光纤通信系统的仿真分析(Optisystem仿真附程序)
摘要光纤通信系统的计算机仿真, 是对此类系统进行规划设计、可行性论证以及研制新型系统的重要手段,可用于对已设计的光纤传输系统在硬件实现之前进行性能评估和可行性论证, 可节约大量时间和经费; 同时在分析中可随时改动参数值, 便于理论研究。要建立一个...
摘要
光纤系统的计算机仿真, 是对此类系统进行规划设计、可行性论证以及研制新型系统的重要手段,可用于对已设计的光纤传输系统在硬件实现之前进行性能评估和可行性论证, 可节约大量时间和经费; 同时在分析中可随时改动参数值, 便于理论研究。要建立一个方便可靠的光纤系统的仿真平台, 有赖于对系统各模块物理特性进行推导和归纳, 建立起系统各模块的数学模型。建模的基本原则是既要能描述器件的特性, 具有一定的精确度, 同时又要兼顾计算的复杂度, 要有较快的分析速度。同时, 还应能根据研究目
的的不同, 调整模型的选取。在对光纤通信系统分析的基础上，利用Optisystem仿真软件，建立了高速大容量光纤系统的仿真模型，得到了高速光纤通信系统特性与激光器的调制频率、偏置电流的关系，光纤的损耗和色散以及其他参数的仿真结果。并对传输速率为10Gb/s的光纤通信系统进行仿真设计和分析。
关键词 光纤 仿真 optisystem 模型 误码率 信道
为此，本文设计了光通信系统的仿真模型，并利用这些模型来研究光通信系统的性能。基于加拿大Optiwave公司的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，从长距离通信系统到LANS和MANS都能使用。为此，设计光通信系统的仿真模型，并利用这些模型来研究光通信系统的性能，可以用OptiSystem这一仿真软件来实现。
光纤通信系统概述
光纤通信系统是以光为载波，利用纯度极高的玻璃拉制成极细的光导纤维作为传输媒介，通过光电变换，用光来传输信息的通信系统。随着国际互联网业务和通信业的飞速发展，信息化给世界生产力和人类社会的发展带来了极大的推动。光纤通信作为信息化的主要技术支柱之一，必将成为21世纪最重要的战略性产业。光纤通信技术和计算机技术是信息化的两大核心支柱，计算机负责
把信息数字化，输入网络中去；光纤则是担负着信息传输的重任。当代社会和经济发展中，信息容量日益剧增，为提高信息的传输速度和容量，光纤通信被广泛的应用于信息化的发展，成为继微电子技术之后信息领域中的重要技术。
本文中在对光纤通信系统分析的基础上，利用Optisystem仿真软件，建立了高速大容量光纤系统的仿真模型，验证光纤通信系统的各个器件的某些参数与高速光纤通信系统特性的关系。具体包括光源器件的激光器调制频率和偏置电流与系统特性的关系，光纤的损耗和色散以及光放大器对系统特性的影响，接收机的光电检测器与系统性能的关系，再有对波分复用进行仿真分析。
在本仿真设计中，首先，对光纤通信系统性能与其部分参数关系的验证。得到如下结论：在其他参数相同的情况下，光偏置电流低于阈值电流时，系统的性能降低了。在一般情况下，传输速率较低时，光纤通信系统的性能就越好；但在速率非常低时，系统的误码率并不会降低而会上升，而且系统的有效性会降低。光纤的长度，色散和损耗都对系统性能有一定的影响，光纤信道长度增加会使系统信号变弱。色散和损耗都是光纤的固有特性，在长度一定时，它们的参数是一定的。但系数的大小就决定着信号传输长度和传输质量。在光纤传输信道中加入光放大器，可以使信号能量增加，但也会使信道噪声随之增加。光检测器是光纤通信系统接收端的重要器件，为了提
高光电检测器的响应速度和光电转换效率，设计出了PIN光电二极管，为使光电检测器有较大的输出电流，利用半导体的雪崩倍增效应制成了APD雪崩二极管。这两者各有各的优点，应用于不同的领域。对波分复用器进行了仿真。复用器又称合波器，其功能是将多个单通路光信号合成为一路合波信号，然后耦合进同一根光纤传输。解复用器又称分波器，它的作用是在收端将一根光纤传输的合波信号再还原成单
路波长光信号，然后分别耦合进不同的光纤信道中。
其次在对光纤通信系统分析的基础上，在Optisystem光仿真软件中对传输速率为10Gb/s，传输距离为40Km的单模光纤通信系统进行仿真，设计了光纤通信系统的仿真模型。通过前部分对系统各器件的部分参数与系统性能影响的验证，对系统的各项参数进行调试，并最终得出高速光纤通信系统特性，以及一组比较优化的系统参数，使误码率达到10-9以下。
目 录
1 绪论………………………………………………………………………………1
1.1 光纤通信系统概述………………………………………………………………
2
1.2 系统仿真原理………………………………………………………………………2
12 朱林，王国忠，夏历，谢世钟. 光
纤通信系统的计算机仿真.光电子激光，
13 张明德，孙小菡. 光纤通信原理与系统(第三版). 南京：东南大学出版社，2003
14 T YU,W M Reimer,V S Grigoryan A M ean field approach for simulating wavelength- division multiplexed systems[J].IEEE photon Technol L
ett,2002,12(4).443-445
内容简介
简单介绍
本毕业设计的课题为改建一级双幅四车道的设计。选线以后，主要内容是完成该的平曲线设计、纵断面设计、横断面设计、路基路面的结构设计等工作。在这些内容的设计中需要综合运用四年中学习到的大部分知识，例如：工程制图、工程地质、基础工程、、路基、路面、公路勘测设计等。在编制过程中查阅、参考了有关的定额、规范等书籍，尽量力求完美。通过这次毕业设计我感到自己运用知识和全面考虑问题的能力有了很大的提高，进一步巩固了专业知识，使自己的专业素质得到一定程度的提高。
5.4 路基排
水……………………………………………………………
25
第六章 style="mso-spacerun: yes"> class='Uds736'>
6.1概述
………………………………………………………
…………29
6.2水泥混凝土路面设计 ……………………………………………… 30
参考文献………………………………………………………………….34 color='#9a9a9a'>
专题………………………………………………………………
………35
附录………………………………………………………………………40 class='Uds736'>
致谢………………………………………………………………………41
图纸（总计14页）
路线纵断面图(共7 style="FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">张) class='Uds736'> 标准横断面设计
路线横断面图（共 lang=EN-US>6张）
大豆油和芝麻油指纹图谱的建立(字)
摘 要：本文研究采用索氏抽提法提取大豆油和芝麻油，然后采用酸碱结合法对油脂进行甲酯化，再通过气质联用技术（GC-MS）分析，建立大豆油和芝麻油的标准指纹图谱，并对油脂脂肪酸进行相似度分析，研究结果可为食用油掺假研究提供科学依据。研究结果标明：大豆油的脂肪酸组成特征为：顺式亚油酸平均占42.586%、顺式油酸平均占29.286%、棕榈酸平均占12.259%、α-亚麻酸平均占6.755%；其样品与标准指纹图谱相似度大于0.976。芝麻油的脂肪酸组成特征为：顺式油酸平均占43.348%、顺式亚油酸平均占41.193%、棕榈酸平均占8.19%、硬脂酸平均占5.51%；其样品与标准指纹图谱相似度分别大于0.986（白芝麻油）和0.999（黑芝麻油）。
关键词：大豆油；芝麻油；脂肪酸；甲酯化；气质联用；指纹图谱
Establishment of the fingerpoint of soybeans oil and sesame
oil
Abstract:This paper described soybean oil and sesame oil were extracted by Soxhlet extraction, next methylesterificated these oil by acid-alkali combination method,after that,using GC-MS
to analysis in order to establish the standard fingerprint of Soybean Oils and sesame oils,and then did The similarity analysis of grease fatty acids. the datum can provide scientific basis for adulteration of edible oil .The results indicated: the fatty acid composition of soybean oil are: cis-linoleic acid average of 42.586%, cis-oleic acid average of 29.286%, palmitic acid average of 12.259%, α-linolenic acid accounted for 6.755 percent on average; the samples and standards fingerprint similarity is greater than 0.976.The fatty acid composition of sesame oil: cis-oleic acid average of 43.348%, cis-linolic acid average of 41.193%, palmitic acid take off 8.19% on average and stearic acid account for 5.51% on average;its fingerprint similarity between the standard and samples were greater than 0.986 (white sesame oil) and 0.999 (black sesame) respectively.
