波分復(fù)用光纖通信系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　湖南工業(yè)大學(xué)</b></p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì)</p><p><b>　　資 料 袋</b></p><p>　　計(jì)算機(jī)與通信 學(xué)院（系、部） 2015 ~ 2016 學(xué)年第 2 學(xué)期 </p><p>　　課程名稱

2、 數(shù)字光纖通信 </p><p>　　指導(dǎo)教師 劉豐年 職稱 教授 </p><p>　　學(xué)生姓名 張永 專業(yè)班級(jí) 通信1301班 學(xué)號(hào) 13408200131 </p><p>　　題 目

3、 波分復(fù)用光纖通信系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　成 績(jī) </p><p>　　起止日期 2016 年 06月 5 日～ 2016 年 06 月 18 日</p><p>　　目 錄 清 單</p><p>

4、<b>　　湖南工業(yè)大學(xué)</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　2015—2016學(xué)年第 2學(xué)期</p><p>　　計(jì)算機(jī)與通信 學(xué)院 通信工程 專業(yè) 1301 班級(jí)</p><p>　　課程名稱：

5、 數(shù)字光纖通信 </p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 波分復(fù)用光纖通信系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　完成期限：自 2016 年 06 月 5日至 2016 年06月18 日共 2 周</p>

6、<p>　　指導(dǎo)教師（簽字）： 年 月 日</p><p>　　系（教研室）主任（簽字）： 年 月 日</p><p><b>　　數(shù)字光纖通信</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)說(shuō)明書<

7、;/b></p><p>　　起止日期： 2016年 06 月 05 日 至 2016年 06 月 18 日</p><p><b>　　計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院</b></p><p>　　2016年 06 月 16 日</p><p>　　波分復(fù)用光纖通信系統(tǒng)</p><p><b>

8、　　一、設(shè)計(jì)原理</b></p><p>　　WDM技術(shù)就是為了充分利用單模光纖損耗帶來(lái)的巨大帶寬資源，根據(jù)每一信道光波的頻率（或波長(zhǎng)）不同可以將光纖的損耗窗口劃分成若干個(gè)信道，把光波作為信號(hào)的載波，在發(fā)送端采用波分復(fù)用器（合波器）將不同規(guī)定波長(zhǎng)的信號(hào)光載波合并起來(lái)送入一根光纖進(jìn)行傳輸;在接收端，再油一波分復(fù)用器（合波器）將不同波長(zhǎng)承載不同信號(hào)的光載波分開(kāi)的復(fù)用方式。由于不用波長(zhǎng)的光載波信號(hào)可以看作互

9、相獨(dú)立的（不考慮光纖非線性時(shí)），從而在一根光纖中可實(shí)現(xiàn)多路光信號(hào)的復(fù)用傳播。波分復(fù)用系統(tǒng)原理圖如圖1所示。</p><p>　　完整的WDM紫銅由以下兩類比分組成：一類是WDM分波前后所需的元件，如EDFA、Mux/DeMux(Multiplexer/DeMultiplexer,合波/分波多工器)便屬此類；一類是WDM的應(yīng)用，如OADM(Optical Add/Drop Mulitiplexer,光塞取多工器)，

10、OXC（Optical Cross Connects,光交換鏈接器）。</p><p>　　EDFA是WDM系統(tǒng)中最重要的元件之一，不需經(jīng)光電轉(zhuǎn)換便可放大光能量。在EDFA的制造上是以常規(guī)石英系光纖為母材摻進(jìn)鉺離子，由于鉺離子的摻入，提供了一個(gè)1550nm的能帶，使得原本的訊號(hào)和高功率泵浦激光（pumping laser,波長(zhǎng)980nm或1480nm,功率10-1500mW）得到提高光訊號(hào)的強(qiáng)度，而不需將光訊號(hào)轉(zhuǎn)

