影响高速光纤通信的几个因素和解决方法

摘要：光纤通信自问世以来,因其通信容量大、传输距离长、重量轻、抗电磁干扰能力强,资源丰富、环保等优越性,已日益成为当今通信网络的中坚力量。在高速公路通讯系统中由于对传输稳定性要求高,传输容量需求大,光纤通信得到广泛应用。

关键词：高速光纤通信、光纤损耗、色散、光纤非线性效应

随着网络化时代的到来，人们对信息的需求越来越大，这就要求通信技术的快速发展。光纤作为一种具有大容量，低损耗，保密性好，抗干扰性强，材料资源丰富等优点的传导介质，使得光纤通信成为发展最快的一门通信技术。

但因为光信号的传输受损耗、色散以及光纤中的非线性效应等因素的限制，光纤通信系统的传输速率受到严重制约。一般来说，在低损耗传输窗口,光纤传输容量非常巨大,具有25T Hz 的带宽,但直到20世纪90年代,其传输速率还限制在几十Gbit/s，远远低于25T Hz的容量。另外，在光纤传输过程中,因为损耗的存在,必须每隔50～100 km对光信号进行中继放大。色散使光脉冲展宽，且脉冲之间产生干扰,也限制了码速率的提高。此外，由于超高速信号的产生、传输、恢复的限制，也决定了单信道传输速率不可能很高。

1、光线损耗

早在19世纪，光在光纤中全反射的传导模式就已经被人们知晓，到20世纪60年代，人们主要利用光纤束来传输图像，但是当时的损耗很高，大约为1000dB/km。到20世纪80年代，由于光纤制造技术的进步，已将1.55um波长附近的损耗降低到0.2dB/km。尽管这种损耗造成的信号衰减已经相当小，但是对大容量远程通信系统却是不可忽略的。因此，在光信号衰减到不能继续传输时，就需要进行中继放大。

传统的中继放大采用光一电一光的方式，结构复杂，技术难度大，成本昂贵，尤其在WDM 中，要将多个波长的光信号分开进行处理，困难尤其突出。为此，人们就研究直接将光纤制作成中继放大器—光纤放大器。

光纤放大器目前主要应用为：发射机后的功率放大，接收机前的预放大和线路中的中继放大，用来补偿线路传输衰减，节点分配衰减，色散补偿，并降低非线性效应等。

光纤放大器的出现极大地推动了光纤通信的发展，在系统应用中，具有里程碑意义。它解决了衰减对光传输网络(OTN)传输速率与距离的限制，并使超高速，超大容量，超长距离的波分复用，密集波分复用，全光传输，光孤子传输等成为现实。目前，实用化WDM系统的最大波道数已经达到80多个，系统容量可以达到3Tbit/s，传输距离为几千千米，实验系统容量可以达到10.2Tbit/s，传输距离达到几万千米。单信道速率不断提升，已从2.5Gb/s提升到10Gb/s，并正向40Gb/s方向发展。为了进一步延长传输距离，提高传输质量，增大传输容量，对光纤放大器研究至关重要。

2、色散

色散就是指不同颜色（不同频率）的光在光纤中传输时，由于具有不同的传播速度而相互分离。单模光纤主要色散是群时延色散，即波导色散和材料色散。这些色散都会导致光脉冲展宽，导致信号传输时的畸变和接收误码率的增大。

对于新建工程新敷设高速率或WDM光缆线路，可以采用非零色散位移光纤（NZ-DCF），ITU 一T将这种光纤定名为G.655。G.655光纤在 1 550 nm处有非零色散，但数值很小（0.1~10.0pb/nm·km）。其色散值可以是正，也可以是负。若采用色散管理技术，可以在很长距离上消除色散的积累。同时，对WDM系统的四波混频现象也可压得很低，有利于抑制非线性效应的影响。

随着现代数字信号处理技术的发展，特别是高速集成电路技术的成熟，由电域均衡技术发展出了一种电子色散补偿（EDC,electronic distortion compensation）或电子色散均衡（EDE,electronic distortion equalization）技术。一方面，在符合电域色散补偿容限范围内，EDC/EDE可以取代光域的色散补偿模块，简化系统结构。另一方面，在长距离光纤网络中电域补偿可以与光域补偿相结合，以提高色散补偿的适应性，实现动态的色散补偿。同时，EDC/EDE还能减小光纤非线性的影响，降低对光发射与接收机性能的要求。

近年来EDC/EDE技术取得了最新进步，一系列新技术的实现，包括后探测，前馈均衡，后反馈判决均衡，单边带信号传输和线性均衡的结合，电子预补偿技术和最大似然均衡器。国外的一些研究机构和公司对EDC/EDE进行了大量研究工作。目前已经实现了对10Gbp/s信号的电域自适应均衡，并能够对误码进行监测和对Q因子进行估计。

3、光纤非线性效应

随着光纤通信及光纤传感技术的发展，光纤线路传输容量的不断增加，传输距离的日益增大，通路的急剧增加以及光纤放大器的广泛使用，光纤的非线性已经成为制约系统性能的重要因素。非线性问题也已经成为光纤通信系统设计中需要考虑的重要方面。光纤的非线性效应可分为两类：一类为散射效应，如受激布里渊散射（ＳＢＳ）、受激喇曼散射（ＳＲＳ）等；另一类为与克尔效应相关的非线性效应，即与折射率密切相关的效应，如自相位调制（ＳＰＭ）和调制不稳定性和四波混频（ＦＷＭ）等。光纤中的非线性效应可能引起传输信号的附加损耗、信道间的串扰和信号频率的移动等。

目前，可以抑制受激散射的技术有许多，如采用非均匀光纤、利用光纤布拉格光栅等。此外，偏振复用技术也可以用来抑制受激散射效应。

四波混频对DWDM系统的影响主要表现在：(1)产生新的波长，使原有信号的光能量受到损失，影响系统的信噪比等性能；(2)如果产生的新波长与原有某波长相同或交叠，从而产生严重的串扰。四波混频的产生要求要求各信号光的相位匹配，当各信号光在光纤的零色散附近传输时，材料色散对相位失配的影响很小，因而较容易满足相位匹配条件，容易产生四波混频效应。

目前的DWDM系统的信道间隔一般在100GHZ，零色散导致四波混频成为主要原因，所以，采用G.653 光纤传输DWDM系统时，容易产生四波混频效应，而采用G.652 或G.655 光纤时，不易产生四波混频效应。

参考文献：

1.熊英.高速光纤通信系统中光纤放大器的研究.

2.崔剑. 高速长途光纤通信系统中光纤非线性、高阶色散和偏振模色散的研究.

