光纤通信系统 ?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。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。 目录 ?光纤通信系统的概述 ?光纤通信系统的组成 ?光纤通信系统的分类 ?光纤通信系统的发展 光纤通信系统的概述 ?1977年，美国西屋电气公司在亚特兰大成功地进行了世界上第一个光纤通信的现场实验，系统采用GaAlAs（镓铝砷）半导体激光器作光源，多模光纤作传输介质，速率为
44.736Mbit/s，传输110km。使光纤通信向实用化迈出了一 步。 光纤通信作为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中，起着举足轻重的作用，本章将概述国内外光纤通信技术的历史，现状和前景。光纤即光导纤维的简称。光纤通信是以光为载频，以光导纤维为传输媒质的一种通信方式。光纤与以往的铜导线相比，具有损耗低，频带宽，无电磁感应等传输特点。因此，人们希望将光纤作为灵活性强，经济的优质传输介质，广泛地应用于数字传输方式和图像通信方式中，这种通信方式在今后非话业务的发展中是不可缺少的。 由于光纤通信具有一系列优异的特点，因此，光纤通信技术近几年来发展速度之快，应用面之广是通信史上罕见的。可以说，这种新兴技术，是世界新技术革命的重要标志。又是未来信息社会中各种信息网的主要传输工具。光纤与以往的铜导线相比，有本质的区别，因此，在传输理论，制造技术，连接方法，测试方法等方面，基本上都不能采用铜质电缆的理论与方法。 光纤通信系统的组成 （1）光发信机：光发信机是实现电/光转换的光端机。它由光源、驱动器和调制器组成。其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光
40G/100G相干光通信原理与关键技术 引言 随着40Gb/s的大规模部署的开始，业界又涌现出多种新型的100G/s调制编码格式。面对众多特征各异的传输码型，在综合考虑其他系统设计参数的基础上，业界主要从传输距离、通路间隔、与40Gb/s和10Gb/s系统的兼容性、模块成本与传输性能的平衡等方面进行综合选择。 随着高速数字信号处理技术（DSP）和模数转换技术（ADC）的进步，相干光通信成为研究的热点。相干检测与DSP技术相结合，可以在电域进行载波相位同步和偏振跟踪，清除了传统相干接收的两大障碍。基于DSP的相干接收机结构简单，具有硬件透明性；可在电域补偿各种传输损伤，简化传输链路，降低传输成本；支持多进制调制格式和偏振复用，实现高频谱效率的传输。通过业界一两年来对于100Gb/s模块的研究和开发，100G/s 的偏振复用四相相移键控相干模块（Coherent PM-QPSK）正在变成业界的主要选择。 相干光通信的基本原理 相干光通信系统可以把光频段划分为许多频道，从而使光频段得到充分利用，即多信道光纤通信。相干光通信技术具有接收灵敏度高的优点，采用相干检测技术的接收灵敏度可比直接检测技术高18dB。 图1为发射机采用偏振复用，作为载体的激光信号通过PBS（偏振分光器）分为X/Y两路，每路信号在通过2个MZ调制器组成的I/Q调制器（I路和Q路相位差90）分别将10.7/27.5Gb/s的信号调制到载波，然后再通过偏振复用器把X轴和Y轴光信号按偏振复用合并在一起通过光纤发送出去，从而实现了40/100Gb/s 在单光纤上的传输。 在接收端，与强度调制一一直接检测系统不同，相干光纤通信系统在光接收机中增加了外差或零差接收所需的本地振荡光源（LO），该光源输出的光波与接收到的已调光波在满足波前匹配和偏振匹配的条件下，进行光电混频。稍微改变本振激光器的光频，就可改变所选择的信道，因此对本振激光器的线宽要求很高。混频后输出的信号光波场强和本振光波
光纤通信系统实验指导书 光纤通信系统实验指导书 桂林电子科技大学信息科技学院 二零零九年三月 目录 实验一数字光纤传输测试系统实验 (2) 实验二SDH点对点组网2M配置实验 (9)
实验三SDH 链型组网配置实验 (17) 实验四SDH 环形组网配置实验 (27) 实验一数字光纤传输测试系统实验 概述 光纤通信是利用光波作为载波，以光纤作为传输媒质实现信息传输，是一种最新的通信技术。 光纤是光导纤维的简称。光纤通信是以光波为载频，以光导纤维为传输媒质
的一种通信方式。光纤通信使用的波长在近红外区，即波长800～1800nm，可分为短波长波段（850nm）和长波长波段（1310nm和1550nm），这是目前所采用的三个通信窗口。 通信发展过程是以不断提高载频频率来扩大通信容量，光是一种频率极高的电磁波（3×1014HZ），因此用光作载波进行通信容量极大，是过去通信方式的千百倍，具有极大的吸引力，是通信发展的必然方向。 光纤通信有许多优点：首先它有极宽的频带。目前我国已完成了10Gbps的光纤通信系统，这意味着在125um的光纤中可以传输大约11万路电话。其次，光纤的传输损耗很小，传统的同轴电缆损耗约在5dB/Km以上，站间距离不足10Km；而工作在1.55um的光纤最低已达到0.2dB/Km的损耗，站间无中继传输可达100Km以上。另外，光纤通信还具有抗电磁干扰、抗腐蚀、抗辐射等特点，它 。 在地球上有取之不尽，用之不竭的光纤原材料—SiO 2 光纤通信可用于市话中继线，长途干线通信，高质量彩色电视传输，交通监控指挥，光纤局域网，有线电视网和共用天线（CATV）系统。 波分复用技术（WDM）的出现，使光纤传输技术向更高的领域发展，实现信息宽带、高速传输。 光纤通信将会在光同步数字体系（SDH）、相干光通信、光纤宽带综合业务数字网（B—ISDN）、用户光纤网、ATM及全光通信有进一步发展。 