7 光接收机
光接收机的应用与原理
光接收机的应用与原理一、光接收机的概述光接收机是光通信系统中至关重要的组成部分，用于接收光信号并将其转换为电信号。
它在光纤通信、光无线通信等领域广泛应用，成为现代通信技术的重要支撑。
二、光接收机的原理光接收机的基本原理是利用光电二极管将光信号转换为电信号。
光电二极管是一种能够将光能转化为电能的器件，它的结构类似于半导体二极管。
当光子入射到光电二极管的PN结上时，会激发电子从价带跃迁到导带，产生电流。
这个电流的大小与入射光子的能量有关，所以可以借此将光信号转换为电信号。
三、光接收机的工作原理光接收机主要通过以下几个步骤将光信号转换为电信号：1.光接收：接收器接收到入射光信号，光子入射到光电二极管上；2.光电转换：光电二极管将光子能量转换为电子能量，激发电子从价带跃迁到导带；3.电荷放大：电荷放大器将产生的微弱电流放大为可以被检测的电信号；4.信号处理：经过信号处理电路，将电信号进行滤波、放大、整形等处理；5.输出：最终将处理后的电信号输出给其他设备进行处理或存储。
四、光接收机的应用光接收机在光通信、光无线通信等领域有着广泛的应用，具体包括以下几个方面：•光纤通信：光接收机作为光纤通信系统中的关键组件，用于将光信号转换为电信号，并完成信号处理和转发。
•光无线通信：光接收机在光无线通信系统中起到类似的作用，将光信号转换为电信号，并进行后续处理和传输。
•光传感器：光接收机可以用于制造各种光传感器，用于环境监测、光学测量等应用。
•光学测量：在科学研究和工程领域，光接收机可以用于精密光学测量，如激光测距、光谱分析等。
•光电子设备：光接收机也可以用于制造各种光电子设备，如光电开关、光电触发器等。
五、光接收机的发展趋势随着通信技术的不断发展，光接收机也在不断演进和创新，未来的发展趋势主要包括以下几个方面：1.高速化：随着通信速度的不断提升，光接收机需要具备更高的接收速度和处理能力。
2.多功能化：光接收机将不仅能够接收光信号，还能够进行信号处理、光谱分析等多种功能。
SDH原理及工程应用自测题
1、影响SDH传输网传输性能的主要传输损伤包括、和。
2、SDH的段开销有开销和开销。
3、SDH的开销包括段开销和。
4、STM-1最多可复用进个2M信号。
5、根据SDH的帧结构可知VC-12的信号速率为Kbps。
6、STM-16的帧频是Hz，帧速率是Mbit/s。
7、线路保护倒换的时间的要求小于ms。
8、当数字信号连续10秒期间内每秒的误码率均优于，则认为是可用时间开始（包括此段时间）。
9、DCC的速率是，主要用于传送信息。
10、根据SDH的帧结构可知TU-12的信号速率为Kbps。
11、环型网的保护倒换的时间的要求小于ms。
12、SDH的性能监视历史数据应放于网元的寄存器中，每一传输方向和每一性能事件都有都配有两种寄存器，一种是寄存器，一种是寄存器。
13、SDH的主要复用步骤是、和。
14、SDH的常用设备有、、和。
15、DCC_M的速率是，主要用于传送信息。
16、数据业务通过SDH传输时，通常采用的协议有、和。
17、SDH的三大特点是、和。
18、SDH网元的定时方式有、和。
19、在SDH的指针调整中，当TU-12帧速率VC-12帧速率时，应进行负调整，应在V3位置放入，同时5个比特位反转，下帧新的指针值为，至少连续3帧此指针值不变。
20、在SDH的指针调整中，当AU-4帧速率大于VC-4帧速率时，应进行调整，应在0#位置放信息，同时5个比特位反转，下帧新的指针值为，至少连续3帧此指针值不变。
21、SDH的网管功能有安全管理、、、和其22、将低速支路信号，复用成STM-N信号时，要经过，和三个步骤。
23、SDH帧结构中，A1和A2字节的作用是，当连续5帧以上检测不到A1和A2字节时会产生告警。
24、我国的数字同步网采用的是时钟方式，各基准钟间按同步方式运行，节点之间采用同步方式。