3.孙晓雅. 浅谈超高速光纤通信的实现方法.

4.郭建民. 光纤非线性效应及其对光纤通信系统的影响.

5.刘娟. 基于自适应算法的偏振模色散的电域补偿.

6.王振宝,吴勇,王平,冯刚,闫燕,张磊,陈绍武. 光纤通信系统中的非线性效应研究.

光纤通信技术概述解析

3.3 光纤通信技术一、光纤通信系统概述及基本结构光纤通信系统是以光纤为传输媒介, 光波为载波的通信系统。主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成, 其基本结构原理如图所示。系统中还包含了一些互联和光信号处理部件, 如光纤连接器、隔离器、光开关等。图中电端机和光端机均包括发送和接收两部分, 两者合起来构成发送器和接收器。其中发送光端机是将电信号变换成光信号,接收光端机则是将光信号转换成电信号。 1、发送器发送器由发送光端机和电端机构成, 其核心是一个光源。光源的主要功能就是将一个信息信号从电子格式转换为光格式。今天的光纤通信系统采用发光二极管或激光二极管作为光源。两者都是小型的半导体

设备, 可以有效地将电信号转换为光信号。LD 输出的光功率较大, 谱线窄, 一般适合长距离、大容量的通信系统, 但其寿命较短, 价格高; LED 光源发出的光功率较小, 光谱线较宽, 调制速率较低, 输出线性好, 寿命长, 成本低, 适用于短距离和中小容量的系统。它们需要与电源相连并且需要调制电路。 2、光纤光纤通信系统中的传输介质是光纤。光纤通信系统中发送器端的光信息信号就是通过光纤传送到接收器端的。实际上, 同任何其他通信链路一样, 光纤提供发送器和接收器间的连接。同时, 光纤对光信号进行传导, 就像铜线和同轴线传导电信号一样。它大概和人的头发的粗细相同, 为了保护非常脆弱的光纤, 使其不受恶劣的外部环境和机械的损害, 通常将光纤封装在特定的结构中。裸露的光纤包上保护膜后封装到其他几层中, 所有这些就构成了光纤光缆。 3、接收器接收器由接收光端机和电端机构成。接收光端机的主要部分包括光检测器、放大器、均衡器、判决器、自动增益控制电路和时钟电路。其中光检测器是接收光端机的核心, 光检测器的主要功能就是把光信息信号转换回电信号( 光电流) 。光纤通信系统中的光检测器主要有PIN 二极管、雪崩光电二极管( APD) 。APD 比PIN 更灵敏, 而且对外部放大功能要求更低。A PD 的缺点是具有相对较长的渡越时间以及由于雪崩放大造成的附加内部噪声。 4、光中继器

光纤通信技术习题及答案12

光纤通信概论一、单项选择题 1、光纤通信指的就是: A 以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式; B 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式; C 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式; D 以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。 2 光纤通信所使用的波段位于电磁波谱中的: A 近红外区 B 可见光区 C 远红外区 D 近紫外区 3 目前光纤通信所用光波的波长范围就是: A 0、4～2、0 B 0、4～1、8 C 0、4～1、5 D 0、8～1、6 4 目前光纤通信所用光波的波长有三个,它们就是: A 0、85、1、20、1、80 ; B 0、80、1、51、1、80 ; C 0、85、1、31、1、55 ; D 0、80、1、20、1、70。 6 下面说法正确的就是: A 光纤的传输频带极宽,通信容量很大;

B 光纤的尺寸很小,所以通信容量不大; C 为了提高光纤的通信容量,应加大光纤的尺寸; D 由于光纤的芯径很细,所以无中继传输距离短。二、简述题 1、什么就是光纤通信？ 2、光纤的主要作用就是什么？ 3、与电缆或微波等电通信方式相比,光纤通信有何优点？ 4、光纤通信所用光波的波长范围就是多少？ 5、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长分别就是多少？光纤传输特性测量一、单项选择题 1 光纤的损耗与色散属于: A 光纤的结构特性; B 光纤的传输特性; C 光纤的光学特性; D 光纤的模式特性。 2 光纤的衰减指的就是: A 由于群速度不同而引起光纤中光功率的减少; B 由于工作波长不同而引起光纤中光功率的减少; C光信号沿光纤传输时,光功率的损耗; D 由于光纤材料的固有吸收而引起光纤中光功率的减少。

北邮2017秋季光纤通信技术光纤通信技术阶段作业一

一、单项选择题（共20道小题，共100.0分） 1.目前光纤通信的长波长低损耗工作窗口是1310nm 和 nm。 A.1550 B.1480 C.980 D.1510 知识点: 第一章概述学生答案: [A;] 得分: [5] 试题分值: 5.0 提示: 2.在目前的实用光纤通信系统中采用___________ 调制方式，即将调制信号直接作用在光源上，使光源的输出功率随调制信号的变化而变化。 A.直接 B.间接 C.外 D.分接知识点: 第一章概述学生答案: [A;] 得分: [5] 试题分值: 5.0 提示: 3.渐变型光纤是指___________是渐变的。 A.纤芯和包层的折射率 B.纤芯的折射率 C.包层的折射率 D.模式数量知识点: 光纤结构和分类学生答案: [B;]

得分: [5] 试题分值: 5.0 提示: 4.变化的电场和变化的磁场的相互激发，从而形成的传播。 A.色散 B.误码 C.时延 D.电波知识点: 光纤基础理论学生答案: [D;] 得分: [5] 试题分值: 5.0 提示: 5.如果电磁波的横向场的极化方向在传输过程中保持不变的横电磁波称为。 A.园偏振光 B.椭圆极化波 C.圆极化波 D.线极化波知识点: 光纤基础理论学生答案: [D;] 得分: [5] 试题分值: 5.0 提示: 6.全反射条件是____________________。 A.n1 sinθ1=n2 sinθ2 B.k0n1<β< k0n2 C.0≤φ≤φmax D.n1 > n2，900>θ1≥θc 知识点: 光纤基础理论

