第八章_光纤通信技术3

第八章 直接检测光波系统的设计与性能,四川大学 电子信息学院,8.1 光波系统的结构,点到点连接 广播和分配网 局域网,最简单的光波系统 一个光发送机和一个光接收机 传输距离：1 km10 000 km,一个光发送机和多个光接收机 传输距离： 1 km几十 km,有多个节点 传输距离： 100 m10 km,8.1.1 点到点连接,传统补偿光纤损耗的方法：图（a） 使用中继器 （接收机发送机对）： 光电转换放大整形电光转换 中继距离：20100 km,也可用光放大器补偿损耗：图（b） 无需光电（电光）转换 中继距离较长：45140 km 但无法补偿色散,图（a）：3R中继器 Regeneration with Retiming and Reshaping （重定时和重整形的再生） 图（b）：1R光放大器,8.1.2 广播和分配网,分配网的拓扑结构： 树形拓扑结构 总线拓扑结构,树形拓扑结构 缺点：一根光纤的中断可能影响大部分的业务 重要中心点间的直接连接应铺设备用光纤,（8.1.1）,总线拓扑结构 缺点：信号损耗随分量指数增加，限制了单根光纤总线服务的范围和用户数。,解决办法： 在总线上接入光放大器提升功率,若取：,缺点： 用户数受光纤色散限制,8.1.3 局域网,LAN拓扑结构： 总线结构 环形结构：图（a） 星形结构：图（b） 有源星形 无源星形,无源星形结构中每个节点的功率：,（8.1.2）,若取：,星形结构比总线结构能容纳更多用户。,8.2 光纤损耗和色散对系统性能的限制 8.2.1 损耗限制光波系统,点到点连接的最大传输距离：,（8.2.1）,其中，灵敏度：,当 时，中继距离,当 时，中继距离,当 时，同轴电缆的传输距离较长； 长距离、高比特率传输时，光波系统具有优势。,8.2.2 色散限制光波系统,色散限制系统：色散限制传输距离比损耗限制距离短的系统。,色散参数 D(),多模光纤 多模阶跃光纤 多模渐变光纤 单模光纤 普通单模光纤 色散位移光纤,多纵模光源 单纵模光源 高啁啾光源 低啁啾光源,1. 0.85m 光波系统,（1a）0.85m，多模阶跃光纤,当B 0.3 Mb/s 时，为色散限制系统。,2. 1.3m 光波系统,1.3m，单模光纤，多纵模光源,当B 1 Gb/s 时，为色散限制系统。（绿线）,3. 1.55m 光波系统,（3a）1.55m，单模光纤，单纵模光源（DFB激光器）,当B 5 Gb/s 时，为色散限制系统。,（3b）1.55m，色散位移光纤，低啁啾单纵模光源,8.2.3 点到点电信商业光波系统,陆上传输系统 FT3C FTG STM16 海上传输系统 TAT8 TAT9 TAT12,陆上传输系统,海上传输系统,8.3 光波系统的设计,实际光波系统中要考虑的主要因素： 工作波长 光纤、光发送机和光接收机的选择 性价比 可靠性,8.3.1 光波系统的功率预算,功率预算可表示为：,其中，信道总损耗：,系统裕量：,例题： (详见表8.1),要设计一个工作于B50 Mb/s，Lmax8 km，0.85m 的光纤链路，采用： 光纤 多模渐变光纤 光发送机 GaAs 光发送机 光接收机 Si 光接收机,?,?,表8.1 0.85m光波系统的功率预算,备注：对接损耗 已包含在 中。,8.3.2 光波系统的上升时间预算,线性系统的带宽f 与上升时间Tr 成反比：,（8.3.2）,（8.3.3）,光波系统的总上升时间决定于系统各组成单元的上升时间：,（8.3.4）,例题：,考虑设计一个工作于B1 Gb/s，L50 km，1.3m 的光纤链路，采用： 光纤 单模光纤， 光发送机 光接收机 ,光纤上升时间：,所以，本题中当采用RZ 码时，系统不能工作于1 Gb/s， 而采取NRZ 码，系统能正常工作。,8.4 （P205）,已知：,求：最大传输距离L,解：,8.5 （P205）,已知：,求：中继距离L,解：,8.9 （P206）,已知：0.85m ，