《光纤通信》课程设计.doc

《光纤通信》课程设计报告 设计名称：光纤中光孤子传输特性 专业： 08光信息科学与技术 成员姓名：张XX、胡X、 成员学号： 指导老师：李 X 光纤中光孤子传输特性 光孤子理论的出现，对于现代通信技术的发展起到了里程碑的作用。因为现代通信技术的发展一直朝着两个方向的努力：一是大容量的传输，二是延长中继距离。光孤子传输不变形的特点决定了他在通信领域的应用前景。普通的光纤通信必须每隔几十千米设立一个中继站，经对信号的脉冲整形放大误码检查后再发射出去，而用光孤子通信则可不设中继站，只要对光纤损耗进行增益补偿，即可把光信号无畸变的传输到很远的地方。 光孤子形成的机理 光孤子是光纤中两种最基本的物理现象，即群速度色散和SPM共同的作用形成的。光纤中的强度引起的折射率非线性ＳＰＭ效应（光学柯尔效应），在反常区导致的光脉冲压缩可以抵消ＧＶＤ效应形成的光脉冲展宽，从而保持光脉冲传输过程中的形状不变。光孤子的形成机理是光纤中群速度色散和自相位调制效应在反常区的精确平衡。二而光纤耗损造成的脉冲能量的损失，则用每一段传输距离后的光放大器来补偿，保持其非线性效应作用的存在。 光孤子传输 系统的构成 将光孤子作为信息的载波可实现光孤子通信，其传输系统如下图： 图 光纤孤子传输系统的基本构成 该系统由5个基本功能组成： １．光孤子发送终端（TX） ２．光孤子接受终端（RX） ３．光孤子传输光纤（STF） ４．光孤子能量补偿放大器（ＯＡ，ＯＡ１－ＯＡｎ） ５．光孤子传输控制装置（ＴＣＳ） 图中ＳＳ为光孤子源，ＭＯＤ为光调制器，ＴＳ为测试设备。 　　系统中的ＴＸ由超短脉冲半导体或掺饵光纤激光器，光调制器，信息源和光纤功率放大器构成，用于产生光孤子脉冲信号；ＲＸ由宽带光接收机或频谱分析仪，误码仪与条纹相机构成，用于测试系统的传输特性或通信能力；ＳＴＦ由普通单模光纤或色散位移光纤ＤＳＦ构成，OA1--ＯＡｎ由ＥＤＦＡ或ＳＯＡ组成，ＴＣＳ由导频滤波器，强度或相位调制器，非线性元件和色散补偿光纤等组成，设置在沿传输系统不同的区域，用于克服或降低由放大器放大带来的放大自发辐射噪音和相邻的孤子相互作用等对孤子通信容量的限制，提高孤子的传输特性的稳定性。其中孤子光源，孤子放大以及对ＡＳＥ噪音控制技术的选择已成为光孤子传输系统中核心的技术问题。 孤子光源 光孤子源是实现超高速光孤子通信的基础，应能直接产生具有双曲正割形式的基阶光孤子。为保持光孤子的有效地传播不发生畸变，作为孤子光源的激光器必须具有足够的输出功率，且谱线展宽要尽量窄。一般要求谱线展宽宽带要在几兆HZ以下，波长可调。孤子激光器虽种类很多，但应用于通信的激光器必须满足体积小，成本低和寿命长等要求。目前光孤子通信实验系统大多是采用体积小，重复频率高的增益开关分布反射半导体激光器或锁模半导体激光器作为孤子光源，所输出的均为高斯型，因而功率较小。但经光纤放大器放大后，仍可获得足够的功率，以致能形成光孤子传输的峰值功率。 孤子放大 光孤子损耗的存在导致孤子能量不断地减少，使得补偿色散展宽的非线性自相位调制效应减弱和光脉冲展宽，严重的影响了光孤子的传输距离和容量，因而在光纤通信系统中需要在光纤线路上每隔一定的距离对光孤子进行一次放大。这种放大技术成为了光孤子通信系统传输距离和容量的决定因素。 目前所应用的孤子放大技术有两种：一种是分布式光放大技术，最大的特点是可以对光信号直接进行放大，所使用的是SRS放大器或分布式EDFA。SRS放大的优点是：光纤本身是光放大介质，由于分布式放大，所以周期性的扰动小，只要保证泵浦周期小于8倍的孤子周期，就可保持孤子的稳定传输。SRS放大器的缺点是泵浦效率很低，未达到实用的增益，再者SRS放大器还存在噪音。所以这个方法距离光孤子通信的实用化还有一定的距离。分布式EDFA是使用低浓度的掺饵光纤作为传输介质，优点是增益高，所需的泵浦功率低，同时可使用半导体激光器来实现，通信的容量大，泵站的间隔长，且擦人的损耗小噪音小。另一种是集总式ＥＤＦＡ，在光纤线路中每隔一定的距离接入EDFA来补偿孤子的能量损失。这是目前光孤子通信的应用的主题方案，比较经济实用。他的缺点是孤子幅度与能量起伏较大，会产生色散波，因而稳定性不如分布式的好。 “动态光孤子通信”控制技术 　光孤子在传输过程当中，因每段光纤输入的初始峰值功率较大，脉宽先变窄，然后经损耗光纤而逐渐展宽，在恢复到与输入脉宽大致相等的距离上用ＥＤＦＡ放大以恢复原来的功率。这样做的目的是使输入的光孤子预先放大，以保证光孤