光纤通信课后答案

第一章基本理论 1、阶跃型折射率光纤的单模传输原理是什么？答：当归一化频率V小于二阶模LP11归一化截止频率，即0＜V＜2.40483时，此时管线中只有一种传输模式，即单模传输。 2、管线的损耗和色散对光纤通信系统有哪些影响？答：在光纤通信系统中，光纤损耗是限制无中继通信距离的重要因素之一，在很大程度上决定着传输系统的中继距离；光纤的色散引起传输信号的畸变，使通信质量下降，从而限制了通信容量和通信距离。 3、光纤中有哪几种色散？解释其含义。答：（1）模式色散：在多模光纤中存在许多传输模式，不同模式沿光纤轴向的传输速度也不同，到达接收端所用的时间不同，而产生了模式色散。（2）材料色散：由于光纤材料的折射率是波长的非线性函数，从而使光的传输速度随波长的变化而变化，由此引起的色散称为材料色散。（3）波导色散：统一模式的相位常数随波长而变化，即群速度随波长而变化，由此引起的色散称为波导色散。 5、光纤非线性效应对光纤通信系统有什么影响？答：光纤中的非线性效应对于光纤通信系统有正反两方面的作用，一方面可引起传输信号的附加损耗，波分复用系统中信道之间的串话以及信号载波的移动等，另一方面又可以被利用来开发如放大器、调制器等新型器件。 6、单模光纤有哪几类？答：单模光纤分为四类：非色散位移单模光纤、色散位移单模光纤、截止波长位移单模光纤、非零色散位移单模光纤。 12、光缆由哪几部分组成？答：加强件、缆芯、外护层。 *、光纤优点：巨大带宽（200THz）、传输损耗小、体积小重量轻、抗电磁干扰、节约金属。*、光纤损耗：光纤对光波产生的衰减作用。引起光纤损耗的因素：本征损耗、制造损耗、附加损耗。 *、光纤色散：由于光纤所传输的信号是由不同频率成分和不同模式成分所携带的，不同频率成分和不同模式成分的传输速度不同，导致信号的畸变。引起光纤色散的因素：光信号不是单色光、光纤对于光信号的色散作用。色散种类：模式色散（同波长不同模式）、材料色散（折射率）、波导色散（同模式，相位常数）。 *、单模光纤：指在给定的工作波长上只传输单一基模的光纤。

光纤通信技术的发展历史

论文题目：光纤通信技术发展历史姓名：谢新云学号：0932002231 专业班级：通信技术（2）院系：电子通信工程学院指导老师：彭霞完成时间：2011年10月22日

概论目前，在实际运用中相当有前途的一种通信技术之一，即光纤通信技术已成为现代化通信非常重要的支柱。作为全球新一代信息技术革命的重要标志之一，光纤通信技术已经变为当今信息社会中各种多样且复杂的信息的主要传输媒介，并深刻的、广泛的改变了信息网架构的整体面貌，以现代信息社会最坚实的通信基础的身份，向世人展现了其无限美好的发展前景。自上世纪光纤通信技术在全球问世以来，整个的信息通讯领域发生了本质的、革命性的变革，光纤通信技术以光波作为信息传输的载体，以光纤硬件作为信息传输媒介，因为信息传输频带比较宽，所以它的主要特点是:通信达到了高速率和大容量，且损耗低、体积小、重量轻，还有抗电磁干扰和不易串音等一系列优点，从而备受通信领域专业人士青睐，发展也异常迅猛。光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中，也可以在电力通信控制系统中发挥作用，进行工业监测、控制，现在在军事上也被广泛应用，基于各领域对信息量的需求不断增长，光纤通信技术的应用发展趋势也备受关注。一条完整的光纤链路除受光纤本身质量影响外，还取决于光纤链路现场的施工工艺和环境。本文针对光纤通信技术的发展及趋势展开研究，分别介绍了光纤通信技术的发展历史和现状，以及光纤通信技术的发展趋势，对一些先进的光纤通信技术进行了介绍。关键字：光纤通信技术，发展历史，现状，发展趋势

目录概论 (1) 目录 (2) 第一章光纤通信技术的形成 (3) 1.1早期的光通信 (3) 1.2 现在光纤通信技术的形成 (3) 1.2.1 光纤通信器件的发展 (3) 1.2.2 光纤 (5) 第二章光纤通信技术的现状 (8) 2.1 光纤光缆 (8) 2.2 光电子器件 (8) 2.3光纤通信系统 (14) 第三章我国光纤通信技术的发展 (15) 参考文献 (16)

高速光纤通信技术研究论文.

高速光纤通信技术研究论文 2018-12-12 摘要：本文首先简要分析了高速光纤通信技术；然后分析了高速光纤通信系统的损伤问题；其次重点针对色散问题进行相关补偿技术分析；最后为相关研究指明了方向。关键词：高速；光纤通信技术；损伤；补偿技术近年来，光纤通信在我们的日常生活中运用越来越普遍，人们在实际应用中关注最多的还是质量问题，对通讯质量提出了很高的要求。高速光纤通讯技术凭借其信息容量大、传播速率高等特征在行业中得到了广泛应用，并且在发展中取得了显著成果。然后在高速光纤通信的传播过程中，也存在着诸多的损伤问题。针对问题来研究分析相关补偿技术具有重要的理论意义。 1高速光纤通信技术的分析 1.1光纤通信的基本原理光纤的全称是光导纤维，其通信原理是首先将调制好的电信号通过光电转换模块转换为光信号之后，通过光波传输信息。不是单根光纤传输信息，而是许多根光纤聚集以光缆的形式来进行信息传输[1]。光纤通信系统的组成框图如图1所示。从图中可以看出，电信号通过光发射机、光纤接口、中继器、光接收机这三个模块，从而形成光纤通信系统；当数据需要通过光纤通信系统来进行数据传输时，首选需要将电信号转换为光信号，这个转换过程是在光发射机内进行的。光发射机内部主要是由光源和调制模块这两大部分组成，调制模块将电信号转换成光信号，再通过光源模块以光信号的形式发射出去。光纤接口主要是指物理接口即光电转换模块与光纤直接的接口，例如LC、FC、ST、SC等接口，由于光信号在传输的过程中存在衰减，中继器可以通过对光信号的重发或者转发，从而扩大整个通信系统的传输的距离。光接收机主要是完成光电信号的转换，光接收机内部包括光检测器、放大器、信号恢复这两个部分，光检测器主要是对接收到的光信号强度来进行检测，然后转换为电信号，放大器是对光检测器输出的电信号进行放大，信号恢复是对放大后的信号进行恢复成发送之前对应的逻辑1和0，信号恢复后的信号输出电信号给后级数字信号处理系统进行处理[2]。 1.2光纤通信的特征光纤通信具有频带宽，传输容量大，损耗低，中继距离比较长，抗电磁干扰，安全性能高等特征。光纤通信的频带宽，可以传输宽频带的信息；光纤的损耗低，所以能实现长距离中继，主要适用于干线、长途网络；光纤通信不受外界电磁的影响，在抗电磁干扰方面具有显著的优势；光纤在传输过程中，密

