《光纤通信》课程设计
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高速光纤通信中的偏振模色散及其补偿技术
目录
1．引言 (03)
2．光纤中偏振模色散的定义 (03)
3．偏振模色散的测量方法 (05)
4．偏振模色散的补偿技术 (05)
4.1光补偿方案之一 (05)
4.2光补偿方案之二 (05)
4.3电补偿方案之一 (06)
4.4电补偿方案之二 (06)
5．偏振模色散的研究动态 (07)
6．结束语 (08)
摘要偏振模色散已成为当前发展下一代高速长距离光纤传输系统的主要限制因素。
介绍了偏振模色散的概念、描述方法以及测试和补偿技术。根据国外的研究情况和我国的具
体实情,指出研究偏振模色散的测试和补偿技术对提高高速光纤通信技术的水平具有重大意
义。最后在此基础上提出了开展相关研究的建议。
关键词高速光纤通信，偏振模色散，补偿技术
1．引言
当代社会是信息化的社会，用户对通信容量的需求日益增加。在这种需求的推动下，
作为现代长途干线通信主体的光纤通信一直在朝着高速率、大容量和长距离的方向发展。在
单信道速率不断提升的同时，密集波分复用技术(DWDM)也已日趋成熟并商用化。
从技术的角度来看，限制高速率信号长距离传输的因素主要包括光纤衰减、非线性和
色散。掺铒光纤放大器(EDFA)的研制成功，使光纤衰减对系统的传输距离不再起主要限制作
用。而非线性效应和色散对系统传输的影响随着非零色散位移光纤（NZDSF）的引入也逐渐
减小和消除。随着单信道传输速率的提高和模拟信号传输带宽的增加，原来在光纤通信系统
中不太被关注的偏振模色散(PMD)问题近来变得十分突出。与光纤非线性和色散一样，PMD
能损害系统的传输性能，限制系统的传输速率和距离，并被认为是限制高速光纤通信系统传
输容量和距离的最终因素。正是由于PMD对高速大容量光纤通信系统有着不可忽视的影响，
所以近十几年来，已引起了广泛关注，并正成为目前光纤通信领域研究的热点。
2．光纤中偏振模色散的定义
单模光纤中，基模是由两个相互垂直的偏振模组成的。两偏振模的群速度由于受到外界一些不稳定因素的影响而产生差异，在传播中两偏振模的迭加使得信号脉冲展宽，从而形成偏振模色散。
PMD是由以下几个方面的因素造成的：光纤所固有的双折射，即光纤在生产过程中产生的几何尺寸不规则和在光纤中残留应力导致折射率分布的各向异性；光缆在铺设使用过程中，由于受到外界的挤压、弯曲、扭转和环境温度变化的影响而产生偏振模耦合效应，从而改变两偏振模各自的传播常数和幅度，导致PMD；另外当光信号通过一些光通信器件如隔离器、耦合器、滤波器时，由于器件结构和材料本身的不完整性，也能导致双折射，产生PMD。
单模光纤中的偏振模耦合和双折射效应在数学上可以用琼斯矩阵（Jones matrix）、Stokes参量和邦加球（Poincare sphere）来描述，并成为分析PMD的有力数学工具。自从1986年Poole提出了单模光纤中基本偏振态 (Principal states of polarization)的概念后，对理解实际光纤中的双折射和偏振模耦合等概念带来了很大的方便。在理想的双折射光纤中存在两个相互正交、与光波频率和传输距离无关的本征偏振态(Polarized eigenstates)。但在实际长距离的光纤中一般并不存在这种完全与频率和传输距离无关的本征态，而是存在由输入光脉冲分解成的沿两正交方向偏振、并与输出偏振态有最小频率相关性的光脉冲,这两个偏振的光脉冲即为基本偏振态（PSP）。在输出端，两个脉冲的到达时间是不同的，其时间差就称之为偏振模色散的群时延差(DGD)。在一阶近似下，PSP与频率无关；而在二阶近似下，PSP与DGD的值都与频率相关。
一般采用两偏振模的群时延差τ∆来表示PMD的大小，由于两偏振模之间的模式耦合是随波长和时间随机变化的，所以PMD是一个统计量，并随时间而变化。因此实际测量光纤中由偏振模色散引起的DGD时必须考虑其统计特性并采取相应的措施。通常采用以下几种定义来表征PMD的数值：群时延差的平均值、群时延差平均值系数和传输时间的均方差(RMS DGD)。某一次实际测量的群时延差值可能比群时延差的平均值大或小许多。
3．偏振模色散的测量方法
PMD是一统计量，随时间和温度而变化，并与测量的状态密切相关。对同一光纤在不同时间进行测量，无论应用什么测试仪器或采用何种测量方法，测试结果都可能相差10%或更多。经过多年讨论，目前，国际上一些标准组织（IEC/TIA/ITU）推荐了四种测量PMD的方法。在这四种方法中，干涉仪法(IF)和波长扫描傅立叶变换法(WSFFT)是测试PMD的传输时间均方差，而Jones矩阵本征值测量法(JME)和波长扫描极值数计算法(WSEC)则是用来测试PMD群时延差的平均值。
干涉仪法是在时域内进行测量并根据测试光纤输出端电场的自相关函数来计算PMD的传输时间均方差。其中光源为宽带的LED。在测试光纤的输出端，干涉仪进行扫描，使信号在时域范围内相关，则PMD值即为输出光信号自相关函数的二阶矩均方值。干涉仪一般用Michelson干涉仪。该法的主要优点是测量的速度快、不易受外界干扰并且测试成本低，适
合于野外现场测试；缺点是最小可测的PMD值较大并且不能提供测试光纤与波长相关的信息。
Jones矩阵本征值测量法是在频域范围内根据测试光纤的偏振传输函数来进行测量，其测量装置结构如图1所示。
图1 Jones矩阵本征值法的测量装置图
Jones矩阵是一个2×2的复矩阵，它从数学上描述了测试光纤在某一波长处的偏振传输函数。对于任何线性、时不变光学系统的偏振模色散特性，Jones矩阵法都能用一系列分立波长的测试来给于精确和完整的描述。测试时首先用可调谐激光器和偏振分析仪测量光纤在一波长范围内相等波长间隔的Jones矩阵，然后通过计算相邻波长的Jones矩阵，解出本征值和本征矢量，这样就能导出某一特定波长间隔内的DGD和PSP。这一过程继续下去，直到计算出整个波长范围内的DGD，其平均值即为PMD值。这种方法的主要优点在于能对PMD 进行完全的测量，且最小可测量的PMD值可达飞秒量级。其缺点是测量速度慢，易受外界干扰且测试成本高。一般它适合于实验室应用和科学研究。
由于不同的测试方法之间有不同的PMD定义和不同的数学处理方法，对于JME法和WSEC 法，PMD是定义为DGD的平均值，而IF法和WSFFT法则是高斯近似的二阶矩，在二阶矩和平均值之间相差1.085的系数。这一点已为实验测试结果所证实，即JME法和WSEC法的测量结果基本一致，而IF法和WSFFT法测量的结果比JME法的大约高8%～10%。