Key words：soybeans oil；sesame oil；methyl esterification of castor oil by ester exchanging reaction；gas chromatography and mass spectrometry (GC-MS)；atlas of fingerprint class='Hym129'>
课题研究的目的和意义：
仓库管理信息系统是根据
三钢所属仓库的实际管理情况进行编写的，主要目的是为了方便企业对仓库来往业务及库存情况进行集中的查询与管
理工作。在社会主义经济高速发展的今天，如果企业对仓库的各项管理运做仍然停滞在以纸、笔为主要工具的阶段，就会因为信息量的快速增长而无法迅速、准确的完成各项管理工作，这样，必将成为企业各方面发展的一个瓶颈。而在当代这个以信息时代为主题的社会里，将信息技术应用于对现代企业的管理，不但可以提高信息的处理速度和提高信息处理的准确性，更重要的是，可以解放劳动力，将他们分配到更需要人力资源的岗位上去，从而加快其现代化、综合化的建设步伐。这样，不但为企业管理部门节省了不必要的开支，更重要的是提高了它的工作效率。
所使用的软件及其主要特点
1.Visual Basic 6.0
具有强大的可视化程序设计和面向对象程序设计的功能，近年来得到了广泛应用。
Visual Basic 6.0是高质量的先进软件开发工具，主要特点是：
●简单易学
●简化了复杂的界面设计工作
●强大的多媒体功能
●网络功能支持了Internet编程
●具有所见即所得的功能
●支持用户开发的ActiveX控件
Access 2000 简介
建立一个数据库我们有多种选择，现在市场上有各种各样的数据库，而且每一种数据库都有其自身的特
点，不能说哪一种更好，只能在其中寻找一种能更好地适应系统需求、更好地满足用户的要求以及适应开发人员的习惯。在本系统中，做为仓库管理系统是一个比较小的应用系统，它所产生和处理的数据量也比较小。因此，没有必要使用像SQL Server和Oracle这样的大型数据库。Microsoft Office中的Access数据库在计算机上的应用比较普及，是开发小型数据库系统的比较理想的选择，所以，在本系统中我选择了Access数据库。
Access做为一个数据库管理系统，它被集成在Microsoft Office中。Access数据库处理的基本结构，采取关系型数据库模式。与其他的数据库系统相比Access更加简单易学，一个普通的计算机用户可以很快地掌握它。Access 2000的功能十分强大，利用它可以方便地实现对信息保存、维护、查询、统计、打印、交流、发布，而且它可以十分方便地与Office其他组件交流数据，这些功能对一个一般用户而言已经足够了。
仓库管理系统是针对仓库的物品的经常出入库和查询统计等方面工作而开发的管理软件。根据用户的要求，实现仓库办公的信息化并能够用最少的时间来完成最多的任务，通过建立一个仓库管理系统来管理仓库。该系统完成的主要功能如下：
第一：该系统能够实现对货物的各种信息的查询，并且查询时可以按照以货单号或日期进行查询，包
括逐个浏览，及对货物出入库信息的增加、删除和编辑操作，另外可以根据输入的信息来检索某货物的信息．
第二：对库房的货物信息进行汇总，其中汇总的主要内容包括日期，货单号，货物名称，货源地、金额等。汇总时可以按各种情况进行汇总，比如说按日期，或者按照条件组合进行汇总。
第三：另外，管理人员也可以直接增加和删除用户信息。系统还可以提供一定的附加功能来方便用户。
第四:基础数据的科学化。应用计算机管理后，由于计算机能存贮大量的数据，而且数据只要一次存入，便可多次重复使用，所以管理数据达到完整，统一，原始记录能保证及时，准确。
最后，应用计算机管理后，许多重复性的工作，都可由计算机去执行，从而使管理人员从事务性工作解脱出来，真正变为从事一些信息的分析，判断，决策等创造性的工作。
目 录
第一章系统概述
（一）课题来
.........5
（二）选择该课题的目的 (5)
（三）所使用的软件及其主要特点…………………………………………………
5
（四）仓库管理系统的主要功能……………………………………………………5
第二章仓库管理系统分析与设计
（一）系统目标设计………………………………………………………………………………6
（二）开发设计思想………………………………………………………………………………6
(三)开发和运行环境的选择………………….…………………………………………………6
(四)功能分析…………………………………………………………………………6
(五)功能模块设计……………………………………………………………………6
第三章：数据库设计
（一）需求分析………………………………………………………………………8
（二）概念结构………………………………………………………………;….…8
（三）逻辑结构
……9
第四章数据库的实现
（一）创建项目………………………………………………………………………11
（二）创建数据库……………………………………………………………………12
第五章：功能模块设计
（一）主窗体菜单设计………………………………………………………………
18
（四）入库出库………………………………………………………………………61
(五）货物详况……………………………………………………………………….62
1.货物管理……………………………………………………………………………62
2. 修改信息………………………………………………………………………….62
3.查询…………………………………………………………………………………63
（六）货物汇总………………………………………………………………………63
1.按货单号汇总………………………………………………………………
.........63
2.按日期汇总....................................................................................64
3.按客户汇总....................................................................................64
4.按货单号+日期汇总. (6)
5
5.按日期+客户汇总………………………………………………………………….65
(七）关于……………………………………………………………………………66
第七章小结、自我评价
（一）教训与经验总结……………………………………………………………
67
(二)总结………………………………………………………………………….…59
(三)致谢…………………………………………………………………………….59
参考文献…………………………………………………………………………….68
附录：完整的源代码………………………………………………………………
69
内容简介
本工程位于哈尔滨市，是商业服务中心与的综合楼。总建筑面积为7369.6m2。主体结构为14层，不设地下室。第一层和第二层为商业服务中心，第三层至第十四层为居民。建筑总高度43.5m。一共设有电梯三部。本设计严格依据新规范。建筑设计充分考虑了消防和疏散的要求,结构设计考虑了地震作用。
本工程的结构形式为钢筋混凝土，结构体系为框架-剪力墙结构的高层住宅。框架柱的抗震等级为三级，剪力墙的抗震等级为二级，抗震烈度为7度。设计由四大部分组成：建筑设计、结构设计、工程经济分析、施工组织设计。其中结构设计主要包括：工程概况、结构布置、刚度计算、荷载汇集、水平地震作用下结构内力计算（只考虑水平地震作用）、竖向荷载作用下结构内力计算（恒荷载和活荷载共同作用）、内力组合、构件截面设计。结构设计中，采用PK-PM结构设计软件分析和手工计算结合的方法来完成。设计严格按照国家颁布的新规范、新标准进行，所有数据及图表均依据规范要求，设计力求准确、经济、美观。
