光纤最全最有针对性的课件

光纤课件科技大学无线电协会校订内容组织第1章概论第2章光纤和光缆

第3章光发信机第4章光收信机第5章光纤传输系统第6章光纤通信新技术第二局部SDH光同步网络光纤通信第一局部光纤通信原理第1章概论第2章SDH帧结构和复用步骤第3章开销和指针第4章SDH设备第5章SDH自愈网课程介绍课程内容涵盖现代光纤通信与网络的根本原理、相关技术及应用课程要求掌握光纤、半导体光器件的根本原理及特性，光端机及光通信系统的组成。掌握SDH同步传输网及其同步复用的原理、网络同步、自愈环网等。学习建议

Trytounderstand

Learnfrompractice

Morethinkingandanalogy参考书目光纤通信

刘增基西安电子科技大学出版社

光纤通信导论

邱昆电子科技大学出版社SDH及其新应用

韦乐平，人民邮电出版社

Fiber-OpticCommunicationTechnologyDjafarK.Mybaev

通信网络SwitchingComponentTransmissionFacilityPhone(CPE)PBX(CPE)CPE:CustomerPremisesEquipment发送和接收用户信息、交换控制信息、发出呼叫建立端点间的连接，提供流量传输路径互连传输设备，为流量进行路由通信网络的分类通信网按拓扑结构按流量传输机制按功能域按主体应用网状网络星型网络总线型网络按交换机制按复用机制电路交换分组交换空分复用频分复用时分复用统计复用用户驻地网接入网传输网业务提供网电信网数据通信网视频网传输网在电信网中的位置构成电信网的根本要素： 用户终端设备、传输链路、转接交换设备传输链路传输链路传输链路用户A交换机交换机用户B第2章光纤和光缆2.1.2光纤类型二.按光纤结构分

a-b-ab

在纤芯和包层交界处的折射率呈阶梯形突变，纤芯的折射率n1和包层的折射率n2是均匀常数。

这种光纤频带较窄，适用于小容量短距离通信rn1.阶跃光纤〔SIF〕2.渐变光纤〔GIF〕a-ab-brn纤芯的折射率nl随着半径的增加而按一定规律逐渐减少，到纤芯与包层交界处为包层折射率n2，纤芯的折射率不是均匀常数。这种光纤频带较宽，适用于中容量中距离通信三.按传输光场模式分1.多模光纤〔MMF〕：对于较大的纤芯直径〔50μm〕，纤芯内传输多个模式的光波。〔1〕大尺寸阶跃光纤〔2〕大尺寸渐变光纤2.单模光纤〔SMF〕：单模光纤只传输一种模式，纤芯直径较细，通常在4μm～10μm范围内。此光纤带宽极宽，适用于大容量、长距离通信2.2光纤的传输原理1.突变型多模光纤表示光纤接收光的能力时间延迟1)渐变型多模光纤的光线轨迹是传输距离z的正弦函数2)对于确定的光纤，其幅度的大小取决于入射角θ0，其周期Λ=2π/A=2πa/，取决于光纤的结构参数(a,Δ)，而与入射角θ0无关。

θ*=θ0cos(Az)

把光线入射点移到中心轴线(z=0,ri=0)，(4)自聚焦效应这说明不同入射角相应的光线，虽然经历的路程

不同，但是最终都会聚在P点上，这种现象称为

自聚焦效应。

Jv(u)类似振幅衰减的正弦曲线Kv(w)类似衰减的指数曲线u和w决定纤芯和包层横向(r)电磁场的分布，称为横向传输常数β决定纵向(z)电磁场分布和传输性质，所以称为纵向传输常数Jv(u)和Kv(w)图每一条曲线表示一个传输模式的β随V的变化归一化传输常数归一化频率模式截止要求在包层电磁场消逝为零，必要条件是w>0。如果w<0，电磁场将在包层振荡，传输模式将转换为辐射模式，使能量从包层辐射出去。w=0(β=n2k)介于传输模式和辐射模式的临界状态，这个状态称为模式截止。其u、w和β值记为uc、wc和βc，此时V=Vc=uc。模式远离截止

模式远离截止当V→∞时，w增加很快，当w→∞时，u只能增加到一个有限值，这个状态称为模式远离截止，其u值记为u∞。

LP模对于弱导波光纤〔Δ＜1%〕，一些精确模的传输常数接近相同，通常把这种现象称为简并，这些模式称为简并模。P24表2.2当ν≠0时，HE模，EH模

电磁场的六个分量都存在HE模:EZ<HZEH模:EZ>HZ低阶模式的归一化频率VC0HE11〔基模〕2.40483TE01TM01HE213.83171EH11HE12HE315.13562EH21HE415.52021TE02TM02HE226.38016EH31HE51对于一条实际光纤，其归一化频率V是一定的，只有Vc<V的模式才可以传输。例如V=3.那么只有TE01TM01,能传输导行条件Vc<V截止条件Vc>V临界条件Vc=V3单模光纤的模式特性2.2总结NA