二、单选1、VC-12误码监测采用的校验方式是（）A、BIP-2B、BIP-8C、BIP-24D、BIP-N*242、二纤单向通道保护环倒换的触发条件是（）A：LOS B：OOF C：MS-AIS D：TU-AIS3、当时钟信息不应用作同步信号时，S1字节的b5—b8为（）A、0010B、0100C、1011D、11114、一个TM的线路速率是STM-4，若其支路口满配置，其中两个支路口为PDH四次群信号，其他为PDH一次群信号，则其线路口能够传递的话路数有（）A、7560B、7620C、7680D、81925、TU3_PTR的字节数是（）A、2B、3C、4D、96、网络处于同步工作状态时，指针用来进行同步信号间的（）A：频率校准B：相位校准C：频率跟踪D：相位校准和频率校准7、光接收机的主要指标有光接收机的灵敏度和动态范围，其中灵敏度和动态范围的单位分别是（）A、dBr和dBB、dBm和dBC、dB和dBmD、dB和dB8、在SDH网元中新增一个用户，属于（）A、故障管理B、配置管理C、性能管理D、安全管理9、140Mb/s映射进VC-4，属于（）A、字节同步映射B、比特同步映射C、异步映射D、同步映射10、SDH帧结构中，当连续3ms以上检测不到A1和A2字节时产生的告警是（）A、RDIB、LOPC、OOFD、LOF11、FLX600设备最大能够提供的2Mbit/s支路口的数量是（）A、63B、126C、189D、25212、B2字节的校验范围是（）A、STM-N帧的所有字节B、除去RSOH第一行后的所有字节C、除去RSOH后的所有字节D、除去SOH后的所有字节13、2Mb/s异步映射进VC-12时，进行的码速调整是（）A、正码速调整B、负码速调整C、零码速调整D、正/0/负码速调整、国内最长假设参考通道（HRP）的长度是（）A、27500KmB、6900KmC、6500KmD、420Km15、不支持低阶虚容器（如VC-12）的级联是（）A、虚级联B、相邻级联C、虚级联和相邻级联D、以上都不对三、判断题1、在SDH的指针调整中，当AU-4帧速率大于VC-4帧速率时，应进行负调整。
_光纤通信基础(PPT)
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第十六页，共三十五页。
光接口(jiē kǒu)应用分类代码的含义：〔如L-4.1〕
紧接点号后的数字(shùzì)表示使用的光纤类别及工作波长：
1和空白：1310nm波长，使用G.652光纤 2：1550nm波长，使用G.652和G.654光纤 3：1550nm波长，使用G.653光纤 5：1550nm波长，使用G.655光纤
光纤通信 概论 (ɡuānɡ xiān tōnɡ xìn)
携带信息的光波： 数字信号为"1"时，光源器件(qìjiàn)发送一个"传号"光脉冲； 当数字信号为"0"时，光源器件发送一个"空号"〔不发光〕。
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第五页，共三十五页。
光纤通信 优点 (ɡuānɡ xiān tōnɡ xìn)
通信容量大 一根光纤同时传输24万个话路，比传统(chuántǒng)的明线、同轴 电缆、微波等要高出几十乃至上千倍。 波分复用技术的采用，把一根光纤当作几根、几十根光纤使用， 通信容量近乎无限。
短距通信。 APD光二极管： 特性参数：倍增因子G〔平均增益〕，倍增噪声因子 APD光二极管的最大优点是倍增效应，即输入同样大小的光功
率信号(xìnhào)能获得比PIN光二极管多几十倍的光电流，大大提 高了光接收机的灵敏度〔比PIN光接收机提高约10dB以上〕。
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第二十七页，共三十五页。
光接收机各功能(gōngnéng)框介绍
光纤与光缆(ɡuānɡ lǎn)
光纤的类型
G.652光纤：在1310nm波长窗口色散(sèsàn)性能最正确，是 目前应用最广泛的光纤。
光端机和光纤收发器的区别
光端机和光纤收发器的区别1.光纤收发器主要是应用在网络上,一头和光纤相连,另一端和交换机相连，主要是网络信号。
光端机可以传视频信号、485控制信号、网络信号、报警信号、音频信号、开关量等。
监控上的光端机一般是：光发射机一端端和摄像机相连，另一端和光纤相连，光接收机一端和光纤相连，另一端和显示设备相连2.首先讲一下光端机，光端机常规有2种。
1、PDH光端机传输数据信号用的。
