光纤通信系统的仿真分析

毕业设计(论文) 光纤通信系统的仿真分析

电子科技大学中山学院教务处制发

光纤通信系统的仿真分析

摘要

光纤通信系统是以光为载波，利用纯度极高的玻璃制成极细的光导纤维作为传输媒介，通过光电变换，用光来传输信息的通信系统。

光纤通信系统的计算机仿真，是对此类系统进行规划设计、可行性论证以及研制新型系统的重要手段，可用于对已设计的光纤传输系统在硬件实现之前进行性能评估和可行性论证，可节约大量时间和经费; 同时在分析中可随时改动参数值，便于理论研究。

本文对光纤通信系统的仿真进行了深入的探讨，首先介绍了光纤通信系统的特点及构成，接着对光纤通信系统仿真软件Optisystem的简单介绍并对传输速率为10Gb/s的光纤通信系统进行仿真设计和分析，详细介绍了仿真的流程和分析后的结果并作出总结。

关键词：光纤通信系统；Optisystem；仿真

Simulation Analysis of Optical Fiber

Communication System

Abstract

Optical fiber communication system u sed optical wave as carrier，and very fine optical fiber made of high purity glass as transmission medium. It can transmit information through photoelectric conversion.

Optical fiber communication systems computer simulation is of such systems planning and design，feasibility study and development of new types of systems important means can be used to have been designed optical transmission systems in hardware prior to the performance evaluation and feasibility study，Can save a lot of time and funding，while in the analysis parameters can be changed at any time，for theoretical research.

The paper discusses in depth the simulation of optical fiber communication system，firstly the characteristics and structure of Optical fiber communication system was introduced, then the simulation software (Optisystem) was simply presented, and an optical fiber communication system with transfer rate of 10 Gb/s was simulated and designed, the process and result of simulation was detailed and the summary was made.

Keywords: Optical fiber communication system; Optisystem; simulation

目录

1 绪论 (1)

1.1 光纤通信概述 (1)

1.1.1 光纤通信的优点 (1)

1.1.2 光纤通信的缺点 (2)

1.1.3 光纤通信的应用 (3)

1.2 系统仿真原理 (3)

2 光纤通信系统及其构成 (5)

2.1 光发送机 (5)

2.2 光纤线路 (5)

2.3 光接收机 (6)

2.4 光中继器 (6)

3 光纤通信系统仿真软件 (7)

4 数字模型建立与性能仿真分析 (8)

4.1 发射系统模型的建立 (8)

4.1.1 数字模型建立 (8)

4.1.2 光源与系统性能关系的仿真分析 (8)

4.2 传输系统模型的建立 (10)

4.2.1 数字模型建立 (10)

4.2.2 传输速率与光纤传输系统特性的关系 (11)

4.2.3 光纤信道参数与光纤传输系统特性的关系 (13)

4.2.4 光放大器对系统性能的影响 (17)

4.3 接收系统模型的建立 (19)

4.3.1 数字模型建立 (19)

4.3.2 光电检测器与系统性能关系的仿真分析 (20)

4.4 波分复用系统仿真分析 (22)

5 光纤通信系统仿真实验 (25)

5.1 10Gb/s光纤通信系统模型的建立 (25)

5.2 仿真结果分析 (26)

5.3 光纤通信技术的发展现状及趋势 (28)

5.3.1 光纤通信技术的现状 (28)

6 结论 (29)

致谢 (30)

参考文献 (31)

1 绪论

1.1 光纤通信概述

通信是指两个或多个实体之间交换信息的过程，而通信系统是该过程的具体实现。一个世纪的通信系统包括信息的采集、格式变换、传输和交换的过程所涉及的所有实体。光通信是指利用某种特定波长频率的光波信号承载信息，并将此光信号通过光纤或者大气信道传送到对方，然后在还原出原始信息的过程。广义上的光通信包括光纤通信和大气光通信两大类，目前在通信领域内主要采用的是光纤通信方式。

1977年，美国西屋电气公司在亚特兰大成功地进行了世界上第一个光纤通信的现场实验，系统采用GaAlAs （镓铝砷）半导体激光器作光源，多模光纤作传输介质，速率为44.736Mbit/s ，传输110km 。使光纤通信向实用化迈出了一步。

光纤通信作为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中，起着举足轻重的作用，本章将概述国内外光纤通信技术的历史，现状和前景。光纤即光导纤维的简称。光纤通信是以光为载频，以光导纤维为传输媒质的一种通信方式。光纤与以往的铜导线相比，具有损耗低，频带宽，无电磁感应等传输特点。因此，人们希望将光纤作为灵活性强，经济的优质传输介质，广泛地应用于数字传输方式和图像通信方式中，这种通信方式在今后非话业务的发展中是不可缺少的。

由于光纤通信具有一系列优异的特点，因此，光纤通信技术近几年来发展速度之快，应用面之广是通信史上罕见的。可以说，这种新兴技术，是世界新技术革命的重要标志。又是未来信息社会中各种信息网的主要传输工具。光纤与以往的铜导线相比，有本质的区别，因此，在传输理论，制造技术，连接方法，测试方法等方面，基本上都不能采用铜质电缆的理论与方法。

1.1.1 光纤通信的优点

（1）容许频带宽，传输容量大

光是频率极高的电磁波，传输中可以获得极高的信号频谱。在光纤中传输的激光属于近红外线的范围，波长在0.75m μ到2.5m μ，其中仅仅十分之一作为传输所用的频带，就可传送约1010路的电话。所以光纤在单位面积上有着很大的信号传输能力，也就是说光纤传输在单位面积上的信息密度很高，传输容量很大。

（2）传输损耗小，中继距离长

目前单模光纤在1310nm 波长窗口衰减系数约为0.35dB/km ，1550nm 窗口衰减系数约为0.2dB/km ，而且在相当宽的频带内特性几乎一致，因此用光纤比用同轴电缆或波导管的终极距离长得多。工作波长为1550nm 的色散位移单模光纤通信系统，