Δτ阶跃光纤

渐变光纤传光原理自聚焦效应射线理论传光原理波动理论光纤的归一化频率V模式的截止频率VC单模光纤〔HE11)传输条件sinθ＜NA的光能在光纤中传输VC＜V二.表示方法：三.分类：

1.模式色散定义：在多模光纤中，由于不同模式的光信号在光纤中传输的群速度不同，因此有不同的群时延差，在光纤的输出端会造成脉冲展宽。渐变型光纤模式色散由于离轴心较远的折射率小，因而传输速度快。离轴心较近的折射率大，因而传输速度慢。结果使不同路程的光线到达输出面的时延差近似为零，所以渐变型多模光纤的模式色散较小。2.模内色散单模光纤中内部只有HE11模，不存在模式色散。只有模内色散。原因是群速度色散。群速度色散：基模的群速度与频率有关，光脉冲的不同频率分量具有不同的群速度，因而到达光纤输出端的时间会产生差异，结果导致脉冲展宽。vg=v.cosθvgZ(1)材料色散定义：是光纤材料的折射率随频率而变，可使信号的各频率群速度不同引起色散。〔2〕波导色散定义：模式本身的色散。即指光纤中某一种导波模式在不同的频率下，相位常数不同，群速度不同而引起的色散。四.总色散单模光纤中：在1.31μm，总色散为零。这意味着在这个波长传输的光脉冲不会发生展宽。在1.55μm，损耗最低，色散很大。如将零色散波长从1.31μm移到1.55μm，这就是色散位移光纤(DSF)。2.3.2频带特性色散和带宽描述的是光纤的同一特性色散是在时域的表现形式即脉冲展宽带宽是在频域的表现形式即高频分量的衰减H(t)Pin(t)tPout(t)tPin(ω)H(ω)Pout(ω)ωω光纤的传递函数H(ω)=Pout(ω)/Pin(ω)H(ω)具有低通滤波器的特性1/2H(ω)ff3dB图2.11光纤带宽和脉冲展宽的定义2.3.3损耗特性一.定义：光波在光纤中传输，随着距离的增加光功率逐渐下降这就是光纤的传输损耗。该损耗直接关系到光纤通信系统传输距离的长短，是光纤最重要的传输特性之一。

光纤的损耗如下图二.表示方法固有损耗三.损耗机理

0.010.050.10.51510501000.81.01.21.41.6实验波导缺陷紫外吸收瑞利散射红外吸收波长/mm损耗/(dB·km－1)光纤通信三个窗口：0.85μm1.31μm1.55μm第一窗口第二窗口第三窗口短波长窗口长波长窗口五.实用光纤损耗谱SIF——GIF——SMF损耗依次减小2.3.4光纤的标准

2.4光缆2.4.1光缆根本要求1.光缆要有优良的机械特性，为防止光纤断裂提供保证。2.不能因成缆而影响光纤的传输特性3.缆径细，重量轻4.容易铺设和接续5.便于施工和维护2.5光纤特性测量方法光纤的特性参数:几何特性:纤芯与包层的直径、偏心度和不圆度；光学特性:折射率分布、数值孔径、模场直径和截止波长传输特性:损耗、带宽和色散

