14第八章光纤通信系统的性能与设计

光纤通信系统的性能与设计光纤通信系统第八章HubHubHubHubHub1432NBus111NTNCCPP111NTNCCPP1N-2N-1N22N-1N431StarcouplerrttotPPL10log10BhNPpr损耗限制损耗限制色散限制色散限制 横越大西洋的海底光波系统横越大西洋的海底光波系统 实际陆地光波系统实际陆地光波系统 采用色散位移光纤的采用色散位移光纤的15501550nmnm，B 10Gb/s B 10Gb/s 的实验系统的实验系统单通道系统中继距离设计单通道系统中继距离设计confLLCSRTLMPPC)(kmMPPLfconSRT色散受限系统色散受限系统BDL)(d610 当将激光器发出的光注入多模光纤，其输出功率会在当将激光器发出的光注入多模光纤，其输出功率会在多模光纤中激励出许多相互相干的传播模式。这些模式之多模光纤中激励出许多相互相干的传播模式。这些模式之间的相互干涉，在光纤截面出现一定亮度分布的光斑图。间的相互干涉，在光纤截面出现一定亮度分布的光斑图。在链路随机机械振动的作用下，光斑图随时间发生变化。在链路随机机械振动的作用下，光斑图随时间发生变化。光斑图的变化造成了入射接收机的光功率随时间发生变化光斑图的变化造成了入射接收机的光功率随时间发生变化，因此引入模式噪声。，因此引入模式噪声。因此，造成模式噪声的因素为：因此，造成模式噪声的因素为：1.1.光源的相干性光源的相干性2.2.光纤链路上的随机振动、微弯光纤链路上的随机振动、微弯消除模式噪声的措施：消除模式噪声的措施：1 1.使用使用LEDLED光源，避免相干性光源，避免相干性2 2.使用多纵模激光器，这将增加光使用多纵模激光器，这将增加光 斑图的粒状性，从而降低链路中因斑图的粒状性，从而降低链路中因机械干扰而引起的光强度起伏机械干扰而引起的光强度起伏3 3.使用数值孔径较大的光纤，因为使用数值孔径较大的光纤，因为它支持很多模式，从而导致光斑数它支持很多模式，从而导致光斑数目增多目增多4 4.使用单模光纤，不存在模式间的使用单模光纤，不存在模式间的干涉干涉M-光斑数中心波长 1200 nm数据率 280 Mb/s 由激光器模式分配噪声导致的功率损伤可以由下式近似由激光器模式分配噪声导致的功率损伤可以由下式近似表示：表示：其中其中x x是是APDAPD的过剩因子，的过剩因子，Q Q 是信噪比因子，是信噪比因子，k k是模分配噪声因是模分配噪声因子子(一般在一般在 0.6-0.8 0.6-0.8之间之间)，B B 是数据比特率是数据比特率(Gb/s)(Gb/s)，L L 是光是光纤长度纤长度(km)(km)，D D是光纤色度色散系数是光纤色度色散系数(ps/(nmkm)(ps/(nmkm)，s sl l是激光是激光器输出谱宽。为使模式分配噪声带来的功率损伤小于器输出谱宽。为使模式分配噪声带来的功率损伤小于0.5 dB0.5 dB，乘积，乘积可以看出，模式分配噪声在高比特系统中表现得比较明显。可以看出，模式分配噪声在高比特系统中表现得比较明显。)dB(21log125422BLDQkxxPmpn1.0BLD)()(ln4tPtPdtdt 单模激光器当直接调制注入电流时载流子浓度发生变化单模激光器当直接调制注入电流时载流子浓度发生变化，导致有源区折射率变化。折射率的变化导致了腔体相位条，导致有源区折射率变化。折射率的变化导致了腔体相位条件的轻微变化，最终带来输出波长的变化。件的轻微变化，最终带来输出波长的变化。与时间相关的激与时间相关的激光频率偏移可以表示为：光频率偏移可以表示为：a a 是线宽展宽因子，是线宽展宽因子，k k是一个与频率无关的因子取决于激光是一个与频率无关的因子取决于激光器的结构，器的结构，P P(t t)为输出光功率。对于为输出光功率。对于AlGaAsAlGaAs激光器，因子激光器，因子a a的取值范围是的取值范围是-3.5-3.5到到-5.5-5.5，而对于，而对于AlGaAsPAlGaAsP激光器，激光器，a a取值范取值范围是围是-6-6到到-8-8。后果：激光器的啁啾将带来严重的色散效应。后果：激光器的啁啾将带来严重的色散效应。mLnc2 从上面的式子上看，减小啁啾的办法是提高激光器偏置电从上面的式子上看，减小啁啾的办法是提高激光器偏置电流，因为在阈值点附近，流，因为在阈值点附近，P P(t t)变化最快。但是，提高偏置电流，变化最快。但是，提高偏置电流，降低了消光比。消光比的降低也将导致系统性能的下降。降低了消光比。消光比的降低也将导致系统性能的下降。1550 nm4 Gb/s100 km解决方法:1.选择使用输出波长接近光纤的零色散波长的激光器2.让激光器工作在输出直流光的状态，然后采用外调制的办法加载数据反射噪声带来两种损伤：反射噪声带来两种损伤：(1)(1)光功率反馈回激光器谐振腔，光功率反馈回激光器谐振腔，导致激光器输出频谱展宽导致激光器输出频谱展宽(2)(2)多条光路径导致接收端出现不多条光路径导致接收端出现不 同时延的伪信号，造成码间串同时延的伪信号，造成码间串 扰扰解决措施：解决措施：1 1.光纤末端制成曲面或与发光面光纤末端制成曲面或与发光面 有一定夹角有一定夹角(如如APCAPC连接头连接头)2 2.在光纤与空气的交界面上涂上在光纤与空气的交界面上涂上 折射率匹配的材料折射率匹配的材料3 3.使用连接器和隔离器使用连接器和隔离器谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH