恢复成数字信 号。
5
辅助电路
光接收机除上面介绍的若干部分外，还 有一些辅助电路， (1)钳位电路。 (2)温度补偿电路。 (3)告警电路。
2
噪声的评价方法 噪声是一种随机性的起伏量，是电 信号中不需要的成分，它干扰实际系统 中信号的传输和处理，影响和限制了系 统的性能。 (1) (2)信噪比(SNR) SNR=平均信号功率/噪声功率
3
6.6光接收机的误码率和接收灵敏度
光接收机的误码率和灵敏度是描述 光接收机准确检测光信号能力的性能指 标。
光纤tx和rx的正常数值
光纤tx和rx的正常数值光纤传输是一种基于光信号传输的通信方式，其中TX（Transmitter）是光发射机，TX模块发射光信号给光纤，而RX（Receiver）是光接收机，RX模块接收光纤传输的信号。
TX和RX的正常数值取决于各种因素，包括光纤规格、距离、信号强度等。
首先，我们来谈谈光纤的规格。
光纤按照不同的模式分成单模光纤（Single Mode Fiber, SMF）和多模光纤（Multimode Fiber, MMF）。
SMF是一种只允许一条光线在其中传输的光纤，而MMF则允许多条光线在其中传输。
由于SMF的传输距离较长，衰减较小，因此通常用于长距离传输。
而MMF适用于短距离传输，因为它的衰减较大。
对于单模光纤而言，TX的典型数值为1310nm或1550nm。
这意味着TX模块会发射波长为1310nm或1550nm的光信号。
这些波长的选择是基于它们在光纤中传输时的最佳性能，包括衰减和色散等方面。
从标准的或典型的数值来看，TX的输出功率通常在0到-10 dBm之间（dBm是一种用于表示光功率的单位）。
RX的数值取决于光纤接收机的灵敏度。
灵敏度是指光接收器能够接收的最小光功率。
如果光信号的功率小于灵敏度，则光信号无法正确被接收。
对于单模光纤而言，常见的灵敏度为-24至-20 dBm之间。
换句话说，平均灵敏度通常在-24 dBm到-20 dBm之间。
当然，要了解TX和RX的正常数值，我们还需要考虑传输距离和信号强度等因素。
一般而言，随着传输距离的增加，信号强度也会下降。
在传输过程中，光信号经历衰减和色散等损耗。
因此，为了确保正常的光纤传输，我们需要通过合适的光纤衰减补偿模块来保持信号强度和质量。
此外，值得注意的是，光纤传输的数值还取决于具体应用场景和所使用的光纤设备。
不同的设备和应用可能有不同的要求和标准。
因此，在实际应用中，需要根据具体的光纤网络设备和要求来确定TX和RX的正常数值。
综上所述，光纤传输中TX和RX的正常数值取决于多种因素，包括光纤规格、距离、信号强度等。
光发射机和光接收机工作原理
光发射机和光接收机工作原理光发射机和光接收机是光通信系统中的重要组成部分，它们通过光信号的发送和接收实现了光通信的功能。
下面我将从工作原理的角度来详细解释光发射机和光接收机的工作原理。
首先，让我们来看看光发射机的工作原理。
光发射机通常由激光二极管或者激光器组成。
当电流通过激光二极管或激光器时，它们会产生光子。
这些光子被激发到一个能量级别，然后被释放出来，形成了光信号。
这个光信号经过光纤或者空气传输到远端的光接收机。
接下来，让我们来看看光接收机的工作原理。
光接收机通常由光探测器组成，光探测器可以是光电二极管或者光电探测器。
当光信号到达光接收机时，光信号被光探测器接收，然后被转换成电信号。
这个电信号经过放大和处理后，就可以被解码成原始的数据信号。
总的来说，光发射机的工作原理是将电信号转换成光信号，而光接收机的工作原理是将光信号转换成电信号。
这样就实现了光通信系统中的信号发送和接收功能。
这种光通信系统具有传输速度快、抗干扰能力强等优点，因此在现代通信系统中得到了广泛的应用。
除此之外，光发射机和光接收机的工作原理还涉及到光学器件的选择、电路设计、信号处理等方面的知识。
例如，光发射机需要考虑激光二极管或激光器的工作参数选择，光接收机则需要考虑光探测器的灵敏度和带宽等参数。
同时，光通信系统中的光纤传输、光信号调制解调等技术也是光发射机和光接收机工作原理的重要组成部分。
综上所述，光发射机和光接收机是光通信系统中的重要组成部分，它们通过光信号的发送和接收实现了光通信的功能。
光发射机将电信号转换成光信号，而光接收机将光信号转换成电信号，从而实现了光通信系统中的信号发送和接收功能。
希望这个回答能够全面地解释了光发射机和光接收机的工作原理。
光纤通信第4章
I1
I0 t＝ 0 t＝T
电 流 脉冲
光脉冲
图 4.11 结发热效应
2. 自动温度控制
温度控制的必要性:半导体光源的输出特性受温度影响很大， 特别是长波长半导体激光器对温度更加敏感。为保证输出特性 的稳定，对激光器进行温度控制是十分必要的.
