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1、-数字光纤通信系统基本组成-第 4 页数字光纤通信系统基本组成20世纪70年代末，光纤通信开始进入实用阶段，各种光纤通信系统先后建立起来，但目前强度调制直接检测(IM-DD)系统是最常用、最主要的方式，下面就我所理解的光纤系统做一下简要介绍。数字光纤通信系统的基本框图如下图所示。光接收端机光发射端机 光缆 光中继器 光缆输出接口输入接口备用系统电接收机电发射机辅助系统用户用户一、 电发射机通信中传输的许多信号都是模拟信号，如语音信号、图像信号等，电发射机的任务就是把模拟信号转换为数字信号（A/D变换），并用时分复用的方式把多路信号复接、合群，从而输出高比特率的数字信号。PCM包括抽样、量化、编
2、码、传输、解码、低通等过程。二、 光发射机电发射机的输出电信号经输入接口进入光发射机。输入接口的作用是保证电、光端机间信号的幅度、阻抗匹配，还要进行适当的码型变换，以适合光发射机的要求。如PDH的一、二、三次群PCM复接设备的输出码型是HDB3码，四次群是CMI码，在光发射机中，需要先变换成NRZ码。光发射端机的组成如下图所示。线路编码调制电路光源数字信号 光信号控制电路1、 线路编码线路编码的作用是将传送码流转换成便于在光纤中传输接收及监测的线路码型。线路编码的类型有：扰码；mBnB码；插入码。我国3次群和4次群光纤通信系统最常用的线路编码是5B6B码。2、 调制电路光源的调制方式分直接调制
3、和间接调制。直接调制仅适用于半导体光源（LD和LED），它是把要传送的信息转变为电流信号注入LD和LED，从而获得相应的光信号，是一种电源调制方式。直接调制分模拟调制和数字调制，模拟调制一般只能使用LED，数字调制可使用LED也可使用LD。间接调制是利用晶体的电光效应、磁光效应、声光效应等性质来实现对激光辐射的调制，它既适用于半导体激光器，也适于其它类型激光器。间接调制最常用的是外调制，即在激光形成以后加载调制信号，具体方法是在激光器谐振腔外的光路上放置调制器。3、 光源光源是光发射机的关键部件，其功能是把电信号转换为光信号。目前光纤通信广泛使用的光源重要有：半导体激光二极管（LD）；发光二极
4、管（LED）。半导体激光二极管（LD）原理是向半导体PN结注入电流，实现粒子数反转，产生受激辐射，再利用谐振腔的正反馈，实现光放大而产生激光振荡的。产生激光的条件有2个：有源区内产生足够的粒子数反转分布；存在光学谐振机制，并在有源区里建立稳定的振荡。发光二极管（LED）是非相干光源，它的发射过程对应光的自发发射过程。4、 控制电路半导体激光器对温度的变化很敏感，控制电路的作用就是消除温度变化和器件老化的影响。三、 光缆光缆一般由光纤和护套组成，有时在护套外加铠装。光纤由中心的纤心和外层的包层同轴组成，一般在光纤外还涂有涂覆层。光纤按折射率分布可分为：突变型多模光纤；渐变型多模光纤：单模光纤。光
5、纤的传输特性主要有：损耗；色散。实用的光纤类型主要有： G.651 多模渐变型光纤（GIF）： G.652 常规单模光纤，第一代单模光纤，在1.31m波长色散为零； G.653 色散移位光纤，第二代单模光纤，在1.55m波长色散为零，损耗最小； G.654 在1.31m波长色散为零，在1.55m波长损耗最小； G.655 非零色散光纤。四、 光中继器光中继器（放大器）有2种：光电光中继器；全光放大器。光电光中继器是将光信号放大后转换为电信号、经整型放大后再转换为光信号，实现光放大。全光放大器是直接将光放大，没有中间的电信号环节。主要有半导体光放大器和光纤放大器。光纤放大器实际上是把工作物质制成
6、光纤形状的固体激光器。掺铒光纤放大器（EDFA）是目前性能最好、技术最成熟、应用最广泛的光放大器与其它类型光放大器相比，EDFA具有高增益、低躁声、对偏振不敏感等优点，能放大不同速率和调制方式的信号，并具有几十纳米的放大带宽。五、 光接收机光接收机原理如下图所示。 前置放大器 主放大器判决器光检测器均衡器光信号 再生码流时钟提取AGC电路偏压控制光检测器是光接收机的关键部件，它的功能是把光信号转换为电信号。目前常用的光检测器有：PIN光电二极管；雪崩光电二极管（APD）。雪崩光电二极管（APD）是有增益的光电二极管，传输距离长、灵敏度高，但成本高；PIN光电二极管则相反。六、 电接收机电接收机的任务是将高速数字信号时分解复用，再还原成模拟信号，送给用户。七、 备用系统与辅助系统(1) 备用系统为了保证通信系统的畅通，可设置备用光系统。当主用系统出现故障时，可人工或自动倒换到备用系统上。(2) 辅助系统辅助系统包括监控管理系统、公务通信系统、自动倒换系统、告警处理系统、电源供给系统等。中南大学信息科学与工程学院姓名：梅震琨学号：063320058