除了以上介绍的几种测试方法外，目前还有在时域范围内进行测量的光脉冲PMD测试法、在频域范围内用Stokes分析仪进行测量的邦加球PMD测试法和偏振态（SOP）PMD测试法。还有一种利用连续波后向散射技术来测量PMD的方法，这种方法的优点在于只使用光纤的一个端面就可以测量PMD的DGD以及双折射光纤的拍长和自相关长度。
利用上述方法对已铺设光缆的PMD值测试结果表明，20世纪80年代中期以前生产和铺设的光纤光缆的PMD值大，对系统的影响也较大。其典型PMD值大约为2 ps/km1/2。在10 Gb/s 的系统中，接收灵敏度功率代价大于4 dB。20世纪80年代中期以后生产和铺设的光缆，偏振模色散的影响较小，其典型PMD值大约为0.1 ps/km1/2，对于625 km光纤，其平均DGD 值为2.5 ps。按照国际标准技术规范小组的观点，当时延差达到一比特周期的0.3倍时，将引起1 dB的功率损失。而偏振模色散的瞬时值有可能达到平均值的三倍，这样为了保证功率损失小于1 dB，PMD的平均值必须要小于一比特周期的十分之一。根据现有各种单模光
纤的制造技术水平并考虑到10 Gb/s系统传输距离的可用性，ITU-T规定单模光纤的PMD系数必须小于0.5 ps/km1/2，并且这一规定已成为行业标准。这样对于10 Gb/s的传输系统，在保证PMD值小于10 ps/km1/2的前提下，最长可以传输400 km。
4．偏振模色散的补偿技术
上述的测试结果表明，在10 Gb/s(STM-64/OC-192)及以上速率的高速光纤通信系统的长距离传输中，PMD将产生严重的功率损失，限制系统传输距离的进一步增加。所以对高速光纤通信系统中的PMD进行补偿成为必须要考虑的因素。20世纪90年代以来，世界上许多大公司和科研机构都对偏振模色散的补偿方法进行了研究，并取得了较好的补偿效果。
研究结果表明，一阶PMD效应(即PSP与频率无关)是导致系统传输损伤的主要原因，而高阶PMD效应只是进一步使传输质量恶化。所以目前大多数补偿方案的研究都主要是针对一阶PMD效应。这些补偿方案归纳起来主要是以两种方式对PMD进行补偿，即在传输的光路上直接对光信号进行补偿或在光接收机内对电信号进行补偿。两者的实质都是利用某种光的或电的延迟线对PMD造成的两偏振模之间的时延差进行补偿。其基本原理为：首先在光或电上将两偏振模信号分开，然后用延迟线分别对其进行延时补偿，在反馈回路的控制下，使两偏振模之间的时延差为零。最后将补偿后的两偏振模信号混合输出。下面就这两种方式分别举例简单说明。
4.1光补偿方案之一
该补偿方案的装置原理如图1，图中光延迟线为保偏光纤(PMF)，对两偏振模之间的时延差进行33 ps(随保偏光纤的长度而定)的补偿。偏振控制器的作用是调整输入光的偏振态，使之与保偏光纤的输入相匹配。偏振控制器的响应速度应大于光纤中偏振模的随机变化速度。控制偏振控制器的信号来自于被平方律检波器检波的保偏光纤输出光信号。该方案能实现长距离(10 000 km，PMD：0～66 ps)高速率(10 Gb/s以上)光纤通信系统的偏振模色散补偿。实验表明，它能将由偏振模色散造成的功率损失从7 dB降到1 dB。
图2 保偏光纤补偿装置原理图
4.2光补偿方案之二
该补偿方案的原理如图3，色散补偿器件为非线性啁啾布拉格光纤光栅(NC-FBG)。在光栅带宽范围内，对于具有确定信号波长和不同偏振方向的偏振模，它们在光栅中的反射位置是不同的，这种反射位置的不同将造成两偏振模之间的传输时延差，从而起到色散补偿的作用。非线性啁啾确保了在光栅带宽范围内可补偿的时延差随输入光信号波长的不同而变化。该器件具有补偿范围可调(175 ps)、结构简单并与光纤兼容等优点。
图3 PMD的光纤光栅补偿原理结构图
4.3电补偿方案之一
该方案原理如图4所示，电子均衡补偿器是用抽头式延迟线来实现的。延迟线上的功分信号幅度可以通过可调衰减器来加以调节，其中第二路的幅度调节权重为负值。
图4 抽头式延迟线的电补偿装置原理图
4.4电补偿方案之二
该方案原理如图5，它实际上是一种光、电结合处理，并在电信号上进行补偿的联合方案。首先色散的光信号被分解为两个基本偏振模PSP1和PSP2，分别被两个光接收机所接收；转化为电信号后，进行时延补偿；最后两路信号混合输出。
图5 光电结合的PMD补偿装置原理结构图
从以上各种补偿方式可以看出，电的补偿方式易于实现与光接收机的集成，但需要对高速电信号进行处理或需要两套光接收设备；补偿只能在接收端进行并且补偿的量有限。目前基于电反馈控制回路的光补偿方式较多，大多是利用偏振控制器和双折射光纤的组合来进行补偿，但是该方式的光路结构庞大，不易于集成并且补偿的量也不可调。灵活控制光的偏振态和研制能任意转动的低耗偏振控制器也是成功进行补偿的关键。不过我认为，用新型光学器件如光纤光栅对高速光纤通信系统进行偏振模色散补偿的前景最为看好。
5．偏振模色散的研究动态
光纤中偏振模的研究起源于20世纪80年代对相干光通信中信号光的偏振态的研究。随着光纤通信速率的不断提高，对PMD的研究逐渐深入。20世纪80年代中期到20世纪90年代初建立起了PMD的统计理论。20世纪90年代后，研究重点放在了PMD的测试和补偿技术上。对系统PMD测试的研究主要包括：PMD与光纤传输距离和光纤级联的关系（这方面的研究为充分利用光纤的传输潜力提供了依据）；光缆周围环境 (陆地或海底)对PMD的影响和PMD随时间(一般为长时间)的变化情况；高速光纤通信系统中各种有源和无源器件(如EDFA、光隔离器、光耦合器等)对系统PMD的影响；光源的光谱特性对PMD测试的影响等。
目前PMD的研究范围主要包括：一阶和二阶PMD对模拟或数字传输性能(包括误码率、功率代价、脉冲展宽等)的影响；二阶PMD补偿技术的研究；存在PMD的情况下，20 Gb/s 和40 Gb/s的超高速光纤传输技术的研究等。PMD及其补偿技术的研究对发展下一代高速光纤通信系统具有举足轻重的作用。
