波分復(fù)用光纖通信系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、湖南工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)資料袋計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院（系、部） 2015 2016 學(xué)年第 2 學(xué)期課程名稱數(shù)字光纖通信指導(dǎo)教師 劉豐年職稱 教授學(xué)生姓名張永 專業(yè)班級(jí)通信1301班 學(xué)號(hào)目波分復(fù)用光纖通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)成績(jī)起止日期 2016 年06月5日2016 年06月18 日目 錄 清 單序號(hào)材料名稱資料數(shù)量備注1課程設(shè)計(jì)任務(wù)書12課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書13課程設(shè)計(jì)圖紙張456湖南工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書20152016學(xué)年第 2學(xué)期計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院 通信工程 專業(yè) 1301 班級(jí)課程名稱：數(shù)字光纖通信設(shè)計(jì)題目：波分復(fù)用光纖通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成期限：自 2016年06月5日至 2016年06

2、月18日共2 周內(nèi) 容 及 任 務(wù)一、設(shè)計(jì)的主要技術(shù)參數(shù)使用波分復(fù)用器及解波分復(fù)用器以及1330nm和1550nm光端機(jī)，光端機(jī)的發(fā)射功率在400微瓦以上。二、設(shè)計(jì)任務(wù)主要內(nèi)容：設(shè)一個(gè)波分復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)光纖接入網(wǎng)中的波分復(fù)用傳輸。主要任務(wù)：1 .雙模擬信號(hào)的波分復(fù)用。2 .模擬彳t號(hào)/數(shù)字信號(hào)的波分復(fù)用。3 .雙數(shù)字信號(hào)的波分復(fù)用三、設(shè)計(jì)工作量1周完成進(jìn) 度 安 排起止日期工作內(nèi)容2106.06.05分組、任務(wù)分配、課題理解2016.06.06功能分析、電路設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)2016.06.7-8實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和測(cè)試2016.06.13-18總結(jié)、書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告以及答辯參 考 資 料1 .楊祥林，光纖

3、通信系統(tǒng)，國(guó)防工業(yè)出版社2 . gerd kerser,光纖通信，電子工業(yè)出版社3 .光纖通信實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，北京百科融創(chuàng)科技有限公司4 .李履信，沈建華，光纖通信系統(tǒng)，機(jī)械工業(yè)出版社optisystem.exe 軟件指導(dǎo)教師（簽字）：系（教研室）主任（簽字）：年 月 日hunan umversity oftechnologv數(shù)字光纖通信設(shè)計(jì)說(shuō)明書波分復(fù)用光纖通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)起止日期：2016年06月05日 至2016年06月18日學(xué)生 姓 名 張永班級(jí)通信工程1301學(xué)績(jī)指導(dǎo)教師（簽字）計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院2016年06月16日課題名稱波分復(fù)用光纖通信系統(tǒng)人數(shù)5人組長(zhǎng)何獻(xiàn)組員蔣

4、夢(mèng)舟、林佩卿、張永、王鵬飛內(nèi) 容 及 任 務(wù)一、設(shè)計(jì)的主要技術(shù)參數(shù)使用波分復(fù)用器及解波分復(fù)用器以及1330nm和1550nm光端機(jī)，光端機(jī)的發(fā)射功率在400微瓦以上。二、設(shè)計(jì)任務(wù)主要內(nèi)容：設(shè)一個(gè)波分復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)光纖接入網(wǎng)中的波分復(fù)用傳輸。主要任務(wù)：1 .雙模擬信號(hào)的波分復(fù)用。2 .模擬彳t號(hào)/數(shù)字信號(hào)的波分復(fù)用。3 .雙數(shù)字信號(hào)的波分復(fù)用三、設(shè)計(jì)工作量1周完成具 體 任 務(wù)查找資料、弄清原理并給組員分配任務(wù)時(shí)間安排與完成情況時(shí)間安排1、組織動(dòng)員與分組，分組討論，1天。2 、資料查閱，功能分析，1天。3 、電路設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，1天。4 、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和測(cè)試，2天。5 、總結(jié)，分組討論，1天。6

5、 、書寫課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書，1天。完成情況全部任務(wù)按時(shí)完成波分復(fù)用光纖通信系統(tǒng)一、設(shè)計(jì)原理wd敢術(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。圖1 wdm原理圖完整的wdm銅由以下兩

6、類比分組成：一類是 wdm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應(yīng)用，如 oadm（optical add/drop multiplexer,光塞取多工器）,oxc（optical cross connects,光交換鏈接器）。edfa!wdm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勺制造上是以常規(guī)石英系光纖為母材摻進(jìn)餌離子，由于餌離子的摻入，提供 了一個(gè)1550nm勺能帶，使得原本的訊號(hào)和高功率泵浦激光（pumping laser,波長(zhǎng) 980nm 1480n