2、视频光端机用来传输视频监控信号的，这种光端机是需要分（接收机和发射机的）（你说的光端机应该是这种）接收机也就是视频接收机主要功能是将光信号转换成电信号的(D/A)。
发射机也就是视频发射机主要功能是讲电信号转换成光信号的（A/D）.光纤收发器。
前面讲了光端机是用来传输视频信号的。
那么光纤收发器是来传输以太网信号的，虽然都是光电转换但是电信号的协议和原理是不一样的，光路上传输的信号也不相同3.光纤收发器一端是接光传输系统，另一端（用户端）出来的是10/100M以太网接口。
光纤收发器都是实现光电信号转换作用的。
光纤收发器的主要原理是通过光电耦合来实现的光纤收发器通常具有以下基本特点。
1．提供超低时延的数据传输。
2．对网络协议完全透明。
3．多采用专用ASIC芯片实现数据线速转发。
可编程ASIC将多项功能集中到一个芯片上，具有设计简单、可靠性高、电源消耗少等优点，能使设备得到更高的性能和更低的成本。
4．设备多采用1+1的电源设计，支持超宽电源电压，实现电源保护和自动切换。
5．支持超宽的工作温度范围。
6．支持齐全的传输距离（0～120公里）光端机，就是将多个E1（一种中继线路的数据传输标准，通常速率为2.048Mbps，此标准为中国和欧洲采用）信号变成光信号并传输的设备。
光端机根据传输E1口数量的多少，价格也不同。
一般最小的光端机可以传输4个E1，目前最大的光端机可以传输4032个E1。
光端机分3类：PDH，SPDH，SDH。
PDH（Plesiochronous Digital Hierarchy，准同步数字系列）光端机是小容量光端机，一般是成对应用，也叫点到点应用，容量一般为4E1，8E1，16E1。
光接收参数
Rn 接收光波长范围：
— 最大接收波长 — 最小接收波长
nm
> 1565
nm
< 1310
光信噪比 OSNR
dB
>22（20）**
反射系数
dB
-27
注 1*： 待研究
注 2*： 8×22 dB 的光信噪比：22 dB；5×30 dB 与 3×33 dB 的光信噪比：
20 dB。
表 3.5.7 列出了以 10Gb/s 为基群、复用通道为 32 的 WDM 系统中 Sn 与 Rn 接
学表达式来表述，但知道了接收端的光信噪比 OSNR，通过一系列的繁琐计算就可以求 出 WDM 系统每个光通道的平均误码率 BER（详见本书附录 3）。
因此 OSNR 是 WDM 系统的一个非常重要技术指标。 对 OSNR 的具体要求与 WDM 系统的具体配置有关，如每个复用通道的基群速 率、收发之间的光再生段数目等。一般来讲，对于以 2.5Gb/s 为基群的 WDM 系统，每 个复用通道接收端 Rn 点的光信噪比 OSNR 应该优于 20（或 22） dB。对于以 10Gb/s 为基群的 WDM 系统，每个复用通道接收端 Rn 点的光信噪比 OSNR 应该优于 26（或 25） dB。具体可见表 3.5.6 与表 3.5.7。 此外，理论计算与实验表明，对于以 2.5Gb/s 为基群的 WDM 系统， [url=/]魔兽 sf[/url]只要光接收机的接收端 Rn 点的光信噪比达 到 OSNR > 15dB；对于以 10Gb/s 为基群的 WDM 系统，只要光信噪比达到 OSNR > 20dB，就能保证系统的误码率 BER 优于 1×10-15。之所以对以 2.5Gb/s 为基群的 WDM 系统提出 OSNR > 20（22）dB，对以 10Gb/s 为基群的 WDM 系统提出 OSNR > 25（26） dB 的指标，是考虑了 5 ~7 dB 的富余度。 表 3.5.6 列出了以 2.5Gb/s 为基群、复用通道为 32 的 WDM 系统中 Sn 与 Rn 接口参数规范以供参考，除光信噪比 OSNR 为初始值之外，其他皆为寿命终了值。
全光通信网概要
用参数取值离散的信号(如脉冲的有和无、电平的高和低等) 代表信息，强调的是信号和信息之间的一一对应关系；
光纤通信系统
数字通信系统的优点：
① 抗干扰能力强，传输质量好。 ② 可以用再生中继，传输距离长。 ③ 适用各种业务的传输，灵活性大。 ④ 容易实现高强度的保密通信。 ⑤ 数字通信系统大量采用数字电路，易于集成，从而实现 小型化、微型化，增强设备可靠性，有利于降低成本。