光纤通信系统主要由三部分组成：光发射机、传输光纤和光接收机。其电/光和光/电变换的基本方式是直接强度调制和直接检波。实现过程如下：输入电信号既可以是模拟信号（如视频信号、电话语音信号、正弦波或三角波信号），也可以是数字信号（如计算机数据、PCM编码信号、数字信号源信号）；调制器将输入的电信号转换成适合驱动光源器件的电流信号并用来驱动光源器件，对光源器件进行直接强度调制，完成电/光变换的功能；光源 输出的光信号直接耦合到传输光纤中，经一定长度的光纤传输后送达接收端；在接收端，光电检测器对输入的光信号进行直接检波，将光信号转换成相应的电信号，再经过放大恢复等电信号处理过程，以弥补线路传输过程中带来的信号损伤（如损耗、波形畸变），最后输出和原始输入信号相一致的电信号，从而完成整个传送过程。 根据所使用的光波长、传输信号形式、传输光纤类型和光接收方式的不同，光纤通信系统可分成：
浅论相干光通信 一、研究背景 尽管波分复用（WDM）技术和掺铒光纤放大器（EDFA）的应用已经极大的提高了光通信系统的带宽和传输距离，伴随着视频会议等通信技术的应用和互联网的普及产生的信息爆炸式增长，对作为整个通信系统基础的物理层提出了更高的传输性能要求。光通信系统采用强度调制/直接检测(IM/DD)，即发送端调制光载波强度，接收机对光载波进行包络检测。尽管这种结构具有简单、容易集成等优点，但是由于只能采用ASK调制格式，其单路信道带宽很有限。因此这种传统光通信技术势必会被更先进的技术所代替。 然而在通信泡沫破灭的今天，新的光通信技术的应用不可避免的会带来对新型通信设备的需求，面对居高不下的光器件价格，大规模通信设备更换所需要的高额成本，是运营商所不能接受的，因此对设备制造商而言，光纤通信新技术的研发也面临着很大的风险。 如何在现有的设备基础上提高光通信系统的性能成为了切实的问题。在这样的背景下，二十多年前曾被寄予厚望的相干光通信技术，再一次被放到了桌面上。 相干光通信的理论和实验始于80年代。由于相干光通信系统被公认为具有灵敏度高的优势，各国在相干光传输技术上做了大量研究工作。经过十年的研究，相干光通信进入实用阶段。英美日等国相继进行了一系列相干光通信实验。直到20世纪80年代末，EDFA和WDM技术的发展，使得相干光通信技术的发展缓慢下来。在这段时期，灵敏度和每个通道的信息容量已经不再备受关注。然而，直接检测的WDM系统经过二十年的发展和广泛应用后，新的征兆开始出现，标志着相干光传输技术的应用将再次受到重视。 在数字通信方面，扩大C波段放大器的容量，克服光纤色散效应的恶化，以及增加自由空间传输的容量和范围已成为重要的考虑因素。在模拟通信方面，灵敏度和动态范围成为系统的关键参数，而他们都能通过相关光通信技术得到很大改善。 二、相干光通信系统的组成及基本原理 强度调制-直接检波系统，虽然可以通过高码速来实现大容量传输，而且具有调制、解调较容易的优点，但是，从理论上来讲，这种调制系统所采用的光源不是理论上单一频率的相干光源，而有相当的频宽、对这种由一个频带组成的光源进行强度调制（调整个信号的光强），显然，已调信号就具有相当宽的带宽（当然，相对于光纤本身的传输带宽来讲，仍然是个窄频带）。另外，在强度调制中，仅仅利用了光的振幅参量，相当于早期无线电通信中采用火花发射机那样，是一种噪声通信系统。它的传输容量和中断距离都受到限制。 相干光通信系统则采用单一频率的相干光做光源（载波），沿用无线电技术中早已实现的相干通信方式，再配合幅移键控（ASK）,频移键控（FSK）、相移键控（PSK）等调制方式，实现一种新型的光纤通信方式----这就是理论上具有先进性的外差光纤通信系统。 相干光通信系统的基本结构如图1所示。图中的光载波经调制器受数字信号调制后形成已调信号光波。调制方式有很多种，将光信号通过调幅、调频或调相的方式被调制（设调制频率为ωs）到光载波上的，当该信号传输到接收端时，首先与频率为ωL本振光信号进行相干混合，然后由光电检测器进行检测，这样获得了中频频率为ωIF=ωs-ωL的输出电信号，因为ωIF≠0，故称该检测为外差检测，那么当输出信号的频率ωIF=0（即ωs=ωL）时，则称之为零差检测，此时在接收端可以直接产生基带信号。
光通信系统中内差相干接收机分析 目录 第一章绪论 (4) 1.1本文背景及研究意义 (4) 1.2相干接收机基本原理 (5) 1.3内差相干接收机概述 ............................................ 错误！未定义书签。 1.4本课题的研究方向 (11) 第二章相干光接收机综述 (12) 2.1相干光通信的发展历程 ........................................ 错误！未定义书签。 2.2相干光通信的工作原理 ........................................ 错误！未定义书签。 2.2.1 ................................................................................ 错误！未定义书签。 2.3相干光通信的关键技术 ......................................... 错误！未定义书签。 2.5.1外光调制技术.............................................. 错误！未定义书签。 2.5.2偏振保持技术.............................................. 错误！未定义书签。 2.5.3频率稳定技术.............................................. 错误！未定义书签。 2.4相干光通信的优势 (26) 2.5本章小结 (26) 第三章内差光相干接收机的设计 (28) 3.1设计的目的及要求 (28) 3.2主要技术指标 (29) 3.3内差光相干接收机的结构设计 (29) 3.3.1结构形式的确定 (29) 3.3.2机械尺寸的确定 (30) 3.3.3直流输出管脚的定义.................................. 错误！未定义书签。 3.3.4射频输出管脚的定义.................................. 错误！未定义书签。 3.4内差光相干接收机的光路设计 ............................ 错误！未定义书签。
