波分復用光纖通信系統(tǒng)課程設計

1、<p><b>　　湖南工業(yè)大學</b></p><p>　　課 程 設 計</p><p><b>　　資 料 袋</b></p><p>　　計算機與通信 學院（系、部） 2015 ~ 2016 學年第 2 學期 </p><p>　　課程名稱

2、 數(shù)字光纖通信 </p><p>　　指導教師 劉豐年 職稱 教授 </p><p>　　學生姓名 張永 專業(yè)班級 通信1301班 學號 13408200131 </p><p>　　題 目

3、 波分復用光纖通信系統(tǒng)設計 </p><p>　　成 績 </p><p>　　起止日期 2016 年 06月 5 日～ 2016 年 06 月 18 日</p><p>　　目 錄 清 單</p><p>

4、<b>　　湖南工業(yè)大學</b></p><p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　2015—2016學年第 2學期</p><p>　　計算機與通信 學院 通信工程 專業(yè) 1301 班級</p><p>　　課程名稱：

5、 數(shù)字光纖通信 </p><p>　　設計題目： 波分復用光纖通信系統(tǒng)設計 </p><p>　　完成期限：自 2016 年 06 月 5日至 2016 年06月18 日共 2 周</p>

6、<p>　　指導教師（簽字）： 年 月 日</p><p>　　系（教研室）主任（簽字）： 年 月 日</p><p><b>　　數(shù)字光纖通信</b></p><p><b>　　設計說明書<

7、;/b></p><p>　　起止日期： 2016年 06 月 05 日 至 2016年 06 月 18 日</p><p><b>　　計算機與通信學院</b></p><p>　　2016年 06 月 16 日</p><p>　　波分復用光纖通信系統(tǒng)</p><p><b>

8、　　一、設計原理</b></p><p>　　WDM技術就是為了充分利用單模光纖損耗帶來的巨大帶寬資源，根據(jù)每一信道光波的頻率（或波長）不同可以將光纖的損耗窗口劃分成若干個信道，把光波作為信號的載波，在發(fā)送端采用波分復用器（合波器）將不同規(guī)定波長的信號光載波合并起來送入一根光纖進行傳輸;在接收端，再油一波分復用器（合波器）將不同波長承載不同信號的光載波分開的復用方式。由于不用波長的光載波信號可以看作互

9、相獨立的（不考慮光纖非線性時），從而在一根光纖中可實現(xiàn)多路光信號的復用傳播。波分復用系統(tǒng)原理圖如圖1所示。</p><p>　　完整的WDM紫銅由以下兩類比分組成：一類是WDM分波前后所需的元件，如EDFA、Mux/DeMux(Multiplexer/DeMultiplexer,合波/分波多工器)便屬此類；一類是WDM的應用，如OADM(Optical Add/Drop Mulitiplexer,光塞取多工器)，

10、OXC（Optical Cross Connects,光交換鏈接器）。</p><p>　　EDFA是WDM系統(tǒng)中最重要的元件之一，不需經(jīng)光電轉換便可放大光能量。在EDFA的制造上是以常規(guī)石英系光纖為母材摻進鉺離子，由于鉺離子的摻入，提供了一個1550nm的能帶，使得原本的訊號和高功率泵浦激光（pumping laser,波長980nm或1480nm,功率10-1500mW）得到提高光訊號的強度，而不需將光訊號轉

11、化成電訊號后才得以放大。</p><p>　　Mux/DeMux是WDM系統(tǒng)使用中不可或缺的兩種元件。也就是我們常說的復用、解復用器，DWDM使光導纖維網(wǎng)絡能同時傳送數(shù)個波長的訊號，而Mux則是負責將數(shù)個波長匯集至一起的元件；DeMux則是負責將匯集至一起的波長分開的元件。OADM是WDM系統(tǒng)中一個重要的應用元件，其作用是在一個光導纖維傳送網(wǎng)絡中塞入/取出（Add-Drop）多個波長信道；置OADM于網(wǎng)絡的結點處

