光纤通信课程设计报告--直接光强激光调制的数字光发射设计.docVIP

课程设计 班 级： vvvvv 姓 名： vvvv 学 号： vvvvvvv 指导教师： vvvv 成 绩： 直接光强激光调制的数字光发射机设计 1 设计目的 （1）培养学生正确的设计思想，理论联系实际的工作作风，严肃认真、实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神。 （2）巩固所学的专业技术知识初步的独立设计能力； 3）通过课程设计实践，了解并掌握的一般设计方法，更好地将理论与实践相结合提高综合运用所学理论知识独立分析和解决问题的能力2.1 光纤 光纤是光导纤维的简写，一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的原理而达成的光传导工具。是2.2 光纤传输 光纤传输，即以光线为介质进行传输。光纤，不仅可用来传输模拟信号和数字信号，而且可以满足视频传输的需求。其数据传输率能达几千Mbps。如果在不使用中继器的情况下，传输范围能达到6-8km。2.2.1 光纤传输原理 由发光二极管LED或注入型激光二极管ILD发出光信号沿光媒体传播，在另一端则有PIN或APD光电二极管作为检波器接收信号。对光载波的调制为移幅键控法，又称亮度调制。典型的做法是在给定的频率下，以光的出现和消失来表示两个二进制数字。发光二极管LED和注入型激光二极管ILD的信号都可以用这种方法调制，PIN和ILD检波器直接响应亮度调制。 功率放大──将光放大器置于光发送端之前，以提高入纤的光功率。使整个线路系统的光功率得到提高。在线中继放大──建筑群较大或楼间距离较远时，可起中继放大作用，提高光功率。前置放大──在接收端的光电检测器之后将微信号进行放大，以提高接收能力。光传输中产生的失真光在光纤中传输时，也会产生一些失真，产生失真的原因有以下几点:在光纤传输系统中，由于半导体激光器的电/光转换特性的非线性，使输出的光信号与激励电流的变化不一致导致了失真，它称为调制失真。调制指数M值不 允许太大，选择高性能、预失真处理技术强的光发射机很有必要，预失真处理技术是利用人为的设计产生预失真改善调制线性，达到消除和减轻光纤传输系统中 CSO与CTB的目的。在光传输系统中，由于驱动RF放大器和接收RF放大器产生失真的机会很小，线性PIN光电二极管因信号电平不太高，产生的微小失真可不计，而它的主要原因来自于半导体激光器调制特性的失真和光纤的色散。激光器在光强度调制时，光的波长会发生变化，出现附加频率调制，使信号频率展宽，出现啁啾效应主要表现为CSO失真。光纤的色散特性会使不同波长的群时延发生差异，形成到达终端的时间会先后不一致所引起的失真，主要是CSO失真。在光纤传输系统中产生的失真主要是CSO失真，而CTB失真的程度远比CSO失真小，为了确保系统的传输质量，使系统载噪比和失真性能处于合理的范围之内，采取的措施一般利用CNR指标来平衡CSO、CTB指标。如果增加或者减小CNR值1dB，那么CSO就会恶化或者改善1dB，CTB指标就会恶化或者改善2dB。3.1 激光器 主要包括激励源(泵浦系统)（或抽运）、具有亚稳态能级的工作介质(激光增益媒质)和谐振腔3部分。激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态，为实现并维持粒子数反转创造条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位，从而实现光放大。谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的定向性和相干性。 （1）激光工作物质 是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质体系，有时也称为激光增益媒质，它们可以是固体（晶体、玻璃）、气体（原子气体、离子气体、分子气体）、半导体和液体等媒质。对激光工作物质的主要要求，是尽可能在其工作粒子的特定能级间实现较大程度的粒子数反转，并使这种反转在整个激光发射作用过程中尽可能有效地保持下去；为此，要求工作物质具有合适的能级结构和跃迁特性。 （2）激励(泵浦)系统 是指为使激光工作物质实现并维持粒子数反转而提供能量来源的机构或装置。 （3）光学共振腔 通常是由具有一定几何形状和光学反射特性的两块反射镜按特定的方式组合而成。作用为： ①提供光学反馈能力，使受激辐射光子在腔内多次往返以形成相干的持续振荡。 ②对腔内往返振荡光束的方向和频率进行限制，以保证输出激光具有一定的定向性和单色性。 3.2 激光光源的工作原理 激光光源由工作物质、泵浦激励源和谐振腔3部分组成。工作物质中的粒子（分子、原子或离子）在泵浦激励源的作用下，被激励到高能级的激发态，造成高能级激发态上的粒子数多于低能级激发态上的粒子数，即形成粒子数反转。粒子从高能级跃迁到低能级时，就产生光