【正文】 　離器　光隔　離器　光耦　　　合器　　　摻鉺光纖　　　　　　泵浦　光源　　　　　　　 EDFA結(jié)構(gòu)示意圖　　　　　　　　　　 EDFA主要是由摻鉺光纖（EDF）、泵浦光源、耦合器、隔離器以及濾波器等組成?！　　? 光放大器分類　主要有三類：　?。?） 半導(dǎo)體光放大器（SOA，Semiconductor Optical Amplifer）　（2） 摻稀土元素（鉺Er、鐠Pr、銣Nd）的光纖放大器；主要是是EDFA，還有PDFA等?。?） 非線性光纖放大器，主要是光纖喇曼放大器（FRA在兩個(gè)不同t值時(shí)的啁啾相同，說明在兩個(gè)不同的點(diǎn)上瞬時(shí)頻率為相同的一個(gè)。這說明SPM效應(yīng)和GVD的作用正好相反?！　　?模型的設(shè)計(jì)布局圖　　　為了驗(yàn)證SPM效應(yīng)，：　　　 自相位調(diào)制設(shè)計(jì)布局圖　　　　　　?。骸　　? 　　　 全局參數(shù)設(shè)定（上圖）； 光纖參數(shù)設(shè)定（下圖） 　在非線性光纖的參數(shù)設(shè)定中，我們只針對(duì)自相位調(diào)制效應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)分析，所以我們可以禁掉其他非線性效應(yīng)。主要包括兩個(gè)方面：?。?） 脈沖啁啾（Pulse Chirping）　（2） 脈沖光譜展寬（Pulse Spectral Broadening）　　　　 原理簡(jiǎn)介　 自相位調(diào)制（SPM）：　　　其中E(Z,t)是電場(chǎng)波包，：　　 　，ω0是光載波頻率，n2是非線性折射率系數(shù)，Aeff是有效作用面面積[1]。?。?） 波導(dǎo)色散：這是某個(gè)導(dǎo)模在不同波長（光源有一定的譜寬）下的群速度不同引起的色散，它與光纖結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)效應(yīng)有關(guān)，又稱為結(jié)構(gòu)色散。這種失真是由于信號(hào)中的各種分量在光纖中的群速度不同（因而時(shí)延不同）引起的。　　?。?） 散射損耗：散射與光纖材料及光波導(dǎo)中的結(jié)構(gòu)缺陷、非線性效應(yīng)有關(guān)。折射率高的中心部分叫纖芯，其折射率為n1；折射率低的外圍部分稱為包層，折射率為n2（n1），：　 光纖結(jié)構(gòu)　纖芯　在本章中，并不針對(duì)光纖具體的折射率分布等設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹和討論，因?yàn)镺ptiWave提供了專門針對(duì)光纖設(shè)計(jì)和分析的專門軟件：OptiFiber，而OptiSystem可以將在OptiFiber中設(shè)計(jì)的光纖直接輸入調(diào)用，十分方便。并且，我們可以得出，在這樣一個(gè)小信號(hào)系統(tǒng)中，光檢測(cè)器的偏置電阻及放大器電路的熱噪聲是最主要的噪聲源。用戶可以看到上端PIN管中Shot Noise是依賴于信號(hào)強(qiáng)度大小的?！　? 原理簡(jiǎn)介 　噪聲是一種隨機(jī)性的起伏量，它表現(xiàn)為無規(guī)則的電磁場(chǎng)形式，是電信號(hào)中一種不需要的成分，干擾實(shí)際系統(tǒng)中信號(hào)的傳輸和處理，影響和限制了系統(tǒng)的性能。　　　　4) 解調(diào)器　為了使信碼流能夠并有利于在光纖系統(tǒng)中傳輸，光發(fā)射機(jī)輸出的信號(hào)是經(jīng)過編碼處理的，為了使光接收機(jī)輸出的信號(hào)能在PCM系統(tǒng)中傳輸，則需要將這些經(jīng)編碼處理的信號(hào)進(jìn)行復(fù)原。在一般的光纖通訊系統(tǒng)中，經(jīng)光電檢測(cè)器輸出的光電流是十分微弱的，為了保證通信質(zhì)量，顯然，必須將這種微弱的電信號(hào)通過放大器進(jìn)行放大。T MachZehnder Lithium Niobate Modulators”. Technical Note, October 1995.　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　2 光接收機(jī)（Optical Receivers）設(shè)計(jì)　　　　　　　　 光接收機(jī)簡(jiǎn)介　　　 光接收機(jī)的一般結(jié)構(gòu)　　　在光纖通訊系統(tǒng)中，光接收機(jī)的任務(wù)是以最小的附加噪聲及失真，恢復(fù)出由光纖傳輸后由光載波所攜帶的信息，因此光接收機(jī)的輸出特性綜合反映了整個(gè)光纖通訊系統(tǒng)的性能。Lemerle, S.?！　　? 2 ) 當(dāng)V1=3V2=，啁啾量的大小約為3GHz，這個(gè)大小的啁啾量在實(shí)際情況中對(duì)輸出光信號(hào)的靈敏度以及最終所能傳輸?shù)木嚯x都會(huì)有十分嚴(yán)重的影響，需要設(shè)計(jì)者避免和消除。