μm发展到1.31 μm和1.55 μm(短波长向长 波长），传输速率从几十Mb/s发展到几十
Gb/s。
▪
随着技术的进步和大规模产业的形成，
光纤价格不断下降，应用范围不断扩大。目 前光纤已成为信息宽带传输的主要媒质，光
纤通信系统将成为未来国家信息基础设施的 支柱。
光纤特点
➢ 频带极宽：拥有极宽的频带范围； ➢ 损耗小，无中继距离长； ➢ 保密性强：不会向外幅射信号，有效地防止了窃听； ➢ 重量轻，体积小； ➢ 抗干扰性强：不会受外界电磁干扰影响； ➢ 光纤通信不带电，可用于易燃易爆场合； ➢ 使用环境温度范围宽； ➢ 抗化学腐蚀，使用寿命长。
▪ 第三阶段(1986~1996年)，这是以超大容量超长距离 为目标、全面深入开展新技术研究的时期。
光纤的特点
6
5
第一窗口
4
3
2
1
0。4 0。2
C 波段
1525~1565nm 第二窗口
第三窗口
0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.57 1.62
波长——λ（μm）
▪ 1979年分别在北京和上海建成了市话光缆通信试验 系统。
▪ 1982年，中国第一个实用化光纤通信系统工程由武 汉邮科院研制并在武汉电信投入使用 。
现代通信系统课件：数字光纤通信系统
高密度，多芯和低、中损耗
2~20
重量轻，线径细，可挠性好
数字光纤通信系统
下面介绍几种有代表性的光缆结构形式。
(1）层绞式光缆。它是将若干根光纤芯线以强度元件为中心绞合在一起的一种结构， 如 图5. 9(a）所示。特点是成本低，芯线数不超过10根。 (2）单位式光缆。它是将几根至十几根光纤芯线集合成一个单位，再由数个单位以强 度 元件为中心绞合成缆，如图5.9(b）所示，其芯线数一般适用于几十芯。 (3）骨架式光缆。这种结构是将单根或多根光纤放入骨架的螺旋槽内，骨架中心是强 度 元件，骨架上的沟槽可以是V型、U型或凹型，如图5. 9(c）所示。由于光纤在骨架沟槽 内具有较大空间，因此当光纤受到张力时，可在槽内做一定的位移，从而减少了光纤芯 线 的应力应变和微变，这种光纤具有耐侧压、抗弯曲、抗拉的特点。 (4）带状式光缆。它是将4～12根光纤芯线排列成行，构成带状光纤单元，再将多个 带 状单元按一定方式排列成缆，如图5. 9(d）所示。这种光缆的结构紧凑，采用此种结构可 做成上千芯的高密度用户光缆。
若使光束从光密媒质射向光疏媒质时，则折射角大于入射角，如图5. 4所示。
图5. 3 光的折射示意图
图5. 4 临界角和光线的全反射
数字光纤通信系统
如果不断增大θ 0可使折射角达到90°，这时的θ 1称为临界角。如果继续增大 队，则折射角会大于临界角，使光线全部返回光密媒质中，这种现象称为光的全反 射。
因光纤是石英玻璃材料，所以不怕高温，有防火的性能。因而可用于易燃易爆的环境中。 6.光纤通信保密性好
由于光纤在传输光信号时向外世漏小，不会产生串话等干扰，因而光纤通信保密性好。
5. 1.数2字数光纤字通光信系纤统通信系统的组成
(7)DWDM光发射和接收器件
1 DWDM光源
半导体激光器波长变化的主要原因是在输出 功率和芯片温度一定的条件下，随着工作电 流上升有源层附近的温度上升引起的。
工作电流上升24%时，波长变化达到0.1nm
DWDM光源的寿命点 一般通信用光源寿命点为50%。
Super Continuum 光源
超连续光源 迄今为止DWDM使用最成熟的光源仍是不同
But substantial sales are also expected in the near future from its WaveProcessor products(interleaver serires), also used in DWDM systems, says the S-1. Targeted customers are networking system and subsystem vendors, and the company is focusing on optical amplifier and dense wavelength-division multiplexing (DWDM) system integrators.
