【正文】 s core and simpler terms, there is a maximum angle from the fiber axis at which light may enter the fiber so that it will propagate, or travel, in the core of the fiber. The sine of this maximum angle is the numerical aperture (NA) of the fiber. Fiber with a larger NA requires less precision to splice and work with than fiber with a smaller NA. Singlemode fiber has a small NA.Multimode fiberFiber with large core diameter (greater than 10 micrometers) may be analyzed by geometrical optics. Such fiber is called multimode fiber, from the electromagnetic analysis (see below). In。 at the Volta Laboratory in Washington, ., to transmit voice signals over an optical beam.[9] It was an advanced form of telemunications, but subject to atmospheric interferences and impractical until the secure transport of light that would be offered by fiberoptical systems. In the late 19th and early 20th centuries, light was guided through bent glass rods to illuminate body cavities.[10] Junichi Nishizawa, a Japanese scientist at Tohoku University, also proposed the use of optical fibers for munications in 1963, as stated in his book published in 2004 in India.[11] Nishizawa invented other technologies that contributed to the development of optical fiber munications, such as the gradedindex optical fiber as a channel for transmitting light from semiconductor lasers.[12][13] The first working fiberoptical data transmission system was demonstrated by German physicist Manfred B246。 previous optical fibers had relied on air or impractical oils and waxes as the lowindex cladding material. In 1880 Alexander Graham Bell and Sumner Tainter invented the 39。4239。4139。2739。最后衷心感謝所有關(guān)心和給我經(jīng)歷的人。感謝我的大學(xué)輔導(dǎo)員皮若蘭，在我大學(xué)四年期間給了我們很多關(guān)心和幫助，也要感謝大學(xué)期間給我上課的老師們，是他們傳授給了我很多知識(shí)和道理，讓我受益匪淺。在論文開始的初期，我對(duì)于論文的結(jié)構(gòu)以及文獻(xiàn)選取等方面都有很多問題，老師都給了我的詳細(xì)介紹，在寫論文期間，老師時(shí)常監(jiān)督我的進(jìn)度，嚴(yán)格按時(shí)表進(jìn)行中期檢查，讓我能夠監(jiān)督自己跟上進(jìn)度，到了仿真之前的階段，老師又給我提供了仿真所用軟件，讓我有足夠的時(shí)間去學(xué)習(xí)軟件的使用。致 謝畢業(yè)設(shè)計(jì)完成了，在這個(gè)過程中我學(xué)到了很多東西。所以在40Gb/s 的傳輸系統(tǒng)中采用RZ、CSRZ 等調(diào)制格式，要求更為復(fù)雜的色散管理。第三節(jié) 本章小結(jié)本章節(jié)主要介紹了Optisystem軟件的功能等，以及利用Optisystem軟件對(duì)RZ碼、NRZ碼、CSRZ碼進(jìn)行了模擬仿真，得到了各個(gè)碼型的模擬光譜圖和相應(yīng)的眼圖，并加以簡(jiǎn)單分析得出結(jié)論。 由Optisystem 軟件模擬所得的眼圖結(jié)果可知，從圖中可以看出 RZ 和CSRZ 的眼圖差別很小，這是因?yàn)樗鼈兺瑸闅w零碼，區(qū)別在于兩者的占空比不同，CSRZ 的占空比大于 RZ的。CSRZ 就光譜形狀而言與 NRZ相比，其載波頻率成分被被抑制，但頻率相隔為一個(gè)比特率頻率的兩個(gè)線型光譜線形光譜卻凸顯出來，且兩個(gè)線性光譜之間的間隔為一個(gè)比特頻率在此例中為 40G 。 　　