11、化成電訊號(hào)后才得以放大。</p><p>　　Mux/DeMux是WDM系統(tǒng)使用中不可或缺的兩種元件。也就是我們常說(shuō)的復(fù)用、解復(fù)用器，DWDM使光導(dǎo)纖維網(wǎng)絡(luò)能同時(shí)傳送數(shù)個(gè)波長(zhǎng)的訊號(hào)，而Mux則是負(fù)責(zé)將數(shù)個(gè)波長(zhǎng)匯集至一起的元件；DeMux則是負(fù)責(zé)將匯集至一起的波長(zhǎng)分開(kāi)的元件。OADM是WDM系統(tǒng)中一個(gè)重要的應(yīng)用元件，其作用是在一個(gè)光導(dǎo)纖維傳送網(wǎng)絡(luò)中塞入/取出（Add-Drop）多個(gè)波長(zhǎng)信道；置OADM于網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點(diǎn)處

12、，以控制不同波長(zhǎng)信道的光訊號(hào)傳至適當(dāng)?shù)奈恢谩?lt;/p><p>　　OXC設(shè)置于網(wǎng)絡(luò)上重要的匯接點(diǎn)，匯集各方不同波長(zhǎng)的輸入，再將各訊號(hào)以適當(dāng)?shù)牟ㄩL(zhǎng)輸送至合適的光導(dǎo)纖維中。它可提供光導(dǎo)纖維切換（Fiber switching,連接不同光導(dǎo)纖維，波長(zhǎng)不裝換）、波長(zhǎng)切換（Wave length switching,連接不同光導(dǎo)纖維，波長(zhǎng)經(jīng)轉(zhuǎn)換）、及波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換（Wave length conversion,輸出至同一光導(dǎo)纖維

13、，波長(zhǎng)經(jīng)轉(zhuǎn)換）三種切換功能。OXC并提供路由恢復(fù)、波長(zhǎng)管理、及話務(wù)彈性調(diào)度。單模光纖的傳輸譜分為四個(gè)窗口：①1280～1350nm，簡(jiǎn)單可稱為1310nm窗口，也稱第二波段；②1530～1560nm，簡(jiǎn)稱為1550nm窗口，也稱為第三波段或C波段；③1560～1620nm，簡(jiǎn)稱為第四波段或L波段；④1350～1530nm，簡(jiǎn)稱為第五波段?？紤]到單模光纖在1310nm附近具有最低色散，且在1550nm波長(zhǎng)處具有最低損耗。本實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)方案是：

14、波分復(fù)用系統(tǒng)的兩個(gè)光載波的波長(zhǎng)分別采用1310nm和1550nm,。實(shí)驗(yàn)原理框圖如圖2。</p><p>　　圖2 波分復(fù)用系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)框圖</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)步驟</b></p><p>　　注意：1.波分復(fù)用器屬易損器件，應(yīng)輕拿輕放。</p><p>　　2.光器件連接時(shí)，注意要用力均勻。</p&

15、gt;<p>　　第一部分：雙模擬信號(hào)的波分復(fù)用（圖2-A）：</p><p>　　1.電氣實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線的連接：關(guān)閉系統(tǒng)電源，將1310nm光端機(jī)的模擬信號(hào)源正弦波輸出端與1310nm光發(fā)送模塊的模擬信號(hào)輸入端口（P203）連接；將1550nm光端機(jī)的模擬信號(hào)源正弦波輸出端與1550nm光發(fā)送模塊的模擬信號(hào)輸入端口（P203）連接；分別將兩個(gè)光發(fā)送模塊的開(kāi)關(guān)S200撥向模擬傳輸端。</p>

16、<p>　　2.光路部分的鏈接：</p><p>　　I.取下1310nm光發(fā)/光收端口上的紅色橡膠保護(hù)套；</p><p>　　II.取一只波分復(fù)用器，取下其雙光纖端的兩根光纖的橡膠保護(hù)套；</p><p>　　III.將波分復(fù)用器的1310端與1310nm光發(fā)送端口（1310nm TX）的法蘭盤對(duì)接，即：將光纖小心地插入法蘭盤，在插入的同時(shí)保證光跳線