缺点： 动态范围小，功耗较大。
LD
Ib
V1
V2
Uin
Io
电流 源
－UE
图 4.7 射极耦合LD驱动电路图
改进后的LD驱动电路：
改进原因：由于温度变化和工作时间加长，LD的输出光功率 会发生变化。为保证输出光功率的稳定， 必须改进电路设计。
工作原理：
PLD→UPD→(UPD+U in+UR)→UA1→Ib→PLD
PD
LD
－＋A1
Uin
V1
V2
信号参考
－A ＋
2
－U 直流参考
图 4.9 APC电路原理
Ib
－＋A3
V3
－U
4.1.4温度特性和自动温度控制
1. 激光器的温度特性 回顾：激光器的温度特性： 1，激光器输出光功率随温度而变化有两个原因： （1）激光器的阈值电流Ith随温度升高而增大。 （2）外微分量子效率ηd随温度升高而减小。 直接导致后果：输出光脉冲幅度下降。
＋U
LD Ib
PD 检测 器
输出 监测
Uin
V1
UB1 V3
V2
UA1
A1
－ ＋
光纤通讯系统中的关键技术分析及研究
光纤通讯系统中的关键技术分析及研究在现代通信中，光纤通讯系统是一种广泛应用的先进通信技术。
随着人们对通信速度和带宽要求的不断提高，光纤通讯系统也在不断发展和升级。
本文将探讨光纤通讯系统中的关键技术以及相关技术研究。
一、光纤通讯系统的基本技术1. 光纤通讯传输原理光纤传输系统是利用光纤波导的特性，将光信号通过光纤传输。
光纤传输系统中，光源产生光信号，经过光电调制器调制，成为数字信号，通过光纤纤芯传输，经过光电解调器可将光信号转换为数字信号进行解码。
2. 光纤通讯系统的组成光纤通讯系统主要由发射机、光纤、接收机三部分组成。
发射机是光信号的发射源，光纤是信号的传输介质，接收机是将光信号转换成电信号的设备。
3. 光纤通讯系统的优点与传统通信方式相比，光纤通讯具有高速、高带宽、长距离、安全可靠等优点。
光纤通讯还可以避免电磁干扰和电波干扰，可以满足高质量、高清晰度的通信需求。
二、光纤通讯系统中的关键技术1. 光纤光缆制造技术光纤通讯系统中最重要的组成部分是光纤，光纤作为光学信号的传输媒介，要求具有高纯度、低损耗、低散射等特性。
目前，高品质、高可靠性的光纤制造技术已进入成熟阶段，能够满足高要求的通讯需求。
2. 光纤连接技术光纤连接技术是将不同的光纤通过连接器连接在一起，在光纤通讯系统中具有重要作用。
光纤连接技术要求高精度、高可靠性，对连接器的质量要求也很高。
常用的光纤连接技术有机械式连接和焊接连接等方式。
3. 光纤放大增益技术光纤放大增益技术是指在光纤通讯系统中，经过一定距离光信号会衰减，需要通过光纤放大器增加光信号的强度以达到传输的要求。
常用的光纤放大器有光纤激光器、半导体光纤放大器等类型。
4. 光纤通信的编解码技术编解码技术是将数字信息转换为模拟信号，或将模拟信号转为数字信号的一种技术。
在光纤通信中，通过编解码技术可以将数字数据压缩和还原，并可以加密数字数据以实现保密传输。
三、光纤通讯系统的技术研究1. 光纤通信网络的优化技术研究光纤通信系统的高速率和高传输效率要求网络拓扑具备较高的可扩展性和容错性能。
WDM系统结构与设备(光纤通信课件)
同一WDM系统内1:n保护是指在同一WDM系统内，有n 个波长通道作为工作波长，1个波长通路作为保护系统。但是 考虑到实际系统中，光纤、光缆的可靠性比设备的可靠性要 差，只对系统保护，而不对线路保护，实际意义不是太大。
三、 WDM组网与网络保护
2 光复用段保护
两个OTM背靠背组成的OADM信号流向图
二、 WDM系统设备
（四）电中继器
电中继器无 业务上/下， 只是为了延 伸传输距离。
电中继器（REG）的信号流向图
三、 WDM组网与网络保护
（一）WDM组网
WDM系统最基本的组网方式为点到点组网、链形组网和环形组网，如图所示。
WDM的基本组网示意图
三、 WDM组网与网络保护
（二）WDM网络保护
