波分复用光纤通信系统课程设计

1、湖南工业大学课程设计资料袋计算机与通信学院（系、部）2013 2014 学年第 2 学期课程名称数字光纤通信指导教师刘丰年 职称 副教授学生姓名张帝专业班级通信1104班学号 11408200401题 目波分复用光纤通信系统成 绩起止日期 2014年05月_19_日 2014年05月23日目 录清单序号材料名称资料数量备注1课程设计任务书12课程设计说明书13课程设计图纸张4源代码56湖南工业大学课程设计任务书20132014学年第 2学期 学院通信工程专业 1104 班级 课程名称：数字光纤通信设计题目：波分复用光纤通信系统完成期限：自 2014年5月J9日至2014年5月23日共 1 周内

2、 容 及 任 务一、设计的主要技术参数使用波分复用器及解波分复用器以及 1330nm和1550nm光端机，光端机的 发射功率在300微瓦以上。二、设计任务主要内容：设计一个波分复用光纤传输系统，实现光纤接入网中的波分复用传输。主要任务：1. 双模拟信号的波分复用。2. 模拟信号/数字信号的波分复用。3. 双数字信号的波分复用三、设计工作量1周完成进度安排起止日期工作内容2104.5.19分组、任务分配、课题理解2014.5.20功能分析、电路设计和实现2014.5.21实验验证和测试2014.5.22总结、书写实验报告参 考 资 料1. 杨祥林，光纤通信系统，国防工业出版社2. Gerd Ke

3、rser,光纤通信，电子工业出版社3. 光纤通信实验指导书，北京百科融创科技有限公司4. 李履信，沈建华，光纤通信系统，机械工业出版社OptiSystem.exe 软件指导教师（签字）：系（教研室）主任（签字）:数字光纤通信设计说明书波分复用光纤通信系统起止日期：2014年05月19日至2014年05月23 日学生 姓 名张帝班级通信工程1104学号 11408200401成绩指导教师（签字）计算机与通信学院2014年05月23日课题名称波分复用光纤通信系统人数3人组长张帝组员郭荣满、古丽先木内 容 及 任 务一、设计的主要技术参数使用波分复用器及解波分复用器以及 133 Onm和155 On

4、m光端机，光端机的 发射功率在300微瓦以上。二、设计任务主要内容：设计一个波分复用光纤传输系统，实现光纤接入网中的波分复用传输。主要任务：1. 双模拟信号的波分复用。2. 模拟信号/数字信号的波分复用。3. 双数字信号的波分复用三、设计工作量1周完成进度安排起止日期工作内容2104.5.19分组、任务分配、课题理解2014.5.20功能分析、电路设计和实现2014.5.21实验验证和测试2014.5.22总结、书写实验报告参 考 资 料1. 杨祥林，光纤通信系统，国防工业出版社2. Gerd Kerser,光纤通信，电子工业出版社3. 光纤通信实验指导书，北京百科融创科技有限公司4. 李履信

5、，沈建华，光纤通信系统，机械工业出版社OptiSystem.exe 软件指导教师（签字）：系（教研室）主任（签字）：波分复用光纤通信系统一、设计原理WD技术就是为了充分利用单模光纤损耗带来的巨大带宽资源，根据每一信道光波的频率（或波长）不同可以将光纤的损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器（合波器）将不同规定波长的信号光 载波合并起来送入一根光纤进行传输；在接收端，再油一波分复用器（合波器） 将不同波长承载不同信号的光载波分开的复用方式。 由于不用波长的光载波信号 可以看作互相独立的（不考虑光纤非线性时），从而在一根光纤中可实现多路光 信号的复用传播。波分复用系

6、统原理图如图 1所示。图1 WDM原理图完整的WD紫铜由以下两类比分组成：一类是 WD分波前后所需的元件，如EDFA Mux/DeMux（Multiplexer/DeMultiplexer,合波/ 分波多工器）便属此类；一类是 WD的应用，如 OADM（Optical Add/Drop Mulitiplexer,光塞取多工器），OXC（Optical Cross Connects,光交换链接器）。EDFAIWD系统中最重要的元件之一，不需经光电转换便可放大光能量。在EDFA勺制造上是以常规石英系光纤为母材掺进铒离子，由于铒离子的掺入，提供 了一个155Onm勺能带，使得原本的讯号和高功率泵浦激