12、，以控制不同波長信道的光訊號傳至適當?shù)奈恢谩?lt;/p><p>　　OXC設置于網(wǎng)絡上重要的匯接點，匯集各方不同波長的輸入，再將各訊號以適當?shù)牟ㄩL輸送至合適的光導纖維中。它可提供光導纖維切換（Fiber switching,連接不同光導纖維，波長不裝換）、波長切換（Wave length switching,連接不同光導纖維，波長經(jīng)轉換）、及波長轉換（Wave length conversion,輸出至同一光導纖維

13、，波長經(jīng)轉換）三種切換功能。OXC并提供路由恢復、波長管理、及話務彈性調(diào)度。單模光纖的傳輸譜分為四個窗口：①1280～1350nm，簡單可稱為1310nm窗口，也稱第二波段；②1530～1560nm，簡稱為1550nm窗口，也稱為第三波段或C波段；③1560～1620nm，簡稱為第四波段或L波段；④1350～1530nm，簡稱為第五波段。考慮到單模光纖在1310nm附近具有最低色散，且在1550nm波長處具有最低損耗。本實驗實現(xiàn)方案是：

14、波分復用系統(tǒng)的兩個光載波的波長分別采用1310nm和1550nm,。實驗原理框圖如圖2。</p><p>　　圖2 波分復用系統(tǒng)實驗框圖</p><p><b>　　二、設計步驟</b></p><p>　　注意：1.波分復用器屬易損器件，應輕拿輕放。</p><p>　　2.光器件連接時，注意要用力均勻。</p&

15、gt;<p>　　第一部分：雙模擬信號的波分復用（圖2-A）：</p><p>　　1.電氣實驗導線的連接：關閉系統(tǒng)電源，將1310nm光端機的模擬信號源正弦波輸出端與1310nm光發(fā)送模塊的模擬信號輸入端口（P203）連接；將1550nm光端機的模擬信號源正弦波輸出端與1550nm光發(fā)送模塊的模擬信號輸入端口（P203）連接；分別將兩個光發(fā)送模塊的開關S200撥向模擬傳輸端。</p>

16、<p>　　2.光路部分的鏈接：</p><p>　　I.取下1310nm光發(fā)/光收端口上的紅色橡膠保護套；</p><p>　　II.取一只波分復用器，取下其雙光纖端的兩根光纖的橡膠保護套；</p><p>　　III.將波分復用器的1310端與1310nm光發(fā)送端口（1310nm TX）的法蘭盤對接，即：將光纖小心地插入法蘭盤，在插入的同時保證光跳線

17、的凸起部分與法蘭盤凹槽完全吻合，然后擰緊固定帽即可；</p><p>　　IV.同時將波分復用器的1550端與1310nm光接送端口（1310nm RX）的法蘭盤對接。</p><p>　　V.用同樣的方法將另一只波分復用器與1550nm光端機的連接。</p><p>　　VI.取一只法蘭盤，取下其兩端的保護套，取下兩只波分器單光纖端光纖的保護套，分別將它們與法蘭盤

18、連接好。</p><p>　　VII將光跳線的B端與光接收端口的法蘭盤對接，方法同上。</p><p>　　3.開啟系統(tǒng)電源，分別用示波器觀察1310光端機的模擬信號輸出端與1550nm光端機的模擬信號輸入端的波形和1310光端機的模擬信號輸入端與1550nm光端機的模擬信號輸出端的波形，調(diào)整兩個光接收機的可調(diào)電位器（R257、R242），使輸出波形達到最好。</p><

19、;p>　　第二部分：模擬信號/數(shù)字信號的波分復用（圖2-B）：</p><p>　　1.電氣實驗導線的連接：關閉系統(tǒng)電源，將1310nm光端機的模擬信號源正弦波輸出端與1310nm光發(fā)送模塊的模擬信號輸入端口（P203）連接，將S200撥向模擬傳輸端；將1550nm光端機的固定頻率信號源的BS輸出端與1550nm光發(fā)送模擬的數(shù)字信號輸入端口（P202）連接，將S200撥向數(shù)字傳輸端。</p>

20、<p>　　2.光路部分的連接，與第一部分的連接相同。</p><p>　　3.開啟系統(tǒng)電源，分別用示波器觀察1310光端機的數(shù)字信號輸出端與1550nm光端機的數(shù)字信號輸入端的波形和1310光端機的模擬信號輸入端與1550nm光端機的模擬信號輸出端的波形，調(diào)整兩個光接收機的可調(diào)電位器（R257、R242），使輸出波形達到最好。</p><p>　　第三部分：雙數(shù)字信號的波分復用