复用/解复用器在增加信道数量中起着关键作
用的话，
那么光源与光接收器件在提高单路速率中发
挥着核心作用。
二者的结合使目前的大容量、宽带技术的发 展如虎添翼！
1 DWDM光源
光源的稳定性决定了DWDM光源的可靠性。 DWDM光源要求稳定工作10—20年，以波长
间隔为100GHz（1.6nm)为例，允许波长间 隔变化范围低于0.1nm（12GHz）。 光源常用的是半导体激光器。
全光纤MZI型光数字复用器
目前进展： 200GHz（1.6um）和100GHz（0.8um）波
(完整版)有线电视习题
一．填空题1.开路电视的接收会存在【电磁波】干扰，【工业电磁】干扰和【其他】干扰，严重影响收视质量。
2.根据有线电视网络结构规范市县级电视网可分成两层，第一层【干线】网，第二层【本地用户】网。
3.开路和长距离闭路传输的电视信号是【高频全电视信号】信号，它的伴音信号采用【调频】调制方式，其载频我国采用【6.5 】MHz.4.有线电视系统中对信号的强弱、增益一般采用【分贝】数来衡量，单位采用【dB】。
如果电压增益增加一倍，则它的增益就为【6dB】5.非线性失真指标是衡量有线电视系统质量好坏的重要指标，其中互调失真用【C/CSO】和【C/CTB】来衡量。
1.有线电视系统接收开路电视信号最常用的是【引向天线】天线，这种天线由【引向器】【反射器】和【半波折合有源振子】组成。
2.卫星电视常用的频段有【C】，其噪声系数的单位用【K】表示，以及【Kｕ】频段，其噪声系数的单位用【dB 】表示3.卫星电视信号电磁波的传播有【圆】和【线】两种类型的极化以及【左旋】【右旋】【水平】【垂直】四种极化方式。
4．频道处理器的图像中频是【38】，伴音中频是【31.5】5．电视解调器是将【电视射频信号】解调成【音频】和【视频】。
1. 利用光纤或MMDS、【同轴电缆】将电视信号输送到用户的系统，称有线电视系统。
2 载噪比是传输射频电视信号的【载波电平】与噪声电平的比值。
3 干线传输方式只要有同轴电缆、【光纤】、微波和光纤同轴电缆混合四种方式。
4 干线放大器的主要作用是补偿【传输电缆】对传输信号的衰减，确保信号优质、稳定的远距离传输。
5 单模光纤传输1.31光时，传输距离在【35KM】以内。
6 光缆是由光纤、导电线芯、【加强筋】和护套等组成。
7 光有源设备主要有【光发射机】、光接收机和光放大器。
8. 光接收机的作用是将光纤中传输来的【光信号】转换成射频电视信号。
9. MMDS频率范围在【2.5～2.7】GHz.1. 有线电视系统常用三种分配网【环】、【树枝】、【星】。
光纤通信技术
光的全反射与光纤的导光原理
光的全反射
当光线从一种介质射入另一种介质时，如果入射角大于某一临界角，光波将在第二种介质表面发生全 反射，即所有的光线都将被反射回第一种介质，而不会进入第二种介质。全反射是光纤导光的物理基 础。
光纤的导光原理
光线在光纤中传播时，由于光的全反射作用，光波被限制在光纤的纤芯中传播，从而实现光的定向传 输。光纤的导光原理是光纤通信中的核心技术之一。
光子集成电路与光子晶体光纤
总结词
光子集成电路和光子晶体光纤是光纤通信技术的两个重 要发展方向。
详细描述
光子集成电路是一种集成了多种光器件的光子回路，具 有高度集成、低能耗、高速传输等优点。而光子晶体光 纤则是一种新型的光纤结构，具有高非线性、高色散等 特性，为光通信带来了新的可能性。
光纤网络的可靠性、稳定性与安全性
光检测器与光接收机
光检测器
光检测器是光纤通信系统的接收端，用于将光信号转换为电信号。常用的光检 测器有光电二极管和雪崩光电二极管。
光接收机