《光纤通信》第8章复习思考题参考答案

第8章复习思考题参考答案 8-1 光纤通信系统的基本结构有哪几种答：光纤通信系统除点对点结构外，另外四种基本结构是树形、总线形、环形和星形，如图8.1.1所示。图8.1.1 光纤通信网络基本结构 8-2 试画出点对点光纤传输系统的构成框图答：图8.1.2给出了采用光-电-光再生中继和光放大中继的点对点光纤传输系统示意图。图8.1.2 点对点光纤传输系统 8-3 什么是损耗限制系统什么是色散限制系统答：光纤色散导致光脉冲展宽，从而构成对系统BL乘积的限制。当色散限制传输距离

小于损耗限制的传输距离时，系统是色散限制系统。否则，就是损耗限制系统。在给定工作波长下，L随着B 的增加按对数关系减小。在短波长0.85 m波段上，由于光纤损耗较大（典型值为 dB/km），根据码率的不同，中继距离通常被限制在10~30 km。而长波长~1.6 m系统，由于光纤损耗较小，在1.3 m处损耗的典型值为~ dB/km，在1.55 m处为 dB/km，中继距离可以达到100~200 km，尤其在1.55 m波长处的最低损耗窗口，中继距离可以超过200 km。一般说来，1.3 m单模光纤通信系统在B < 1 Gb/s 时为损耗限制系统，在B >1 Gb/s时可能成为色散限制系统。 8-4 若光纤的色散太大，将给系统带来什么问题答：色散引起脉冲展宽，可能对系统的接收性能形成两方面的影响。首先，脉冲的部分能量可能逸出到比特时间以外而形成码间干扰。这种码间干扰可以采用线性通道优化设计，即使用一个高增益的放大器（主放大器）和一个低通滤波器，有时在放大器前也使用一个均衡器，以补偿前端的带宽限制效应，使这种码间干扰减小到最小。其次，由于光脉冲的展宽，在比特时间内光脉冲的能量减少，导致在判决电路上SNR降低。为了维持一定的SNR，需要增加平均入射光功率。 8-5 简述系统对激光器、探测器和光纤的技术要求答：光纤通信对光源的要求是：（1）电光转换效率高，驱动功率低，寿命长，可靠性高；（2）单色性和方向性好，以减少光纤的材料色散，提高光源和光纤的耦合效率；采用单纵模激光器可以使模分配噪声（MPN）的影响降到最小；边模抑制比MSR> 100（20 dB）时，可使模分配噪声（MPN）的影响降到最小。（3）对于模拟调制，还要求光强随驱动电流变化的线性要好，以保证有足够多的模拟调制信道。（4）但是在1.55 m波长系统中，即使采用边模抑制比大的单模LD，LD的频率啁啾也是对系统的主要限制因素。（5）因此高速光纤通信系统，多采用多量子阱结构DFB LD，以减小频率啁啾的影响。

光纤通信系统中色散补偿技术

光纤通信系统中色散补偿技术蒋玉兰 (浙江华达集团富阳，31 1400) 【摘要】本文叙述了光通信系统中一个重要的参数—色散，以及G65光纤通信系统的色散补偿技术。文章还详细说明了各种补偿技术原理，并比较其优缺点。最后强调说明色散补偿就是用来补偿光纤线路色散和非线性失真的技术。 1概述光纤通信的发展方向是高速率、大容量。它从PDH 8 Mb/s, 34Mb/s,140Mb/s, 565Mb/s 发展到SDH 155Mb/s，622Mb/s，2.5Gb/s，10Gb/s。现在又进展为波分复用WDM、密集型波分复用DWDM。同时，光纤的结构从G652、G653、G654，发展到G655，以及G652C 类。光纤的技术指标很多，其中色散是其主要的技术指标之一。色散就是指不同颜色(不同频率)的光在光纤中传输时，由于具有不同的传播速度而相互分离。单模光纤主要色散是群时延色散，即波导色散和材料色散。这些色散都会导致光脉冲展宽，导致信号传输时的畸变和接收误码率的增大。对于新建工程新敷设高速率或WDM光缆线路，可以采用非零色散位移光纤（NZ-DCF），ITU一T将这种光纤定名为G655。G655光纤在1 550 nm处有非零色散，但数值很小（0.1~10.0pb/nm·km）。其色散值可以是正，也可以是负。若采用色散管理技术，可以在很长距离上消除色散的积累。同时，对WDM系统的四波混频现象也可压得很低，有利于抑制非线性效应的影响。自从光纤通信商用开始，至今20余年，国内外已大量敷设了常规单模光纤(G652)的光缆，这类光缆工作在1550nm波段时，有18ps/nm·km的色散，成为影响中继距离的主要因素。所以，对高速率长距离的系统必须要考虑色散补偿问题。光纤色散产生的因素有:材料色散、波导色散、模式色散等等。但主要是前面两项因素引起不同波长的光在光纤中传播造成群时延差。解决光信号色散引起群时延差的方法就是色散补偿技术。 2光纤色散述语色散: 光源光谱组成中的不同波长的不同群速度在一根光纤中传输所引起的光脉冲展宽。材料色散: 因折射率随光的波长不同呈非线性，所以产生材料色散。由单模光纤的纤芯和包层材料所引起的色散，考虑到光纤的弱导条件(△<

