波分复用光纤通信系统课程设计

1、湖南工业大学课 程 设 计资 料 袋 计算机与通信 学院（系、部） 2015 2016 学年第 2 学期 课程名称 数字光纤通信 指导教师 刘丰年 职称 教授 学生姓名 张永 专业班级 通信1301班 学号 题 目 波分复用光纤通信系统设计 成 绩 起止日期 2016 年 06月 5 日 2016 年 06 月 18 日目 录 清 单序号材料名称资料数量备注1课程设计任务书12课程设计说明书13课程设计图纸张4 56 湖南工业大学课程设计任务书20152016学年第 2学期 计算机与通信 学院 通信工程 专业 1301 班级课程名称： 数字光纤通信 设计题目： 波分复用光纤通信系统设计 完成期

2、限：自 2016 年 06 月 5日至 2016 年06月18 日共 2 周内容及任务一、设计的主要技术参数使用波分复用器及解波分复用器以及1330nm和1550nm光端机，光端机的发射功率在400微瓦以上。二、设计任务 主要内容：设计一个波分复用光纤传输系统，实现光纤接入网中的波分复用传输。 主要任务：1. 双模拟信号的波分复用。2. 模拟信号/数字信号的波分复用。3. 双数字信号的波分复用三、设计工作量1周完成进度安排起止日期工作内容分组、任务分配、课题理解功能分析、电路设计和实现实验验证和测试总结、书写实验报告以及答辩参考资料1. 杨祥林，光纤通信系统，国防工业出版社2. Gerd Ke

3、rser, 光纤通信， 电子工业出版社3. 光纤通信实验指导书，北京百科融创科技有限公司4. 李履信，沈建华， 光纤通信系统，机械工业出版社OptiSystem.exe软件指导教师（签字）： 年 月 日系（教研室）主任（签字）： 年 月 日数字光纤通信设计说明书 波分复用光纤通信系统设计起止日期： 2016年 06 月 05 日 至 2016年 06 月 18 日学生姓名张永班级通信工程1301学绩指导教师(签字)计算机与通信学院2016年 06 月 16 日课题名称波分复用光纤通信系统人数5人组长何献组员蒋梦舟、林佩卿、张永、王鹏飞内容及任务一、设计的主要技术参数使

4、用波分复用器及解波分复用器以及1330nm和1550nm光端机，光端机的发射功率在400微瓦以上。二、设计任务 主要内容：设计一个波分复用光纤传输系统，实现光纤接入网中的波分复用传输。 主要任务：1. 双模拟信号的波分复用。2. 模拟信号/数字信号的波分复用。3. 双数字信号的波分复用三、设计工作量1周完成具体任务查找资料、弄清原理并给组员分配任务时间安排与完成情况时间安排 1、组织动员与分组，分组讨论，1天。 2、资料查阅，功能分析，1天。 3、电路设计和实现，1天。 4、实验验证和测试，2天。 5、总结，分组讨论，1天。 6、书写课程设计说明书，1天。 完成情况 全部任务按时完成波分复用光

5、纤通信系统一、设计原理WDM技术就是为了充分利用单模光纤损耗带来的巨大带宽资源，根据每一信道光波的频率（或波长）不同可以将光纤的损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器（合波器）将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输;在接收端，再油一波分复用器（合波器）将不同波长承载不同信号的光载波分开的复用方式。由于不用波长的光载波信号可以看作互相独立的（不考虑光纤非线性时），从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传播。波分复用系统原理图如图1所示。图1 WDM原理图.信道n信道2信道1检波An检波A2检波A1分波器合波器信道n信道2信道1光源A1光源A2光源A

6、n完整的WDM紫铜由以下两类比分组成：一类是WDM分波前后所需的元件，如EDFA、Mux/DeMux(Multiplexer/DeMultiplexer,合波/分波多工器)便属此类；一类是WDM的应用，如OADM(Optical Add/Drop Mulitiplexer,光塞取多工器)，OXC（Optical Cross Connects,光交换链接器）。EDFA是WDM系统中最重要的元件之一，不需经光电转换便可放大光能量。在EDFA的制造上是以常规石英系光纤为母材掺进铒离子，由于铒离子的掺入，提供了一个1550nm的能带，使得原本的讯号和高功率泵浦激光（pumping laser,波长98