第二節(jié) 碼型仿真及其分析OptiSystem軟件仿真如下：選取適當(dāng)?shù)脑M成如圖所示模塊：圖31 RZ產(chǎn)生模塊圖32 NRZ產(chǎn)生模塊圖33 CSRZ產(chǎn)生模塊仿真結(jié)果如下所示：圖34 RZ光譜圖圖35 NRZ光譜圖圖36 CSRZ光譜分析元件1光譜圖圖37 CSRZ光譜分析元件2光譜圖其中RZ,NRZ,CSRZ三種碼型的眼圖如下所示：圖38 RZ眼圖圖39 NRZ眼圖圖310 CSRZ眼圖由上述光譜圖可知，NRZ 信號(hào)光譜，在一階邊帶和基帶上是最緊湊的，這就導(dǎo)致在 WDM系統(tǒng)里由波形變形和相干串?dāng)_所造成的眼圖張開代價(jià)相對(duì)較小。這個(gè)報(bào)告包括詳細(xì)的OptiSystem方案文件的信息。 　　32．參數(shù) 定義、瀏覽和繪出多維參數(shù)的掃描圖。每個(gè)通道都有不同的顏色，這使得在方案圖中相交的通道很清楚地被區(qū)分開。 　　29．方案圖演示 當(dāng)光標(biāo)放置在輸出端口上時(shí)，在方案圖上將會(huì)持續(xù)（這個(gè)選項(xiàng)可以啟動(dòng)或者禁用）或者作為工具提示，演示這個(gè)端口的信號(hào)值。拖動(dòng)的功能可以更容易和快速的建立連接和在圖形窗口中加入圖形。用密碼來保護(hù)器件以增加安全性。器件搜索功能為用戶提供了一個(gè)節(jié)省時(shí)間的工具，來找到特定的器件。與通道和通道跟蹤相結(jié)合，功率預(yù)算計(jì)算允許用戶在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中分配系統(tǒng)余量。庫(kù)中所有的電子器件都支持這個(gè)功能。 　　23．器件庫(kù) 在光源、調(diào)制器、放大器、接收器、濾波器、色散補(bǔ)償、脈沖發(fā)生器、信號(hào)處理、工具以及光網(wǎng)絡(luò)庫(kù)中，加入了超過50種新單色器件。這些設(shè)計(jì)版本可以相互獨(dú)立的被計(jì)算和修改，但是來自于不同版本的計(jì)算結(jié)果可以合并起來進(jìn)行比較。這個(gè)界面可以讓用戶快速而有效的創(chuàng)建和修改自己的設(shè)計(jì)。因此，一個(gè) OSA或WDM分析儀可以加在相同的監(jiān)視器上，一旦一個(gè)計(jì)算完成，就不需要再次運(yùn)算。 　　22． 觀察儀 客戶可以在任何器件使用觀察儀來打開端口數(shù)據(jù)監(jiān)視器，并且存取結(jié)果。 　　20． 網(wǎng)絡(luò)器件 復(fù)用器∕解復(fù)用器 ，上路∕下路 ，陣列波導(dǎo)光柵，靜態(tài)和動(dòng)態(tài)開關(guān)，循環(huán)∕環(huán)形元件，交叉連接，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。 電濾波器件的內(nèi)部庫(kù)包括實(shí)際的、頻率相關(guān)的參數(shù)。如果噪聲用概率密度函數(shù)（PSD）來描述，PIN或者APD將采用基于高斯近似的準(zhǔn)分析模型來計(jì)算噪聲的作用。通過利用半導(dǎo)體激光器的多功能特性，可以完成放大和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。 　　18． 光放大器 EDFA和拉曼放大器已經(jīng)成為光纖網(wǎng)絡(luò)所需的器件，從WDM網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)器到CATV接線放大器，都有著廣泛的應(yīng)用。對(duì)于任意的WDM信號(hào)，OptiSystem采用一種非線性色散傳播的單模光纖模型，用以說明信號(hào)的振幅和相位受影響的現(xiàn)象和效果。 對(duì)于隨即數(shù)字發(fā)生器，編碼器和比特序列產(chǎn)生器允許用戶在不同的調(diào)制模式和算法之間進(jìn)行選擇。使用OptiSystem，用戶可以輸入測(cè)量過的數(shù)據(jù)來評(píng)估速率方程所需的那些參數(shù)。 　　16． 發(fā)射器 發(fā)射器件庫(kù)包括了所有與光信號(hào)產(chǎn)生和編碼相關(guān)的器件，例如半導(dǎo)體激光器、調(diào)制器、編碼器和比特序列發(fā)生器等。OptiSystem也能優(yōu)化任何參數(shù)，使任何結(jié)果最大或者最小，或者搜尋目標(biāo)結(jié)果。生成的圖形組成大小可調(diào)、可以移動(dòng)的圖形窗口，這些窗口可以形成一個(gè)可以保存和重新使用的結(jié)果圖。根據(jù)可利用的計(jì)算資源，用戶可以控制線程的數(shù)目，加速計(jì)算的過程。這就允許用戶可以比較這些設(shè)計(jì)。每個(gè)方案文件包含多個(gè)設(shè)計(jì)版本。CIDF域使用運(yùn)行調(diào)度法、支持條件、數(shù)據(jù)相關(guān)迭代和真循環(huán)。 　　11．狀態(tài)技術(shù)計(jì)算數(shù)據(jù)流 計(jì)算調(diào)度程序根據(jù)選擇的數(shù)據(jù)流模式，通過確定器件模塊的執(zhí)行等級(jí)來控制模擬過程。 　　9． 