点到点线路保护的方式
一种是基于单个波长、在SDH层实施的1＋1 或1:n的保护；
一种是基于光复用段上保护，在光路上同时 对合路信号进行保护，这种保护也称光复用段保 护（OMSP）。
还有基于环网的保护。
三、 WDM组网与网络保护
1 基于单个波长的保护
基于单个波长， 在SDH层实施的1+1保护
二、 WDM系统设备
（三）光分插复用器
用于分插本地业务通道， 其他业务通道穿通。 静态OADM（32/2）信号 流向如图所示。
静态OADM（32/2）信号流向图
二、 WDM系统设备
用两个OTM背靠背 的方式也可组成一个 可上/下波长的 OADM，这种方式较 之用一块单板进行波 长上/下的静态 OADM要灵活，可任 意上/下1到16或32个 波长，更易于组网。
二、 WDM系统设备
WDM设备按用途可分为光终端复用器（OTM）、光线路放大器 （OLA）、光分插复用器（OADM）和电中继器（REG）几种类型。
光纤通信系统的基本组成
1.3.2基本光纤传输系统
基本光纤传输系统作为独立的“光信道”单元，若配置
适当的接口设备，则可以插入现有的数字通信系统或模拟通
信系统， 或者有线通信系统或无线通信系统的发射与接收之 间光发射机、光纤线路和光接收机，若配置适当的光器件，
可以组成传输能力更强、功能更完善的光纤通信系统。例如，
在光纤线路中插入光纤放大器组成光中继长途系统，配置波 分复用器和解复用器，组成大容量波分复用系统，使用耦合
1.3光纤通信系统的基本组成
光纤通信系统可以传输数字信号，也可以传输模拟信号。 用户要传输的信息多种多样，一般有话音、图像、数据或多媒 体信息。 为叙述方便，这里仅以数字电话和模拟电视为例。 图 1.4 示出单向传输的光纤通信系统，包括发射、接收和作为
广义信道的基本光纤传输系统。
发 射 信 息 源 电 发 射 机 电信号 输入 光 发 射 机
器或光开关组成无源光网络，等等。
下面简要介绍基本光纤传输系统的三个组成部分。
1. 光发射机 光发射机的功能是把输入电信号转换为光信号，并用耦合 技术把光信号最大限度地注入光纤线路。光发射机由光源、 驱动器和调制器组成，光源是光发射机的核心。光发射机的性 能基本上取决于光源的特性，对光源的要求是输出光功率足够 大， 调制频率足够高，谱线宽度和光束发散角尽可能小，输 出功率和波长稳定， 器件寿命长。目前广泛使用的光源有半
为提高传输质量，通常把这种模拟基带信号转换为频率调 制(FM)、脉冲频率调制 (PFM) 或脉冲宽度调制 (PWM) 信号，最 后把这种已调信号输入光发射机。 还可以采用频分复用(FDM) 技术，用来自不同信息源的视频模拟基带信号(或数字基带信号) 分别调制指定的不同频率的射频(RF)电波，然后把多个这种带 有信息的 RF 信号组合成多路宽带信号，最后输入光发射机， 由光载波进行传输。 在这个过程中，受调制的RF电波称为副 载波，这种采用频分复用的多路电视传输技术， 称为副载波复 用(SCM)。
光发射机与光接收机
高速调制技术
01
02
03
外调制技术
利用外部调制器对光信号 进行调制，实现高速率、 高效率的光信号传输。
直接调制技术
通过直接改变光源的驱动 电流或电压来实现光信号 的调制，具有简单、易实 现的优点。
先进调制格式
采用高阶调制格式如 QAM、OFDM等，提高 光信号的频谱效率和传输 性能。
灵敏度提升技术
移动通信
在5G和未来的6G移动通信网络 中，光发射机和光接收机可用于 实现高速、大容量的数据传输，
提升网络性能。
数据中心互联
随着云计算、大数据等技术的快 速发展，数据中心之间需要大容 量、低时延的数据传输，光发射 机和光接收机是实现这一目标的
关键技术之一。
广播电视领域应用
有线电视网络
光发射机和光接收机可用于有线 电视网络中的信号传输和接收， 提供高清、稳定的电视信号。
光接收机的灵敏度、动态范围等性能对接收到的 光信号进行准确解调至关重要。
