【正文】 控信道的設置一般應滿足以下幾個條件：1）OSC 的波長不應與光放大器的泵浦波長重疊；2）OSC 不應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監(jiān)控信道應盡可能可用；4）OSC 傳輸應該是分段的，且具有均衡放大、識別再生、定時功能和雙向傳輸功能，在每個光放大器中繼站上，信息能被正確的接收下來；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)控信道設置方案有帶外波長監(jiān)控技術和帶內(nèi)波長監(jiān)控技術兩種。圖 帶外波長監(jiān)控示意圖. WDM 系統(tǒng)對 EDFA 的要求WDM 技術利用光纖的寬帶特性，提高了光纖的傳輸效率，是長距離光纖干線通信系統(tǒng)擴容的行之有效的辦法。與摻鉺光纖放大器（EDFA）結合使用，WDM 技術的優(yōu)越性更加明顯。使用光纖放大器可將原來的電—光—電中繼改為全光中繼，使中繼過程大大簡化，而且系統(tǒng)的“透明”度也大為增加（即當變換碼速率、增加信道數(shù)或變換傳輸體制時，只需更換首尾端機，無需變更中繼放大器），因而在長途干線中具有廣闊的應用前景。在 WDM 長距離傳輸系統(tǒng)中,EDFA 對擴大系統(tǒng)的傳輸能力有強大的促進作用。EDFA 在波長為 980nm 或 1480nm 的光功率泵浦下,EDFA 能在寬度為 35nm 的范圍內(nèi)(波長 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。課程設計說明書 第 18 頁能。盡管如此,這種 EDFA 卻不一定非常適合于 WDM 長距離傳輸系統(tǒng)。因為 WDM 系統(tǒng)對 EDFA 除了要求其高增益、低噪聲外,對 EDFA 全部帶寬內(nèi)提供的增益平坦化特性要求格外嚴格。如果 EDFA 的增益不平坦,當 WDM 系統(tǒng)中的若干個不同波長信號同時經(jīng)多個 EDFA 級聯(lián)放大傳輸時,接收機各個信道收到的光功率和信噪比(SNR)便各不相同。這種非均衡性對系統(tǒng)的性能非常有害,往往會使各路之間發(fā)生串擾,其具體表現(xiàn)在以下三個方面：1） 接收到的非均衡功率最終會使有些信道的接收光功率超過接收機的動態(tài)范圍。2） SNR 不均衡最終會導致某些波長信道的誤碼率(BER) 高于指定值。3） 接收到的最小信號功率可能低于接收機的靈敏度。因此,在 WDM 系統(tǒng)中,要求 EDFA 的帶內(nèi)增益平坦度小于 。課程設計說明書 第 0 頁3. EDFA 在 WDM 系統(tǒng)中的應用仿真分析. OptiSystem 軟件簡介隨著光纖通信系統(tǒng)日新月異的發(fā)展，光通信系統(tǒng)越來越復雜?，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，對這樣的光纖通信系統(tǒng)的設計與分析是非常復雜的，需要耗費極其多的時間。因此，人工或者單純依靠經(jīng)驗計算設計光纖通信系統(tǒng)已經(jīng)越來越顯得力不從心。在這背景下，這些設計和分析任務被高效、有效、先進的計算機輔助軟件執(zhí)行已成為必然的趨勢。OptiSystem 就此營運而生。OptiSystem 是一款創(chuàng)新的光纖通信系統(tǒng)設計與仿真軟件，它集成了設計、測試和優(yōu)化各種光網(wǎng)絡物理層等諸多功能，從模擬視頻廣播系統(tǒng)到洲際骨干光纖鏈路的設計均可以使用 OptiSystem 進行設計、測試、優(yōu)化。OptiSystem 作為一款獨立的產(chǎn)品，不依賴于其他模擬框架。它是一款基于現(xiàn)實光纖通信系統(tǒng)模型的系統(tǒng)級仿真軟件。它擁有強大的新的模擬環(huán)境、真正的分層結構定義組件。它允許添加用戶自定義組件，具備良好的系統(tǒng)擴展性，可以實現(xiàn)與其他仿真軟件比如 Matlab 的無縫銜接。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，其中包含大量的有源和無源器件，可以滿足一般情況下系統(tǒng)仿真的需求。并且相關器件均包括實際的、波長相關的參數(shù)。參數(shù)的掃描和優(yōu)化允許用戶研究特定的器件技術參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。. EDFA 在 WDM 系統(tǒng)中的應用研究EDFA 在 WDM 系統(tǒng)中的作為線路放大的方針電路圖如下：課程設計說明書 第 1 頁圖 EDFA 在 WDM 系統(tǒng)中的應用用偽隨機發(fā)生器作為信號源，記過非歸零脈沖發(fā)生器，在通過 MZ 調(diào)制器調(diào)制，進入復用器將兩路信號合并。