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系统设计准则及实例 Review Transmitter Transmission Receiver • 光源：LED、LD、波长、啁 • 光纤：单模、多模、损耗、 • 探测器：PIN、APD 啾 色散 • 带宽、信噪比、灵敏度、判 • 调制方式：直接调制、外调 • 中继：中继模式、中继距离 决电路 制 • 放大器：SOA、EDFA、拉 • 噪声分析 • 调制格式：幅度调制、相位 曼、噪声指数、增益区间 调制 • 偏振态、功率、消光比、信 噪比 综合考虑综合考虑：工作速率：工作速率、传输距离、传输距离、色散补偿、色散补偿、中继距离、中继距离、、ASE噪声积噪声积 综合考虑综合考虑：：工作速率工作速率、、传输距离传输距离、、色散补偿色散补偿、、中继距离中继距离、、 噪声积噪声积 累、累、功率预算和功率代价功率预算和功率代价、非线性效应、非线性效应、网络接口和兼容性、网络接口和兼容性、系、系 累累、、功率预算和功率代价功率预算和功率代价、、非线性效应非线性效应、、网络接口和兼容性网络接口和兼容性、、系系 统成本统成本、工作稳定性等等、工作稳定性等等。。 统成本统成本、、工作稳定性等等工作稳定性等等。。 Outline • 光纤通信系统设计准则 – 功率预算 – 上升时间 – 其他需要考虑的因素 • 系统实例 – OTDM 、WDM 系统考虑 1. 确定波长： - 传输距离较短，选择800 nm到900 nm之间的波长 - 传输距离较远，选择1300 nm或1550 nm附近的波长 2. 联合考虑光纤链路的三个模块(接收设备、发送设备和光纤) - 模块选择顺序为：检测器 光源 光纤链路 - 根据检测器的灵敏度和光源的发射功率决定链路中是否需 要放大器 光检测器的选择 综合考虑光检测器的性能(如灵敏度) 、复杂度和成本 PIN - 结构简单、成本低 - 所需偏压低( 5伏特) - 无需温控 APD - 灵敏度高 - 成本相对较高 - 所需偏压高(40到几百伏) - 需要温控 光源的选择 1. LD的输出谱宽比LED窄 - 800 nm ~ 900 nm：LED+光纤BL~150 (Mb/s)·km LD+光纤BL ≥2500 (Mb/s)·km - ~ 1300 nm：LED+光纤BL~1500 (Mb/s)·km LD+光纤BL ≥25 (Gb/s)·km - ~ 1550 nm：LD+光纤BL~500 (Gb/s)·km 2. LD发光强度高，输出光束窄，LD耦合进光纤链路的功率 比LED高出10 dB到15 dB，故具有更长的无中继传输距离 3. LD价格昂贵，而且需要温控 光纤的选择 单模光纤不存在模间色散的问题被用于长途传输 多模光纤则用于短途传输 附加损耗：成缆损耗、连接损耗、弯曲损耗 功率预算和带宽分析 设计要求： 1. 预期(或可能) 的传输距离 2. 数据速率或信道带宽 3. 误码率(BER) 4. 使用寿命 系统性能分析：链路功率预算和信号展宽分析 功率预算功率预算 功率预算功率预算 光纤通信系统设计中的功率预算 • 光纤损耗与色散对系统的传输距离L和比特率B具有固 有的限制。 • 功率预算目的：使光纤通信系统