2.6无源光器件一.光纤连接器光纤连接器(FiberConnector)是实现光纤活动连接的重要组成局部。它与光纤适配器一起实现了光纤的活动连接。

光纤适配器〔法兰〕〔FiberAdapter〕是实现光纤活动连接的重要器件之一，它通过尺寸精密的开口套管在适配器内部实现了光纤连接器的精密对准连接。

1.功能把两根光纤的端面结合在一起。

2.分类

永久性连接：光纤线路上的连接0.2dB活动连接：可以拆卸的连接〈0.1dB3.主要要求〔1〕连接损耗小〔2〕稳定性好〔3〕拆装方便〔4〕重复性好〔5〕同型号可交换〔6〕体积小本钱低4.结构〔1〕固定连接器：粘接法熔接法〔2〕活动连接器：连接类型：FC、SC、ST等端面接触型：PC、UPC、APC等二.光纤耦合器1.功能：实现光信号分/合路的功能器件，一般是同一波长的光进行分路和和路。2.分类T型：2×2的3端耦合器合路器分路器星型：n×m定向：2×2的3端或4端耦合器合路器T型分路器星型定向1423123312三.光合波器和光分波器1.功能：可将不同波长的多个光信号合并在一起精合到一根光纤中传输，或者反过来说，将从一根光纤传输来的不同波长的复合光信号，按不同光波长分开。前者称为合波器，后者称为光分波器。是用于波分复用等传输方式中的无源光器件。接收机λ1发射机λ3发射机λ2解复用器复用器发射机λ1接收机λ2接收机λ3四.光隔离器1.功能：阻止反射光。光隔离器是一种只允许单向光通过的无源光器件2.工作原理：五.光滤波器1.功能：波长〔或频率〕选择器件带通滤波器(BPF)六光调制器第3章光源与光发射机3.1光源3.1.1半导体激光器工作原理和根本结构3.1.2半导体激光器的主要特性3.1.3分布反响激光器3.1.4发光二极管3.2光发射机3.1.2光发射机根本组成3.1.2调制特性3.1.3调制电路和自动功率控制3.1.4温度特性和自动温度控制光源的功能：将电信号转换成光信号〔E/O〕主要光源：半导体激光器〔LD〕发光二极管〔LED〕3.1半导体激光器工作原理和根本结构1受激辐射和粒子数反转分布2PN结的能带和电子分布费米能级〔E〕电子占据各个能级的概率是不等的，占据低能级的电子多，占据高能级的电子少。电子占据能级的概率遵守费米能级统计规律。

fE=Eff(E)=1/2E>Eff(E)<1/2E<Eff(E)>1/2低于费米能级，多为电子占据。EEfF(E)3激光振荡和光学谐振腔

外加正向偏压激活物质PN结自发辐射偏离轴向的光子逸出腔外沿轴向运动的光子全同光子反射镜反射

激活物质

光放大激光R2<1的反射镜中输出受激辐射激光振荡的阈值条件为γth为阈值增益系数，α谐振腔内激活物质的损耗系数，L为谐振腔的长度，R1,R2<1为两个反射镜的反射率激光振荡的相位条件为λ为激光波长，n为激活物质的折射率，q＝1,2,3…

为纵模模数。

1.发射波长和光谱特性

半导体激光器的发射波长取决于导带的电子跃迁到价带时所释放的能量，这个能量近似等于禁带宽度Eg(eV)hf=Eg不同半导体材料有不同的禁带宽度Eg，因而有不同的发射波长λ。镓铝砷-镓砷材料适用于0.85μm波段，铟镓砷磷-铟磷材料适用于1.3~1.55μm波段。3.1.2

LD的主要特性纵模定义：在谐振腔平行方向〔纵向Z〕的电磁场分布的模式。反映激光器光腔随波长变化情况即光谱特性横模定义：在谐振腔轴垂直方向〔横向X、Y〕的电磁场分布的模式。反映激光器输出光束的空间分布即方向特性光谱特性

GaAlAsDH激光器的光谱特性

(a)直流驱动;(b)300Mb/s数字调制

2.激光束的空间分布激光束的空间分布用近场和远场来描述。近场是指激光器输出反射镜面上的光强分布，远场是指离反射镜面一定距离处的光强分布。条形激光器的近场图

LD的远场辐射特性和远场图样3.转换效率激光器的电/光转换效率用外微分量子效率ηd表示，其定义是在阈值电流以上，每对复合载流子产生的光子数

每秒钟注入的电子数增量ηP==ΔP/hfΔI/e=ΔPΔIehf每秒钟输出的光子数增量由此得到式中，P和I分别为激光器的输出光功率和驱动电流，Pth和Ith分别为相应的阈值，hf和e分别为光子能量和电子电荷。光功率特性:P-I特性I<Ith自发辐射光荧光I>Ith受激辐光激光4.频率特性在直接光强调制下，激光器输出光功率P和调制频率f的关系为P(f)=Fr：弛豫频率ξ：阻尼因子Ith：阈值电流I0：偏置电流I′是零增益电流，高掺杂浓度的LD，I′=0，低掺杂浓度的LD,I′=(0.7~0.8)Ith；τsp为有源区内的电子寿命τph为谐振腔内的光子寿命图3.11半导体激光器的直接调制频率特性