7、0nm或1480nm,功率10-1500mW）得到提高光讯号的强度，而不需将光讯号转化成电讯号后才得以放大。Mux/DeMux是WDM系统使用中不可或缺的两种元件。也就是我们常说的复用、解复用器，DWDM使光导纤维网络能同时传送数个波长的讯号，而Mux则是负责将数个波长汇集至一起的元件；DeMux则是负责将汇集至一起的波长分开的元件。OADM是WDM系统中一个重要的应用元件，其作用是在一个光导纤维传送网络中塞入/取出（Add-Drop）多个波长信道；置OADM于网络的结点处，以控制不同波长信道的光讯号传至适当的位置。OXC设置于网络上重要的汇接点，汇集各方不同波长的输入，再将各讯号以适当的波长

8、输送至合适的光导纤维中。它可提供光导纤维切换（Fiber switching,连接不同光导纤维，波长不装换）、波长切换（Wave length switching,连接不同光导纤维，波长经转换）、及波长转换（Wave length conversion,输出至同一光导纤维，波长经转换）三种切换功能。OXC并提供路由恢复、波长管理、及话务弹性调度。单模光纤的传输谱分为四个窗口：12801350nm，简单可称为1310nm窗口，也称第二波段；15301560nm，简称为1550nm窗口，也称为第三波段或C波段；15601620nm，简称为第四波段或L波段；13501530nm，简称为第五波段。考虑

9、到单模光纤在1310nm附近具有最低色散，且在1550nm波长处具有最低损耗。本实验实现方案是：波分复用系统的两个光载波的波长分别采用1310nm和1550nm,。实验原理框图如图2。光纤光发送器件1310nm和1550nm光发送机部分1550nm和1310nm光接收机部分光接收器件模拟信号输出端口示波器示波器模拟信号输出端口光接收器件WDM模拟信号模拟信号输入端口WDM光发送器件模拟信号输入端口模拟信号源一（A）双模拟信号的波分复用传输光纤光发送器件1310nm和1550nm光发送机部分1550nm和1310nm光接收机部分光接收器件模拟信号输出端口示波器示波器模拟信号输出端口光接收器件WD

10、M数字信号模拟信号输入端口WDM光发送器件模拟信号输入端口模拟信号源一（B）模拟信号数字信号的波分复用传输光纤光发送器件1310nm和1550nm光发送机部分1550nm和1310nm光接收机部分光接收器件模拟信号输出端口示波器示波器模拟信号输出端口光接收器件WDM数字信号模拟信号输入端口WDM光发送器件模拟信号输入端口数字信号源一（C）双数字信号的波分复用传输 图2 波分复用系统实验框图二、设计步骤 注意：1.波分复用器属易损器件，应轻拿轻放。 2.光器件连接时，注意要用力均匀。 第一部分：双模拟信号的波分复用（图2-A）：1.电气实验导线的连接：关闭系统电源，将1310nm光端机的模拟信号

11、源正弦波输出端与1310nm光发送模块的模拟信号输入端口（P203）连接；将1550nm光端机的模拟信号源正弦波输出端与1550nm光发送模块的模拟信号输入端口（P203）连接；分别将两个光发送模块的开关S200拨向模拟传输端。2.光路部分的链接：I.取下1310nm光发/光收端口上的红色橡胶保护套；II.取一只波分复用器，取下其双光纤端的两根光纤的橡胶保护套；III.将波分复用器的1310端与1310nm光发送端口（1310nm TX）的法兰盘对接，即：将光纤小心地插入法兰盘，在插入的同时保证光跳线的凸起部分与法兰盘凹槽完全吻合，然后拧紧固定帽即可；IV.同时将波分复用器的1550端与131