21、（圖2-C）：</p><p>　　1.電氣實驗導線的連接：關閉系統(tǒng)電源，將1310nm光端機的固定速率信號源的FS輸出端與1310nm光發(fā)送模塊的數(shù)字信號輸入端口（P202）連接，將S200撥向數(shù)字傳輸端；將1550nm光端機的固定速率信號源BS輸出端與1550nm光發(fā)送模塊的數(shù)字信號輸入端口（P202）連接，將S200撥向數(shù)字傳輸端。</p><p>　　2.光路部分的連接，與第一部分

22、的連接相同。</p><p>　　3.開啟系統(tǒng)電源，分別用示波器觀察1310光端機的數(shù)字信號輸出端與1550nm光端機的數(shù)字信號輸出端的波形和1310光端機的數(shù)字信號輸入端與1550nm光端機的數(shù)字信號輸出端的波形，調(diào)整兩個光接收機的可調(diào)電位器（R257、R242），使輸出波形達到最理想狀態(tài)。</p><p>　　三、設計需要的實驗儀器與設備</p><p>　　1

23、.RC-GT-II光纖通信原理試驗箱</p><p><b>　　2.雙蹤模擬示波器</b></p><p>　　3.FC-FC波分復用器兩個</p><p>　　4.FC-FC法蘭盤一個</p><p><b>　　四、結果分析</b></p><p>　　1. 雙模擬信號

24、的波分復用</p><p>　　按步驟實驗將實驗箱上1310nm光端機的TX端接入波分復用器1的1310端口，1550nm光端機的TX端接入同一復用器1的1550端口。實驗箱上的1310nm光端機的RX端接入另一復用器2的1550端口，1550nm光端機的RX端接入復用器2的1310端口。再用光跳線將兩波分復用器相連，實現(xiàn)一根光纖傳輸。測得的結果圖為：</p><p>　　1310光端機的

25、模擬信號輸入端與1550nm光端機的模擬信號輸出端的波形：</p><p>　　1310光端機的模擬信號輸出端與1550nm光端機的模擬信號輸入端的波形：</p><p>　　2. 模擬信號/數(shù)字信號的波分復用：</p><p>　　電氣實驗導線按步驟連接，1310nm光端機做數(shù)字傳輸，1550nm光端機做模擬傳輸。光路部分的連接是在第一部分的基礎上將1310nm光

26、端機的RX改接到復用器2的1310端口，1550nm光端機的RX該接到復用器2的1550nm端口。測得的結果圖為：</p><p>　　1310nm光端機的數(shù)字信號輸入端與輸出端的波形：</p><p>　　1550nm光端機的模擬信號輸入端與輸出端的波形：</p><p>　　3. 雙數(shù)字信號的波分復用：</p><p>　　只改變電氣實驗

27、導線連接，按步驟連接。1310nm和1550nm光端機均做數(shù)字傳輸。測得的結果圖為：</p><p>　　1310nm光端機的數(shù)字信號輸入端與輸出端的波形：</p><p>　　1550nm光端機的數(shù)字信號輸入端與輸出端的波形：</p><p>　　結果分析:從以上波形圖可以看出,輸入端波形與波分復用器相應端的輸出波形是一樣的,調(diào)節(jié)相應的增益調(diào)節(jié)兩波形會同時變化.可

28、以看出很好的實現(xiàn)了光纖通信系統(tǒng)的波分復用.</p><p>　　五、光纖通信系統(tǒng)仿真</p><p><b>　　結構圖</b></p><p><b>　　光纖8波長復用分析</b></p><p><b>　　結果</b></p><p><b

29、>　　計算結果:</b></p><p><b>　　輸出眼圖</b></p><p><b>　　總結與心得 </b></p><p>　　通過這次課程設計，我不僅加深了對數(shù)字光纖通信的理解，將理論很好地應用到實際當中去，而且我還學會了如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己。我覺得做課

30、程設計同時也是對課本知識的鞏固和加強，由于課本上的知識太多，平時課間的學習并不能很好的理解和運用各個元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設計過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對于其在電路中的使用有了更多的認識。</p><p>　　通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實