罗老师划得十道题： ?8、光纤的色散有几种？与什么有关？ ?16、简述LED的工作原理。 ?18、 LD的工作原理。 ?26、PIN光电二极管的工作原理。 ?27、APD的工作原理。 ?33、设计光纤通信系统时要考虑哪些参数？ ?41、SOA的工作原理 ?42、EDFA的工作原理 ?45、光纤通信系统为什么需要进行色散管理（补偿）？ ?46、有哪些技术可以实现色散补偿？ ?65、解释Gordon-Haus抖动的起源。光滤波器和调制器是如何减小 这种定时抖动的？ ?70、利用LiNbO3电光晶体如何实现ASK,PSK,FSK调制？ 可能出的另外两道题： ? 1、光纤通信系统的总体结构框图及其发展历程。 ?2、光纤通信的优点？ ?14、在光纤通信系统中，常见下列符号，请指出其名称。 G652，G653， G654，G655。 ?51、什么是WDM？ ?53、什么是OTDM? ?67、相干光通信系统与非相干光通信系统的区别？
答案： ? 8、光纤的色散有几种？与什么有关？ （1）模式色散。模式色散存在于多模光纤中，是因不同模式的时间延迟不同而产生的，它取决于光纤的折射率分布，并和光纤材料折射率的波长特性有关。 （2）材料色散。材料色散是由于光纤纤芯的折射率随传输的光波波长变化而造成的。实际光源不是纯单色光，由于光纤纤芯对不同的光波长有不同的折射率，因而有不同的传播速度，这样就造成了光脉冲展宽现象，称为材料色散。 （3）波导色散。波导色散是由光纤的几何结构决定的色散，它取决于波导尺寸和纤芯与包层的相对折射率差。 ? 16、 简述LED 的工作原理。 半导体发光二极管（LED ）因自发辐射而发光，也即当原子处于高能级E2时，不靠外界作用自发地返回到低能级E1时，会发射出光子的过程。发射的光子频率、相位、偏振状态及传播方向是无规律的，输出具有较宽频率范围的非相干光。 ? 18、 LD 的工作原理。 半导体激光器（LD ）因受激发射而发光，也即当原子处于高能级E2时，若受到能量为1212E E hf -=的外来光子照射而跃迁到低能级E1 时，会发射出光子的过程。发射的光子是与外来光子同频、同相、同偏振、同方向的相干光。 ? 26、PIN 光电二极管的工作原理。
《光通信原理与技术》课程教学大纲 课程中文名称：光通信原理与技术 课程英文名称：Optical Communication Technology 课程编号：ZF17402 课程性质：专业方向课 学时：（总学时54、理论课学时42、实验课学时12） 学分：3 适用对象：电子科学与技术专业本科学生 先修课程：电磁场与电磁波、通信原理等 课程简介：随着网络化时代的到来，人们对信息的需求与日俱增。现代光通信原理在现代信息科学技术中更是占有举足轻重的作用。通过本课程的学习，使学生掌握和了解光纤通信的原理，系统组成，关键技术及新技术，实际应用的光纤通信系统，以及当前光纤通信领域的最新动态，为今后从事与之相关的工作打下基础。 一、教学目标及任务 光通信原理与技术是电子科学与技术本科专业学生专业课程模块中的一门核心课程，通过本课程的学习，学生将掌握光纤通信的基本原理和光纤数字通信系统的组成，了解光纤通信的未来与发展，为进一步学习现代光纤通信技术打下基础。本课程对培养学生综合应用以前所掌握的光学和通信系统基本知识、模拟和数字通信基本知识等有良好的促进作用。 二、学时分配
三、教学内容及教学要求 第一章光纤通信概论（4学时） 教学要求： 1．了解光纤通信发展的历史； 2．理解光纤通信系统在当今通信领域的重要地位和作用及基本组成。 教学重点与难点： 1．光纤通信发展的历史； 2．光纤通信系统的基本组成。 教学内容： 第一节光纤通信发展史 1．什么是光纤通信； 2．光纤通信中光的作用及特性； 3．光纤通信的优势； 第二节光纤通信系统 1．光发射机； 2．光纤； 3．光接收机； 4．光放大器； 本章习题要点： 光纤通信系统就其基本组成而言有三部分：光发射机、光纤和光接收机，学生应掌握它们的概念和作用。作为光传输煤质的光纤，其衰减特性决定了它的工作波长以及光系统的作用距离，这种局限可由光放大器大大缓解。光纤的色散则限制了传输数据的速率。输入到光纤中光强的大小对光纤特性也有影响，这就是非线性效应。通信容量作为光纤通信系统的主要性能指标也应掌握。 第二章光纤（8学时） 教学要求： 1．了解光纤的种类及其不同的用途； 2．理解阶跃和梯度光纤的光线理论，了解用光线法分析多模光纤的传输原理； 3．理解单模光纤的波动理论。掌握用波动理论讨论单模光纤中的模式特性，光纤中模式的概念，光纤的单模条件； 4．掌握光纤的损耗及色散概念及特性； 5．了解光纤的带宽概念。 教学重点与难点： 1．数值孔径、传播时延、时延差的概念及影响因素；； 2．光纤单模传输条件；