目前国内的多家企业和单位都已成功研制了基于2.5 Gb/s传输速率的波分复用系统，相关的SDH设备已投入商业运营。随着经济的迅速发展，我国的通信技术和通信市场也得到了飞速的发展。为了满足我国通信业发展的需要，加快研究和开发基于10 Gb/s或更高传输速率的光纤通信技术有着十分现实和重要的意义。而PMD作为限制高速光纤传输的主要因素必须加以研究和克服。现在我国已建成光缆通信线路80多万公里，而所用光纤基本上为G.625标准单模光纤。特别是早期铺设的G.625单模光纤没有PMD指标，经测试发现，有些厂家的光纤的PMD较大，不宜传输10 Gb/s及以上速率的信号，这将影响未来系统的扩容。虽然目前新建的干线和系统，广泛采用G.655 非零色散位移单模光纤，其PMD系数典型值约为0.1～0.3 ps/km1/2，但从长远的角度来看，这对长距离传输40 Gb/s的信号还是存在PMD的限制问题。所以对PMD的研究很有必要并应引起足够的重视。
6．结束语
偏振模色散及其补偿技术是当前高速光纤传输系统研究的热点问题之一。对它的研究涉及单模光纤的损耗、非线性效应、色散及高阶色散等一系列基础性的研究，也涉及单模光纤“传输容量的极限”这一学科前沿和物理、光纤光学、光纤通信等多学科知识的交叉和融合，有着重要的理论意义和实际应用价值。
我认为研究的重点应放在PMD的补偿技术上，同时也应开展PMD测试技术，如IF法和JME法的研究，为PMD的本质和补偿技术的研究奠定坚实的基础。重视PMD问题，深入开展对它的研究和寻找出解决问题的对策将对提高光纤通信技术的水平和满足通信业务需求的不断增长具有重大意义。
光孤子通信系统中自相似脉冲的研究 摘要在正常色散条件下，超短光脉冲在光纤放大器中可以演化成具有线性啁啾的自相似抛物脉冲，其演化结果可影响脉冲的压缩质量。本文采用分步傅里叶方法研究了在正常色散光纤放大器中，初始输入脉冲宽度、能量、光纤增益和色散系数对超短脉冲自相似演化结果的影响。发现色散长度是脉冲能否实现自相似演化的关键因素。当色散长度与光纤长度相近(几倍) 时，脉冲可以实现自相似演化；两者相差越大，脉冲的自相似演化程度越差。另外，增加初始脉冲能量可以加速脉冲的自相似演化，缩短自相似演化的距离。放大器总增益一定时，增益系数越大，脉冲受非线性扭曲的影响越大，使脉冲的自相似演化结果越差。 关键词增益色散抛物渐近，自相似脉冲，线性啁啾，正常群速度色散 ABSTRACT In the condition of normal dispersion,ultrashort optical pulse can evolve into self similarity parabolic pulse with the chirp linear in fiber amplifier and its evolution results can affect the compression quality of the pulse.This paper present the affect of evolution result of the ultras hort pulse’s self similarity from initial input pulse width, energy, optical fiber gain and dispersion coefficient by using split step Fourier method in normal dispersion fiber amplifiers and find that the length of dispersion is the key factor of whether the pusle can achieve the self similarity evolution.When the length of dispersion is similar to(several times) that of
课程设计报告 课程名称光纤通信 课题名称通信系统综合实验 一、设计内容与设计要求 1、设计内容 1）多路数据＋多路电话光纤综合传输系统的实现 2）多路数据＋多计算机＋单路图像/语音全双工光纤综合传输系统的实现3）*多路计算机＋双路图像/语音全双工光纤综合传输系统的实现 2、设计目的 掌握变速率时分复用的原理、实现方法； 学习并掌握计算机RS232通信技术； 掌握时分复用技术和波分复用技术的灵活搭配使用； 实现数字和语音同时通信。 3、实验仪器与设备 1.光纤通信实验系统2台。 2.示波器1台。 3.波分复用器2个。 4.电话2部。 I
5.FC/FC光纤跳线2根。 6.计算机若干台串口通信电缆若干根。 7.1310nm/1550nm波长波分复用器2个。 8.摄像头1个。 9.监视器1个（或用电话代替）。 4、设计原理 《多路数据＋多路电话光纤综合传输系统》综合了固定速率时分复用、解固定速率时分复用、PCM编译码、波分复用等几个子系统，具体的实验原理可以参看《光纤通信原理教学系统实验指导书》中的实验二十一、实验二十四、实验二十五、实验二十的方法； 《多路数据＋多计算机＋单路图像图像/语音全双工光纤综合传输系统》拟实现模拟图像、数据在同一光纤中传输。即在光纤中同时传输数字数据和模拟信号。一种解决方案综合了《光纤通信原理教学系统实验指导书》中的实验二十六、实验二十七、实验十六的知识； 《多路计算机＋双路图像/语音全双工光纤综合传输系统》综合了固定速率时分复用、解固定速率时分复用、变速率时分复用、解变速率时分复用、位时钟提取（数字锁相环DPLL）原理及实现五个实验，具体的实验原理可以参看《光纤通信原理教学系统实验指导书》中的实验二十一、实验二十三、实验二十四、实验二十五、实验二十六、实验二十七。 5、设计要求 掌握结构化系统设计的主体思想，以自下而上逐步完善的方法实现指定的通信系统功能，并按要求测试相关参数、波形等实验数据，以积累一些典型的通信子系统的功能、性能、参数等知识以及系统集成的知识。 (1)在规定的时间内以小组为单位完成相关的系统功能实现、数据测试和记录并进行适当的分析。 (2)按本任务书的要求，编写《课程设计报告》（Word文档格式）。并用A4纸打印并装订； II
光纤技术课程设计 引言 光纤作为一种传输信息的介质，已经成为现代通信领域中不可或缺的一部分。 因此，了解光纤的基本原理和相关的技术就显得尤为重要。本文将介绍一个关于光纤技术的课程设计，旨在帮助学生深入了解光纤的运作原理，以及光纤相关的技术及其应用。 课程设计目的 本课程设计的主要目的有以下三点： 1.了解光纤的基本原理； 2.掌握光纤相关的技术，如光源、耦合器、接收器等； 3.了解光纤在通信领域中的应用。 课程设计内容 第一章：光纤基本原理 1.1 光纤的定义 光纤是一种由高纯度的硅（SiO2）或氟化物（PF）等材料制成的、具有光导作 用的细长柔性管状结构，广泛用于通信、医疗、工业等领域。 1.2 光的基本原理 介绍光波的波长、频率、能量等基本概念，并讲解光的电磁波性质、波动理论、光的干涉、衍射、偏振等基本原理。