空间光通信技术简介

空间光通信技术简介空间光通信又称为激光无线通信或无线光通信。根据用途又可分为卫星光通信和大气光通信两大类。自从60年代激光器问世开始，人们就开研究激光通信，这时的研究也主要集中在地面大气的传输中，但因各种困难未能进入实际应用。低损耗光纤波导和实用化半导体激光器的诞生为激光通信的实际应用打开了大门，目前光纤通信已经遍布世界各国的各个城市。由于对无线通信的需求的增长，再有卫星激光通信的快速发展，自从90年代开始，人们又开始重新对地面无线光通信感兴趣，进行了大量的研究，并且开发出可以实用的商业化产品。一、开展空间光通信研究的意义及应用前景 1.作为卫星光通信链路地面模拟系统的技术组成部分卫星光通信链路系统在上卫星前必须有地面模拟演示系统，以保障电子系统、光学系统、机械自动化控制系统等各子系统的良好工作。在链路捕捉完成以后，与以太网相连的无线光通信系统借助于光链路的桥梁，源源不断地输送以太网上的信息，这是考验光链路稳定性能的重要指标。 2.为低轨道卫星与地面站间的卫星光通信打下良好的技术基础低轨道卫星与地面站的通信会受到天气的影响，选择干旱少雨地区建立地面站在相当程度上缓解了这一矛盾，再通过地面站之间的光纤网可以把卫星上信息送到所需地点，这从技术上牵涉到空间光通信网与光纤网连接问题，这方面问题已经基本得到解决。 3.空间光通信具有巨大的潜在市场和商业价值 ●可以克服一些通常容易碰到的自然因素障碍当河流、湖泊、港湾、马路、立交桥和其它自然因素阻碍铺设光纤时，无线光通信系统可跨越宽阔的河谷，繁华的街道，将两岸或者岛屿与陆地连接起来。 ●提供大容量多媒体宽带网接入用无线光通信系统作为接入解决方案，不需耗资、耗时地铺设光纤就能满足对办公大楼或商业集中区大容量接入的需要。 ●可为大企业、大机关提供部大容量宽带网无线光通信系统能在企业、机关围为建筑物与建筑物之间的大容量连接提供一种开放空间传送的解决方案。 ●为公安、军队等重要部门提供高速宽带通信。 ●支持灾难抢救的应急系统无线光通信系统可为灾难抢救提供一种大容量的临时通信解决方案 ●为一时性大规模的重要活动提供临时的大规模通信系统例如，奥运会和其他体育运动会、音乐会、大型会议以及贸易展览会等专门活动往往需要大容量宽带媒体覆盖。无线光通信系统能提供一种迅速、经济而有效的解决方案，不受原有通信系统的带宽限制，也不用再去办理光纤铺设许可证。二、空间光通信的优势 1.组网机动灵活无线光通信设备将来可广泛适用于数据网（Ethernet，Token Ring，Fast Ethernet，FDDI，ATM,STM-x等）、网、微蜂窝及微微蜂窝（E1/T1—E3/T3，OC-3等）、多媒体（图像）通信等领域。可以把这些网上信息加载在光波上，在空气中直接传输出去，这种简便的通信方式对于频率拥挤的环境是非常理想的，例如：城市、大型公司、大学、政府机构、办公楼群等。

(整理)高速光通信系统

高速光通信系统高速光通信系统高速光通信系统包括激光发射器,光纤和光探测接收器。每个部件都会对BER产生潜在的影响。因此需要有一种表征各个系统组件性能的方法,以便在整合成完整系统时,减少达不到预期性能的风险。这类方法在测试SONET/SDH、千兆位以太网和光纤信道收发器时尤为重要。光发射器由直接调制激光器或输出到外部调制器的固定功率激光器组成。虽然BER测试能描述整个通信系统的总体性能,但很少用来表征高速光发射器的性能。测试发射器的策略是通过沿袭测试输出波形的形状和频谱而发展起来的。具体地说,包括光谱、调制带宽与频谱、眼图模板测试、消光比、以及平均功率测量。发射器的输出谱对长距离系统或单根光纤内含有多个波长的系统十分有用。色散是不同波长以各自的速度沿光纤传播时形成的,若信号的能量分布在较宽的波长范围内，则会产生脉冲扩展。由于脉冲随时间向外扩展,增加了系统接收器确定所接收的信号电平的难度,从而使BER性能变差。在单根光纤上多路复用几个发射器,而每个发射器使用不同波长的系统称为WDM系统。对这类系统,需精确管理每个发射器的中心波长,同时每个发射器的谱宽应尽可能地小,以减少邻近信道间的干扰。但在另一方面,其频谱要求不象短距离、单信道系统那样苛刻。测量中心波长与谱宽的基本工具是光谱分析仪(OSA)。该仪器能显示功率对波长的关系。中心波长位于1548.5nm,而最大边模位于1550.09nm,其强度比主模低45dB。当需要同时监测多个发射器时,也能使用OSA。波长计用来观察多个信号且其波长的精确度较高。高速度发射器的边沿速度要快，因此应具有较宽的调制带宽。该功能可用这样一类仪器来测定,该仪器向发射器提供正弦波电激励，同时测量发射器输出的调制光的幅度与相位。理想响应的输出信号与输入信号比值是恒定的。发射器的输出功率还具有随机起伏特性,一种称为相对强度噪声的不希望有的噪声机构。由于功率起伏的速率和幅度是随机的,它用幅度对频率的特性来表征。该参数用光波信号分析仪来测定,它基本上是一个带有光接收器前端的电气频谱分析仪。发射信号的形状对BER有明显的影响。考虑到接收器需在极短的时隙内确定信号的电平。几个参数会降低BER的性能,其中包括抖动、噪声、边沿速度,以及功率电平。抖动反映信号在时序上的不一致性。就接收器而言,数位比正常情况下早到或晚到都会提高出错的概率。噪声具有类似的影响,因为它会改变信号的电平。倘若边沿速度太慢,那末总不能达到最佳信号电平。要是信号因发射器不能输出适当的功率电平

光纤通信期末考试试卷(含答案)

、光在光纤中传输是利用光的（折射）原理。、光纤通信系统中最常用的光检测器有：（ ???光电二极管）、（雪崩光电二极管）。、要使物质能对光进行放大，必须使物质中的? 受激辐射 ?强于? 受激吸收 ?，即高能级上的粒子数多于低能级上的粒子数。物质的这一种反常态的粒子数分布，称为粒子数的反转分布。、在多模光纤中，纤芯的半径越? 大 ?，可传输的导波模数量就越多。、（波导色散）是指由光纤的光谱宽度和光纤的几何结构所引起的色散。 ?、 ??的缺陷之一：在复用信号的帧结构中，由于? 开销比特 ?的数量很少，不能提供足够的运行、管理和维护功能，因而不能满足现代通信网对监控和网管的要求。、光接收机的主要指标有光接收机的动态范围和（灵敏度）。 ?、激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的（阈值条件）。 ?、光纤的（色散）是引起光纤带宽变窄的主要原因，而光纤带宽变窄则会限制光纤的传输容量。、误码性能是光纤数字通信系统质量的重要指标之一，产生误码的主要

原因是传输系统的脉冲抖动和（噪声）。二、选择题：（每小题分，共 ?分。单选题，：多选题）、 ????于（）年接受了 ????概念，并重新命名为 ??。?、 ?? 、 ?? 、 ??? 、 ?? 、掺铒光纤放大器（????）的工作波长为（）??波段。?、 ?? 、 ?? ?、 ? ?、 ? 、发光二极管发出的光是非相干光，它的基本原理是（）。?、受激吸收、自发辐射 ?、受激辐射 ?、自发吸收、要精确控制激光器的输出功率，应从两方面着手：一是控制（ ? ）；二是控制（ ? ）。 ?、微型半导体制冷器 ?、调制脉冲电流的幅度、热敏电阻 ?、激光器的偏置电流、光纤传输特性主要有（ ?? ） ?、色散 ?、损耗 ?、模场直径 ? 、截止波长三、简答题（、题各分，题分，共 ?分。）、什么是光纤色散？光纤色散主要有几种类型？其对光纤通信系统有何影响？由于光纤中传输的信号包含不同的频率成分或各种模式成分，在传输过程中，因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真、脉冲展宽的物理现象称为色散。??分? 光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变，从而限制了光纤的传输容量

