【正文】 控信道的設(shè)置一般應(yīng)滿足以下幾個(gè)條件：1）OSC 的波長(zhǎng)不應(yīng)與光放大器的泵浦波長(zhǎng)重疊；2）OSC 不應(yīng)限制兩線路放大器之間的距離；3）OSC 提供的控制信息不收光放大器的限制，即線路放大器失效時(shí)監(jiān)控信道應(yīng)盡可能可用；4）OSC 傳輸應(yīng)該是分段的，且具有均衡放大、識(shí)別再生、定時(shí)功能和雙向傳輸功能，在每個(gè)光放大器中繼站上，信息能被正確的接收下來(lái)；5）只考慮在兩根光纖上傳輸?shù)碾p向系統(tǒng)，允許 OSC 在雙向傳輸，以便若其中一根光纖被切斷后，監(jiān)控信息仍然能被線路終端接受到目前常用的光監(jiān)控信道設(shè)置方案有帶外波長(zhǎng)監(jiān)控技術(shù)和帶內(nèi)波長(zhǎng)監(jiān)控技術(shù)兩種。圖 帶外波長(zhǎng)監(jiān)控示意圖. WDM 系統(tǒng)對(duì) EDFA 的要求WDM 技術(shù)利用光纖的寬帶特性，提高了光纖的傳輸效率，是長(zhǎng)距離光纖干線通信系統(tǒng)擴(kuò)容的行之有效的辦法。與摻鉺光纖放大器（EDFA）結(jié)合使用，WDM 技術(shù)的優(yōu)越性更加明顯。使用光纖放大器可將原來(lái)的電—光—電中繼改為全光中繼，使中繼過(guò)程大大簡(jiǎn)化，而且系統(tǒng)的“透明”度也大為增加（即當(dāng)變換碼速率、增加信道數(shù)或變換傳輸體制時(shí)，只需更換首尾端機(jī)，無(wú)需變更中繼放大器），因而在長(zhǎng)途干線中具有廣闊的應(yīng)用前景。在 WDM 長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)中,EDFA 對(duì)擴(kuò)大系統(tǒng)的傳輸能力有強(qiáng)大的促進(jìn)作用。EDFA 在波長(zhǎng)為 980nm 或 1480nm 的光功率泵浦下,EDFA 能在寬度為 35nm 的范圍內(nèi)(波長(zhǎng) 1530nm～1565nm)提供 40dB 高增益、100mW 高輸出功率和 4dB 低噪聲系數(shù)的性214。178。168。198。247。 186。207。178。168。198。247。188。224。191。216。207。181。205。179。2048kbit/sEDFAPD LD207。194。185。226。194。 201。207。185。226。194。課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 18 頁(yè)能。盡管如此,這種 EDFA 卻不一定非常適合于 WDM 長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)。因?yàn)?WDM 系統(tǒng)對(duì) EDFA 除了要求其高增益、低噪聲外,對(duì) EDFA 全部帶寬內(nèi)提供的增益平坦化特性要求格外嚴(yán)格。如果 EDFA 的增益不平坦,當(dāng) WDM 系統(tǒng)中的若干個(gè)不同波長(zhǎng)信號(hào)同時(shí)經(jīng)多個(gè) EDFA 級(jí)聯(lián)放大傳輸時(shí),接收機(jī)各個(gè)信道收到的光功率和信噪比(SNR)便各不相同。這種非均衡性對(duì)系統(tǒng)的性能非常有害,往往會(huì)使各路之間發(fā)生串?dāng)_,其具體表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：1） 接收到的非均衡功率最終會(huì)使有些信道的接收光功率超過(guò)接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍。2） SNR 不均衡最終會(huì)導(dǎo)致某些波長(zhǎng)信道的誤碼率(BER) 高于指定值。3） 接收到的最小信號(hào)功率可能低于接收機(jī)的靈敏度。因此,在 WDM 系統(tǒng)中,要求 EDFA 的帶內(nèi)增益平坦度小于 。課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 0 頁(yè)3. EDFA 在 WDM 系統(tǒng)中的應(yīng)用仿真分析. OptiSystem 軟件簡(jiǎn)介隨著光纖通信系統(tǒng)日新月異的發(fā)展，光通信系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜?，F(xiàn)行的光纖通信系統(tǒng)通常包括眾多非線性器件和非高斯噪聲源，對(duì)這樣的光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析是非常復(fù)雜的，需要耗費(fèi)極其多的時(shí)間。因此，人工或者單純依靠經(jīng)驗(yàn)計(jì)算設(shè)計(jì)光纖通信系統(tǒng)已經(jīng)越來(lái)越顯得力不從心。在這背景下，這些設(shè)計(jì)和分析任務(wù)被高效、有效、先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助軟件執(zhí)行已成為必然的趨勢(shì)。OptiSystem 就此營(yíng)運(yùn)而生。OptiSystem 是一款創(chuàng)新的光纖通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真軟件，它集成了設(shè)計(jì)、測(cè)試和優(yōu)化各種光網(wǎng)絡(luò)物理層等諸多功能，從模擬視頻廣播系統(tǒng)到洲際骨干光纖鏈路的設(shè)計(jì)均可以使用 OptiSystem 進(jìn)行設(shè)計(jì)、測(cè)試、優(yōu)化。OptiSystem 作為一款獨(dú)立的產(chǎn)品，不依賴于其他模擬框架。它是一款基于現(xiàn)實(shí)光纖通信系統(tǒng)模型的系統(tǒng)級(jí)仿真軟件。它擁有強(qiáng)大的新的模擬環(huán)境、真正的分層結(jié)構(gòu)定義組件。它允許添加用戶自定義組件，具備良好的系統(tǒng)擴(kuò)展性，可以實(shí)現(xiàn)與其他仿真軟件比如 Matlab 的無(wú)縫銜接。OptiSystem 具備全面的用戶圖形界面（GUI,Graphical User Interface）,可以靈活控制光學(xué)元件的布局、網(wǎng)表、組件模型、演示圖形等。擁有豐富的元件庫(kù)，其中包含大量的有源和無(wú)源器件，可以滿足一般情況下系統(tǒng)仿真的需求。并且相關(guān)器件均包括實(shí)際的、波長(zhǎng)相關(guān)的參數(shù)。參數(shù)的掃描和優(yōu)化允許用戶研究特定的器件技術(shù)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。. EDFA 在 WDM 系統(tǒng)中的應(yīng)用研究EDFA 在 WDM 系統(tǒng)中的作為線路放大的方針電路圖如下：課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 1 頁(yè)圖 EDFA 在 WDM 系統(tǒng)中的應(yīng)用用偽隨機(jī)發(fā)生器作為信號(hào)源，記過(guò)非歸零脈沖發(fā)生器，在通過(guò) MZ 調(diào)制器調(diào)制，進(jìn)入復(fù)用器將兩路信號(hào)合并。在通過(guò)循環(huán)控制電路，進(jìn)入分波器。實(shí)現(xiàn)電路的波分復(fù)用。其中摻鉺光纖放大器后為色散補(bǔ)償光纖，對(duì)線路中的色散進(jìn)行補(bǔ)償，延長(zhǎng)傳輸距離，降低色散對(duì)光纖中信號(hào)的影響，保證信號(hào)有效傳輸。圖 原始信號(hào) 圖 合波后的光譜對(duì)電路中的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，觀察不同參數(shù)下的系統(tǒng)性能，如：對(duì)光纖的長(zhǎng)度設(shè)置，從 0km100km 分為 5 段進(jìn)行觀察，在 50km 出仍可觀察到較為清晰的眼圖，隨著光纖長(zhǎng)度的增加，眼圖的清晰度不斷變差。下圖為誤碼率和傳播距離為 25km 的眼圖： 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 2 頁(yè)圖 參數(shù)設(shè)置圖 眼圖 圖 誤碼率對(duì)該系統(tǒng)就光纖長(zhǎng)度進(jìn)行二維圖譜分析，分析系統(tǒng)的性能（光纖長(zhǎng)度對(duì)系統(tǒng)性能的影響）。課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 3 頁(yè)圖 二維圖譜根據(jù)二位圖譜可得當(dāng)系統(tǒng)的光纖長(zhǎng)度在 25km 以下是性能最佳， 25km75km 時(shí)性能有明顯下降，大于 75km 后性能急劇變差。