1.3 光纤传输原理 介绍光纤的传输原理，包括单模光纤和多模光纤的原理、光的反射、折射原理、路径和光路长度的计算方法等。 第二章：光纤相关技术 2.1 光源 介绍光纤的光源，包括激光光源、LED光源等，讲解激光发射器的工作原理、 电流和温度的影响、条形阵列和波导耦合。 2.2 耦合器 介绍耦合器的种类、作用和使用方法，包括耦合器的分类、构造、工作原理、 参数和特性等。 2.3 接收器 介绍光纤接收器的组成、工作原理、接收灵敏度和动态范围等参数，以及接收 器的应用。 第三章：光纤在通信领域中的应用 3.1 光纤通信系统 介绍光纤通信系统的构成、光纤的制作、连接和维护等，包括主干、支线、用 户等光纤网络的组网方法、波分复用技术、SDH和WDM等技术。 3.2 光纤传感器 介绍基于光纤原理的传感器，包括光纤温度传感器、光纤加速度传感器、光纤 应力传感器等，讲解其工作原理和应用场景。
学校：郑州科技学院 院系：信息科学与工程系专业：计算机科学与技术年级：08 班级：08计科（2）班 学号：200815034 姓名： 指导老师：牛忠霞 格言——
光纤通信技术发展应用及展望 摘要：光纤通信，就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信之目的。光纤通信是现代化通信网络的基础平台。光导纤维的巨大潜力，将使信息高速公路不仅成为数据传输媒介，还将输送电视、电话、教育、金融等多种服务。随着光纤通信的飞速发展，光纤通信有向全光网发展的趋势……. 关键字：光纤通信的发展和应用，光纤通信的原理，全光通信 一、本原理及优势 电通信是以电作为信息载体实现的通信，而光通信则是以光作为信息载体而实现的通信。所谓光纤通信，就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信之目的。要使光波成为携带信息的载体，必须对之进行调制，在接收端再把信息从光波中检测出来。 光纤通信作为一门技术，其出现，发展的历史至今不过30到40年，但它已经给世界通信的面貌带来了巨大的变化，全关通信作为未来光纤通信的展望——将把我们带入全新时代。 光纤通信技术是通过光学纤维传输信息的通信技术。在发信端，信息被转换和处理成便于传输的电信号，电信号控制—光源，使发出的光信号具有所要传输的信号的特点，从而实现信号的电一光转换。发信端发出的光信号通过光纤传输出到远方的收信端，经光电二极管等转换成电信号，从而实现信号的光一电转换。各种电信号对光波进行调制后，通过光纤进行传输的通信方式，称光纤通信。 光纤通信不同于有线电通信，后者是利用金属媒体传输信号，光纤通信则是利用透明的光纤传输光波。虽然光和电都是电磁波，但频率范围相差很大。一般通信电缆最高使用频率约9-24兆赫(10(6)Hz)，光纤工作频率在10(14)-10(15))Hz之间。 光纤通信最主要的优点是：(1) 容量大。光纤工作频率比目前电缆使用的工作频率高出8-9个数量级，故所开发的容量很大。(2) 衰减小。光纤每公里衰减比目前容量最大的通信同轴电缆的每公里衰减要低一个数量级以上。(3) 体积小，重量轻。同时有利于施工和运输。(4) 防干扰性能好。光纤不受强电干扰、电气化铁道干扰和雷电干扰，抗电磁脉冲能力也很强，保密性好。(5) 节约有色金属。一般通信电缆要耗用大量的铜、铝或铅等有色金属。光纤本身是非金属，光纤通信的发展将为国家节约大量有色金属。(6) 成本低。目前市场上各种电缆金属材料价格不断上涨，而光纤价格却有所下降。这为光纤通信得到迅速发展创造了重要的前提条件。 光纤通信首先应用于市内电话局之间的光纤中继线路，继而广泛地用于长途干线网上，成为宽带通信的基础。光纤通信尤其适用于国家之间大容量、远距离的通信，包括国内沿海通信和国际间长距离海底光纤通信系统。目前，各国还在进一步研究、开发用于广大用户接入网上的光纤通信系统。随着光纤放大器、光波分复用技术、光弧子通信技术、光电集成和光集成等许多新技术不断取得进展，光纤通信将会得到更快的发展。
~~~~~~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
课程设计任务书 2015—2016学年第二学期 专业：学号：姓名： 课程设计名称：光纤通信系统课程设计 设计题目：EDFA在WDM传输系统中的应用 完成期限：自2016 年 6 月 6 日至2015 年 6 月19 日共 2 周 一、设计依据 在长距离传输中,由于受发送功率、接收机灵敏度,甚至色散等因素的影响和制约,使得光脉冲从光发射机输出经过光纤传输一定距离后,其幅度会受到衰减,波形也会出现失真。因此,要进行长距离的信号传输,就需要在光信号传输一定距离后加中继器,以放大衰减的信号,使光脉冲得到再生。掺铒光纤放大器（EDFA）可以省去大量的光中继器,延长传输距离,这对于长途干线传输系统具有重要意义，本设计主要研究EDFA在WDM中的应用。 二、要求及主要内容 1．查阅相关的文献，概要介绍了EDFA的研究背景，包括掺铒光纤放大器的特点、应用、发展前景以及研究的必要性； 2．对掺EDFA研制过程中的主要光电器件从原理及性能等方面作了系统的描述； 3．介绍EDFA在波分复用系统WDM中的应用，进行仿真分析。 三、途径和方法 1．查找相关文献，了解EDFA的工作原理，主要包括掺铒光纤的基本概念及参数； 2．着重了解现代通信系统中EDFA的作用； 3．运用的理论分析，介绍了EDFA在WDM中的基本原理，对掺铒光纤放大器的参数进行了详细的介绍。 四、时间安排 1．课题讲解：2小时。 2．阅读资料：10小时。 3．撰写设计说明书：12小时。
4．修订设计说明书：6小时。 五、主要参考资料 [1] 王延恒．光纤通信技术基础[M]．北京：天津大学出版社，1990 [2]黄章勇．光纤通信用光电子器件和组件[M]．北京：北京邮电大学出版社，2001. [3] 黄章勇．光纤通信用新型光无源器件[M]．北京：北京邮电大学出版社，2002 [4] 孙学军，张述军等．DWDM传输系统原理与测试．北京：人民邮电出版社，1997 [5] 纪越峰．光波分复用系统[M]．北京：北京邮电大学出版社,1999 [6]原荣．光纤通信技术[M]．机械工业出版社，2011 指导教师（签字）：教研室主任（签字）： 批准日期：年月日