光纤非线性效应及对光纤通信的影响

光线非线性效应及其对光纤通信系统的影响摘要：随着科技的飞速发展、信息时代的到来，信息的传输变得越来越重要。光纤作为众多传输介质中的一种有着其它介质不可替代的优越性。它传输容量大、传输带宽宽、抗干扰能力强。然而，由于光纤中的损耗和色散的限制，使得光纤通信的发展受到了制约。如果要获得更长的传输距离，则要加大入纤光功率，这样就引起了光纤非线性效应的产生。本文详细地讨论了几种重要的光纤非线性效应，如受激布里渊散射(SBS)、受激喇曼散射(S RS)、自相位调制(SPM)、交叉相位调制（XPM）、克尔效应（Kerr）、超短脉冲孤立子（S oliton）等现象。并对其在光纤通信中的应用进行了展望。关键字：光纤非线性效应、散射、阈值、光功率光纤的非线性效应尽管用于光纤的玻璃材料的非线性很弱，但由于纤芯小，纤芯内场强非常高，且作用距离长，使得光纤中的非线性效应会积累到足够的强度，导致对信号的严重干扰和对系统传输性能的限制。光纤传输的衰耗和色散与光纤长度呈线性变化的，呈线性效应，而带宽系数与光纤长度呈非线性效应。非线性效应一般在WDM系统上反映较多，在SDH 系统反映较少，因为在WDM 设备系统中，由于和波器、分波器的插入损耗较大，对16 波系统一般相加在10dB 左右，对32 波系统，相加在15dB 左右，因此需采用EDF A进行放大补偿，在放大光功率的同时，也使光纤中的非线性效应大大增加，成为影响系统性能，限制中继距离的主要因数之一，同时，也增加了ASE 等噪声。

光纤中的非线性效应包括：①散射效应（受激布里渊散射SBS 和受激拉曼散射SRS 等）、②与克尔效应相关的影响，即与折射率密切相关（自相位调制SPM 、交叉相位调制XPM 、四波混频效应FWM ），其中四波混频、交叉相位调制对系统影响严重。折射率非线性变化 SBS、SRS及FWM过程所引起的波长信道的增益或损耗与光信号的强度有关。这些非线性过程对某些信道提供增益而对另一些信道则产生功率损耗，从而使各个波长间产生串扰。从本质上说，任何物质都是由分子、原子等基本组成单元组成。在常温下，这些基本组成单元在不断地作自发热运动和振动。光纤中的受激布里渊散射SBS和受激拉曼散射SRS 都是激光光波通过光纤介质时，被其分子振动所调制的结果，而且SB S 和SRS都具有增益特性，在一定条件下，这种增益可沿光纤积累。SBS 与SRS 的区别在于，SBS 激发的是声频支声子，SRS激发的是光频支声子。受激布里渊散射SBS 产生原理：SBS是光纤中泵浦光与声子间相互作用的结果，在使用窄谱线宽度光源的强度调制系统中，一旦信号光功率超过受激布里渊散射SBS 的门限时（SB S的门限较低，对于1550nm 的激光器，一般为7~8dBm ），将有很强的前向传输信号光转化为后向传输，随着前向传输功率的逐渐饱和，使后向散射功率急剧增加。在WDM+EDFA 的系统中，注入到光纤中的功率大于SBS 的门限值，会产生S BS 散射。SBS 对WDM系统的影响主要是引起系统通道间的串扰及信道能量的损失。布里渊频移量在1550nm 处约为10~11GHz ，当WDM系统的信道间隔（即波长间隔）与布里渊频移量相等时，就会引起信道间的串扰，但目前的WDM 系统，

光纤通信技术介绍

光纤通信技术介绍光纤通信是利用光波作载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式。1966年英籍华人高锟博士发表了一篇划时代性的论文，他提出利用带有包层材料的石英玻璃光学纤维，能作为通信媒质。从此，开创了光纤通信领域的研究工作。1977年美国在芝加哥相距7000米的两电话局之间，首次用多模光纤成功地进行了光纤通信试验。85微米波段的多模光纤为第一代光纤通信系统。1981年又实现了两电话局间使用1.3微米多模光纤的通信系统，为第二代光纤通信系统。1984年实现了1.3微米单模光纤的通信系统，即第三代光纤通信系统。80年代中后期又实现了1.55微米单模光纤通信系统，即第四代光纤通信系统。用光波分复用提高速率，用光波放大增长传输距离的系统，为第五代光纤通信系统。新系统中，相干光纤通信系统，已达现场实验水平，将得到应用。光孤子通信系统可以获得极高的速率，20世纪末或21世纪初可能达到实用化。在该系统中加上光纤放大器有可能实现极高速率和极长距离的光纤通信。就光纤通信技术本身来说，应该包括以下几个主要部分:光纤光缆技术、光交换技术传输技术、光有源器件、光无源器件以及光网络技术等。光纤技术的进步可以从两个方面来说明: 一是通信系统所用的光纤; 二是特种光纤。早期光纤的传输窗口只有3个，即850nm(第一窗口)、1310nm(第二窗口)以及1550nm(第三窗口)。近几年相继开发出第四窗口(L波段)、第五窗口(全波光纤)以及S波段窗口。其中特别重要的是无水峰的全波窗口。这些窗口开发成功的巨大意义就在于从1280nm到1625nm 的广阔的光频范围内，都能实现低损耗、低色散传输，使传输容量几百倍、几千倍甚至上万倍的增长。这一技术成果将带来巨大的经济效益。另一方面是特种光纤的开发及其产业化，这是一个相当活跃的领域。 1. 有源光纤这类光纤主要是指掺有稀土离子的光纤。如掺铒(Er3+)、掺钕(Nb3+)、掺镨(Pr3+)、掺镱(Yb3+)、掺铥(Tm3+)等，以此构成激光活性物质。这是制造光纤光放大器的核心物质。不同掺杂的光纤放大器应用于不同的工作波段，如掺饵光纤放大器(EDFA)应用于1550nm附近(C、L波段);掺镨光纤放大器(PDFA)主要应用于1310nm波段;掺铥光纤放大器(TDFA)主要应用于S波段等。这些掺杂光纤放大器与喇曼(Raman)光纤放大器一起给光纤通信技术带来了革命性的变化。它的显著作用是:直接放大光信号，延长传输距离;在光纤通信网和有线电视网(CATV网)中作分配损耗补偿;此外，在波分复用(WDM)系统中及光孤子通信系统中是不可缺少的关键元器件。正因为有了光纤放大器，才能实现无中继器的百万公里的光孤子传输。也正是有了光纤放大器，不仅能使WDM传输的距离大幅度延长，而且也使得传输的性能最佳化。 2. 色散补偿光纤(Dispersion Compensation Fiber，DCF) 常规G.652光纤在1550nm波长附近的色散为17ps/nm×km。当速率超过2.5Gb/s时，随着传输距离的增加，会导致误码。若在CATV系统中使用，会使信号失真。其主要原因是正色散值的积累引起色散加剧，从而使传输特性变坏。为了克服这一问题，必须采用色散值为负的光纤，即将反色散光纤串接入系统中以抵消正色散值，从而控制整个系统的色散大小。这里的反色散光纤就是所谓的色散补偿光纤。在1550nm处，反色散光纤的色散值通常在-50~200ps/nm×km。为了得到如此高的负色散值，必须将其芯径做得很小，相对折射率差做得很大，而这种作法往往又会导致光纤的衰耗增加(0.5~1dB/km)。色散补偿光纤是利用基模波导色散来获得高的负色散值，通常将其色散与衰减之比称作质量因数，质量因数当然越大越好。为了能在整个波段均匀补偿常规单模光纤的色散，最近又开发出一种既补偿色散又能补偿色散斜率的"双补偿"光纤(DDCF)。该光纤的特点是色散斜率之比(RDE)与常规光纤相同，

