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第6章 光纤传输系统 第6章 光纤传输系统 第6章 光纤传输系统 本章第一部分主要从功率和带宽两个方面来讲解如何设计光纤链路。 6.2.1节主要介绍了波分复用技术的原理。 色散对传输性能的影响越来越显著，光孤子技术可以很好地解决色散问题。6.4节讲述了光孤子通信的原理。 6.1 光纤传输系统设计 6.1 光纤传输系统设计 一条光纤链路主要包括三大部分，即光发射机、光接收机和光纤线路，如图6.1所示。 图6.1 典型单工点到点光纤链路 设计一条光纤链路必须考虑下面的系统要求：最大的传输距离、传输速率或信道带宽和误码率或信噪比。 6.1.1 功率预算 点到点链路的光功率损耗模型如图6.2所示。 一条光纤链路在功率方面必须满足： 到达光检测器的光功率必须大于光检测器可以检测到的最小光功率，该数值由光检测器的灵敏度参数决定。 而光检测器上接收到的光功率取决于耦合进光纤的光功率以及发生在光纤、连接器和熔接点的损耗。 6.1.1 功率预算 图6.2 点到点链路的光功率损耗模型 6.1.1 功率预算 图6.2中， 和 分别为光发射机耦合入光纤的光功率和 光接收机从光纤接收到的光功率，L为传输距离。一般在光发射机和光接收机之前各有一个活动连接器，其损耗为 。每段光纤之间常用固定连接器或熔接的方式连接，每一个接头损耗为 ，假设每盘光纤长度为 ，则会有 个连接头。光纤损耗为 。 6.1.1 功率预算 除此之外，功率预算必须引入链路功率富余度，用于补偿器件老化、温度波动引起的额外的损耗。一般的系统应有 6~8 dB 的链路功率富余度，用M 表示。 链路功率预算要保证总光功率A，即光发射机和光接收机之间所允许的功率损耗大于或等于光缆衰减、连接器损耗、熔接点损耗以及系统富余度之和，则 6.1.1 功率预算 (6.1) 则传输距离为 (6.2) 例6.1 设系统的传输速率为20 Mb/s，误码率为 。如果选择工作在850 nm的Si PIN光电二极管接收机，灵敏度为-42 dB，发送机光源为GaAlAs LED，耦合入光纤的平均功率为-13 dBm(50 ?W)。 假设在发送机和接收机各有一个损耗为1 dB活动连接器，系统功率富余量为6 dB，光纤损耗为3.5 dB/km， 试计算传输距离。 6.1.1 功率预算 解 链路上允许总的光功率损耗由式(6.1)可以得到 则传输距离为 用线图的方式也可以完成功率预算，如图6.3所示。图中横坐标为距离，纵坐标为功率。纵坐标上对应于发送机发射功率点和接收机灵敏度功率点之差即为链路允许的总的用于补偿损耗的光功率。 6.1.1 功率预算 6.1.1 功率预算 还可以用表格的形式进行功率预算，如表6.1所示。 由表6.1可以推算出传输距离。 6.1.2 带宽预算 光纤的损耗可以接近理论极限。在高速光纤传输系统中，限制传输距离的是光纤的色散因素。 一种简单分析色散的方法就是进行系统上升时间的分析。 上升时间定义为系统在阶跃脉冲作用下，从幅值的10％上升到90％所需要的响应时间。链路总的脉冲展宽时间 等于每一种因素引起的脉冲展宽时间 的均方根，即 (6.3)