《光纤通信》课程设计 学院： 姓名： 班级： 学号： 指导老师： 高速光纤通信中的偏振模色散及其补偿技术 目录 1．引言 (03) 2．光纤中偏振模色散的定义 (03)
3．偏振模色散的测量方法 (05) 4．偏振模色散的补偿技术 (05) 4.1光补偿方案之一 (05) 4.2光补偿方案之二 (05) 4.3电补偿方案之一 (06) 4.4电补偿方案之二 (06) 5．偏振模色散的研究动态 (07) 6．结束语 (08) 摘要偏振模色散已成为当前发展下一代高速长距离光纤传输系统的主要限制因素。 介绍了偏振模色散的概念、描述方法以及测试和补偿技术。根据国外的研究情况和我国的具 体实情,指出研究偏振模色散的测试和补偿技术对提高高速光纤通信技术的水平具有重大意 义。最后在此基础上提出了开展相关研究的建议。 关键词高速光纤通信，偏振模色散，补偿技术 1．引言 当代社会是信息化的社会，用户对通信容量的需求日益增加。在这种需求的推动下， 作为现代长途干线通信主体的光纤通信一直在朝着高速率、大容量和长距离的方向发展。在 单信道速率不断提升的同时，密集波分复用技术(DWDM)也已日趋成熟并商用化。 从技术的角度来看，限制高速率信号长距离传输的因素主要包括光纤衰减、非线性和 色散。掺铒光纤放大器(EDFA)的研制成功，使光纤衰减对系统的传输距离不再起主要限制作 用。而非线性效应和色散对系统传输的影响随着非零色散位移光纤（NZDSF）的引入也逐渐 减小和消除。随着单信道传输速率的提高和模拟信号传输带宽的增加，原来在光纤通信系统 中不太被关注的偏振模色散(PMD)问题近来变得十分突出。与光纤非线性和色散一样，PMD 能损害系统的传输性能，限制系统的传输速率和距离，并被认为是限制高速光纤通信系统传 输容量和距离的最终因素。正是由于PMD对高速大容量光纤通信系统有着不可忽视的影响， 所以近十几年来，已引起了广泛关注，并正成为目前光纤通信领域研究的热点。
光纤通信课程设计 一、引言 光纤通信作为现代信息通信的重要技术手段之一，已经在全球范围内得到广泛应用。本文将针对光纤通信的相关原理、技术和应用进行设计和探讨，旨在帮助读者全面了解光纤通信的基本知识和发展趋势。 二、光纤通信基本原理 1. 光纤通信系统的组成 光纤通信系统主要由光源、光纤、光探测器和光纤光缆等组成。光源产生的光信号通过光纤传输，并在接收端被光探测器接收和解码。 2. 光纤通信的工作原理 光纤通信利用光的全反射原理，在光纤中传输光信号。当光信号从入射端射入光纤时，由于光纤的折射率大于周围介质，光信号会反射回光纤内部，从而实现信号的传输。 三、光纤通信的技术 1. 光纤的制备技术 光纤的制备主要包括拉制法、溶胶法和气相法等。其中，拉制法是最常用的光纤制备技术，通过将预制的光纤材料加热拉制成细长的光纤。
2. 光纤的传输技术 光纤的传输技术主要包括多路复用技术、调制解调技术和光纤放大技术等。其中，多路复用技术可以将多个信号通过同一根光纤传输，提高传输效率。 3. 光纤的连接技术 光纤的连接技术主要包括机械接口连接和光纤融合连接。机械接口连接是通过光纤连接器将两根光纤连接在一起，而光纤融合连接则是通过加热将两根光纤融合成一体。 四、光纤通信的应用 1. 通信领域 光纤通信在通信领域中得到了广泛的应用，包括电话通信、宽带接入和数据传输等。光纤通信具有传输速率快、带宽大和抗干扰能力强等优点，可以满足现代通信的需求。 2. 医疗领域 光纤通信在医疗领域中也有重要的应用，例如光纤内窥镜可用于人体内腔的检查和手术操作，光纤光源可以用于照明和治疗等。 3. 工业领域 光纤通信在工业领域中的应用主要体现在工业自动化和监控系统中。光纤传输的高速性和稳定性可以提高工业生产的效率和安全性。
光纤通信系统课程设计 本文旨在介绍光纤通信系统课程设计的内容和相关知识。光纤通信系统是指利用光纤作为传输介质进行通信的系统。相比传统的铜线和无线通信方式，光纤通信具有更高的频带宽度、更强的抗干扰能力、更小的传输损耗等优点，因此在现代通信领域得到了广泛应用。 设计目标 本次光纤通信系统课程设计的目标是设计并搭建一套基于光纤传输技术的通信系统，实现数字信号的编码、解码和传输。具体任务包括以下几个方面： 1.了解光纤通信的原理和基本概念，掌握光纤的光学性质和传输特性； 2.设计数字信号调制和解调电路，并进行仿真验证； 3.了解光纤通信系统中的信号损耗和噪声特点，掌握衰减和增益控制的 方法； 4.设计并搭建光纤通信系统实验平台，进行实验测试。 光纤通信基础知识 光纤的光学性质 光纤是一种内部光线反射的光学器件。在光纤中，光线会被反射多次来保持其传输方向。这种反射方式是由光纤内核的折射率高于光纤套层的折射率造成的。 光纤的传输特性 光纤的传输特性主要包括信号损耗、色散、衍射等。其中，信号损耗是指信号在光纤传输过程中衰减的现象。为了解决信号损耗这个问题，我们需要采取增益控制和衰减控制等方法。
光纤通信系统的原理 光纤通信系统主要由三部分组成：光源、传输介质和光探测器。光源产生的光 信号经过光纤传输后，到达接收端的光探测器。光信号在传输过程中会受到损耗和干扰，因此需要采取各种措施来保证信号的质量。 数字信号调制和解调电路的设计 数字信号调制和解调是光纤通信系统的核心部分。在这个部分中，我们需要通 过数字信号调制电路将数字信号转换成模拟信号，然后通过光纤传输。在接收端，通过解调电路将模拟信号还原成数字信号。 数字信号调制电路 数字信号调制电路的任务是将数字信号转换成模拟信号。最常用的数字信号调 制方式是脉冲幅度调制（PAM）、脉冲编码调制（PCM）和调幅度移键（ASK）。 数字信号解调电路 数字信号解调电路的任务是将模拟信号还原成数字信号。最常见的数字信号解 调方式是脉冲幅度解调（PAM）、脉冲编码解调（PCM）和数字信号解调（ASK）。 光纤通信系统的实验 在完成数字信号调制和解调电路的设计后，我们需要将其应用到光纤通信系统 的实验中。在实验中，我们需要搭建一个完整的光纤通信实验平台，并测试其性能。主要的测试指标包括传输距离、传输速率和误码率等。 总结 通过本次光纤通信系统课程设计，我们深入了解了光纤通信的原理和基本概念，学习了数字信号调制和解调电路的设计以及实验测试。本文介绍的内容只是简单的概括，希望读者在此基础上能够对光纤通信系统有更全面的了解，以及对后续工作提供帮助。