已無(wú)法觀測(cè)到清晰地眼圖。EDFA 在 WDM 系統(tǒng)中主要作為放大器使用，本次實(shí)驗(yàn)中將其作為線路放大使用，其性能的優(yōu)劣極大的影響了系統(tǒng)的性能，關(guān)系著系統(tǒng)所能達(dá)到的最遠(yuǎn)傳輸距離以及信號(hào)的傳輸質(zhì)量。對(duì) EDFA 性能影響最大的是摻鉺光纖的長(zhǎng)度，將其長(zhǎng)度由 5 到 100 米分為十等份進(jìn)行仿真，觀測(cè)二維圖譜。圖 對(duì) EDFA 的長(zhǎng)度參量進(jìn)行設(shè)置圖 EDFA 的長(zhǎng)度參量進(jìn)行二維圖譜分析將光纖設(shè)定為定量，改變 EDFA 的長(zhǎng)度，然后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析。由二維圖譜可以看出 EDFA 的性能隨著摻鉺光纖的長(zhǎng)度變化而變化，長(zhǎng)度在小于 30 米的距離時(shí)其性能最好，長(zhǎng)度在大于 30 米時(shí)性能開始下降，在傳輸長(zhǎng)度在 53 時(shí)，摻鉺光纖放大器在系統(tǒng)中已經(jīng)起不到放大的作用，因此，在使用 EDFA 時(shí)，要選擇合適的長(zhǎng)度，不是越長(zhǎng)或課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 4 頁(yè)越短越好。 本章小結(jié)本章主要是 EDFA 在 WDM 系統(tǒng)中的應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)研究，首先簡(jiǎn)介了 optisystem 這個(gè)仿真軟件，其次是研究影響 EDFA 在 WDM 系統(tǒng)性能的各個(gè)參數(shù)的影響，通過(guò)仿真得出圖形，進(jìn)行分析研究。EDFA 在 WDM 系統(tǒng)中可以用做前置放大、功率放大、線路放大等，只是現(xiàn)在對(duì)EDFA 在 WDM 系統(tǒng)中的應(yīng)用的研究還不完善，需要做進(jìn)一步的研究。課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 0 頁(yè)總結(jié)隨著數(shù)據(jù)通信量的劇增, 提高光纖通信系統(tǒng)容量和傳輸距離已迫在眉睫， EDFA在 WDM 系統(tǒng)中的應(yīng)用已成為系統(tǒng)擴(kuò)容的一條重要途徑。基于 EDFA 在 WDM 系統(tǒng)中的應(yīng)用已成為實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)擴(kuò)容和提高系統(tǒng)傳輸距離的最優(yōu)方案。本章首先介紹了光纖通信技術(shù)發(fā)展的歷史、現(xiàn)狀及展望，分析了現(xiàn)在人們對(duì)通信的需求，其次介紹了放大器的分類提出 EDFA 在 WDM 系統(tǒng)中的應(yīng)用的基本方法。在第二章中，簡(jiǎn)介了摻鉺光纖放大器的結(jié)構(gòu)組成及工作原理，WDM 系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)。分析了系統(tǒng)的特性指標(biāo)及各個(gè)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)整體的影響，并且說(shuō)明了摻鉺光纖放大器在 WDM 系統(tǒng)中的應(yīng)用。第三章中我們可以從圖形中看出 EDFA 在WDM 系統(tǒng)中的基本應(yīng)用。在最后，通過(guò)仿真分析了 EDFA 及光纖參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響，并對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)以達(dá)到最佳性能。課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 1 頁(yè)參考文獻(xiàn)[1] 王延恒．光纖通信技術(shù)基礎(chǔ)[M]．北京：天津大學(xué)出版社，1990 .[2]黃章勇．光纖通信用光電子器件和組件[M]．北京：北京郵電大學(xué)出版社，2022. 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