3.6.3横向水平地震作用下构件内力计算 24
3.7 竖向荷载作用下框架—剪力墙结构计算 29
3.7.1计算单元及计算简图 29
3.7.2荷载计算
32
3.7.3 内力计算 35
3.8 作用效应
组合 40
3.8.1 结构抗震等级 40
3.8.2 框架梁弯矩和剪力设计值 40
3.8.3 框架
柱弯矩、轴力及剪力设计值 42 />3.9.1框架梁 51 />3.9.4.1连梁正截面受弯承载力计算 56 连梁斜截面受剪承载力计算 56 57 现场准备 70 70 72 class='Btg301'> 73 季节性施工措施 78 78 />5.5.1 质量措施 79 材料管理 83 建筑图：
3.8.4 剪力墙弯矩、轴力及剪力设计值 43
3.8.5 连梁弯矩及剪力设计值 50
3.9 构件截面设计 51
3.9.2 框架柱 52
3.9.3 剪力墙 55
3.9.4 连梁 56
3.9.4.2
4．设计概算
5 施工组织设计 69
5.1 工程概况 69
5.1.1 建筑特点 69
5.1.2 结构特点 69
5.1.3 水文地质状况 69
5.1.4 气候条件 70
5.2 施工准备工作 70
5.2.1
5.2.2 施工技术资料的准备工作
5.2.3物资准备 70
5.3施工方案
5.3.1施工部署 72
5.3.2施工方案及流程
5.3.3 装饰工程施工阶段 78
5.4
5.4.1 雨季施工的保证措施
5.4.2 冬季施工安排及保证措施 78
5.4.3 冬期施工分项工程施工措施 79
5.5 质量保证和安全措施、以及环境污染防护等措施 79
5.5.2 安全措施 80
5.5.3 环境保护体系与措施 82
5.5.4 成品保护措施 82
5.6 降低成本措施 83
5.6.1
5.6.2 机械管理 84
5.6.3 技术措施 84
5.7施工现场平面布置 84
6 结语 86
参考文献 88
指导教师评语 88
参考文献
致谢
指导教师评语
建施01：底层平面图.dwg
建施02：二层平面图.dwg
建施03：标准层平面图.dwg
建施04：屋顶平面图.dwg
建施05：正里面图.dwg
建施06：左立面图.dwg
建施07：右立面图.dwg
建施08：背立面图.dwg
建施09：1-1剖面图.dwg
建施10：2-2剖面图.dwg
建施11：总平面图.dwg
结构图：
结施01：一层顶板配筋图.DWG
结施02：二层顶板配筋图.DWG
结施03：三-五层顶板配筋图.DWG
结施04：六-十三层顶板配筋
图.DWG
结施05：十四层顶板配筋图.DWG
结施06：一层顶梁配筋图.DWG
结施07：二层顶梁配筋
考试题型 1. 填空题:10小题,每小题3分,共30分 2. 简答题:4小题,每小题10分,共40分 3.计算题:3小题,每小题10分,共30分
1. 1966年7月，英籍华人 高锟 博士从理论上分析证明了用光纤作为传输介质以实现光通信的可能性。 2. 光放大器是基于 受激辐射 或 受激散射 原理，实现入射光信号放大的一种器件，其机制与激光器完全相同。 3. 光纤通信的最低损耗波长是1.55m μ，零色散波长是1.31m μ。 4. 光纤耦合器是实现 光信号的合路/分路 功能的器件。 5. 在单模光纤中，由于光纤的双折射率特性使两个正交偏振分量以不同的群速度传输，也将导致光脉冲展宽，这种现象称为 偏振模色散 。 6. 在一根光纤中同时传输多个不同波长的光载波信号称为 光波分复用 。 7. 光缆大体上都是由 缆芯 、 加强元件 和护层三部分组成的。 8. 光纤通信是以 光波 为载频率，以 光纤 为传输媒质的一种通信方式。 9. 允许单模传输的最小波长称为 截至波长 。 10. 光纤的 色散 和 损耗 是限制光纤通信线路中继距离的主要因素。 11. 激光器工作必须离开热平衡状态，因此必须使用外部能源泵浦，以实现__ 粒子数反转_，这是激光器工作的先决条件。
1.什么是光纤的色散？光纤的色散分为哪几种？在单模光纤中有 哪些色散？ 2.简述光纤的损耗机理。 3.光纤通信系统由哪几部分组成？简述光纤通信系统的工作过程。 4.简述LD和LED的工作原理？ 5.简述LD与LED的差别。 6.说明APD与PIN的工作原理及主要区别。 7.简述掺铒光纤放大器的基本构成及各部分的功能。 8.简述数字光纤通信系统码型选择应满足的主要条件及扰码的作 用。 9.光端机主要由哪几部分构成？各部分的作用分别是什么？ 10.光发送电路的基本组成及主要性能指标是什么？ 11.光接收电路的基本组成及主要性能指标是什么？ 12.简述如何测量光端机的平均发送光功率？ 13.简述如何测量光纤数字通信系统的误码率？ 14.简述如何测量光接收机灵敏度及动态范围？ 15.简述为什么光纤令牌环局域网是一种自愈网？ 16.简述全光通信网的关键技术。
课程设计题目：外调制光纤通信系统设计 学院：信息科学与工程学院 年级专业：09级光电子1班 学号：xxxxxxxx 学生姓名：xxxxx 指导教师：xxx
一、设计要求 设计10Gpb速率的外调制光纤链路，保证链路能正常通信，误码率BER小于10-12，对应的品质因数Q大于7 二、设计技术参数 1）DFB-LD（SLM），光源中心波长λ0=1552.5nm（193.1Thz），谱线宽度Δλ=0.1 nm(12.5GHz) 2)光纤传输距离120km 3)光发射机发射光功率范围：10dBm～13dBm，可取10dBm 4)APD光接收机灵敏度范围：-25dBm～-9dBm ，可取-18dBm 5) G.652标准单模光纤，光纤的衰减系数α=0.2dB/km，色散系数D=17ps/nm/km 6) 色散补偿光纤衰减系数α=0.5dB/km, 色散系数D=-100ps/(nm.km) 7) 线路编码为NRZ 8) 连接器损耗α=1dB/个 二、设计要点 链路采用外调制的模式，系统通过电信号（NRZ码）控制光调制器产生光信号。产生的光信号通过光纤传输至信号接收端，经光电探测器转换为电信号，完成链路的传输。 衰减：在实际工作中，光纤有一个衰减系数，光信号会随着传输而衰减。为了使光信号传输到探测器时，信号的功率在光电探测器的灵敏度范围之内，链路设计放大模块将信号放大。 色散：不同频率的光波在光纤中传播的速度不同，频率较小的光传播速度快，频率较大的光传播速度慢。由于链路采用的光源激光器存在一定的带宽，因而光信号在传输过程中会产生色散，传输距离越长，色散现象越严重。针对色散问题，链路设计了色散补偿光纤来消除色散。 因此，设计链路所需要解决的主要问题是色散和衰减。通过改变色散光纤的长度和放大器的放大方法来消除传输中带来的色散问题和衰减问题。另外，在设计时，系统的噪声因素也应考虑在内。 三、链路设计 1.根据要求设计链路 通信链路由信号源、线路编码器、光源、连接器、光纤、必要补偿单元、连接器、光接收机组成。设计时，使用伪随机码发生器充当信号源，用连续波激光器和M-Z调制器组成外调制型光源，用1dB衰减器充当连接器，使用不同参数的光纤分别充当传输光纤和色散补偿光纤，使用7dB衰减器充当系统衰减富余量，使用眼图分析仪来观察链路传输的眼图、分析链路的误码率和品质因数。设计链路，初始时不添加色散光纤（色散光纤长度为0）和增益，检测系统的眼图和品质因数。如下图所示：