相干光通信技术 徐飞20114487 【摘要】：随着各种新型通信技术的发展以及互联网带来的信息爆炸式增长，科学研究工作者们提出了相干光通信这一解决办法。本文简要介绍了相干光通信的基本原理、相干光通信相对其他通信方式的优点和它所涉及的主要技术，以及在超长波长光纤通信系统中的应用等问题。 【关键词】：相干调制、外差检波、稳频、超长波长光纤 引言：在光纤通信领域，更大的带宽、更长的传输距离、更高的接受灵敏度，是科学研究者们永远的追求。虽然波分复用（WDM）技术和掺铒光纤放大器（ＥＤＦＡ）的应用已经使光纤通信系统的带宽和传输距离得到了极大地提升但随着视频会议等一系列新的通信技术的不断发展应用和互联网普及带来的信息爆炸式增长，相干光通信技术的研究与应用显得越发的重要。 1.相干光通信的基本原理： 在相干光通信中主要利用了相干调制和外差检测技术,所谓相干调制,就是利用要传输的信号来改变光载波的频率、相位和振幅,这就需要光信号有确定的频率和相位,即应是相干光。激光就是一种相干光。所谓外差检测,就是利用一束本机振荡产生的激光与输人的信号光在光混频器中进行混频,得到与信号光的频率、相位和振幅按相同规律变化的中频信号[1]。在光发射端用外光调制方式将信号以调幅、调相或调频的方式调制到光载波上，再经过光匹配器送入光纤中进行传输，当信号光传输到光接收端时，先用一束本振光信号与之进行相干混合，然后用探测器检测。 相干光通信根据本振光信号频率与接收到的信号光频率是否相等，可分为外差检测相干光通信和零差检测相干光通信。外差检测相干光通信经光电检波器获得的是中频信号，还需要进行二次解调才能被转换成基带信号。外差检测相干光通信又可根据中频信号的解调方式分为同步解调和包络解调。零差检测相干光通信的光信号经光电检波器后被直接转换成系带信号，不需要进行二次解调，但本振光频率与信号光频率要求严格匹配，并且要求本振光与信号光的相位锁定。 2.相干光通信的优点： 相干光通信技术充分利用了它的混频增益、信道选择性及可调性出色以及充分利用光纤通信的带宽等特点，逐步适应当前通信的巨大需求，与传统的通信系统相比，具有以下突出的优点。 2.1灵敏度高，中继距离长
Coherent optical communication using polarization multiple-input-multiple-output Yan Han and Guifang Li College of Optics and Photonics / CREOL & FPCE, University of Central Florida 4000 Central Florida Blvd., Orlando, FL 32816 yanhan@https://www.doczj.com/doc/4a15634561.html, Abstract: Polarization-division multiplexed (PDM) optical signals can potentially be demultiplexed by coherent detection and digital signal processing without using optical dynamic polarization control at the receiver. In this paper, we show that optical communications using PDM is analogous to wireless communications using multiple-input-multiple-output (MIMO) antennae and thus algorithms for channel estimation in wireless MIMO can be ready applied to optical polarization MIMO (PMIMO). Combined with frequency offset and phase estimation algorithms, simulations show that PDM quadrature phase-shift keying signals can be coherently detected by the proposed scheme using commercial semiconductor lasers while no optical phase locking and polarization control are required. This analogy further suggests the potential application of space-time coding in wireless communications to optical polarization MIMO systems and relates the problem of polarization-mode dispersion in fiber transmission to the multi-path propagation in wireless communications. ?2005 Optical Society of America OCIS codes: (060.1660) Coherent communications; (060.4510) Optical communications; (060.5060) Phase modulation; (260.5430) Polarization; (070.6020) Signal processing References and links 1.M. G. Taylor, “Coherent detection method using DSP for demodulation of signal and subsequent equalization of propagation impairments,” IEEE Photonics Technol. Lett. 16, 674-676 (2004). 