對(duì)于雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器而言，兩路的布局是完全一樣的[3]，所以這里可使用一個(gè)Fork將信號(hào)復(fù)制增益（本例設(shè)有三次參數(shù)掃描過程中，V2大小分別為V1的1，0，3倍）后到MZ調(diào)制器的另一個(gè)輸入口。一個(gè)典型的外調(diào)制器是由鈮酸鋰（LiNO3）晶體構(gòu)成?！? 　 原理簡(jiǎn)介　　 對(duì)于處于直接強(qiáng)度調(diào)制狀態(tài)下的單縱模激光器，其載流子濃度的變化是隨注入電流的變化而變化。采用外調(diào)制器，讓調(diào)制信息加到光源的直流輸出上，可獲得更好的調(diào)制特性、更好的調(diào)制速率?！　　∫话愎獍l(fā)送機(jī)由以下三個(gè)部分組成：　1) 光源（Optical Source）：一般為LED和LD。光發(fā)送機(jī)的核心是光源及其驅(qū)動(dòng)電路。）的設(shè)計(jì)分析　　　　6 光波系統(tǒng)（Lightwave Systems）設(shè)計(jì)　 光波系統(tǒng)簡(jiǎn)介　 光波系統(tǒng)使用OptiSystem設(shè)計(jì)模型案例：40G單模光纖的單信道傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)　　　7 色散補(bǔ)償（Dispersion Compensation）設(shè)計(jì)　　 色散簡(jiǎn)介　 色散補(bǔ)償模型設(shè)計(jì)案例：使用理想色散補(bǔ)償元件的色散補(bǔ)償分析　　8 孤子和孤子系統(tǒng)（Soliton Systems）　　 孤子和孤子系統(tǒng)簡(jiǎn)介　　 孤子系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)案例：　　　　　　　　　　1 光發(fā)送機(jī)（Optical Transmitters）設(shè)計(jì)　　　　　　 光發(fā)送機(jī)簡(jiǎn)介　　　　　一個(gè)基本的光通訊系統(tǒng)主要由三個(gè)部分構(gòu)成，：　　　 光通訊系統(tǒng)的基本構(gòu)成　1）光發(fā)送機(jī) 2） 傳輸信道 3）光接收機(jī)　　　　　　　　　　 作為一個(gè)完整的光通訊系統(tǒng)，光發(fā)送機(jī)是它的一個(gè)重要組成部分，它的作用是將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)，并有效地把光信號(hào)送入傳輸光纖。前者適宜于短距離低速系統(tǒng)，后者適宜于長距離高速系統(tǒng)。以光源和調(diào)制器的關(guān)系來看，可劃分為光源的內(nèi)調(diào)制和光源的外調(diào)制。　　　 　 光發(fā)送機(jī)模型設(shè)計(jì)案例：鈮酸鋰（LiNbO3）型MachZehnder調(diào)制器中的啁啾（Chirp）分析　　　　 設(shè)計(jì)目的　　通過本設(shè)計(jì)實(shí)例，我們對(duì)鈮酸鋰MachZehnder調(diào)制器中的外加電壓和調(diào)制器輸出信號(hào)的啁啾量的關(guān)系進(jìn)行了模擬和分析，從而決定具體應(yīng)用中MZ調(diào)制器的外置偏壓的分布和大小。　　　 模型的設(shè)計(jì)布局圖　 雙驅(qū)動(dòng)型LiNbO3 MachZehnder調(diào)制激光發(fā)送機(jī)設(shè)計(jì)圖　　　 外調(diào)制器由于激光光源處于窄帶穩(wěn)頻模式，我們可以降低或者消除系統(tǒng)的啁啾量。而消光系數(shù)設(shè)為200dB，以避免任何由于不對(duì)稱Y型波導(dǎo)而導(dǎo)致的啁啾聲?！　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　? ，　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 V1=V2=，輸出的光信號(hào)波形及其啁啾量（Chirp）　　　　　　　　　　此外，為了觀察啁啾量隨電壓的改變情況，當(dāng)設(shè)定外加偏壓為V1= 3V2=，輸入口2，：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 當(dāng)V1=3V2=，輸出的光信號(hào)強(qiáng)度及其啁啾量大小　　　 當(dāng)V1= 3V2=，輸入口2，3的電信號(hào)波形　　 以上兩次不同V1，V2外置偏壓的情況下，OptiSystem提供了實(shí)際情況的模擬仿真，并可得到一系列結(jié)果：　　 1 ) 當(dāng)V1=V2=，其中的亮紅線為光發(fā)射器的啁啾量，可得到其大小約為100Hz；相對(duì)于光源的頻率，這個(gè)啁啾量在實(shí)際情況中可基本視為零。 Rolland, C.。T Microelectronics. “The Relationship between Chirp and Voltage for the ATamp?！　　?) 放大器　　包括前置放大器和主放大器，前者與光電檢測(cè)器緊相連，故稱前置放大器。接收機(jī)的噪聲和接受機(jī)的帶寬是成正比的，當(dāng)使用帶寬小于碼率的的低