17、的凸起部分與法蘭盤凹槽完全吻合，然后擰緊固定帽即可；</p><p>　　IV.同時(shí)將波分復(fù)用器的1550端與1310nm光接送端口（1310nm RX）的法蘭盤對(duì)接。</p><p>　　V.用同樣的方法將另一只波分復(fù)用器與1550nm光端機(jī)的連接。</p><p>　　VI.取一只法蘭盤，取下其兩端的保護(hù)套，取下兩只波分器單光纖端光纖的保護(hù)套，分別將它們與法蘭盤

18、連接好。</p><p>　　VII將光跳線的B端與光接收端口的法蘭盤對(duì)接，方法同上。</p><p>　　3.開(kāi)啟系統(tǒng)電源，分別用示波器觀察1310光端機(jī)的模擬信號(hào)輸出端與1550nm光端機(jī)的模擬信號(hào)輸入端的波形和1310光端機(jī)的模擬信號(hào)輸入端與1550nm光端機(jī)的模擬信號(hào)輸出端的波形，調(diào)整兩個(gè)光接收機(jī)的可調(diào)電位器（R257、R242），使輸出波形達(dá)到最好。</p><

19、;p>　　第二部分：模擬信號(hào)/數(shù)字信號(hào)的波分復(fù)用（圖2-B）：</p><p>　　1.電氣實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線的連接：關(guān)閉系統(tǒng)電源，將1310nm光端機(jī)的模擬信號(hào)源正弦波輸出端與1310nm光發(fā)送模塊的模擬信號(hào)輸入端口（P203）連接，將S200撥向模擬傳輸端；將1550nm光端機(jī)的固定頻率信號(hào)源的BS輸出端與1550nm光發(fā)送模擬的數(shù)字信號(hào)輸入端口（P202）連接，將S200撥向數(shù)字傳輸端。</p>

20、<p>　　2.光路部分的連接，與第一部分的連接相同。</p><p>　　3.開(kāi)啟系統(tǒng)電源，分別用示波器觀察1310光端機(jī)的數(shù)字信號(hào)輸出端與1550nm光端機(jī)的數(shù)字信號(hào)輸入端的波形和1310光端機(jī)的模擬信號(hào)輸入端與1550nm光端機(jī)的模擬信號(hào)輸出端的波形，調(diào)整兩個(gè)光接收機(jī)的可調(diào)電位器（R257、R242），使輸出波形達(dá)到最好。</p><p>　　第三部分：雙數(shù)字信號(hào)的波分復(fù)用

21、（圖2-C）：</p><p>　　1.電氣實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線的連接：關(guān)閉系統(tǒng)電源，將1310nm光端機(jī)的固定速率信號(hào)源的FS輸出端與1310nm光發(fā)送模塊的數(shù)字信號(hào)輸入端口（P202）連接，將S200撥向數(shù)字傳輸端；將1550nm光端機(jī)的固定速率信號(hào)源BS輸出端與1550nm光發(fā)送模塊的數(shù)字信號(hào)輸入端口（P202）連接，將S200撥向數(shù)字傳輸端。</p><p>　　2.光路部分的連接，與第一部分

22、的連接相同。</p><p>　　3.開(kāi)啟系統(tǒng)電源，分別用示波器觀察1310光端機(jī)的數(shù)字信號(hào)輸出端與1550nm光端機(jī)的數(shù)字信號(hào)輸出端的波形和1310光端機(jī)的數(shù)字信號(hào)輸入端與1550nm光端機(jī)的數(shù)字信號(hào)輸出端的波形，調(diào)整兩個(gè)光接收機(jī)的可調(diào)電位器（R257、R242），使輸出波形達(dá)到最理想狀態(tài)。</p><p>　　三、設(shè)計(jì)需要的實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備</p><p>　　1