自定義器件 用戶可以基于子系統(tǒng)和自定義庫(kù)，或者利用諸如Matlab之類的第三方軟件工具來聯(lián)合模擬，來創(chuàng)建新的器件。 　　8． 用子系統(tǒng)分級(jí)模擬 為了使模擬工具靈活和有效，那么在系統(tǒng)級(jí)、子系統(tǒng)級(jí)和器件級(jí)等不同層次上，提供模型就是必需的。這就使用戶可以在模擬完成后直接處理，而不必重新計(jì)算。信號(hào)功率、增益、噪聲系數(shù)以及OSNR也包含在WDM分析工具中。 　　5． 質(zhì)量和性能的算法 為了預(yù)測(cè)系統(tǒng)性能，OptiSystem將采用分析法，或者對(duì)于受中間信號(hào)串?dāng)_和噪聲所限制的系統(tǒng)采用半分析技術(shù)，分別計(jì)算出諸如BER和Q因子等參數(shù)。 　　4． 混合信號(hào)表示 在器件庫(kù)中，對(duì)于光信號(hào)和電信號(hào)，OptiSystem處理混合信號(hào)格式。 　　2． 器件測(cè)量 OptiSystem能讓用戶進(jìn)入那些可以從實(shí)際的器件中測(cè)量的參數(shù)。其主要特點(diǎn)為： 　　1. 器件庫(kù) 為了完全發(fā)揮效率，器件模塊應(yīng)該再現(xiàn)真實(shí)器件的實(shí)際的性能，確定由于選擇精度和效率引起的影響。因?yàn)槭菫榱朔舷到y(tǒng)設(shè)計(jì)者、光通訊工程師、研究人員和學(xué)術(shù)界的要求而設(shè)計(jì)的，OptiSystem滿足了急速發(fā)展的光子市場(chǎng)對(duì)一個(gè)強(qiáng)有力而易于使用的光系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具的需求。巨大的有源和無源器件的庫(kù)包括實(shí)際的、波長(zhǎng)相關(guān)的參數(shù)。它的性能可以通過附加的用戶器件庫(kù)和完整的界面進(jìn)行擴(kuò)展，而成為一系列廣泛使用的工具。 OptiSystem（光通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件）是一款創(chuàng)新的光通訊系統(tǒng)模擬軟件包，它集設(shè)計(jì)、測(cè)試和優(yōu)化各種類型寬帶光網(wǎng)絡(luò)物理層的虛擬光連接等功能于一身，從長(zhǎng)距離通訊系統(tǒng)到 LANS和MANS都使用。這些系統(tǒng)通常包含多個(gè)信號(hào)通道、不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、非線性器件和非高斯噪聲源，對(duì)它們的設(shè)計(jì)和分析是相當(dāng)?shù)膹?fù)雜和需要高強(qiáng)度勞動(dòng)的。第四節(jié) 本章小結(jié) 本章在本科階段所學(xué)習(xí)的通信原理課程的基礎(chǔ)上首先介紹了光譜分析的理論基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)1/3RZ碼、NRZ碼、CSRZ碼三種碼型的ASK、DPSK調(diào)制的光譜分別進(jìn)行了分析，并給出了各個(gè)碼型的光譜圖加以參考。從波形上看不出它們的差別，因此它們的光譜是一樣的?？梢?guī)定為：前后有相位差 л 代表數(shù)字信息“1”，相位差為 0 代表數(shù)字信息“0”。此時(shí)有 （）NRZ信號(hào)的光譜為： 圖22 NRZ碼光功率譜示意圖CSRZ的光譜分析:當(dāng)輸入的脈沖信號(hào)為其中為偏置電壓，又MZM的輸出光場(chǎng)公式： （）輸出光強(qiáng)公式： ()將條件代入上述公式有： ()將其展開得到： ()則可得到表示“1”的波形為： ()對(duì)其進(jìn)行傅氏變換得： ()得到CSRZ的光譜為： ()其光譜圖如圖所示： 圖23 CSRZ碼光功率譜示意圖1/2RZ的光譜分析：在上面的分析中，當(dāng)為占空比為1/2的矩形脈沖時(shí)，即脈沖寬度時(shí)，其頻譜函數(shù)為 ()當(dāng)，的取值情況：因此離散譜中有直流分量；m為奇數(shù)時(shí)，此時(shí)有離散譜，因而有定時(shí)信號(hào)；m為偶數(shù)時(shí)，此時(shí)無離散譜。設(shè)矩形脈沖： （）對(duì)其傅里葉變換得頻譜為： （）由傅里葉變換位移性質(zhì)： （）功率譜： （）在M元ASK調(diào)制中，信號(hào)序列表示為： 其中是信號(hào)碼型若是等概率分布的，則有： （）假設(shè)信號(hào)碼型中則有： （）在M元ASK傳輸中，符號(hào)率：所以頻譜利用率為：,當(dāng)M=2是，對(duì)于幅度調(diào)制信號(hào)，在波形上，它的幅度隨基帶信號(hào)規(guī)律而變化；在頻譜結(jié)構(gòu)上，是在基帶信號(hào)頻譜基礎(chǔ)上做簡(jiǎn)單的線性搬移。設(shè)S(t)頻譜為S(ω)， 頻譜為： （）2ASK信號(hào)的頻譜是將數(shù)字基帶頻譜中心搬移到載頻處，帶寬為基帶帶寬的兩倍；又由 可知，基帶信號(hào)是由若干基本脈沖組成的，因而基帶信號(hào)的帶寬完全由基本脈沖帶寬決定。那么在接收端我們就可以根據(jù)載波的有無還原出數(shù)字信號(hào)的1和0。幅度鍵控可以通過乘法器和開關(guān)電路來實(shí)現(xiàn)。加寬碼元寬度，就會(huì)增加信號(hào)碼元的能量，也能減小由于信道特性引起的碼間干擾