光纤通信大作业 1.选择一个你认为合适的方案 供选方案：NRZ、RZ调制格式，直接调制或者外调制，APD管或者PIN管，low pass rectangular filter或者low pass gauss filter。请选择你认为实际中可实现的通信性能最好的一组方案。并给出相应的理由。 答：选择NRZ调制格式，直接调制，APD管，low pass gauss filter。选择这个方案的理由是：为了使得整个系统得到最好的信噪比，并且保证系统误码率在可接受的范围内。具体理由分析如下： 选择NRZ调制格式，因为经NRZ调制的光信号具有紧凑的频谱特性，调制和调解结构简单，在10G和一部分40G系统中得到广泛应用，一直被作为中短距离光纤通信系统中的主要调制格式，通过色散管理和终端可调色散补偿技术，NRZ调制格式在终端传输距离普通光纤获得良好的光传输性能。 选择直接调制，因为直接强度调制是用信号直接调制激光器的驱动电流，使其输出功率随信号变化.这种方式设备相对简单，研究较早，现已成熟并商品化.外调制则常用于要求较高的通信系统。 选择APD管，因为由书上的P264页的图8.3可知，PIN管接收灵敏度适用于低数据速率光纤通信，当系统通信数据速率为10G时，PIN灵敏度管不适于应用，我们优选ADP管。 选择low pass gauss filter（低通高斯响应滤波器），因为low pass rectangular filter（低通矩形响应滤波器）是理想的低通滤波器的模型，在幅频特性曲线上呈现矩形。在现实中，如此理想的特性是无法实现的，所有的设计只不过是力图逼近矩形滤波器的特性而已。而low pass gauss filter（低通高斯响应滤波器）采用时域法测量有效带宽，具有直观、简便的优点，而采用时域法能够显著缩短有效带宽测量时间。 实验过程： 本次实验中，由NRZ调制格式、直接调制、APD管和low pass gauss filter构成的光纤通信系统。 1）.根据实验要求，连接实验电路。同时为了实时地观察系统的运行状态，必须在系统外围增加监测及显示装置，将系统运行结果显示出来，便于观察和分析。因此，在系统中加入了Eye Diagram Analyzer、BER Analyzer、Optical Time Domain Visualizer、Optical Power Meter、Optical Spectrum Analyzer、Oscilloscope Visualizer。通过这些监测及显示器件，可以较为直观地观察到入纤光功率、调制前后的光信号频谱与时域波形、解调后的信号波形、信号眼图及误码率等系统的运行状态和运行结果。整个光纤通信系统的架构如下图示：
一、填空题（每空1分，共30分） （1）写出光在真空的速度c、在介质中的速度v、和折射率n之间的关系：。 （2）光由折射率为n1的光密媒质向折射率为n2的光疏媒质传播时(n1> n2)，全反射临界角的正弦为sinθIC= 。 （3）光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85μm、和。（4）光纤的色散分为色散、色散和色散。 （5）光纤的主要材料是，光纤的结构从里到外依次是____ 和_ __（6）光纤中的传输信号由于受到光纤的和_______影响，使得信号的幅度受到衰减，波形出现失真。 （7）半导体激光器工作时温度会升高，这时会导致阈值电流，输出光功率会。 （8）光衰减器按其衰减量的变化方式不同分________ 衰减器和______ _衰减器两种。 （9）光纤通信的光中继器主要是补偿衰减的光信号和对畸变失真信号进行整形等，它的类型主要有和。 （10）光纤通信是利用________波，在光导纤维中传播，实现信息传输的，它具有传输信息量大、不受外界电磁场干扰和____________等优点。 （11）光与物质作用时有受激吸收、和__________ 三个物理过程，产生激光的主要过程是__________。 （12）光纤的数值孔径NA=__________，其表征了光纤的_________能力，当相对折射率和色散值越大时，NA__________。 （13）光源的作用是将转换成；光检测器的作用是将转换成。 第 1 页共5 页
二、选择题（每小题2分，共20分） 1、光纤包层需要满足的基本要求是() A.为了产生全反射，包层折射率必须比纤芯低 B.包层不能透光，防止光的泄漏 C.必须是塑料，使得光纤柔软 D.包层折射率必须比空气低 2、在激光器中，光的放大是通过（） Ａ．粒子数反转分布的激活物质来实现的Ｂ．光学谐振腔来实现的 Ｃ．泵浦光源来实现的Ｄ．外加直流来实现的 3、为了使雪崩光电二极管能正常工作，需在其两端加上( ) A.高正向电压 B.高反向电压 C.低反向电压 D.低正向电压 4、光纤的数值孔径与( )有关。 A. 纤芯的直径 B. 包层的直径 C. 相对折射指数差 D. 光的工作波长 5、PIN光电二极管，因无雪崩倍增作用，因此其雪崩倍增因子为( )。 A. G＞1 B. G＜1 C. G＝1 D. G＝0 6、光接收机中将升余弦频谱脉冲信号恢复为“0”和“1”码信号的模块为( )。 A. 均衡器 B. 判决器和时钟恢复电路 C. 放大器 D. 光电检测器 7、EDFA中将光信号和泵浦光混合起来送入掺铒光纤中的器件是( ) A.光滤波器 B.光耦合器 C.光环形器 D.光隔离器 8、光时域反射仪（OTDR）是利用光在光纤中传输时的瑞利散射所产生的背向散射而制成 的精密仪表，它不可以用作（）的测量。 A.光纤的长度 B.光纤的传输衰减 C.故障定位 D.光纤的色散系数 9、光隔离器的作用是( ) A.调节光信号的功率大小 B.保证光信号只能正向传输 C.分离同向传输的各路光信号 D.将光纤中传输的监控信号隔离开 10、光纤数字通信系统中不能传输HDB3码的原因是( ) A.光源不能产生负信号光 B.将出现长连“1”或长连“0” C.编码器太复杂 D.码率冗余度太大 第 2 页共5 页
第8章复习思考题 参考答案 8-1 光纤通信系统的基本结构有哪几种 答：光纤通信系统除点对点结构外，另外四种基本结构是树形、总线形、环形和星形，如图8.1.1所示。 图8.1.1 光纤通信网络基本结构 8-2 试画出点对点光纤传输系统的构成框图 答：图8.1.2给出了采用光-电-光再生中继和光放大中继的点对点光纤传输系统示意图。 图8.1.2 点对点光纤传输系统 8-3 什么是损耗限制系统什么是色散限制系统 答：光纤色散导致光脉冲展宽，从而构成对系统BL乘积的限制。当色散限制传输距离
小于损耗限制的传输距离时，系统是色散限制系统。 否则，就是损耗限制系统。在给定工作波长下，L随着B 的增加按对数关系减小。在短波长0.85 m波段上，由于光纤损耗较大（典型值为 dB/km），根据码率的不同，中继距离通常被限制在10~30 km。而长波长~1.6 m系统，由于光纤损耗较小，在1.3 m处损耗的典型值为~ dB/km，在1.55 m处为 dB/km，中继距离可以达到100~200 km，尤其在1.55 m波长处的最低损耗窗口，中继距离可以超过200 km。一般说来，1.3 m单模光纤通信系统在B < 1 Gb/s 时为损耗限制系统，在B >1 Gb/s时可能成为色散限制系统。 8-4 若光纤的色散太大，将给系统带来什么问题 答：色散引起脉冲展宽，可能对系统的接收性能形成两方面的影响。 首先，脉冲的部分能量可能逸出到比特时间以外而形成码间干扰。这种码间干扰可以采用线性通道优化设计，即使用一个高增益的放大器（主放大器）和一个低通滤波器，有时在放大器前也使用一个均衡器，以补偿前端的带宽限制效应，使这种码间干扰减小到最小。 其次，由于光脉冲的展宽，在比特时间内光脉冲的能量减少，导致在判决电路上SNR降低。为了维持一定的SNR，需要增加平均入射光功率。 8-5 简述系统对激光器、探测器和光纤的技术要求 答：光纤通信对光源的要求是： （1）电光转换效率高，驱动功率低，寿命长，可靠性高； （2）单色性和方向性好，以减少光纤的材料色散，提高光源和光纤的耦合效率；采用单纵模激光器可以使模分配噪声（MPN）的影响降到最小；边模抑制比MSR> 100（20 dB）时，可使模分配噪声（MPN）的影响降到最小。 （3）对于模拟调制，还要求光强随驱动电流变化的线性要好，以保证有足够多的模拟调制信道。 （4）但是在1.55 m波长系统中，即使采用边模抑制比大的单模LD，LD的频率啁啾也是对系统的主要限制因素。 （5）因此高速光纤通信系统，多采用多量子阱结构DFB LD，以减小频率啁啾的影响。