7、光（pumping laser,波长 980nm或148Onm,功率10-1500mVV得到提高光讯号的强度，而不需将光讯号转化 成电讯号后才得以放大。Mux/DeM u是WD系统使用中不可或缺的两种元件。也就是我们常说的复用、解复用器，DWD使光导纤维网络能同时传送数个波长的讯号，而MuX则是负责将数个波长汇集至一起的元件；DeMu则是负责将汇集至一起的波长分开的元件。 OAD是WD系统中一个重要的应用元件，其作用是在一个光导纤维传送网络中塞 入/取出（Add-Drop）多个波长信道；置OAD于网络的结点处，以控制不同波长 信道的光讯号传至适当的位置。OX设置于网络上重要的汇接点，汇集各方不

8、同波长的输入，再将各讯号以 适当的波长输送至合适的光导纤维中。 它可提供光导纤维切换（Fiber switching, 连接不同光导纤维，波长不装换）、波长切换（Wave length switching,连接不同光导纤维，波长经转换）、及波长转换（Wavelength conversion,输出至同一 光导纤维，波长经转换）三种切换功能。OX（并提供路由恢复、波长管理、及话务弹性调度。单模光纤的传输谱分为四个窗口：12801350nm简单可称为1310nn窗口，也称第二波段；15301560nm简称为1550nn窗口，也称为第三 波段或C波段；15601620nm简称为第四波段或L波段；13

9、501530nm简 称为第五波段。考虑到单模光纤在1310nn附近具有最低色散，且在1550nn波长处 具有最低损耗。本实验实现方案是：波分复用系统的两个光载波的波长分别采用 1310nm和1550nm,。实验原理框图如图2。(A)双模拟信号的波分复用传输(B)模拟信号数字信号的波分复用（C）双数字信号的波分复用传输图2波分复用系统实验框图二、设计步骤注意：1波分复用器属易损器件，应轻拿轻放。2.光器件连接时，注意要 用力均匀。第一部分：双模拟信号的波分复用（图 2-A）：1电气实验导线的连接：关闭系统电源，将1310nm光端机的模拟信号源正 弦波输出端与1310nm光发送模块的模拟信号输入端

10、口 （ P203）连接；将1550nm 光端机的模拟信号源正弦波输出端与1550nm光发送模块的模拟信号输入端口（P203）连接；分别将两个光发送模块的开关 S200拨向模拟传输端。2光路部分的链接：I. 取下1310nm光发/光收端口上的红色橡胶保护套；II. 取一只波分复用器，取下其双光纤端的两根光纤的橡胶保护套；III. 将波分复用器的1310端与1310 nm光发送端口（ 1310 nm TX）的法兰盘 对接，即：将光纤小心地插入法兰盘，在插入的同时保证光跳线的凸起部分与法 兰盘凹槽完全吻合，然后拧紧固定帽即可；IV. 同时将波分复用器的1550端与1310nm光接送端口（ 1310n

11、m RX）的法 兰盘对接。V. 用同样的方法将另一只波分复用器与 1550nm光端机的连接。VI. 取一只法兰盘，取下其两端的保护套，取下两只波分器单光纤端光纤的 保护套，分别将它们与法兰盘连接好。VII将光跳线的B端与光接收端口的法兰盘对接，方法同上。3.开启系统电源，分别用示波器观察 1310光端机的模拟信号输出端与 155Onm光端机的模拟信号输入端的波形和 1310光端机的模拟信号输入端与 1550nm光端机的模拟信号输出端的波形，调整两个光接收机的可调电位器（R257、R242）,使输出波形达到最好。第二部分：模拟信号/数字信号的波分复用（图2-B）：1. 电气实验导线的连接：关闭系