在通過循環(huán)控制電路，進入分波器。實現(xiàn)電路的波分復用。其中摻鉺光纖放大器后為色散補償光纖，對線路中的色散進行補償，延長傳輸距離，降低色散對光纖中信號的影響，保證信號有效傳輸。圖 原始信號 圖 合波后的光譜對電路中的參數(shù)進行設置，觀察不同參數(shù)下的系統(tǒng)性能，如：對光纖的長度設置，從 0km100km 分為 5 段進行觀察，在 50km 出仍可觀察到較為清晰的眼圖，隨著光纖長度的增加，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： 課程設計說明書 第 2 頁圖 參數(shù)設置圖 眼圖 圖 誤碼率對該系統(tǒng)就光纖長度進行二維圖譜分析，分析系統(tǒng)的性能（光纖長度對系統(tǒng)性能的影響）。課程設計說明書 第 3 頁圖 二維圖譜根據(jù)二位圖譜可得當系統(tǒng)的光纖長度在 25km 以下是性能最佳， 25km75km 時性能有明顯下降，大于 75km 后性能急劇變差。已無法觀測到清晰地眼圖。EDFA 在 WDM 系統(tǒng)中主要作為放大器使用，本次實驗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，關系著系統(tǒng)所能達到的最遠傳輸距離以及信號的傳輸質(zhì)量。對 EDFA 性能影響最大的是摻鉺光纖的長度，將其長度由 5 到 100 米分為十等份進行仿真，觀測二維圖譜。圖 對 EDFA 的長度參量進行設置圖 EDFA 的長度參量進行二維圖譜分析將光纖設定為定量，改變 EDFA 的長度，然后對系統(tǒng)進行分析。由二維圖譜可以看出 EDFA 的性能隨著摻鉺光纖的長度變化而變化，長度在小于 30 米的距離時其性能最好，長度在大于 30 米時性能開始下降，在傳輸長度在 53 時，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，要選擇合適的長度，不是越長或課程設計說明書 第 4 頁越短越好。 本章小結本章主要是 EDFA 在 WDM 系統(tǒng)中的應用的實驗研究，首先簡介了 optisystem 這個仿真軟件，其次是研究影響 EDFA 在 WDM 系統(tǒng)性能的各個參數(shù)的影響，通過仿真得出圖形，進行分析研究。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EDFA 在 WDM 系統(tǒng)中的應用的研究還不完善，需要做進一步的研究。課程設計說明書 第 0 頁總結隨著數(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)中的應用已成為系統(tǒng)擴容的一條重要途徑?；?EDFA 在 WDM 系統(tǒng)中的應用已成為實現(xiàn)通信系統(tǒng)擴容和提高系統(tǒng)傳輸距離的最優(yōu)方案。本章首先介紹了光纖通信技術發(fā)展的歷史、現(xiàn)狀及展望，分析了現(xiàn)在人們對通信的需求，其次介紹了放大器的分類提出 EDFA 在 WDM 系統(tǒng)中的應用的基本方法。在第二章中，簡介了摻鉺光纖放大器的結構組成及工作原理，WDM 系統(tǒng)的基本結構和關鍵技術。分析了系統(tǒng)的特性指標及各個參數(shù)對系統(tǒng)整體的影響，并且說明了摻鉺光纖放大器在 WDM 系統(tǒng)中的應用。第三章中我們可以從圖形中看出 EDFA 在WDM 系統(tǒng)中的基本應用。在最后，通過仿真分析了 EDFA 及光纖參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響，并對系統(tǒng)結構進行改進以達到最佳性能。課程設計說明書 第 1 頁參考文獻[1] 王延恒．光纖通信技術基礎[M]．北京：天津大學出版社，1990 .[2]黃章勇．光纖通信用光電子器件和組件[M]．北京：北京郵電大學出版社，2022. [3] 黃章勇．光纖通信用新型光無源器件[M]．北京：北京郵電大學出版社，2022.[4] 孫學軍，張述軍等． DWDM 傳輸系統(tǒng)原理與測試．北京：人民郵電出版社，1997. [5] 紀越峰．光波分復用系統(tǒng)[M]．北京：北京郵電大學出版社,1999 .[6]原榮．光纖通信技術[M]．機械工業(yè)出版社，2022課程設計說明書 第 2 頁