光纤通信系统设计 1 概述 图 1.1 标准光纤通信系统架构 2 模拟系统设计 光纤系统中，各组件的累加损耗应足够低以符合探测器的阈值要求。模拟系统中，充足的功率意味着高SNR，另外，组件的组合应该提供足够的带宽以通过较高的调制频率，因此，应对单个器件的损耗和带宽进行分析，并计算整个系统的功率分配和带宽预算。 2.1 系统规格 2.1.1 初始方案 以设计简单的点对点视频系统为例，电视广播信号的带宽为6MHz，要求SNR为50dB。 表2.1 系统方案一：窄带宽和低功率 Carrier Source LED0.8-0.9um Information Channel MMF (SI or GRIN) Detector PIN-PD 表2.2 系统方案二：高带宽和高功率 Carrier Source LD 1.3um Information Channel SMF Detector APD 2.1.2 负载电阻计算 已知PIN-PD的电容和传输带宽，根据方程 求得负载电阻
取近似值，计算得为6.24MHz。 2.2 功率预算 2.2.1 平均光功率计算 标准的SNR方程是 由于使用PIN-PD作为光电探测器，假设系统是热噪声限系统，调制系数m为100%，SNR方程简化为 由于放大器噪声的存在，将实际温度T替换为等效噪声温度，假设环境温度T为300K，放大器噪声系数F为2，则，又已知PD响应率为，计算平均光功率P为 取P近似值为。 2.2.2 平均光电流计算 根据平均光功率P为，计算得PIN-PD的平均光电流，远大于暗电流（几个纳安），因此系统中暗电流的影响可以忽略，计算热噪声电流均方值 散粒噪声电流均方值 可以得到，热噪声功率是散粒噪声功率的近7倍，符合最开始采用热噪声限模型的假设。 预测平均光电流为时，并没有驱动探测器进入非线性区，最大饱和电流等于偏置电压与负载电阻的比值，使用5V偏压时，最大允许电流为（或），远远大于，系统不存在饱和问题。 2.2.3 详细方案 光源SE LED SI MMF
光纤通信大作业 1、选择一个您认为合适的方案 供选方案:NRZ、RZ调制格式,直接调制或者外调制,APD管或者PIN管,low pass rectangular filter或者low pass gauss filter。请选择您认为实际中可实现的通信性能最好的一组方案。并给出相应的理由。 答:选择NRZ调制格式,直接调制,APD管,low pass gauss filter。选择这个方案的理由就是:为了使得整个系统得到最好的信噪比,并且保证系统误码率在可接受的范围内。具体理由分析如下: 选择NRZ调制格式,因为经NRZ调制的光信号具有紧凑的频谱特性,调制与调解结构简单,在10G与一部分40G系统中得到广泛应用,一直被作为中短距离光纤通信系统中的主要调制格式,通过色散管理与终端可调色散补偿技术,NRZ调制格式在终端传输距离普通光纤获得良好的光传输性能。 选择直接调制,因为直接强度调制就是用信号直接调制激光器的驱动电流,使其输出功率随信号变化、这种方式设备相对简单,研究较早,现已成熟并商品化、外调制则常用于要求较高的通信系统。 选择APD管,因为由书上的P264页的图8、3可知,PIN管接收灵敏度适用于低数据速率光纤通信,当系统通信数据速率为10G时,PIN灵敏度管不适于应用,我们优选ADP管。 选择low pass gauss filter(低通高斯响应滤波器),因为low pass rectangular filter(低通矩形响应滤波器)就是理想的低通滤波器的模型,在幅频特性曲线上呈现矩形。在现实中,如此理想的特性就是无法实现的,所有的设计只不过就是力图逼近矩形滤波器的特性而已。而low pass gauss filter(低通高斯响应滤波器)采用时域法测量有效带宽,具有直观、简便的优点,而采用时域法能够显著缩短有效带宽测量时间。 实验过程: 本次实验中,由NRZ调制格式、直接调制、APD管与low pass gauss filter构成的光纤通信系统。 1)、根据实验要求,连接实验电路。同时为了实时地观察系统的运行状态,必须在系统外围增加监测及显示装置,将系统运行结果显示出来,便于观察与分析。因此,在系统中加入了Eye Diagram Analyzer、BER Analyzer、Optical Time Domain Visualizer、Optical Power Meter、Optical Spectrum Analyzer、Oscilloscope Visualizer。通过这些监测及显示器件,可以较为直观地观察到入纤光功率、调制前后的光信号频谱与时域波形、解调后的信号波形、信号眼图及误码率等系统的运行状态与运行结果。整个光纤通信系统的架构如下图示: 完整的光纤通信系统
光纤通信模拟试题1 一、选择题 1. 目前光纤通信中所使用的光波的波长区域是( ) A. 红外区 B. 远红外区 C. 紫外区 D. 近红外区 2. 表示光纤色散程度的物理量是( ) A. 时延 B. 频带带宽 C. 时延差 D. 相位差 3. 在外来光子的激发下，低能级E1上的电子吸收了光子的能量hf(=E2-E1)而跃迁到高能级 E2的过程称为( ) A. 自发辐射 B. 受激辐射 C. 受激吸收 D. 康普顿效应 4. EDFA中，光滤波器的主要作用是( ) A. 使泵浦光和信号光耦合 B. 滤除光放大器的输出噪声 C. 提高光放大增益 D. 使信号再生 5. 目前，掺铒光纤放大器的噪声系数可低达( ) A. -3 dB～0 dB B. 0 dB～3 dB C.4 dB～5 dB D. 10 dB～15 dB 6. STM-1的帧结构中，段开销区域的位置是在( ) A. 1～9列，1～3行和5～9行 B. 1～9列，1～9行 C.1～3列和5～9列，1～9行 D. 1～3列和5～9列，1～3行和5～9行 7. 不属于PIN光电二极管特性参数的是( ) A. 暗电流 B. 消光比 C. 响应度 D. 响应时间 二、填空题 11. 利用光波作为载频的通信方式称为___________________。 12. 通常根据传播方向上有无电场分量或磁场分量，可将光(电磁波)的传播形态分成TE波， TEM波和___________________三类。 13. 薄膜波导由衬底、敷层和___________________三层介质构成。 14. 在薄膜波导中，导波的基模是___________________。 15. 按照射线理论，阶跃型光纤中光射线主要有___________________和斜射线两类。 16. 渐变型光纤中，子午射线的自聚焦是指光纤中不同的射线具有___________________的现象。 17. 光纤是一种介质光波导,具有把光封闭在其中进行传播的导波结构。它是由直径大约只有 ___________________的细玻璃丝构成。 18. 处于粒子数反转分布状态的工作物质称为___________________。 19. 激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的___________________。 20. 随着激光器温度的上升，其输出光功率会___________________。 21. EDFA的输出饱和功率是指___________________时所对应的输出功率。 22. EDFA作为发射机功率放大器使用的主要作用是___________________。 23. 在光纤通信系统中，利用光纤来传输监控信号时，通常可采用频分复用和____________ _______两种传输方式。 24. 对光隔离器的主要要求是：插入损耗低和___________________。 25. 光纤通信系统中(武汉自考)常用的线路码型有：mBnB码、插入比特码和_____________ ______等。 26. STM-1帧结构中，管理单元指针的位置在___________________列中的第4行。 27. 虚容器是SDH中最重要的一种信息结构，它由容器输出的信息净负荷和_________来组