《光纤通信技术》习题

《光纤通信技术》习题第一章概述 1、填空题光纤通信是以为载频，以为传输介质的通信方式 1966年7月，英籍华人博士从理论上分析证明了用光纤作为传输介质以实现光通信的可能性；1960年7月，美国科学家发明了红宝石激光器光纤通信系统的短波长窗口为，长波长窗口为。光纤通信系统的通信窗口波长范围为。在光通信发展史上，和两个难题的解决，开创了光纤通信的时代。 2、简答题光纤通信为什么能够成为一种主要的通信方式？光纤通信系统由哪几部分组成？并说明各部分在系统中所完成的功能。现有光纤通信使用的光波长有哪几种？对应的频率是多少？它们在整个电磁波谱中处在什么位置？第二章光纤及其导光原理 1、填空题光纤的导光原理与结构特性可用理论与理论两种方法进行分析。单模光纤中不存在色散，仅存在色散，具体来讲，可分为和。光纤色散参数的单位为，表示两个波长间隔为的光波传输后到达时间的延迟对纯石英光纤，在λ= 处，色散参数D=D M+D W=0，这个波长称

为。在单模光纤中，由于光纤的双折射特性使两个正交偏振分量以不同的群速度传输，也将导致光脉冲展宽，这种现象称为色散。单模传输条件是归一化参量V 。允许单模传输的最小波长称为。数值孔径（NA）越大，光纤接收光线的能力就越，光纤与光源之间的耦合效率就越 2、简答题光纤由哪几部分构成？各起什么作用？简述G.651、G.652、G.653、G.654、G.655光纤的特性。简述光纤的传输特性 3、计算题阶跃折射率分布的光纤的芯径d=2a为100μm，折射率n1=1.458，包层的折射率n2=1.450，在该光纤中传输的光波的波长λ=850nm。（1）计算该光纤的V参数？（2）估算在该光纤内传输的模式数量是多少？（3）计算该光纤的数值孔径？（4）计算该光纤单模工作的波长？（考试试卷A卷计算题）已知均匀光纤纤芯的折射率为n1=1.5，相对折射率差△=0.01，芯半径a=25μm，试求：（1）LP01、LP02、LP11和LP12模的截止波长各为多少？（2）若λ0=1μm，光纤的归一化频率V以及其中传输的模式数量M各等于多少均匀光纤，若n1=1.5，λ0=1.3μm，试计算：（1）若△=0.25，为了保证单模传输，其纤芯半径应取多大？（2）若取a=5μm，为了保证单模传输，△应取多大？

光纤色散为什么会影响传输距离

1、光纤色散为什么会影响传输距离光信号再光纤中传输时不但幅度会因损耗而减小，波形也会由于信号中的发送信号调制和光源谱宽中的频率分量小，光纤步同模式分量再光纤中的群速度不同二发生愈来愈大的失真，脉冲带宽，从而限制光纤的最高信息传输速率，影响传输距离。 2、G.652--G.655的主要特点及适用场合 G.652:国内大规模使用，具有1310nm，零色散，损耗 0.3-0.4db/km G.653:适用波分复用系统，1550nm,零色散，有四波混频效应G.655:试用波分复用光纤传输系统，1530-1565nm，少量色散，有效控制非线性效应 3、LED发光原理：半导体发光基里是，在构成半导体晶体的原子内部，存在这不同的能带。如果占据高能带（导带）的电子跃迁到低能带（价带）上，就将期间的能量差（禁带能量）以光的形式放出。其波长由能带差所决定。能带差和发出光的振荡频率之间有 4、半导体激光器的工作原理半导体激光器产生激光输出的基本条件是形成的粒子反转、提供光反馈以及满足激光振荡的阈值条件。通过一定的激励方式，在半导体物质的能带（导带和价带）之间，或者半导体物质的能带与杂质能级之间，实现非平衡载流子的粒子数反转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，便产生受激发射作用，产生激光。 5、光纤通信特点：优点：传输频带宽，通信容量大；损耗小，中继距离远；抗电磁干扰能力强，无串话；光纤细，光缆轻；经济效应好；抗腐蚀，不怕潮湿缺点：质地脆，机械强度低；连接比较困难，耦合不方便6、自聚焦定义所有光纤同时到达光纤轴上的某点，即所有光线都有相同的空间周期L，这种现象称为自聚焦 7、平面光波导：包层、衬底、波导薄膜 8、光纤的损耗特性：定义：损耗是光纤的一个重要传输质量，是光纤传输系统中中继距离的组要限制因素之一分类：材料的吸收损耗、光纤的散射损耗、辐射损耗材料的吸收损耗：红外和紫外吸收损耗（本根吸收）、OH离子吸收损耗（杂质吸收）、金属离子吸收损耗（杂质吸收）9、光纤的色散定义：由于信号中的各种分量在光纤中的群速度不同引起的分类：模间色散、波导色散、材料色散、偏振模色散10、单模光纤的非线性效应：受激拉曼散射、受激布里渊散射、四波混频、自相位调制 9、跃迁三种过程：受激吸收、自发发射、受激发射 10、噪声源分类：光检测器噪声（量子噪声：与信号电平成正比；APD 倍增噪声；暗黑流噪声和漏电流噪声）和背景噪声 13：EDFA放大器（掺铒光纤放大器）主要工作在C波段，由有源媒质（即掺铒石英光纤）、泵浦光源、光耦合器、光隔离器 14:波分复用（WDM）在一条光纤上同时传输几个、几十个、甚至几千个不同波长的光载波信道，每个光载波携带不同的信息 15：简述WDM设备的两种传输方式单纤单向：一般使用单纤双向：节省光纤’系统复杂‘减少传输效率 16、光纤的导光特性基于光射线在芯包界面上的全反射，使光线限定在纤芯中传输 17、P-I特性：温度高时，同样工作电流下LED输出功率下降1、光发生全反射的条件：入射角大于等于临界角 1.如只要求中继器对光信号进行放大则可以：使用放大器 2.单模光纤能够支持传导模式：一个 3.光在光纤中传输的速度比在空气中传输的慢 4.非零色散移位光纤是：G.655光纤 5.单模光纤的色散：波长色散 6.普通单模光纤是：G.652光纤 7.G.652光纤在1.3um的损耗是：0.35dB 8.波导色散不是引起光纤传输衰弱的原因 9.在光纤通信系统中，当需要从光纤的主传输信道中取出一部分光作为测试用是，需要光耦合器来完成 10.光纤调制方式：强度调制（IM/DD） 11. 光纤结构：自内而外为纤芯，包层，涂覆层 12.梯度光纤分为子午光纤和斜射光纤 13.当节约光纤的归一化频率V<2.405时，实现单模传输 14.半导体光电：PIN光电二极管和APD 15.光纤分类：模式（多模和单模），折射率（阶跃和梯度） 16.损耗影响传输距离