光纤通信技术第二版课程设计 设计背景 随着信息时代的到来，人们对于网络传输速度和数据容量需求越来越高，传统 的铜线传输已经不能满足需求。而光纤作为一种新型的传输介质，具有传输速度快、容量大、抗电磁干扰等优点，在现代通信系统中得到了广泛应用。为了提高学生对光纤通信技术的理解和掌握，本次课程设计将以《光纤通信技术》第二版一书为基础，围绕光纤通信系统的原理、构成和特点等方面进行探究和学习。 设计目标 1.掌握光纤通信系统的原理和构成； 2.了解典型的光纤通信系统，并能够进行分析和设计； 3.掌握光纤通信技术在实际应用中的应用和发展趋势。 设计内容 第一章光纤通信系统的概述 1.1 光纤通信系统的发展历程； 1.2 光纤通信系统的基本构成； 1.3 光传输 系统的性能指标。 第二章光纤的基本原理 2.1 光的传播特性； 2.2 光纤的基本结构和工作原理； 2.3 光纤的材料和制 造工艺。 第三章光纤通信系统的光源和调制 3.1 光源的种类和特点； 3.2 光的调制方式； 3.3 光源的工作原理。
第四章光纤通信系统的传输介质 4.1 光纤的基本特性； 4.2 光纤的传输特性； 4.3 光纤的光学耦合技术。 第五章光纤通信系统的接收技术 5.1 光纤接收器的种类和特点； 5.2 光信号的解调与恢复； 5.3 光纤接收器的工作原理。 第六章光纤通信系统的光放大器 6.1 光放大器的种类和特点； 6.2 光放大器的特性和应用； 6.3 光放大器的工作原理。 第七章光纤通信系统的光路网络 7.1 全光网络的发展和应用； 7.2 光路交换网络的应用和构成； 7.3 光纤通信系统的光路网络构成。 设计实验 1.模拟光纤传输； 2.光纤通信系统的传输实验； 3.光纤通信链路性能测试实验。 设计评价 通过本次课程设计，学生将能够深入了解光纤通信技术，并能够熟练掌握光纤通信系统的基本构成、原理和特点等相关知识，为以后从事相关领域的研究和工作打下坚实的基础。同时，通过实验操作和论文写作，提高学生的实际操作能力和文献查阅能力，以实现知识的全面掌握。
光纤通信系统与网络第三版课程设计 一、综述 本课程设计旨在帮助学生深入了解光纤通信系统和网络的基本原理和应用技术，提高学生的实践能力和综合素质。学生需要选择一个具体的光纤通信系统或网络应用领域，设计一个完整的方案并进行实验验证。具体要求如下： 二、设计目标 1.掌握光纤通信系统和网络的基本原理及其应用； 2.学会运用光纤通信系统和网络的相关技术和工具进行实际 应用； 3.能够独立进行光纤通信系统和网络的设计、安装、调试和 维护； 4.加强学生团队合作精神，提高学生实践能力和创新意识。 三、设计流程 1.选题：选择一个具体的光纤通信系统或网络应用领域进行 研究和设计，比如光纤通信传输系统、光纤传感技术、基于光纤的局域网或数据中心网络等； 2.系统设计：根据选题确定光纤通信系统或网络的总体方案 和实现细节，包括硬件设计、软件编程、系统测试等； 3.实验验证：根据系统设计方案进行实验验证，收集测试数 据和分析，优化系统设计；
4.报告撰写：撰写一份详细的课程设计报告，包括研究目的、 设计过程、实验结果、分析和总结等。 四、具体要求 1.选题阶段： –选题内容必须与光纤通信系统或网络相关； –选题需要经过指导教师审核确认； 2.设计阶段： –按照选定的选题，进行总体方案设计、实现细节设计、系统测试等； 3.实验验证阶段： –利用实验室设备或自己提供的硬件/软件进行实验验证； –数据收集和分析，优化系统设计； 4.报告撰写阶段： –撰写一份详细的课程设计报告，篇幅不少于1500字，包含以下内容： •研究背景和目的； •设计思路和过程； •实验测试结果； •结果分析和总结； •参考文献；
光纤通信原理与应用课程设计 一、引言 光通信技术作为新一代通信技术的代表，具有宽带、长距离传输、安全可靠等 优点，被广泛应用于电信、数据传输等领域。本课程设计旨在通过对光纤通信原理、光纤通信系统的组成以及光纤通信技术的应用等方面的研究和探究，使学生对光通信技术有更深入的理解和应用。 二、光纤通信原理 1. 光纤传输原理 光纤传输利用了光的全反射和色散效应，将数字或模拟信号从一个地方传输到 另一个地方。传输过程中，信号需要由光信号转化为电信号。光纤传输通过发送和接收器进行通信。 2. 光信号传输 光信号传输过程中需要经过光收发器、光模块、分光器等设备，其中最重要的 是光收发器，它将光信号转换为电信号或将电信号转换为光信号。 3. 光纤传输系统 光纤传输系统主要由三大部分构成：光放大器、光纤和光发射和接收系统。其 中光放大器主要用于强化光信号，光纤主要用于连接各个系统，光发射和接收系统主要用于将光信号转化为电信号或将电信号转换为光信号。
三、光纤通信应用 1. 数字通信 数字通信主要应用于电话、互联网、电视等领域。数字通信技术发展迅速，尤 其是互联网的出现，使得人们越来越依赖数字通信。 2. 光存储器 光存储器是一种使用激光光束读写和擦除的数据存储器。它能存储更多的数据，并且速度更快。 3. 医学影像 光纤技术被广泛应用于医学影像领域，能够实现对人体内部器官进行高清晰度 成像。 四、课程设计 1. 实验内容 本课程设计将学生分为若干小组，每组课程设计将进行一次实验。实验内容主 要包括光纤传输实验、光纤收发器实验、光纤系统实验以及光纤通信系统应用实验等。 2. 设计要求 本课程设计要求学生独立完成，实验过程中需要认真记录实验数据并及时整理。在实验过程中，学生需要遵守实验室的安全规定和实验流程，防止实验过程中发生安全事故。
光纤通信原理与系统第四版课程设计 一、课程设计目的 本课程设计的目的是让学生深入理解光纤通信原理，掌握光纤通信系统的设计和调试方法，提高学生实际操作技能，增强学生的综合素质。 二、课程设计内容 1.光纤通信系统的基本组成部分和工作原理； 2.光纤和光缆的基本结构和性能参数； 3.光纤光源的种类、结构和特点； 4.光纤接收机的种类、结构和特点； 5.光纤通信系统的调制技术和解调技术； 6.光纤通信系统的数字信号传输技术； 7.光纤通信系统的多路复用技术； 8.光纤通信系统的光纤中继技术； 9.光纤通信系统的跨网互连技术。 三、课程设计要求 1.设计一套基于光纤通信系统的数字音频传输系统，要求传输距离在 500米以内； 2.设计传输端和接收端的硬件电路，并实现实际连接和传输； 3.在传输信号中添加一定的信噪比以模拟实际通信环境，对传输效果进 行测试和调试； 4.编写完整的系统设计文档，包括系统框图、各模块详细设计、电路原 理图和调试记录。