23、.RC-GT-II光纖通信原理試驗(yàn)箱</p><p><b>　　2.雙蹤模擬示波器</b></p><p>　　3.FC-FC波分復(fù)用器兩個(gè)</p><p>　　4.FC-FC法蘭盤一個(gè)</p><p><b>　　四、結(jié)果分析</b></p><p>　　1. 雙模擬信號(hào)

24、的波分復(fù)用</p><p>　　按步驟實(shí)驗(yàn)將實(shí)驗(yàn)箱上1310nm光端機(jī)的TX端接入波分復(fù)用器1的1310端口，1550nm光端機(jī)的TX端接入同一復(fù)用器1的1550端口。實(shí)驗(yàn)箱上的1310nm光端機(jī)的RX端接入另一復(fù)用器2的1550端口，1550nm光端機(jī)的RX端接入復(fù)用器2的1310端口。再用光跳線將兩波分復(fù)用器相連，實(shí)現(xiàn)一根光纖傳輸。測(cè)得的結(jié)果圖為：</p><p>　　1310光端機(jī)的

25、模擬信號(hào)輸入端與1550nm光端機(jī)的模擬信號(hào)輸出端的波形：</p><p>　　1310光端機(jī)的模擬信號(hào)輸出端與1550nm光端機(jī)的模擬信號(hào)輸入端的波形：</p><p>　　2. 模擬信號(hào)/數(shù)字信號(hào)的波分復(fù)用：</p><p>　　電氣實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線按步驟連接，1310nm光端機(jī)做數(shù)字傳輸，1550nm光端機(jī)做模擬傳輸。光路部分的連接是在第一部分的基礎(chǔ)上將1310nm光

26、端機(jī)的RX改接到復(fù)用器2的1310端口，1550nm光端機(jī)的RX該接到復(fù)用器2的1550nm端口。測(cè)得的結(jié)果圖為：</p><p>　　1310nm光端機(jī)的數(shù)字信號(hào)輸入端與輸出端的波形：</p><p>　　1550nm光端機(jī)的模擬信號(hào)輸入端與輸出端的波形：</p><p>　　3. 雙數(shù)字信號(hào)的波分復(fù)用：</p><p>　　只改變電氣實(shí)驗(yàn)

27、導(dǎo)線連接，按步驟連接。1310nm和1550nm光端機(jī)均做數(shù)字傳輸。測(cè)得的結(jié)果圖為：</p><p>　　1310nm光端機(jī)的數(shù)字信號(hào)輸入端與輸出端的波形：</p><p>　　1550nm光端機(jī)的數(shù)字信號(hào)輸入端與輸出端的波形：</p><p>　　結(jié)果分析:從以上波形圖可以看出,輸入端波形與波分復(fù)用器相應(yīng)端的輸出波形是一樣的,調(diào)節(jié)相應(yīng)的增益調(diào)節(jié)兩波形會(huì)同時(shí)變化.可

28、以看出很好的實(shí)現(xiàn)了光纖通信系統(tǒng)的波分復(fù)用.</p><p>　　五、光纖通信系統(tǒng)仿真</p><p><b>　　結(jié)構(gòu)圖</b></p><p><b>　　光纖8波長(zhǎng)復(fù)用分析</b></p><p><b>　　結(jié)果</b></p><p><b

29、>　　計(jì)算結(jié)果:</b></p><p><b>　　輸出眼圖</b></p><p><b>　　總結(jié)與心得 </b></p><p>　　通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我不僅加深了對(duì)數(shù)字光纖通信的理解，將理論很好地應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中去，而且我還學(xué)會(huì)了如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己。我覺(jué)得做課

30、程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)太多，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們了解了很多元件的功能，并且對(duì)于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識(shí)。</p><p>　　通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)