高速光纤通信在非线性色散影响下的传输特性

高速光纤通信在非线性色散影响下的传输特性 ? ? ?【摘要】在信息时代,对低成本高速网络的需求将越来越强烈。光通信技术作为一种长距离高容量的通信手段发展迅猛。宽带光通信系统因其结合了宽带和低损耗的优点而得到极大关注。光纤是一种由极细玻璃或塑料构成的光传输媒介。光纤中的光信号受数字脉冲调制或连续模拟信号流调制。这些调制信息可能是语音信号,数据信号,计算机信息或视频信号。同样的信息也可以用金属导线(如双绞线)或微波进行传输,但光纤有着显著的优点。相比其他传输媒介而言,光纤的主要优点是它能在更短的时间和更远的距离内传输更多的信息。此外,它不易受电磁辐射干扰的影响,因而能实现低噪和低误码率传输。但是,当光信号在光纤中传播时,它会受到线性和非线性效应的影响。这些线性和非线性效应是光纤的固有特性。线性衰减包括光衰减和色散。自相位调制(SPM),交叉相位调制(XPM),四波混频(FWM),受激拉曼散射(SRS)和受激布里渊散射(SBS)属于非线性衰减。光纤通信系统中,光纤的输入信号通常是被信息比特流调制过的光信号。当光纤中的线性和非线性效应与不同频率的输入信号相互作用后,对输出比特流的性能衰减变得很复杂。色散和光学非线性是影响高速光纤通信系统性能的主要因素。由于低损耗光谱段是有限的,波分复用技术可提高光谱利用效率。为了在低损耗频段内容纳更多的信道,必须减小信道间隔。随着信道间隔减小,光纤非线性效应会增加并导致系统性能急剧下降。这种性能恶化在长距离传输时更明显,因为此时需要给光纤提供更高的光功率。高功率不仅会增加XPM和FWM效应,而且会改变其他光纤非线性效应产生的条件,比如受激拉曼散射和受激布里渊散射。长距离通信要求同时满足高速率、高功率和远距离传输,这种环境下非线性效应是主要制约因素。尽管光纤非线性效应已被研究了20多年,但仍有大量的影响未被完全了解。因此有必要研究不同调制方式下光纤对线性和非线性效应的容限,并找出结果最好的调制方式。本文研究受非线性影响的高速光纤的传输性能。主要探讨了线性和非线性效应对长距离波分复用系统下不同调制方式的影响。具体可描述为：*研究超高速光纤通信系统(比如40Gb/s)的不同调制方式。*比较这些不同的调制方式并得到适合40Gb/s波分复用系统的调制方式。*研究了光纤线性和非线性效应对波分复用系统的影响。为实现上述目标,本文提出了一些可增强系统带宽效率和信号质量的高级调制方式。利用OptiSystem仿真软件,本文分析了以下三种高级调制方式下的性能：非归零调制(NRZ),载波抑制归零调制(CSRZ)和差分相移键控调制(DPSK)。我们针对低色散度(4ps/nm/km)的非零色散位移光纤进行了系列计算机仿真,比较了上述三种调制方式。波分复用系统的信道间隔为100 GHz,数据率为40Gb/s,传输距离设计为100公里至500公里。我们用三个指标评估光传输系统性能：Q因子,比特误码率和眼图模式。首先得到了NRZ调制方式下的仿真结果。当传输距离小于500公里时,4信道的Q因子是可接受的。但若信道数量为8或16,系统传输距离非常短。因为此时从仿真中得到的Q因子不到2.5,这表明最小Q值也不能达到可接受的传输距离。在CSRZ 调制情形,从仿真结果中获得的Q因子相对于NRZ要好一些。短距离4信道传输时,Q因子能达到19.973。在500公里范围内可进行4路、8路和16路传输。但当距离变大时,达到最大距离的最小线性值条件无法满足。在DPSK调制情形,仿真表明在很远的距离上,4路或8路传输仍能达到满意的Q因子。如表4.1所示,最小Q因子为6时,可接受的传输距离将超过500公里。在相同条件下,4路和8路复用的系统的可接受传输距离超过500公里。此外,当复用路数超过16时,系统性能劣化,最小的Q因子只能覆盖不到500公里的传输距离。NRZ调制的误码率数值结果表明4路波分复用系统可达传输距离不到500公里,否则将产生极严重的传输错误。NRZ调制不能支持8路或16路复用,因为复用路数越多,非线性影响越大,如FWM和XPM,这将带来太多的错误。与Q因子类似,CSRZ调制的BER性能显示：4路和8路复用能保证的传输距