2. A. H. Gnauck, J. Sinsky, P. J. Winzer, and S. Chandrasekhar; “Linear microwave-domain dispersion compensation of 10-Gb/s signals using heterodyne detection,” in Proceedings of Optical Fiber Communications Conference 2005, paper PDP31. 3.D-S. Ly-Gagnon, K. Katoh, and K. Kikuchi, “Unrepeated 210-km transmission with coherent detection and digital signal processing of 20-Gb/s QPSK signal,” in Proceedings of Optical Fiber Communications Conference 2005, paper OTuL4. 4. B. Glance, “Polarization independent coherent optical receiver,” J. Lightwave Technol. 5, 274-276 (1987). 5. D. Gesbert, M. Shafi, D-S Shiu, P. J. Smith, and A. Naguib, “From theory to practice: an overview of MIMO space-time coded wireless systems,” IEEE J. Sel. Areas Commun. 21, 281-302 (2003). 6. A.H. Sayed, Fundamentals of Adaptive Filtering, (Wiley, NY, 2003). 7. M. Tseytlin, O. Ritterbush, and A. Salamon, “Digital, endless polarization control for polarization multiplexed fiber-optic communications,” in Proceedings of Optical Fiber Communications Conference 2003, vol. 1, pp. 103-103. 8.S. G.Evangelides Jr., L. F.Mollenauer, J. P.Gordon, and N. S.Bergano, “Polarization multiplexing with solitons,” J. Lightwave Technol. 10, 28-35, 1992. 1. Introduction Wavelength-division multiplexing (WDM) can significantly increase the capacity of optical communication systems. The transmission cost per bit is reduced with the increase of capacity since the WDM channels share the same fiber and optical amplifiers. To accommodate more channels to further increase capacity, closer channel spacing and/or more wavelengths should #7830 - $15.00 USD Received 15 June 2005; revised 1 September 2005; accepted 8 September 2005 (C) 2005 OSA19 September 2005 / Vol. 13, No. 19 / OPTICS EXPRESS 7527
光纤通信系统光源综述 摘要：光源是光纤传输系统中的重要器件。它的作用是将电数字脉冲信号转换为光数字脉冲信号并将此信号送入光纤线路进行传送。目前，光纤通信系统中普遍采用的两大类光源是激光器（LD）和发光管（LED）。在这类光源具备尺寸小，耦合效率高，响应速度快，波长和尺寸与光纤适配，并且可在高速条件下直接调制等有点。在高速率、远距离传输系统中，均采用光谱宽度很窄的分布反馈式激光器（DFB）和量子阱激光器（MQW）。在采用多模光纤的数据网络中，现在使用了新型的垂直腔面发射激光器（VCSEL）。 关键词：光纤通信、光源、LD、LED