1、1966年7月，英籍华人（高锟）博士从理论上分析证明了用光纤作 为传输介质以实现光通信的可能性。 2、光在光纤中传输是利用光的（折射）原理。 3、数值孔径越大，光纤接收光线的能力就越( 强)，光纤与光源之间的耦 合效率就越( 高)。 4、目前光纤通信所用光波的波长有三个，它们是：（0.85μm、1.31μm、 1.55μm）。 5、光纤通信系统中最常用的光检测器有：（PIN光电二极管；雪崩光电二极 管）。 6、要使物质能对光进行放大，必须使物质中的( 受激辐射)强于( 受激吸 收)，即高能级上的粒子数多于低能级上的粒子数。物质的这一种反常态 的粒子数分布，称为粒子数的反转分布。 7、在多模光纤中，纤芯的半径越( 大)，可传输的导波模数量就越多。 8、光缆由缆芯、( 加强元件(或加强芯) )和外护层组成。 9、（波导色散）是指由光纤的光谱宽度和光纤的几何结构所引起的色散。 10、按光纤传导模数量光纤可分为多模光纤和( 单模光纤)。 11、PDH的缺陷之一：在复用信号的帧结构中，由于( 开销比特 )的数量很少，不能提供足够的运行、管理和维护功能，因而不能满足现代通信网对监控和网管的要求。 12、光接收机的主要指标有光接收机的动态范围和（灵敏度）。 13、激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的（阈值条件）。 14、光纤的（色散）是引起光纤带宽变窄的主要原因，而光纤带宽变窄则会限制光纤的传输容量。 15、误码性能是光纤数字通信系统质量的重要指标之一，产生误码的主要 原因是传输系统的脉冲抖动和（噪声）。
二、选择题：（每小题2分，共20分。1-7:单选题，8-10：多选题） 1、光纤通信是以（A ）为载体，光纤为传输媒体的通信方式。 A、光波 B、电信号 C、微波 D、卫星 2、要使光纤导光必须使（ B ） A、纤芯折射率小于包层折射率 B、纤芯折射率大于包层折射率 C、纤芯折射率是渐变的 D、纤芯折射率是均匀的 3、（D ）是把光信号变为电信号的器件 A、激光器 B、发光二极管 C、光源 D、光检测器 4、CCITT于（C）年接受了SONET概念，并重新命名为SDH。 A、1985 B、1970 C、1988 D、1990 5、SDH传输网最基本的同步传送模块是STM-1，其信号速率为（ A ）kbit／s。 A、155520 B、622080 C、2488320 D、9953280 6、掺铒光纤放大器（EDFA）的工作波长为（B）nm波段。 A、1310 B、1550 C、1510 D、850 7、发光二极管发出的光是非相干光，它的基本原理是（B）。 A、受激吸收 B、自发辐射 C、受激辐射 D、自发吸收 8、光纤通信系统的是由（ABCD ）组成的。 A、电端机 B、光端机 C、中继器 D、光纤光缆线路 9、要精确控制激光器的输出功率，应从两方面着手：一是控制（B）；二是控制（D）。 A、微型半导体制冷器 B、调制脉冲电流的幅度 C、热敏电阻 D、激光器的偏置电流 10、光纤传输特性主要有（AB ） A、色散 B、损耗 C、模场直径 D 、截止波长
光纤通信复习题 考试题型及分数 (1) 第一章：21题 (2) 第二章：32（6）题 (4) 第三章：47（2）题 (7) 第四章：23题 (10) 第五章：23（2）题 (12) 第七章：26题 (14) 第八章：19题 (16) 考试题型及分数
第一章：21题 1. 2. 1966年英籍华裔学者高锟(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)发表了关于传输介质新概念的 论文指出了利用光纤(Optical Fiber)进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代光通信——光纤通信的基础。 3. 光纤通信有四个发展阶段。 4. 光纤工作波长： 1) 0.85 μm 2) 1.31 μm 3) 1.55 μm 5. 光纤通信用的近红外光(波长约1μm)的频率(约300 THz)。 6. 简述光纤通信的优点： 1) 容许频带很宽，传输容量很大 2) 损耗很小， 中继距离很长且误码率很小 3) 重量轻、 体积小 4) 抗电磁干扰性能好 5) 泄漏小， 保密性能好 6) 节约金属材料， 有利于资源合理使用 7. 光纤通信系统的容许频带(带宽)取决于： 光源的调制特性、 调制方式和光纤的色散特性。 8. 简述光纤通信的应用： 1) 通信网 2) 构成因特网的计算机局域网和广域网 3) 有线电视网的干线和分配网 4) 综合业务光纤接入网 9. 光纤通信系统可以传输： 1) 数字信号 2) 模拟信号 10. 单向传输光纤通信系统的基本组成： 11. 光发射机的功能： 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。 基本光纤传输系统接 收发 射
光纤通信系统的仿真分析(Optisystem仿真附程序) 摘要光纤通信系统的计算机仿真, 是对此类系统进行规划设计、可行性论证以及研制新型系统的重要手段,可用于对已设计的光纤传输系统在硬件实现之前进行性能评估和可行性论证, 可节约大量时间和经费; 同时在分析中可随时改动参数值, 便于理论研究。要建立一个...
摘要
光纤系统的计算机仿真, 是对此类系统进行规划设计、可行性论证以及研制新型系统的重要手段,可用于对已设计的光纤传输系统在硬件实现之前进行性能评估和可行性论证, 可节约大量时间和经费; 同时在分析中可随时改动参数值, 便于理论研究。要建立一个方便可靠的光纤系统的仿真平台, 有赖于对系统各模块物理特性进行推导和归纳, 建立起系统各模块的数学模型。建模的基本原则是既要能描述器件的特性, 具有一定的精确度, 同时又要兼顾计算的复杂度, 要有较快的分析速度。同时, 还应能根据研究目
的的不同, 调整模型的选取。在对光纤通信系统分析的基础上，利用Optisystem仿真软件，建立了高速大容量光纤系统的仿真模型，得到了高速光纤通信系统特性与激光器的调制频率、偏置电流的关系，光纤的损耗和色散以及其他参数的仿真结果。并对传输速率为10Gb/s的光纤通信系统进行仿真设计和分析。
关键词 光纤 仿真 optisystem 模型 误码率 信道
为此，本文设计了光通信系统的仿真模型，并利用这些模型来研究光通信系统的性能。基于加拿大Optiwave公司的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，从长距离通信系统到LANS和MANS都能使用。为此，设计光通信系统的仿真模型，并利用这些模型来研究光通信系统的性能，可以用OptiSystem这一仿真软件来实现。
光纤通信系统概述
光纤通信系统是以光为载波，利用纯度极高的玻璃拉制成极细的光导纤维作为传输媒介，通过光电变换，用光来传输信息的通信系统。随着国际互联网业务和通信业的飞速发展，信息化给世界生产力和人类社会的发展带来了极大的推动。光纤通信作为信息化的主要技术支柱之一，必将成为21世纪最重要的战略性产业。光纤通信技术和计算机技术是信息化的两大核心支柱，计算机负责