光接收机是将光信号转换为电信号的设备，它包括光检测器、信号处理电路和 放大器等。
光纤与光缆
光纤
光纤是光纤通信系统的传输介质，用于传输光信号。光纤由纤芯和包层组成，纤 芯负责传输光信号，包层则起到保护和折射的作用。
物联网与智能交通
实时数据传输
光纤通信技术能够为智能 交通系统提供实时、可靠 的数据传输服务，支持交 通流量的监控和调度。
车辆安全与控制
光纤通信技术可以用于实 现车辆之间的信息交互， 提高车辆行驶的安全性和 控制精度。
智能停车系统
光纤通信技术可以支持智 能停车系统的建设，实现 车位信息的实时更新和车 辆快速定位。
光纤通信技术的发展历程
光纤通信复习题目..
光纤通信复习题⽬..《光纤通信技术》模拟试题⼀、填空（共10题，每题3分）1、均匀光纤的导光原理为全反射原理，它的数值孔径表⽰了光纤收集光线的能⼒。
2、单模光纤的⾊散包括材料⾊散和波导⾊散。
3、线极化波是指波的电场⽮量空间取向不变，即合成⽮量的端点的轨迹为⼀直线的波，以 LP 表⽰。
4、在弱波导光纤中，光射线⼏乎与光纤轴线平⾏，因此，弱波导光纤中的和分布是⼀种近似的TEM 波。
5、在研究光和物质相互作⽤时,爱因斯坦指出存在三种不同的基本过程: ⾃发辐射、受激吸收、受激辐射。
6、谐振腔的谐振条件是211ln 21r r L G +==内αα。
7、光纤通信系统所使⽤的光源与光纤⾊散相互作⽤，给系统引进了的⼲扰和噪声主要有三种，即码间⼲扰、模分配噪声、啁啾声。
8、发送机的消光⽐是全“0”码时的平均输出光功率与全“1”码时的输出光功率之⽐.9、判决器和时钟恢复电路和起来构成码形成电路。
10、STM-N 帧结构分为三个区域：段开销区、净负荷区和管理单元指针。
⼆、选择题：（共5题，每题2分）1、平⽅律型折射指数分布光纤中总的模数量等于 D 。
（a ） 121n n n - （b ） 22V (c) ?21n (d) 42V 2、当物质中处于⾼能级上的粒⼦数⼤于处于低能级上的粒⼦数时，则物质处于 B 状态。
（a ）全反射（b ）粒⼦数反转 (c) 受激吸收 (d)⾃发辐射3、光电检测器是利⽤材料的 A 来实现光电转换的。
（a ）光电效应（b ）能量 (c) 时延。
(d)衰减4、传输⽹主要由 A 和构成的。
（a ）传输设备、⽹络节点（b ）交换设备、路由器(c)⽹关、节点设备 (d)信令设备、节点5、在SDH 帧结构中， C 是⽤于传送⽹络运⾏、管理和维护的附加字节。
（a ）容器（b ）⽀路单元 (c) 段开销 (d) 信息净负荷三、画图题（共1题，每题10分）1、画出采⽤直接调制的数字光纤通信光发射端机的⽅框图。
SDH试题一到七及答案整理版
SDH试题一到七及答案整理版SDH试题一答案1、PDH一次群到四次群的速率2M，8M，34M，140M分别可收容2M信号的个数是1X2M，4X2M，16X2M，64X2M。
2、SDH目前的几种速率是155M，622M，2.5G，10G ，STM-1中可收容63 个2M 业务。
3、PDH采用的种复用技术是：正码速调整；SDH采用的复用技术：指针调整技术。
4、判断数字通信质量的一个主要因素是误码性能。
5、SDH与PDH相比有哪些优点？①良好的兼容性②丰富的开销字节③强大的网管能力④标准的光接口⑤高速率、大容量。
6、SDH的帧结构（9*N行X 270*N列）9行X 270列，由段开销（SOH），高阶通道开销（POH），管理单元指针（AU-PTR）及净荷（PAYLOAD）组成的块状帧结构。
7、光接收机的灵敏度是怎样定义的？什么是光接收机的动态范围？给定误码指标情况下，光接收机所能正常工作的最小接收光功率；给定误码指标情况下，接收机能正常工作的最大接收光功率与最小接收光功率之差。