光纤通信系统光源综述 1．光纤通信系统光源的特点 1.1光纤通信对光源性能的基本要求 （1）发光波长与光纤的低衰减窗口相符。石英光纤的衰减—波长特性上有三个低衰耗的“窗口”，即850nm附近、1300nm附近和1550nm附近。因此，光源的发光波长应与这三个低衰减窗口相符。AlGaAs/GaAs激光二极管和发光二极管可以工作在850nm左右，InGaAsP/InP激光二极管和发光二极管可以覆盖1300nm和1550nm两个窗口。 （2）足够的光输出功率。在室温下能长时间连续工作的光源，必须按光通信系统设计的要求，能提供足够的光输出功率。以单模光源为例，目前激光而激光能提供500uW到2mW的输出光功率，发光二极管可输出10uW左右的输出光功率。为了适应中等距离（例如10-25km）传输要求，有的厂家研制了输出光功率为100-300uW左右的小功率激光器。 （3）可靠性高、寿命长。光纤通信系统一旦割接进网，就必须连续工作，不允许中断，因此要求光源必须可靠性高、寿命长，初期激光二极管的寿命只有几分钟，是无法实用的。现在的激光二极管寿命已达百万小时以上，这对多中继的长途系统来说是非常必要的。例如北京到武汉约1000km，若平均50km设一个中继站，单系统运行，则全程不少于40只激光二极管，若每只二极管的平均寿命为100万小时，则从概率统计的角度，每2.5万小时（相当于2.8年）就可能出现一次故障。 （4）温度稳定性好。光源的工作波长和输出光功率，都与温度有关，温度变化会使光通信系统工作不稳定甚至中断，因此希望光源有较好的温度特性。目前较好的激光二极管已经不再需要用致冷器和ATC电路来保持工作温度恒定，只需有较好的散热器即可稳定工作。 （5）光谱宽度窄。由于光纤有色散特性，使较高速率信号的传输距离受到一定限制。若光源谱线窄，则在同样条件下的无中继传输距离就长。例如，单模155Mb/s系统要求无再生传输全程总色散为300ps/nm，当采用普通单模光纤工作在1550nm窗口时，是一个色散限制系统，这时光纤色散约为18-20ps （km·nm）。如果光源谱宽为1nm，只传输17km左右；若光源谱宽为0.2时，传输距离可大80多km。目前较好的激光二极管谱宽已可做到小于0.1nm。 （6）调制特性好。光源调制特性要好，即有较高的调制效率和较高的调制频率，以满足大容量高速率光纤通信系统的需要。 （7）与光纤的耦合效率高。光源发出的光最终要耦合进光纤才能进行传输，因此希望光源与光纤有较好的耦合效率，使入纤功率大，中继间距加大。
BALANCED PHOTORECEIVER FOR COHERENT OPTICAL COMMUNICATIONS A. Arvizu, F. J. Mendieta, R. Chávez ABSTRACT The design, implementation and characterization of a balanced-differential photoreceiver with tuned pass-band for application in coherent optical communications are described. The photoreceiver is based on the use of integrated PIN-Preamplifier modules and high speed operational amplifiers. Measurements of operation using a self-heterodyne fiber optic system are presented 1.INTRODUCTION In the last two decades, coherent optical communications have been widely investigated [1-8] because of their superior characteristics over direct optical detection, i.e., greater performance sensitivity (up to 20 dB theoretical improvement) [9] and enhanced frequency selectivity [10]. The greater sensitivity is necessary in the implementation of both fiber optic long-distance links as well as intersatellite free-space links [11], while the greater frequency selectivity is an important feature in the wideband communication networks and multichannel systems of the future [12]. However, there exist important problems in the implementation of such multichannel systems; a) the crosstalk between adjacent channels, b) the crosstalk caused by non-linear effects in the optical fibers, c) the frequency stability of the optical sources, and d) the existence of image band signals. Diverse authors have proposed several solutions for these problems (see for example [13]). In optical coherent detection, a single-detector configuration [14] can be used, however, a balanced configuration is preferred in