光发射机与光接收机需相互匹配，以确保信号在 传输过程中的稳定性和可靠性。
性能指标对比
光发射机主要性能指标
输出光功率、消光比、光谱宽度、波 长稳定性等。
光接收机主要性能指标
灵敏度、动态范围、误码率、接收带 宽等。
04
关键技术与挑战
工作过程
光信号接收
光电转换
信号放大与处理
时钟提取与数据再 生
输出电信号
光接收机首先接收来自 光纤的光信号。
光信号经过光电转换器 件转换为电流信号。
电流信号经过前置放大 器和主放大器进行放大 ，以提高信号的幅度和 信噪比。同时，可能还 需要进行波形整形、均 衡等处理，以优化信号 质量。
从经过处理的信号中提 取时钟信息，并用于数 据再生，以确保数据的 准确性和可靠性。
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光纤通信原理与设备 一、作用
4.4数字接收机的组成及技术指标
光接收机作用是将光纤传输后的幅度被衰减、波形产生畸变的、 微弱的光信号变换为电信号，并对电信号进行放大、整形、再生后， 再生成与发送端相同的电信号，输入到电接收端机，并且用自动增 益控制电路（AGC）保证稳定的输出。
光接收机中的关键器件是半导体光检测器，它和接收机中的前置 放大器合称光接收机前端。前端性能是决定光接收机的主要因素。
4.2 光线路编码
加扰的NRZ码：SDH光纤通信系统中广泛使用。
形成方法：是利用一定规则对信号码流进行扰码，经过扰码后使线 路码流中的“0”和“1”出现的概率相同，因此码流中不会出现长连“0”或 长连“1”的情况，从而有利于接收端提取时钟信号。
信号序列扰乱方法有： 用一个随机序列与输入信号序列进行逻辑加，这样就能把任何输 入信号序列变换为随机序列，但完全随机的序列不能再现。 用伪随机序列代替完全随机序列进行扰码与解扰。
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光纤通信原理与设备
4.4数字接收机的组成及技术指标
2．放大器 光接收机的放大器包括前置放大器和主放大器两部分。 对前置放大器要求是较低的噪声、较宽的带宽和较高的增 益。 前置放大器的的类型目前有3种：低阻抗前置放大器、高阻 抗前置放大器和跨阻抗前置放大器（或跨导前置放大器）。 主放大器一般是多级放大器，它的功能主要是提供足够高 的增益，把来自前置放大器的输出信号放大到判决电路所需的 信号电平。并通过它实现自动增益控制（AGC），以使输入光信 号在一定范围内变化时，输出电信号应保持恒定输出。 主放大器和AGC决定着光接收机的动态范围。
17
光纤通信原理与设备
4.2 光线路编码
图3 扰乱器与解扰器的构成
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光纤通信原理与设备
4.1 光发射机原理 4.2 线路编码 4.3光发射机的主要技术指标 4.4数字接收机的组成及技术指标 4.5光-电-光中继器的原理 4.6PDH 传输体制及长途光缆系统的构成
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光纤通信原理与设备
4.3 光发射机的主要指标
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光纤通信原理与设备
4.4数字接收机的组成及技术指标
3．均衡器 均衡器的作用是对已畸变(失真)和有码间干扰的电信号进 行均衡补偿，减小误码率。
4．再生电路 再生电路的任务是把放大器输出的升余弦波形恢复成数字 信号，由判决器和时钟恢复电路组成。 5．自动增益控制（AGC） AGC就是用反馈环路来控制主放大器的增益。作用是增加 了光接收机的动态范围，使光接收机的输出保持恒定。