12、统电源，将1310nm光端机的模拟信号源正 弦波输出端与1310nm光发送模块的模拟信号输入端口（ P203）连接，将S200 拨向模拟传输端；将1550nm光端机的固定频率信号源的 BS输出端与1550nm 光发送模拟的数字信号输入端口（ P202）连接，将S200拨向数字传输端。2. 光路部分的连接，与第一部分的连接相同。3. 开启系统电源，分别用示波器观察1310光端机的数字信号输出端与1550nm光端机的数字信号输入端的波形和1310光端机的模拟信号输入端与1550nm光端机的模拟信号输出端的波形，调整两个光接收机的可调电位器（R257、R242），使输出波形达到最好。第三部分：双数字

13、信号的波分复用（图2-C）:1. 电气实验导线的连接：关闭系统电源，将1310nm光端机的固定速率信号源的FS输出端与1310nm光发送模块的数字信号输入端口 （ P202）连接，将S200 拨向数字传输端；将1550nm光端机的固定速率信号源 BS输出端与1550nm光 发送模块的数字信号输入端口（ P202）连接，将S200拨向数字传输端。2. 光路部分的连接，与第一部分的连接相同。3开启系统电源，分别用示波器观察1310光端机的数字信号输出端与1550nm光端机的数字信号输出端的波形和1310光端机的数字信号输入端与1550nm光端机的数字信号输出端的波形，调整两个光接收机的可调电位器（

14、R257、R242）,使输出波形达到最理想状态。三、设计需要的实验仪器与设备1. RC-GT-II光纤通信原理试验箱2. 双踪模拟示波器3. FC-FC波分复用器两个4. FC-FC法兰盘一个四、结果分析1.双模拟信号的波分复用按步骤实验将实验箱上1310nm光端机的TX端接入波分复用器1的1310 端口，1550nm光端机的TX端接入同一复用器1的1550端口。实验箱上的1310nm 光端机的RX端接入另一复用器2的1550端口，1550nm光端机的RX端接入复用 器2的1310端口。再用光跳线将两波分复用器相连，实现一根光纤传输。测得 的结果图为：1310光端机的模拟信号输入端与1550n

15、m光端机的模拟信号输出端的波形：1310光端机的模拟信号输出端与155 Onm光端机的模拟信号输入端的波形:2. 模拟信号/数字信号的波分复用：电气实验导线按步骤连接，1310 nm光端机做数字传输，1550nm光端机做 模拟传输。光路部分的连接是在第一部分的基础上将 1310nm光端机的RX改接 到复用器2的1310端口，1550nm光端机的RX该接到复用器2的1550nm端口。 测得的结果图为：1310 nm光端机的数字信号输入端与输出端的波形:1550nm光端机的模拟信号输入端与输出端的波形:3. 双数字信号的波分复用：只改变电气实验导线连接，按步骤连接。1310nm和1550nm光端机

16、均做数字传输。测得的结果图为：1310 nm光端机的数字信号输入端与输出端的波形：1550nm光端机的数字信号输入端与输出端的波形:结果分析：从以上波形图可以看出，输入端波形与波分复用器相应端的输出波形是一样的，调节相应的增益调节两波形会同时变化.可以看出很好的实现了光纤通信系统的波分复用五、总结与心得生活就是这样，汗水预示着结果也见证了收获。劳动是人类生存生活永恒不 变的话题。通过实习，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义，我才意 识到老一辈电子设计为我们的社会付出。 我想说，设计确实有些辛苦，但苦中也 有乐，在如今单一的理论学习中，很少有机会能有实践的机会，但我们可以，而 且设计也是一个团队的任务，一起的工作可以让我们有说有笑， 相互帮助，配合 默契，多少人间欢乐在这里洒下，大学里一年的相处还赶不上这十来天的合作， 我感觉我和同学们之间的距离更近了 ；我想说，确实很累，但当我们看到自己所 做的成果时，心中也不免产生兴奋；正所谓“三百六十行，行行出状元”。我们 同样可以为社会做出我们应该做的一切，这有什么不好 ？我们不断的反问自己。也许有人不喜欢这类的工作，也许有人认为设计的工作有些枯燥， 但我们认为无 论干什么，只要人生活的有意义就可。社会需要我们，我们也可以为社会而工作。 既然如此，那还