四、课程设计流程 1.光纤通信系统的基础知识学习与理解； 2.确定设计方案和系统规格，包括传输速率、传输距离、传输噪声等； 3.设计传输端电路，包括信号源、驱动芯片等； 4.设计接收端电路，包括探测器、放大器、滤波器等； 5.进行电路调试，测试传输效果，进行参数优化； 6.撰写系统设计文档，实现文档化管理。 五、课程设计参考书目 1.《光纤通信原理与技术》第四版刘学志，赵俊杰著； 2.《光纤通信技术》刘希平著； 3.《光纤通信综合实验》包向东，宋秋霞，曲福来，等著； 4.《光纤通信原理》王建国，何克，高忠明著。 六、课程设计总结 本课程设计从理论和实践两个方面，全面深入地介绍了光纤通信原理和系统设计方法，通过实际操作，让学生更加熟悉并掌握光纤通信的技术特点和应用方法。此外，通过撰写系统设计文档，还能有效提高学生的文档化管理能力，为其日后的工作奠定坚实的基础。
光纤通信技术部分习题课程设计 一、设计目的 本课程的设计旨在帮助学生深入理解光纤通信技术中的关键技术和概念，并通过解决实际问题巩固知识点，提高实践能力。通过本设计，学生将能够研究典型的光纤通信系统，学习光纤通信系统中的信号传输、接收等关键技术。 二、设计要求 本课程的设计要求学生具备以下能力： 1.对光纤通信技术的物理原理和特性有深入的了解； 2.熟悉光纤通信系统的组成和特点； 3.能够分析光纤通信系统中的信号传输和接收问题； 4.能够使用Matlab等工具进行模拟和分析。 三、设计内容 本设计的主要内容包括以下部分： 1. 光纤通信系统的基本组成 本部分介绍光纤通信系统的基本组成，包括光源、光纤、光电转换器、接收器等。同时，对不同类型的光纤通信系统（如多模光纤和单模光纤）进行对比分析。 2. 光纤通信系统中的光功率损耗 本部分对光纤通信系统中的光功率损耗进行分析，包括衰减、色散等。同时，引入光学功率器件的概念，并介绍其作用。
3. 光纤通信系统中的噪声 本部分介绍光纤通信系统中的噪声问题，包括热噪声、光子噪声等。同时，分析光纤通信系统中的噪声对信号传输的影响。 4. 数字调制与解调技术 本部分主要介绍数字调制与解调技术，包括ASK、PSK、FSK等不同调制方式的原理和特点。同时，引入基带信号处理的概念，介绍数字信号处理的方法和技术。 5. 实验设计 本部分设计多个与光纤通信系统相关的实验，旨在帮助学生深入理解光纤通信技术中的关键概念和技术。具体实验包括： 1.光纤通信系统的实际组成和性能测试； 2.光纤通信系统中的信号传输实验； 3.光纤通信系统中的噪声实验； 4.数字调制与解调实验。 6. 编程实践 本部分设计编程实践，让学生通过使用Matlab等工具进行模拟和分析，更深入地了解光纤通信技术中的关键概念和技术。具体编程实践包括： 1.光纤通信系统的信号传输模拟； 2.光纤通信系统中的噪声模拟； 3.数字调制与解调模拟。 四、设计成果 本门课程设计的主要成果包括： 1.学生完成的设计报告；
光纤通信技术与设备课程设计 一、课程背景 光通信技术是当前信息通信领域发展最快、应用范围最广的技术之一。光通信技术以其高速率、广带宽、低损耗、不受电磁干扰等优异 特性，为信息交换、数据传输、视频电视节目传送、计算机网络、广 域网络和多媒体技术等服务提供了高品质的传输能力。而光纤通信设 备作为光通信技术的基础，一直是研究人员和工程师们关注的重点。 因此，光纤通信技术与设备课程便应运而生。 本课程旨在让学生对光纤通信技术与设备有更加深入的了解、学习、掌握。通过课堂教学、实验操作及课程设计，培养学生对光纤通信技 术与设备的分析、设计和实现的能力。 二、课程设计 1. 设计目标 本次课程设计主要目标是让学生掌握以下几个方面的技能： •学习并掌握光纤通信的基本原理。 •熟悉并掌握光纤通信设备的工作原理。 •学会使用相关软件进行仿真模拟和测试验证。 •能够基于光纤通信技术，设计并实现一个小型的通信系统。
2. 设计内容 本次课程设计的主要内容如下： 第一部分：理论学习与实验操作 （1）理论学习 通过课堂讲解、教材阅读等方式，学习和掌握光纤通信的基本原理。 （2）实验操作 在实验室中进行光纤通信设备的实验操作，实践、模拟运用光纤通 信的基本原理，了解各种光纤通信设备的工作原理。 第二部分：软件仿真和测试验证 使用光纤通信仿真软件进行测试验证，把理论知识和实验操作运用 到实际的仿真测试中。 第三部分：小型通信系统设计与实现 基于光纤通信技术，设计并实现一个小型的通信系统，并完成测试 验证。 3. 设计流程 第一阶段：理论学习 1.学生自行学习光纤通信基础理论知识 2.教师进行重点授课，了解学生学习情况
光纤通信原理与系统第四版课程设计 一、设计目的 本课程设计旨在通过对光纤通信原理及系统的学习和实践，加深学生对光传输技术的认识和理解，掌握光纤通信系统设计的基本方法和技能，提高学生的实践能力和创新思维。 二、设计内容 1.实验一：光纤信号的产生和检测 –介绍光电转换器的工作原理和分类 –实验光电转换器的静态和动态特性 –工作温度和偏置电流对光电转换器的影响 2.实验二：光纤通信系统的性能测量 –测量光源的光谱分布和功率 –测量单模光纤的传输特性 –测量光接收器的响应特性和灵敏度 3.实验三：光纤通信系统的数字传输 –实现光纤通信系统的数字化设计 –测试数字信号在光纤系统中的传输性能 –探究数字传输过程中的误码率和误比特率的关系 4.实验四：光纤通信系统的模拟传输 –实现光纤通信系统的模拟传输 –测试模拟信号在光纤系统中的传输性能 –探究信噪比对模拟传输性能的影响
三、设计要求 1.实验过程中注意安全，保护实验设备 2.按照实验步骤进行，记录实验数据并分析 3.提交实验报告，包括实验目的、原理、操作流程、数据处理和实验结 论等内容 4.积极探究实验所涉及的性能参数与工程应用之间的联系，思考实验设 计的不足，并提出改进建议 四、评分标准 1.实验报告书写规范，内容全面，结论准确，格式符合要求（40分） 2.实验步骤准确，数据处理正确，结果分析合理（40分） 3.实验现场操作规范，实验设备保护得当（10分） 4.活动参与积极，批判性思维和创新能力突出（10分） 五、教学体会 光纤通信技术是信息传输领域的重要技术之一。通过本课程的学习和实践，学 生可以深入了解光纤通信原理和系统设计的基本方法，掌握实验技能和数据处理的方法，培养了创新意识和实践能力，为将来从事光传输技术研究和应用奠定了基础。同时，也让学生更加关注科技进展，追寻科技发展潮流，激发了学生在信息科学领域的研究热情和内驱力。