order to reduce the local oscillator excess noise, and, for a more efficient use of the local oscillator and signal power [15]. In order to reach the theoretical sensitivity improvement mentioned above, it is necessary to operate in a shot-noise limited condition [16]. However, this is not always possible and the thermal noise degrades the photoreceiver signal-to-noise ratio [17]. In order to reduce the thermal noise power contribution at the photoreceiver output, a tuned detector should be implemented [18]. In this article, the design, implementation and characterization, of a balanced tuned photoreceiver is described. The photoreceiver implemented provides local oscillator excess noise reduction and, in addition, it makes a more efficient use of the local oscillator power. The design is based on the use of high performance building blocks such as integrated PIN-preamplifier modules [19], wide bandwidth and current feedback op amps [20], and on the use of a microwave hybrid “magic Tee” [21]. The photoreceiver system is characterized in an experimental fiber optic heterodyne communication system. 2. HETERODYNE PHOTORECEPTION At present, the majority of optical communication systems installed use Intensity Modulation/Direct Detection (IM/DD) [22] (Fig. 1) because of its simplicity. On the other hand, the phase noise instabilities of the laser sources constitute fundamental problems in the practical implementation of coherent optical communication systems [22] (Fig. 2). However, given the advantages of coherent systems, during the last two decades there has been a great deal of research in different aspects associated with them[1-8]. In IM/DD systems the information is contained in the optical power variations. In contrast in coherent detection other parameters of the received electrical field can be modulated , such as, its amplitude, frequency or phase. Coherent detection can be performed using two different techniques; heterodyne, i.e., different signal and local oscillator frequencies, or, homodyne detection, where the signal and local oscillator frequencies are equal. The 3 Instrumentation and Development Vol. 3 Nr. 10/1998 Instrumentación y Desarrollo Vol. 3 No. 10/1998