光发射机作用：把电端机输出的数字基带信号对光源进行直 接光强度调制转换为光信号，并用耦合技术有效注入光纤线路。 电/光转换是用承载信息的数字电信号对光源进行调制实现。
5
光纤通信原理与设备
4.1 光发射机原理
一、光发射机框图
HDB3码
NRZ码
加扰的NRZ码
光发送电路 APC
电 均衡 信 放大
码型 变换
三、各部件功能
1．光电检测器 光电检测器是把光信号变换为电信号的关键器件，对其要求是： ① 在系统的工作波长上要有足够高的响应度，即对一定的入射 光功率，光电检测器能输出尽可能大的光电流。 ② 波长响应要和光纤的3个低损耗窗口兼容。 ③ 有足够高的响应速度和足够的工作带宽。 ④ 产生的附加噪声尽可能低，能够接收极微弱的光信号。 ⑤ 光电转换线性好，保真度高。 ⑥ 工作性能稳定，可靠性高，寿命长。 ⑦ 功耗和体积小，使用简便。
送光功率之比。可用下式表示
EXT 10 lg P11 (dB)
式中，P11为全“1”码时的平均光功P0率0 ；P00为全“0”码时的
平均光功率。一般要求EXT≥10dB。
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光纤通信原理与设备
4.1 光发射机原理 4.2 线路编码 4.3光发射机的主要技术指标 4.4数字接收机的组成及技术指标 4.5光-电-光中继器的原理 4.6PDH 传输体制及长途光缆系统的构成
扰码
线路 编码
调制 电路
光 源
光 信
号
号
时钟提取 输入码型变换电路
背向
APC
光监
测
数字光发送机的基本组成包括均衡放
告警
大、码型变换、复用、扰码、时钟提取、
检测
光源、光源的调制电路、光源的控制电路
（ATC和APC）及光源的监测和保护电路等。
图1 光发射机的组成框图
6
光纤通信原理与设备
二、光发射机原理
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光纤通信原理与设备
4.4数字接收机的组成及技术指标
二、框图 强度调制—直接检波（IM-DD）的光接收机方框图如图4
所示，主要包括光电检测器、前置放大器、主放大器、均衡
器、时钟恢复电路、取样判决器以及自动增益控制（AGC）
电路等。
图4 数字光接收机方框图（动画）
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4.4数字接收机的组成及技术指标
mB1P 插入码
mB1C
mB1H 加扰NRZ
（1）P码满足奇校验规则 （2）P码满足偶校验规则
给输入NRZ序列加扰
传输速率
误码监测
适用系统
2fi
按编码规则检查
2fi
同上
2fi
同上
nfi /m
（1）查禁用码字 （2）利用DRS
(m+1) fi /m
奇偶校验
(m+1)fi /m 模2和=0
PDH
fi
无
SDH
10
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4.2 光线路编码
一、分组码
分组码常用mBnB表示，它是把输入码流每m比特分成一 组，然后把每组编成n比特输出。每组的m个二进制码，记为 mB，变换为n个二进制码，记为nB，因此称为mBnB码，其 中m和n都是正整数，通常n＞m，一般选取n=m+1。常用的 mBnB码有1B2B、3B4B、5B6B、8B9B和17B18B等。
1、光接收机的灵敏度 光接收机的灵敏度是指在系统满足给定误码率指标的条件下，光
接收机所需的最小平均接收光功率Pmin（mW）。工程中常用毫瓦
分贝（dBm）来表示，即
PR
10lg Pmin 1mW
(dBm)
(4-2)
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光纤通信原理与设备 2、光接收机的动态范围