2、光在光纤中传输是利用光的（折射）原理。 5、光纤通信系统中最常用的光检测器有：（ PIN光电二极管）、（雪崩光电二极管）。 6、要使物质能对光进行放大，必须使物质中的( 受激辐射 )强于( 受激吸收 )，即高能级上的粒子数多于低能级上的粒子数。物质的这一种反常态的粒子数分布，称为粒子数的反转分布。 7、在多模光纤中，纤芯的半径越( 大 )，可传输的导波模数量就越多。 9、（波导色散）是指由光纤的光谱宽度和光纤的几何结构所引起的色散。 11、PDH的缺陷之一：在复用信号的帧结构中，由于( 开销比特 )的数量很少，不能提供足够的运行、管理和维护功能，因而不能满足现代通信网对监控和网管的要求。 12、光接收机的主要指标有光接收机的动态范围和（灵敏度）。 13、激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的（阈值条件）。 14、光纤的（色散）是引起光纤带宽变窄的主要原因，而光纤带宽变窄则会限制光纤的传输容量。 15、误码性能是光纤数字通信系统质量的重要指标之一，产生误码的主要原因是传输系统的脉冲抖动和（噪声）。 二、选择题：（每小题2分，共20分。1-7:单选题，8-10：多选题） 4、CCITT于（）年接受了SONET概念，并重新命名为SDH。 A、1985 B、1970 C、1988 D、1990 6、掺铒光纤放大器（EDFA）的工作波长为（）nm波段。 A、1310 B、1550 C、1510 D、850 7、发光二极管发出的光是非相干光，它的基本原理是（）。 A、受激吸收 B、自发辐射 C、受激辐射 D、自发吸收 9、要精确控制激光器的输出功率，应从两方面着手：一是控制（ B ）；
第一章 光纤通信：侠义上说：利用光载波在光纤中传播信息的过程 广义上说：是以光纤或由光纤组成的光传输网、光处理器件、光处理设备为基础，并采用相矢技术来对光波信息进行传输和处理的过程，是光通信的一个组成部分 光通信发展受阻的原因：1 ?光向四面八方散射时，光强减弱2.不能通过障碍物 高银指出，如果把材料中金属离子含量的比重降低到10上以下，光纤损耗就可以减小到10 dB/km 再通过改进制造工艺，提高材料的均匀性，可进一步把光纤的损耗减少到几dB/km o 光纤通信得以快速发展重要条件：1 ?低损耗光纤2.光源(半导体激光器) 全波光纤：能够在1260?1675nm整个范围内都可用来逬行DWD光纤通信的光纤就是全波光纤光纤通信发展的重要里程碑 1 ?低损耗光纤的研制成功2.连续振荡半导体激光器的研制成功光纤是一?种玻璃丝，其材料是石英(SiO2),是通信网络中信息的优良传输介质 光纤通信的发展趋势1 ?光纤技术逐渐从骨干网向广域网和城域络发展 2. 从^?速系统向高速系统发展 3. 从陆地向海地发展 4. 从光传输电交换向网络的全光化发展 5. 向光纤技术和以太技术结合的方向发展 光纤通信的优点： 1. 频带宽、传输容量大 2. 损耗小、中继距离长 3. 重量轻、体积小 4. 抗电磁干扰性能好 5. 泄漏小、保密性好 6. 节约金属材料，有利于资源合理使用 传统上，以服务范围把网络分为三类: (1)局域网，服务范围2 km，如以太网，信令环和信令总线； ⑵ 城域网，服务范围100 km，如电话本地交换网或者有线电视)分配系统； (3)广域网络，服务范围可达数千公里，如开放系统互连国际网络等。 三代网络技术比较 1 ?全电网络，第一代网络，节点用电缆互连在一起，电缆是一种窄带线路，它的容量有限； 2. 电光网络，第二代网络，用一段段光纤取代电缆后构成的网络，现在正被广泛使用，因节点内仍是对电信号进行交换，所以称为电光网络 3. 全光网络，第三代网络，所有节点被不间断的光缆连接起来，节点内只对光信号逬行交换，这就是未来的第三代网络。 网络接入技术： 1 .xDSL 2.HFC 3.APON/EPON 4.AON 光具有两种特性:1.波动性2.粒子性 用光导歼錐进行迥倍址早就哪一年由谁提出爭 劭用密別禅(迸行通信盘卑祖1966年由英盈华人為锥提：1
~~~~~~学院课程设计报告 课程名称：通信系统课程设计 院部：电气与信息工程学院 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 完成时间：2010 年12 月31日 报告成绩：
高速数字光纤通信系统的设计
目录 (3) 摘要 (4) 关键词 (4) Abstract (5) 第一章数字光纤通信系统的整体设计 (6) 1.1数字光纤通信系统的简介 (6) 1.2 数字光纤通信系统的基本设计思想 (7) 1.3 数字光纤通信系统设计的方案分析 (7) 第二章数字光纤通信系统的具体设计 (8) 2.1 A—E的工程分站设计 (8) 2.2 系统部件的选择 (8) 2.2.1光源的选择 (8) 2.2.2光纤的选择 (8) 2.2.3光电检测器的选择 (9) 2.2.4光接口规范的选择 (9) 2.3 应用代码的选择 (9) 2.4 衰耗预算 (10) 2.4.1无光放大器系统的衰耗预算 (10) 2.4.2带光放大器系统的衰耗预算 (10) 2.5色散预算 (11) 2.5.1码间干扰与频率啁啾的功率代价 (11) 2.5.2色散相关参数的确定 (12) 2.5.3色散的具体计算 (12) 第三章数字光纤通信系统设计结果 (14) 总结 (16) 参考文献 (17)
当今世界，计算机与通信技术高度结合，光纤通信有了长足发展。纵观当今电信的主要技术，光纤和广波的变革极大的提高着信息的传输。进入1993年以后，我国光纤通信已处于持续大反战时期。其特征是大量新技术，特别是网络技术、高速介质接入网（HMAV）光时分复用接入（OTMMA）和波分复用接入（WDMA）、光孤子（solition）、掺铒光纤放大器（EDFA）、SDH产品等开发实用实用化开展大量、深入研究工作。同时，各种专用光纤系统组成及其系统参数测量技术现状，无论是对光纤通信的业主、经销商，还是对光纤通信的广大用户都是重要的。 20世纪70年代末，光纤通信开始进入实用化阶段，各种各样的光纤通信系统如雨后春笋在世界各地建立起来，逐渐成为电信传送网的主要传送手段。近几年来，光纤通信中的各种新技术，新系统也日新月异地发展着，在全球信息高速公路建设中扮演重要角色。 光纤通信是以光波为载波，光纤为传输媒介的通信方式。本次课程设计论文主要介绍光纤系统的基本组成，性能指标，还要对损耗和色散进行预算，用最坏值设计方法来设计高速数字光纤系统。 关键词：光纤通信系统、光纤、损耗、色散、光缆
光纤通信仿真
光纤通信仿真实验 光纤模型实验：自相位效应姓名：万方力 学号：2013115030305 班级：1303班 指导老师：胡白燕 院系：计算机科学与技术学院
光纤模型实验：自相位效应 一、实验目的 1、通过进行本次实验，加深光纤结构以及特性的理解，通过实验现象的分析，结合理论知识获得进一步的认识。 2、本次实验是对自相位调制在脉冲传播上的模型进行模拟和验证，是基于光纤性质上的实验，通过本次实验，了解自相位效应的产生及影响，加深光纤相关知识的理解。 二、实验原理 1、光纤的色散特性 色散（Dispersion）是在光纤中传输的光信号，由于不同成分的光的传输时间不同而产生的一种物理效应。色散一般包括模式色散、材料色散和波导色散。 1）模式色散 光纤的模式色散只存在于多模光纤中。每一种模式到达光纤终端的时间先后不同，造成了脉冲的展宽，从而出现色散现象。 2)材料色散
