③ SC型。其结构尺寸与FC型相同,端面处理采用拱型凸面或PC研磨方式。 ④ DIN47256型。由德国开发。
⑤ 双锥型连接器。由美国贝尔实验室开发研制。 (5)固定连接
光纤与光纤的连接有两种,活动连接和永久性连接。以上介绍了活动连接。永久性连接有粘接法和熔接法,目前多用熔接法。 3.4.1 光定向耦合器
1.光定向耦合器的结构(图见书) 2.光纤式定向耦合器的参数
下面以232定向耦合器为例来说明。 (1)隔离度A
由端1输入的光功率P1应从端2和端3输出,端4理论上应无光功率输出。但实际上端4还是有少量光功率输出(P4),其大小就表示了1、4两个端口的隔离程度。隔离度A表示为
A1、??10log4P4P1(dB)
一般情况下,要求A?20dB (2)插入损耗L
它表示了定向耦合器损耗的大小。插入损耗等于输出光功率之和与输入光功率之比的分贝值,用L表示为
L??10logP2?P3P1(dB)
一般情况下,要求L≤0.5dB (3)分光比T
分光比等于两个输出端口的光功率之比,如从端1输入光功率,则端2和端3分光比 T?P3P2
一般情况下,定向耦合器的分光比为1︰1~1︰10。 3.4.2光隔离器与光环行器 1.
光隔离器的工作原
2.
三端口光环行器
? 对于光隔离器与光环行器来讲,它们都是希望从输入端口输入的光信号到输出端口时,衰减
尽量小,即要求器件的插入损耗要小;对于不应有输出的端口,要求隔离度要高。? 器件典型的插入损耗为1dB左右,隔离度为40~50dB。 3.4.3 光滤波器
F-P腔型光滤波器的主体是F-P谐振腔。
描述F-P腔型光滤波器的特性参数主要是自由谱域(FSR)及带宽(BW)。 (1)自由谱域(FSR):为相邻波长之间的距离 (2)带宽(BW):为谐振峰降至一半时所对应的频带宽度,又称为3dB带宽。
第4章 光纤通信系统
4.1 IM-DD光纤通信系统 4.1.1 光纤通信中的线路码型
分组码常用mBnB表示,它是把输入码流每m比特分成一组,然后把每组编成n比特输出。每组的m个二进制码,记为mB,变换为n个二进制码,记为nB,因此称为mBnB码,其中m和n都是正整数,通常n>m,一般选取n=m+1。常用的mBnB码有1B2B、3B4B、5B6B、8B9B和17B18B等。 4.1.2 光发射机
光发射机是把从电端机送来的电信号转变成光信号,并送入光纤线路进行传输。 4.1.2.1 对光发射机的要求 1.有合适的输出光功率
光发射机的输出光功率,是指耦合进光纤的功率,亦称入纤功率。光源应有合适的光功率输出,一般为0.01mW~5mW。 2.有较好的消光比
消光比的定义为全“1”码平均发送光功率与全“0“码平均发送光功率之比。可用下式表示:
EXT=10lgP11P00(dB)
3.调制特性要好
所谓调制特性好,是指光源的P?I曲线在使用范围内线性特性好,否则在调制后将产生非线性失真。
4.1.2.2 光源的调制
◆ 光源的调制的基本概念就是用电信号(调制信号)去改变光载波的某一特征参量。 ◆ 光源的调制可分的直接调制(内调制)和间接调制(外调制)两大类 1.有直接调制(内调制)
直接调制就是将电信号直接注入光源,使其输出的光载波信号的强度随调制信号的变化而变化,又称为内调制。 2.间接调制(外调制)
间接调制不直接调制光源,而是利用晶体的电光、磁光和声光特性对LD所发出的光载波进行调制,即光辐射之后再加载调制电压,使经过调制器的光载波得到调制,这种调制方式又称作外调制。 4.1.2.3 光发射机的基本组成 1.光发射机的基本组成(图见书)
2.光发射机各部分功能
(1)均衡放大:补偿由电缆传输所产生的衰减和畸变。
(2)码型变换:将HDB3码或CMI码变换为单极性“0”“1”码。 (3)复用:用一个大传输信道同时传送多个低速信号的过程。 (4)扰码:使信号达到“0”、“1”等概率出现,利于时钟提取。 (5)时钟提取:提取PCM中的时钟信号,供给其它电路使用。 (6)调制(驱动)电路:完成电/光变换任务。 (7)光源:产生作为光载波的光信号。
(8)自动功率控制(APC):保持光源输出功率的稳定(图见书)。 (9)自动温度控制(ATC):使激光器的输出特性保持稳定(图见书)。 4.1.3 光接收机
4.1.3.1 光接收机的基本组成 1.光接收机的基本组成(图见书) 2.光接收机的各部分功能 (1)光电检测器?
光电检测器的作用是将由发送光端机经光纤传过来的光信号转变为电信号,即具有光/电转换功能。
(2)前置放大器?
将光检测器转换的微弱光信号放大到一定程度,以便获得最高信噪比。 (3)主放大器?
将前置放大器输出的信号放大到判决电路所需要的信号电平。重高增益,还有它的增益受AGC电路控制,输出电压为1~3V。 (4)均衡器?
保证信号在判决时不存在码间干扰。 (5)判决器和时钟恢复电路?
对信号进行再生即消除噪声叠加,对信号进行还原。 (6)自动增益控制(AGC)
自动增益控制使用反馈环路来控制主放大器的增益,使光接收机的输出的信号幅度,在一定范围内不受输入信号幅度影响。 (7)解扰、解复用和码型变换电路?
在光发射机中首先进行码型变换。 在光发射机中对数字码流进行扰码处理。
发送端根据所输入信号的性质不同,将会采用不同的复用方式以提高信道的利用率,因而接收端则需进行相反的操作。 (8)辅助电路?
辅助电路包括箝位电路、温度补偿电路和告警电路等。 4.1.3.2 光接收机的噪声特性 1.量子噪声
量子噪声是指当一个光电检测器受到外界光照,其光子激励而产生的光生载流子是随机的,从而导致输出电流的随机起伏。这是检测器固有的噪声。 2.暗电流噪声
暗电流是指无光照射时光电检测器中产生的电流。由于激励出的暗电流是浮动的,就产生了噪声,称为暗电流噪声。 3.雪崩管倍增噪声
由于雪崩光电二极管的雪崩倍增作用是随机的,这种随机性,必然要引起雪崩管输出信号的浮动,从而引入噪声。 4.光接收机的电路噪声
主要指前置放大器噪声,其中包括电阻热噪声及晶体管组件内部噪声。 4.1.3.3 光接收机的主要指标
数字光接收机主要指标有光接收机的灵敏度和动态范围。 1.光接收机的灵敏度
(1)定义:光接收机的灵敏度是指在系统满足给定误码率指标的条件下,光接收机所需的最小平均接收光功率Pmin(mW)。 (2)单位:毫瓦分贝(dBm) (3)公式:Pr?10lgPmin10?3?10lgPmin1mw
2.光接收机的动态范围
(1)定义:接收机的动态范围是指在保证系统误码率指标的条件下,接收机的最低输入光功率Pmin(dBm)和最大允许输入光功率Pmax(dBm)之差。 (2)单位:分贝(dB)