8、目前光通信中使用的激光波长有哪几种？它们每公里的平均衰耗分别为多少？1310nm,1550nm; 0.2dbm/km; 0.4dbm/km.。
9、影响光纤的传输特性的因素：损耗特性，色散特性。
10、SDH能以各种保护方式实现对系统的保护，按照设备级划分保护方式有：0：1、0：2、1：1、1+1 ；按照业务级划分保护方式有：通道保护、复用段保护。
11、光同步传输系统中，时钟是其一大特色，时钟的工作方式有哪几种：跟踪方式、保持方式、自由振荡方式。
12、STM-1之中，可以复用63路2M信号，或3 路34M信号，或1 路140M的E1信号。
13、在同步光通信中，目前最常用的光的波长有1310 nm和1550 nm两种。
14、谈一下SDH与PDH 比较，其优势体现在哪几方面？接口标准；组网灵活；开销丰富；PDH兼容性好；保护功能完善；同步复用。
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
－ ＋
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在这种极限条件下，检测器性能仅受限于光检测过程的统计特
光信号
前置放大器 主放大器 光检测器
均衡器
再生码流 判决器
偏压控制
AGC 电路
时钟 提取
前端
线性通道
时钟提取 数据再生
基于强度调制的数字接收机模型
光接收机的核心部分：前端
前置放大器 光信号
光检测器
偏压控制
前端：由光电二极管和前置放大器组成 作用：将耦合入光电检测器的光信号转换为时变光生电信号，
然后进行预放大，以便后级作进一步处理 要求：低噪声、高灵敏度、足够的带宽
线性通道
提供高的增 益，放大到 适合于判决 电路的电平
主放大器
均衡器
AGC 电路
对主放输出的失 真数字脉冲进行 整形和补偿，使 之成为有利于判 决的码间干扰最 小的波形
根据输入信号大小自动调整放大器增益，使 输出信号保持恒定，以扩大接收机动态范围
判决再生与时钟提取
任务：把线性通道输出的波形恢复成数字信号
P1(vth)
p vth
y |1 dy
vth
f1( y)dy
1 2 on
vth
exp
v bon
2
2 on
2 dv
误码率 bit-error-rate
设0和1等概率发送，且选取判决电压为
vth = (bonoff + boffon)/(off + on)：
BER Pe Q
光纤通信原理
Optical Fiber Communications
太原理工大学物理与光电工程学院 College of Physics and Optoelectronics of TUYT
第七章 光接收机
本章讨论的主要问题
接收机的任务 1. 检测出因为长途传输而变得很微弱的信号 2. 从受到各种干扰的信号中恢复出原始数据
例 (续)
对于一个速率为622Mb/s的 链路，要得到相同的通话效 果 (11分钟才有一个误码)， 则要求BER为10-11或10-12， 这就表示至少要求 V/ = 13
系统速率越高对信噪比的要求越高
BER与信噪比的关系曲线
光检测器的量子极限
定义：没有暗电流的情况下，对于达到特定误码率时所需的最 小接收机功率称为量子极限
接收机主要部件及其功能 数字接收机的性能 模拟接收机的性能
数字信号传输
系统中的各种干扰 最终产生误码
误码源：码间串扰
光纤色散以及非线性效应导致展宽，使比特能量向其它比特 泄漏，导致接收机0和1的判决误码
误码源：非线性损伤
光纤传输中的非线性效应：