含有不同波长的光脉冲通过光纤传输时，不同波长的电磁波会导致玻璃折射率不相同，传输速度不同就会引起脉冲展宽，导致色散。 3）波导色散 由光纤的几何结构决定的色散，其中光纤的横截面积尺寸起主要作用。光在光纤中通过芯与包层界面时，受全反射作用，被限制在纤芯中传播。但是，如果横向尺寸沿光纤轴发生波动，除导致模式间的模式变换外，还有可能引起一少部分高频率的光线进入包层，在包层中传输，而包层的折射率低、传播速度大，这就会引起光脉冲展宽，从而导致色散。 2、自相位调制 信号光强的瞬时变化引起其自身的相位调制,即自相位调制。 在单波长系统中光强变化导致相位变化时,自相位调制效应使信号频 谱逐渐展宽。这种展宽与信号的脉冲形状和光纤的色散有关。在光纤的正常色散区中,由于色散效应,一旦自相位调制引起频谱展宽,沿着光纤传输 的信号将经历暂时的较大展宽。但在异常色散区,光纤的色散效应和自相 位调制效应可能会相互补偿,从而使信号的展宽小一些。 在一般情况下,SPM效应只在高累积色散或超长系统中比较明显。受色散限制的系统可能不会容忍自相位调制效应。在信道很窄的多通道系统中,由自相位调制引起的频谱展宽可能在相邻信道间产生干扰。 在G.652光纤中的低啁啾强度调制信号的自相位调制效应将引起脉冲的压缩,但同时使传输光谱展宽。采用G.652光纤时,把信道设置在零色散波长附近将有利于减少自相位调制效应的影响。在长距离系统中,这种光 纤可采用以适当间隔作色散补偿的方法来控制自相位调制效应的影响,当然,也可通过减少输入光功率的方法来减少自相位调制效应的影响。
模拟光纤通信系统精编 W O R D版 IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】
第六章模拟光纤通信系统 （4学时） 一、教学目的及要求： 使学生熟悉模拟光纤通信系统的组成和结构特点，重点要求他们掌握模拟光纤通信的系统调制方式、模拟基带直接光强调制光纤传输系统和副载波复用光纤传输系统结构。 二、教学重点及难点： 本章重点：调制方式、模拟基带直接光强调制光纤传输系统、副载波复用光纤传输系统。 本章难点：调制方式 三、教学手段： 板书与多媒体课件演示相结合 四、教学方法： 课堂讲解、提问 五、作业： 课外作业： 6-1 6-2 6-4 6-5
六、参考资料： 《光纤通信》刘增基第六章。 《光纤通信》杨祥林第八章第九章 七、教学内容与教学设计： 【讲授新课】（96分钟） 第六章模拟光纤通信系统 6.1调制方式 6.1.1模拟基带直接光强调制 模拟基带直接光强调制(DIM)是用承载信息的模拟基带信号，直接对发射机光源(LED或LD)进行光强调制，使光源输出光功率随时间变化的波形和
输入模拟基带信号的波形成比例。 6.1.2模拟间接光强调制 模拟间接光强调制方式是先用承载信息的模拟基带信号进行电的预调制，然后用这个预调制的电信号对光源进行光强调制(IM)。 预调制又有多种方式，主要有以下三种。1. 频率调制(FM) 频率调制方式是先用承载信息的模拟基带信号对正弦载波进行调频，产生等幅的频率受调的正弦信号，其频率随输入的模拟基带信号的瞬时值而变化。然后用这个正弦调频信号对光源进行光强调制，形成FMIM光纤传输系统。 2. 脉冲频率调制(PFM) 脉冲频率调制方式是先用承载信息的模拟基带信号对脉冲载波进行调频，产生等幅、等宽的频率受调的脉冲信号，其脉冲频率随输入的模拟基带信号的瞬时值而变化。然后用这个脉冲调频信号对光源进行光强调制，形成PFMIM光纤传输系统。
潍坊学院2009-2010学年第2学期期末考试 《光纤通信基础》试卷（A卷）参考答案及评分标准 一、单项选择题（每小题2分，共30分） 1C、2B、3B、4D、5C、6A、7D、8C、9C、10D、11C、12D、13B、14C、15A 二、填空题(每空1分，共20分) 1、光作为载波 2、um um 3、大 4、自聚焦 5、谐振腔 6、受激辐射 7、暗电流噪声8、隔离度9、动态范围10、10-270 11、光纤放大器12、量子效率 13、不能14、分插复用器交叉连接设备15、下降16、17、空分交换波分交换 三、简答题(本大题共6小题，每小题5分，共30分) 1、答：光纤通信系统主要由发射机、接收机和光纤线路三个部分组成。（2分） 发射机的主要作用：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 限度地注入光纤线路。光纤线路把来自于光发射机的光信号，以尽可能小的崎变 和衰减传输至接收机。光接收机把从光纤线路输出的光信号还原为电信号。（3分） 2、答：光纤损耗包括吸收损耗和散射损耗：（2分） 吸收损耗是由SiO2材料引起的固有吸收和由杂质引起的吸收产生的（1分） 散射损耗主要由材料微观密度不均匀引起的瑞利散射和光纤结构缺陷引起的散射产生的（1分） 光纤损耗使系统的传输距离受到限制，不利于长距离光纤通信。（1分） 3、答：在PN结界面上，由于电子和空穴的扩散运动，形成内部电场；内部电场使电子和空穴产生与扩散运动方向相反的漂移运动，最终使能带产生倾斜，在PN线路附近形成耗尽层。（1分） 当入射光照射PN结时，若光子能量大于带隙，便发生受激吸收，而形成光生电子—空穴对。（1分） 在耗尽层，由于内部电场的作用，电子向N区运动，空穴向P区运动，形成光生漂移电流。在耗尽层两侧中性电场区，由热运动，部分光行电子和空穴通过扩散运动进入耗尽层，在电场的作用下，形成和漂移运动相同方向的光生扩散电流。（2分） 光生漂移电流分量和光生扩散电流分量的总和即为光生电流，当P层和N层连接的电路开路时，便在两端产生光生电动势，这种效应称为光电效应。（1分） 4、答：在LD的驱动电路里，设置自动功率控制电路（APC）是为了调节LD的偏流， 使输出光功率稳定。（2分）在LD的驱动电路里，设置自动温度控制电路是因为半导体光源的输出特性受温度影 响较大，特别是长波长半导体激光器对温度更加敏感，为保证输出特性稳定，对激 光器进行温度控制是十分必要的。（3分）
《光纤通信技术》复习题 一．基本概念 1．什么样的电磁波叫做“光”？目前的光纤通信用的是什么光？波长是多少？ 答：光是一种电磁波，光频为10E14HZ量级，波长为μm 量级。可见光大约指0.4μm ~0.76μm 波长范围的电磁波。光通信采用的波长0.85μm、1.31μm和1.55μm。即在电磁波近红外区段。 2．光纤通信的特点？ 答：一、传输频带宽，通信容量大 二、传输损耗低，中继距离长 三、不怕电磁干扰 四、保密性好，无串音干扰 五、光纤尺寸小,重量轻,利于敷设和运输 六、节约有色金属和原材料 七、抗腐蚀性能好 3．光纤的NA和LNA各是什么意义？什么是光线模式的分立性？ 答：入射最大角称为孔径角，其正弦值称为光纤的数值孔径。数值孔径表示光纤采光能力的大小。 在光纤端面上芯区各点处允许光线射入并形成导模的能力是不一样的，折射率越大的位置接收入射光的能力越强。为了定量描述光纤端面各点位接受入射光的能力，取各点位激发最高次导模的光线入射角度为局部孔径角θ’C (r) ，并定义角的正弦值为该点位的局部数值孔径LNA。 光是有一定波长的，将光线分解为沿轴向和径向的两个分量，传输光波长λ也被分为λZ和λr。沿径向传输的光波分量是在相对的芯/包层界面间（有限空间）往返传输，根据波形可以稳定存在的条件——空间长度等于半波长的整数倍，而空间长度已由光纤结构所确定，所以径向波长分量λr不能随意了，从而导致它们夹角不能随意也即不能连续变化，即光线模式的分立性。 4．什么是光纤的色散？光纤的色散分为哪几种？在单模光纤中有哪些色散？ 答：脉冲信号在光纤中传输时被展宽的现象叫光纤的色散。分为模间色散和模内色散。模内色散又分为材料色散和波导色散。多模光纤：模式色散和材料色散；单模光纤：材料色散和波导色散。 5．归一化频率V和截止频率VC各如何定义？有何区别和联系？ 答：归一化频率见书28页，截止频率见27页。实际光纤中能够传输的导模模式必须满足V>Vc。