光接收机的动态范围是指在保证系统误码率指标的条件下，接收机 的最低输入光功率（dBm）和最大允许输入光功率（dBm）之差 （dB）。
001
110
…
mBlP码
1001
0000
0011
1100
…
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光纤通信原理与设备
4.2 光线路编码
三、1B2B码 （1）CMI码 CMI码又称传号反转码，它是一种1B2B码。其变换规则是
原码的“0”码用“01”码代替，原码的“1”码用“00”或“11” 交替代替。
（2）双相码 双相码又称分相码。也是一种1B2B码。其变换规则是原码 的“0”码用“01”码代替，原码的“1”码用“10”代替。
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4.2 光线路编码
（3）DMI码 DMI码又称不同模式反转码，它是一种1B2B码。其变换规
则是原码的“1”码用“00”或“11”交替代替。原码的“0” 码，若前二个码为“01”，“11”时用“01”代替，前二个码 为“10”，“00”时用“10”代替。
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光纤通信原理与设备 四、扰码
在mBlP码中，P码称为奇偶校验码，P码有以下两种情况。
① P码为奇校验码时，其插入规律是使m+1个码内“1”码
的个数为奇数，例如：
mB码
100
000
001
110
…
mBlP码 1000
0001
0010
1101
…
② P码为偶校验码时，其插入规律是使m+1个码内“1”码
的个数为偶数，例如：
mB码
100
000
（1）mB1C码 mB1C码的编码原理是，把原始码流分成每m比特（mB） 为一组，然后在每组mB码的末尾插入1比特补码，这个补码 称为C码，所以称为mB1C码。例如：
mB码
100
110
001
101
…
mBlC码
1001
1101
0010
1010
…
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光纤通信原理与设备
4.2 光线路编码
（2）mB1H码 mB1H码是由mB1C码演变而成的，即在mB1C码中，扣除
部分C码，并在相应的码位上插入一个混合码（H码），所以
称为mB1H码。所插入的H码可以根据不同用途分为三类：第 一类是C码，它是第m位码的补码，用于在线误码率监测；第
二类是L码，用于区间通信；第三类是G码，用于帧同步、公 务、数据、监测等信息的传输。
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光纤通信原理与设备
4.2 光线路编码
（3）mB1P码
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4.1 光发射机原理 4.2 线路编码 4.3光发射机的主要技术指标 4.4数字接收机的组成及技术指标 4.5光-电-光中继器的原理 4.6PDH 传输体制及长途光缆系统的构成
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4.2 光线路编码
PCM通信系统中的接口速率和码型，如表1所示。 表1 PDH接口码速率与接口码型
一、光发射机的平均输出光功率
光发射机的平均输出光功率衡量光发射机的输出能力，测量 平均输出光功率的仪表是光功率计，光功率单位是dBm。
Pt
10lg
P(mw) 1mw
(dBm)
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光纤通信原理与设备 二、消光比（EXT）
4.3 光发射机的主要指标
消光比的定义为全“1”码平均发送光功率与全“0”码平均发
基 群 二次群 三次群 四次群