7、m，功率10-1500myy得到提高光訊號(hào)的強(qiáng)度，而不需將光訊號(hào)轉(zhuǎn)化 成電訊號(hào)后才得以放大。mux/demu是wdm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 muxu是負(fù)責(zé)將 數(shù)個(gè)波長(zhǎng)匯集至一起的元件；demu則是負(fù)責(zé)將匯集至一起的波長(zhǎng)分開的元件。 oadmwdm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網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點(diǎn)處，以控制不同波長(zhǎng) 信道的光訊號(hào)傳至適當(dāng)?shù)奈恢?。ox皎置于網(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

8、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（wavelength conversion,輸出至同一 光導(dǎo)纖維，波長(zhǎng)經(jīng)轉(zhuǎn)換）三種切換功能。oxc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：12801350nmi簡(jiǎn)單可稱為1310nmw 口，也稱第二波段；15301560nm簡(jiǎn)稱為1550nn0 口，也稱為第三 波段或狽段；15601620nm簡(jiǎn)稱為第四波段或l波段；13501530nm簡(jiǎn) 稱為第五波段?？紤]到單模光纖在

9、1310n刪近具有最低色散，且在1550n成長(zhǎng)處 具有最低損耗。本實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)方案是：波分復(fù)用系統(tǒng)的兩個(gè)光載波的波長(zhǎng)分別采用 1310n咻口1550nm,。實(shí)驗(yàn)原理框圖如圖2。(a)雙模擬信號(hào)的波分復(fù)用傳輸(b)模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)的波分復(fù)用(c)雙數(shù)字信號(hào)的波分復(fù)用傳輸圖2波分復(fù)用系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)框圖二、設(shè)計(jì)步驟注意：1.波分復(fù)用器屬易損器件，應(yīng)輕拿輕放。2.光器件連接時(shí)，注意要用力均勻。第一部分：雙模擬信號(hào)的波分復(fù)用(圖 2-a):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

10、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)送模塊的開關(guān) s200撥向模擬傳輸端。2 .光路部分的鏈接:i .取下1310nm光發(fā)/光收端口上的紅色橡膠保護(hù)套；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；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)保證光跳線的凸起部分與法 蘭盤凹槽完全吻合，然后擰緊固定帽即可；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。v .用同樣的方法將另一只波分

11、復(fù)用器與 1550nm光端機(jī)的連接。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連接好。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。3.開啟系統(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。第二部分：模擬信號(hào)/數(shù)字信號(hào)的波分復(fù)用（圖2-b）: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1

12、310nm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。2 .光路部分的連接，與第一部分的連接相同。3 .開啟系統(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。第三部分：雙數(shù)字信號(hào)的波分復(fù)用（圖2-c）:1 .電氣實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線的連接：

13、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2 .光路部分的連接，與第一部分的連接相同。3 .開啟系統(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)。三、

14、設(shè)計(jì)需要的實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備1 .rc-gt-ii光纖通信原理試驗(yàn)箱2 .雙蹤模擬示波器3 .fc-fc波分復(fù)用器兩個(gè)4 .fc-fc法蘭盤一個(gè)四、結(jié)果分析1 .雙模擬信號(hào)的波分復(fù)用按步驟實(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：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：1310光端機(jī)的模擬

15、信號(hào)輸出端與1550nm光端機(jī)的模擬信號(hào)輸入端的波形:2 .模擬信號(hào)/數(shù)字信號(hào)的波分復(fù)用：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：1310nm光端機(jī)的數(shù)字信號(hào)輸入端與輸出端的波形:1550nm光端機(jī)的模擬信號(hào)輸入端與輸出端的波形:3 .雙數(shù)字信號(hào)的波分復(fù)用:只改變電氣實(shí)驗(yàn)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：1310nm光端機(jī)的數(shù)字信

16、號(hào)輸入端與輸出端的波形：1550nm光端機(jī)的數(shù)字信號(hào)輸入端與輸出端的波形: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.可以看出很好的實(shí)現(xiàn)了 光纖通信系統(tǒng)的波分復(fù)用五、光纖通信系統(tǒng)仿真結(jié)構(gòu)圖r-.jstomtiih *myw】lm ivtawwr e ，觸 tl-tt uw *4mw z ,懶舊bnt*amwd pw q l hm* ,1 - * ri光纖8波長(zhǎng)復(fù)用分析p.zi 一址 eeed /砧一0liwfue hwill imm mrbmdnuld一一回 optical spectrum analyzerbl ciid

17、c on objects to open properties. move objects wqh mouse drag1 54671.543?1.55?1 552?1554?aawlength mpower x power y /w4物fi%signal index： p 三auto setwavetenqlhunit,m工|centei: p 54973e-ooe. m 5 t 11.5404t-00 mstop: |l 55543e-0cc mampkudeunitk | den 三v aukxnatrc iange h esojution bandwidlhres： 0.10000in

18、vert colors結(jié)果計(jì)算結(jié)果:wccalculaite the whole proiect calculate al sweep aerdtions in active layout 廠 clcuate cuffed sweep iteration disable monitorsre汕optzwniori :.scheduler.i- run all optimizations stop on watnirig o displ messages00:00:29loop control. compteted successfully.wrapping up wdm demux 1k6.d

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