12、0nm光接送端口（1310nm RX）的法兰盘对接。V.用同样的方法将另一只波分复用器与1550nm光端机的连接。VI.取一只法兰盘，取下其两端的保护套，取下两只波分器单光纤端光纤的保护套，分别将它们与法兰盘连接好。VII将光跳线的B端与光接收端口的法兰盘对接，方法同上。3.开启系统电源，分别用示波器观察1310光端机的模拟信号输出端与1550nm光端机的模拟信号输入端的波形和1310光端机的模拟信号输入端与1550nm光端机的模拟信号输出端的波形，调整两个光接收机的可调电位器（R257、R242），使输出波形达到最好。第二部分：模拟信号/数字信号的波分复用（图2-B）： 1.电气实验导线的连

13、接：关闭系统电源，将1310nm光端机的模拟信号源正弦波输出端与1310nm光发送模块的模拟信号输入端口（P203）连接，将S200拨向模拟传输端；将1550nm光端机的固定频率信号源的BS输出端与1550nm光发送模拟的数字信号输入端口（P202）连接，将S200拨向数字传输端。 2.光路部分的连接，与第一部分的连接相同。 3.开启系统电源，分别用示波器观察1310光端机的数字信号输出端与1550nm光端机的数字信号输入端的波形和1310光端机的模拟信号输入端与1550nm光端机的模拟信号输出端的波形，调整两个光接收机的可调电位器（R257、R242），使输出波形达到最好。第三部分：双数字信

14、号的波分复用（图2-C）：1.电气实验导线的连接：关闭系统电源，将1310nm光端机的固定速率信号源的FS输出端与1310nm光发送模块的数字信号输入端口（P202）连接，将S200拨向数字传输端；将1550nm光端机的固定速率信号源BS输出端与1550nm光发送模块的数字信号输入端口（P202）连接，将S200拨向数字传输端。2.光路部分的连接，与第一部分的连接相同。3.开启系统电源，分别用示波器观察1310光端机的数字信号输出端与1550nm光端机的数字信号输出端的波形和1310光端机的数字信号输入端与1550nm光端机的数字信号输出端的波形，调整两个光接收机的可调电位器（R257、R24

15、2），使输出波形达到最理想状态。三、设计需要的实验仪器与设备1.RC-GT-II光纤通信原理试验箱2.双踪模拟示波器3.FC-FC波分复用器两个4.FC-FC法兰盘一个四、结果分析1. 双模拟信号的波分复用按步骤实验将实验箱上1310nm光端机的TX端接入波分复用器1的1310端口，1550nm光端机的TX端接入同一复用器1的1550端口。实验箱上的1310nm光端机的RX端接入另一复用器2的1550端口，1550nm光端机的RX端接入复用器2的1310端口。再用光跳线将两波分复用器相连，实现一根光纤传输。测得的结果图为： 1310光端机的模拟信号输入端与1550nm光端机的模拟信号输出端的波

16、形：1310光端机的模拟信号输出端与1550nm光端机的模拟信号输入端的波形：2. 模拟信号/数字信号的波分复用： 电气实验导线按步骤连接，1310nm光端机做数字传输，1550nm光端机做模拟传输。光路部分的连接是在第一部分的基础上将1310nm光端机的RX改接到复用器2的1310端口，1550nm光端机的RX该接到复用器2的1550nm端口。测得的结果图为： 1310nm光端机的数字信号输入端与输出端的波形： 1550nm光端机的模拟信号输入端与输出端的波形：3. 双数字信号的波分复用： 只改变电气实验导线连接，按步骤连接。1310nm和1550nm光端机均做数字传输。测得的结果图为： 1

17、310nm光端机的数字信号输入端与输出端的波形： 1550nm光端机的数字信号输入端与输出端的波形：结果分析:从以上波形图可以看出,输入端波形与波分复用器相应端的输出波形是一样的,调节相应的增益调节两波形会同时变化.可以看出很好的实现了光纤通信系统的波分复用.五、光纤通信系统仿真结构图光纤8波长复用分析结果计算结果: 输出眼图 总结与心得 通过这次课程设计，我不仅加深了对数字光纤通信的理解，将理论很好地应用到实际当中去，而且我还学会了如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。我觉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在