1. 布里渊散射 2. 拉曼散射 3. 交叉增益调制 4. 交叉相位调制 5. 四波混频
对某时隙的码元进行判 决，恢复原始信息
再生码流 判决器
时钟 提取
为精确确定“判决时刻”，需 要从信号码流中提取准确的时 钟信息作为标定，以保证与发 送端一致
接收的信号
入射到光检测器的二进制数字脉冲序列表示为：
P t
bnhp t
nTb
n
其中P(t)是接收光功率 Tb是比特周期 bn是第n位二进制数 hp(t)是接收脉冲的波形
bn 0 or 1
脉冲序列导致光电二极管在时间t内的平均输出电流为：
it
MP t
M bnhp t
nTb
n
此电流经过放大可产生一个电压信号
I p q
P hv
本章讨论的主要问题
接收机主要部件及其功能 数字接收机的性能 模拟接收机的性能
7.2 数字接收机性能
光接收机对码元误判的概率称为误码率(在二元制的情况下， 等于误比特率，BER)：误判的码元数Ne和接收的总码元数Nt 的比值：
造成： WDM系统中多信道之间的串扰 > 40 Gb/s单波长高速信道内的码间串扰
误码源：噪声的干扰
系统的各个环节都会带来噪声，噪声对光信号会产生干扰。如 链路中：
由接收机引入的噪声源如下图所示：
7.1 接收机工作的基本原理
主要包括光检测器、前置放大器、主放大器、均衡器、自动增 益控制(AGC)电路、时钟提取电路以及取样判决器。
器件的选择
光检测器的选择： A. pin光电二极管具有良好的光电转换线性度，不需要高的工
作电压，响应速度快 B. APD最大的优点是它具有载流子倍增效应，探测灵敏度高，
但需要较高的偏置电压和温度补偿电路
常用搭配：EDFA光放大器 + pin
前置放大器 主要作用是保持探测的电信号不失真地放大和保证噪声最 小，一般采用基于场效应晶体管(FET)的放大器
例
信噪比为8.5时Pe = 10-5。对 于一个速率为1.544Mb/s 的 电话接收信号，Pe = 10-5意 味着每0.065秒有一位误码， 这是非常不理想的。
如果将V/ 从8.5 增加至12，
BER就会降到10-9。此时， 每11分钟才有一位误码， 通常这是可以容忍的。
BER与信噪比的关系曲线
f (v)dv
1
2
exp
v m2
2 2
dv
单比特误码率
发送0码时被误判为1的概率，即噪声脉冲超过阈值vth的概率：
P0 (vth ) vth p y | 0 dy vth f0 ( y)dy
1 2 off
exp
vth
vdv
类似地，也可以得到发送的1码被误判为0的概率：
1
ex2 dx
Q/ 2
其中
1 2
1
erf
Q 2
1 eQ2 / 2
2 Q
Q vth boff bon vth
off
on
erf x 2 x ey2 dy
0
当on = off = 且boff=0, bon=V, 则vth = V/2
Pe
V
1 2
1
erf
1 22
V
峰值均方根信噪比
如果设阈值电压为vth则误码概率定义为：
Pe P vout vth |1P1 P vout vth | 0P0 aP1 vth bP0vth
加权因子a和b是先验概率，或代表1或0出现的概率
信号幅度高斯分布
如果在任意时间t1对信号电 压v(t) 进行抽样，抽样信号 v(t1)落在(v, v+dv)的概率：
BER Ne Ne Nt Bt
光纤通信系统的典型误码范围是10-9到10-12。
两种发生误码的情况
给定一个电压v 发送一个"1"脉冲而均衡器输出电压小于v的概率：
P1v
v
p( y | 1)dy
发送一个“0”脉冲而均衡器输出电压大于v的概率：
P0v
p( y | 0)dy
v
误码发生的概率