光纤通信技术基础课程设计 一、概述 本篇文档将介绍一个针对光纤通信技术基础课程的课程设计方案，其中将包括 课程设计的目的、教学内容、教学方法、作业以及考试方式等相关内容。此外，本篇文档还包含了一些供教师参考的教学建议。 二、课程设计目的 光纤通信技术是应用广泛的高速数据传输技术，具有低噪声、低损耗、高带宽、大容量等优点。本课程旨在介绍光纤通信技术的原理与实际应用，为学生提供理论知识和实践操作技能，使其具备设计、运行、维护和故障排除光纤通信系统的能力。 三、教学内容 1.光纤通信基本原理 –光纤的基本结构 –光纤的传输特性 –光纤通信系统的构成 2.光纤通信系统中的器件 –光源 –光纤 –接收器 –调制器与解调器 –光纤衰减和色散 3.光纤通信系统中的常用技术 –WDM技术 –数字传输技术
–应用领域及发展趋势 四、教学方法 1.讲授原理课：教师通过PPT、黑板、投影仪等方式讲解光纤通信的基 本原理、器件组成以及常用技术等，并结合实例进行讲解。 2.实验课：学生通过实验技能练习，深入了解光纤通信器件的使用方法 和系统构成，提升其操作实践能力。 3.小组讨论：学生分为小组，针对某一主题展开讨论，加深其对光纤通 信技术的理解。 五、作业 1.组织小组进行课程内容讨论，讨论内容以光纤通信技术及应用为主题， 讨论结果需汇总提交。 2.实验报告：学生需完成多个光纤通信实验，每次实验需撰写实验报告， 并汇总提交。 六、考试方式 1.组织闭卷笔试，考查学生对光纤通信技术的理解及应用能力。 2.使用开放性试题，要求学生通过分析实际应用案例，展示其运用光纤 通信技术建立通信系统的能力。 七、教学建议 1.涉及到原理的知识点，需要在课上和课后互动中进行引导和解读，帮 助学生增强对理论知识的理解。 2.对于实验课程，需要采用适当的操作示范、实操、仿真练习等方式来 进行辅导，帮助学生掌握光纤通信设备的操控技巧。 3.建议在讲授过程中适当加入案例分析，以帮助学生将理论知识与实际 案例相结合。
光纤通信第三版课程设计 一、课程设计背景 随着数字化、网络化和智能化的不断深入，全球信息化进程愈加迅猛。光纤通信技术作为信息传输领域的重要组成部分，不断向高速、大容量、低功耗和多功能方向发展。基于此，光纤通信成为当今信息与通信技术的热点之一。 根据光纤通信第三版的教材内容，我们将针对光纤通信技术的发展和应用，进行一次课程设计，通过实践操作的方式加深对光纤通信技术的理解，提高学生动手操作和解决问题的能力。 二、课程设计目标 1.理解光纤通信的基本原理、特点、系统组成和分类等知识。 2.掌握光纤通信中的光源、传输介质、接收器等重要器件和设备的参数 计算和使用方法。 3.熟悉光纤通信的调制技术、解调技术、复用技术和解复用技术等。 4.熟悉光纤通信的信号传输特性、调制特性和解调特性等。 5.参与本次课程设计，能够掌握用光纤进行数字信号传输的基本实验方 法和步骤，实现数字信号的发送和接收，查看传输效果分析数据传输质量，探讨影响光纤传输性能的因素。 三、课程设计内容 实验一：搭建简单的光纤通信系统 1.实验目的：学习光纤通信系统组成和调试方法。 2.实验设备：光纤、激光器、光纤连接器、光探头、稳压电源等。
3.实验步骤： •接好系统中的光纤和连接器； •调整光源发射光功率，并测量其发射功率； •分别采用直接调制和间接调制技术，发射光模拟信号，并通过光探头接收； •检测接收信号的强度，分析其差异； •分析光纤传输信号质量影响因素。 实验二：数字信号在光纤中传输 1.实验目的：研究数字信号在光纤中的传输特性，掌握数字信号传输方 法。 2.实验设备：信号发送机、信号接收机、光纤、稳压电源、示波器等。 3.实验步骤： •将数字信号发送机与接收机依次连接光纤； •设置发送机，调整发送数据参数； •监测接收机，分析数字信号传输的质量和稳定性； •分析影响数字信号传输质量的因素。 实验三：WDM光纤通信系统 1.实验目的：学习WDM技术原理，掌握WDM光纤通信系统组成。 2.实验设备：WDM设备、稳压电源、光纤等。 3.实验步骤： •搭建多波长光纤通信系统；
光传输技术课程设计 报告 班级：电1105-1班 学号：******** ***** 指导老师：郝绒华老师
目录 一、摘要： (1) 二、设计目的 (1) 三、设计任务及基本要求 (1) 任务一通道保护和复用段保护业务 (1) 任务二、以太网业务配置 (5) 任务三、基本电路配置业务 (10) 任务四、Optisystem软件仿真 (18) 项目1：OptiSystem 的基本操作 (18) 项目2：基本光纤通信系统设计 (23) 项目3：WDM 系统设计 (25) 项目4：长距离光纤传输系统设计 (29) 项目5： EDFA 设计 (32) 四、心得体会 (38)
一、摘要： 当今社会，人们极大的享受着光纤通信为人们带来的便利，但是很少有人了解其基本结构和内部构成。光纤通信系统由光发射机，光纤线路和光接收机构成，每一部分的设备都有其特有的功能，根据其功能的不同其复杂程度也是千差万别。 目前，通信网络正逐步向着全光网络的方向演进，将实现在任意时间、任意的传送任意格式信号的理想目标。在光网络中传送的信号是大容量、高时率的信号，因此网络中任何一个网络元件的失效都会导致大量数据的丢失，光网络的生存性已经成为人们关注的焦点。如何实现高效的网络保护与恢复，如何实现网络的分布式并实现自愈保护以及保护带宽的智能动态分配，以及如何使各保护结构实现互通等等都是今后光网络生存性技术发展的重点。 二、设计目的 1、学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握光纤线路基本设计方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。 2、2掌握optisystem软件的使用和上机配置操作，培养实践能力，提高分析和解决实际问题的能力。 3、使学生在理论计算、结构设计、工程绘图、查阅设计资料、标准与规范的运用和计算机应用方面的能力得到训练和提高。 三、设计任务及基本要求 任务一通道保护和复用段保护业务 一．实习目的 1.掌握E300网管的基本组成部分 2.掌握E300网管的启动步骤 3.掌握告警管理的上机配置操作