无源光通信器件课程设计(3)

2019-03-10 19:57

影响光纤通信传输系统的因素分析

(4) 采用Y fed Coupler OM,建立仿真系统如下图所示

驱动器(Driver)输出的波形和光调制器(Y fed Coupler OM )后得到的波形:

Y fed Coupler OM调制后的信号与原来的调制信号刚好反相。 光接收器(Photodiode)接收并输出的波形信号:

接收的信号与调制后的信号波形非常接近,受到噪声影响非常微小。

可以分析得出利用可以看出Mach-Zender OM的效果最差,不能用于振幅键控(ASK)的传输。Directional Coupler OM调制器虽然可用但经传输后的效果不太好,Directional Coupler OM和Y fed Coupler OM都有着反相调制的特性。Electro-Absortive OM和Y fed Coupler OM的调制性都比较好,Y fed Coupler OM的抗干扰性较好。

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影响光纤通信传输系统的因素分析

2.采用不同激光器的特性分析 (1)采用CW Laser

对CW Laser的输出分析已在步骤1中实现,在此不再列出,下面给出CW Laser中存在的啁啾(Chirp)波形和CW Laser中的功率频谱图(Power Spectrum):

(上右图中的横坐标并不全是1550,只是其值趋向于1550,其尾数被省略,下同)

(2)采用DFB Laser,建立仿真系统如下图所示

驱动器(Driver)输出的波形和DFB Laser的输出光信号波形:

属于内调制的DFB Laser的输出波形与原调制信号的周期基本符合,其受到随机噪声的影响也不大。

同理,经过光衰减器(optical attenuator)、光纤(single-mode)、光放大器(EDFA)、

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影响光纤通信传输系统的因素分析

光延时器(Time delay)的信号波形与光调制器(Mach-Zender OM)的输出波形有着极大的相似性,在此故不再列出,下同。

光接收器(Photodiode)接收并输出的波形信号:

最后接收到的信号除了少许幅度偏移外,其后基本能保持正常的接收。 DFB Laser 中存在的chirp波形和起功率频谱图(Power Spectrum):

(3)采用Multimode FP Laser,建立仿真系统如下图所示

Multimode FP Laser与DFB Laser、CW Laser不同的是其输出为多模激光,波长为1310nm,需要利用Multi-mode Fiber来传输。

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影响光纤通信传输系统的因素分析

驱动器(Driver)输出的波形和Multimode FP Laser的输出光信号波形:

光接收器(Photodiode)接收并输出的波形信号:

在相同的传输环境下,Multimode FP Laser的输出信号经过传输后,已不能正常地被接收提取。

Multimode FP Laser中的功率频谱图(Power Spectrum):

从三种不同Laser的功率频谱图,可以发现DFB Laser的频谱特性最好,而Multimode FP Laser的频谱特性最差。同时,CW Laser的Chirp波动范围较DFP Laser要少些。

在三种激光器的特性比较中,可以发现Multimode FP Laser并不适合用于光纤通信系

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影响光纤通信传输系统的因素分析

统传输,采用CW Laser时,利用不同的外调制器的效果不同,Electro-Absortive OM和Y fed Coupler OM基本能较好的调制输出,而CW Laser本身的激光输出特性有着单色性好,Chirp影响小的特点。

采用DFB Laser调制时,其利用本身内调制的特点,可减少元器件,其传输性能良好,而其单色性要比CW Laser要差些。 3.采用不同的调制信号

(1) 分别采用NRZ和RZ信号作为调制信号(Digital Source),建立仿真系统如下图所示

当信号分别为NRZ和RZ信号时,光接收器(Photodiode)中的波形和Signal Statistics 探测结果如下。

Received optical power: Pmed (signal) = -12.8621 dBm Photogenerated noise powers:

P (ASE) = -INF dBm P (shot-ASE) = -INF dBm

P (ASE-ASE) = -INF dBm

Irms (signal) = -12.8615 dBm (0.05174 mA)

P (shot-signal) = -94.7505 dBm P (signal-ASE) = -INF dBm Ptotal (noise) = -94.7505 dBm

Irms (noise) = -32.3753 dBm (0.0005787 mA) SNR = 39.0274 dB Output photodiode signal: P (thermal) = -27.8064 dBm Vrms (noise) = -INF dBm (0 mV) fc = 1.592e+06 Hz

Vrms (signal) = 47.1401 dBm (5.176e+04 mV) SNR = +INF dB

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