高速相干光纤通信调制解调技术分析 【摘要】随着社会市场经济的发展，通信技术取得了较大的进步，在各个行业中都占有非常重要的地位，随着通信业务量的增加，对于传输宽带的要求也在不断的增加，为了解决这一难题，高速相干光纤通信调制解调技术逐渐取得了广泛的应用，本文主要通过各种调制方案的比较，对高速相干光纤通信调制解调技术进行了简单分析，对于通信技术的发展具有积极的作用。 【关键词】高速相干光纤；通信调制解调技术；分析 高速相干光纤通信调制解调技术的应用，对于通信质量及通信效率的提升都具有非常重要的作用，本文主要通过对常用的几种调制解调技术进行简单分析研究，来对其各种实现方案进行比较分析，这对于高速相干光纤通信的应用范围的扩大具有非常重要的作用，下面就针对此予以简单分析研究。 1 高速相干光纤通信调制实现方案的比较 在目前的高速光纤通信的研究中，数字调制是主要的研究方向，为了对其调制解调技术进行有效的研究，下面对其各种调制解调方案进行分析比较，在实际的应用中，相干检测技术能够有效的检测到相位、频率、振幅等各种信息，所以在高速相干光纤通信调制解调工作中，能够应用到的调制方式有频移键控、相移键控、振幅键控的控制方式，本文主要对其频率调制及相位调制的调制方法进行简单分析。 1.1 相位调制 相位调制的过程中，需要保持载波的频率及幅度不变，只对光波的相位进行适当的改变，这种调制方式的最主要的特点是在对信号光实施相位调制的过程中，其输出光强能够保持恒定，所以在实际的应用中，接收机对于接受功率的波动及色散具有较大的容限值。调制器是相位调制工作中非常关键的设备，常用的调制器类型有：GsAs调制器、聚合物光调制器、LiNbO3-MZ调制器、LiNbO3相位调制器等，对相位调制的调制原理进行简单分析：在相关的晶体上施加电压时，会导致其折射率主轴及折射率的改变，以此来对通过晶体的光产生一定程度的影响，通过对各种调制器的性能进行简单分析，发现以上的各种调制器中，调制性能、稳定性最好的调制器是LiNbO3相位调制器，但是随着各项技术的不断进步未来的高速相干光纤通信调制器的主流选择还会不断的产生变化。 1.2 频率调制 频率调制主要是指调制的工程中，通过对载波光频率进行适当的改变来进行调制，在实际的应用中，可以借助于LiNbO3波导调制器，采用现行相移产生实际所需的频率变换，只要在调制器上施加相关的锯齿波形电压脉冲，就能够得到有效的频率调制信号，但是在高速的相干光纤通信中，应用这种方法来产生频率
西安翻译学院XI’AN FANYI UNIVERSITY 高职高专毕业设计 题目：光纤通信系统的组成与工作原理 专业：通信技术 班级：9312201 姓名：田静 指导教师：孙豪 20 11 年 12月
光纤通信系统的组成与工作原理 田静 （西安翻译学院信息工程学院710105） 中文摘要：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。本文主要从五个方面来论 述了光纤通信系统。第一方面主要介绍了光纤通信系统的发展；第二方面主要介 绍了光纤通信系统的组成；第三方面主要介绍了光纤通信系统的分类；第四方面 主要介绍了光纤通信系统的工作原理；第五方面主要介绍了光纤通信系统的现状 和发展趋势。在当今的社会和经济发展中，信息容量日益剧增，为提高信息的传 输速度和容量，光纤通信已被广泛的应用于信息化的发展，将会成为继微电子技 术之后信息领域中的重要技术。 关键词：光纤通信发展工作原理重要技术 Abstract：Optical fiber communication system is as light as carrier, using high purity glass is made into fine optical fiber as transmission medium, through photoelectric conversion, optical communication system. This article mainly from the five aspects of the optical fiber communication system. The first aspect mainly introduces the development of optical fiber communication system; second aspects mainly introduced the optical fiber communication system; third aspects mainly introduces the classification of optical fiber communication system; fourth aspects mainly introduces the working principle of optical fiber communication system; fifth aspects mainly introduced the optical fiber communication system present situation and development trend. In today's social and economic development, information capacity is increasing, in order to improve the information transmission rate and capacity, the optical fiber communication has been widely used in the development of information technology, will become afterwards microelectronics technology in the field of technical information. Keywords：Optical fiber communication Development Working principle Key technology