5.温度特性

Ith=I0EXP〔T/T0〕LD的阈值电流随温度的增高而加大激光器的寿命：Ith=1.5Ith03.6分布反响激光器随着技术的进步，高速率光纤通信系统的开展和新型光纤通信系统例如波分复用系统的出现，都对激光器提出更高的要求。和由FP谐振腔构成的DH激光器相比，要求新型半导体激光器的谱线宽度更窄，并在高速率脉冲调制下保持动态单纵模特性；发射光波长更加稳定，并能实现调谐；阈值电流更低，而输出光功率更大。具有这些特性的动态单纵模激光器有多种类型，其中性能优良并得到广泛应用的是分布反响(DistributedFeedBack,DFB)激光器。

结构：激光振荡不是由反射镜面来提供，而是由折射率周期性变化的波纹结构〔波纹光栅〕来提供，即在有源区的一侧刻有波纹光栅。布拉格反射DFB激光器与FP激光器相比，具有以下优点：①单纵模激光器FP激光器的发射光谱是由增益谱和激光器纵模特性共同决定的，由于谐振腔的长度较长，导致纵模间隔小，相邻纵模间的增益差异小，因此要得到单纵模振荡非常困难。DFB激光器的发射光谱主要由光栅周期Λ决定。Λ相当于FP激光器的腔长L，每一个Λ形成一个微型谐振腔。由于Λ的长度很小，所以m阶和(m+1)阶模之间的波长间隔比FP腔大得多，加之多个微型腔的选模作用，很容易设计成只有一个模式就能获得足够的增益。于是DFB激光器容易设计成单纵模振荡。②谱线窄，波长稳定性好由于DFB激光器的每一个栅距Λ相当于一个FP腔，所以布喇格反射可以看作多级调谐，使得谐振波长的选择性大大提高，谱线明显变窄，可以窄到几个GHz。由于光栅的作用有助于使发射波长锁定在谐振波长上，因而波长的稳定性得以改善。③动态谱线好DFB激光器在高速调制时也能保持单模特性，这是FP激光器无法比较的。尽管DFB激光器在高速调制时存在啁啾，谱线有一定展宽，但比FP激光器的动态谱线的展宽要改善一个数量级左右。

④线性好

DFB激光器的线性非常好，因此广泛用于模拟调制的有线电视光纤传输系统中。3.7半导体发光二极管三.工作特性

发光二极管发射的是自发辐射光，没有光学谐振腔对波长的选择，谱线宽，短波长LED谱线宽度为30～50nm。长波长LED的谱线宽度为6～120nm。1300波长/nm

相对光强Δλ=70nm1.LED的光谱特性2.光束的空间分布正面发光型的半功率点辐射角为120o，侧面发光型的平行发射角为120o，垂直发射角为25o～35o。LED与光纤的耦合效率一般低于10%。3.输出光功率特性正面发光侧面发光电流I/mA发射光功率

P/mw0100200300400500

LED的一般外量子效率小于10%，驱动电流较小时，P-I特性呈线性，I过大时，由于PN结发热产生饱和现象，使P-I特性曲线斜率减小。通常LED的工作电流为50～100mA，输出光功率为几mW，由于发光光束辐射角大，入纤光功率只有几百μW。少数载流子的寿命τe和截止频率fc的关系对有源区为低掺杂浓度的LED，适当增加工作电流可以缩短载流子寿命，提高截止频率。在一般工作条件下，正面发光型LED截止频率为20~30MHz，侧面发光型LED截止频率为100~150MHz。半导体光源一般性能和应用LED通常和多模光纤耦合，用于1.3μm(或0.85μm)波长的小容量短距离系统。LD通常和G.652或G.653标准的单模光纤耦合，用于1.3μm或1.55μm大容量长距离系统.分布反响激光器(DFB-LD)主要和G.653或G.654标准的单模光纤或特殊设计的单模光纤耦合，用于超大容量的新型光纤系统.偏置电流和信号电流经驱动电路作用于LD，LD正向发射的光经隔离器和透镜耦合进入光纤，反向发射的光经PIN光电二极管转换进入光功率监控器，同时利用热敏电阻和冷却元件进行温度监测和自动温度控制(ATC)。

3.8光发射机1光发射机的功能2光源的调制3调制特性4光发射机的组成5光发射机的电路数字光发射机的功能:•电端机输出的数字基带电信号转换为光信号•用耦合技术注入光纤线路•用数字电信号对光源进行调制光源的调制

光频段多采用光的强度调制方式

直接调制(内调试间接调制〔外调制〕•受调制的光源特性参数有：功率、幅度、频率和相位

•直接调制：调制信号直接作用在光源上，把要传送的信息转变为电源信号注入到LD或LEDLED，获得相应的光信号。光源的发光强度调制(IMIM)。直接调制优点:简单、经济、容易实现等。光纤通信系统中广泛采用的调制方式。调制信号的形式:光源的直接调制又可分为模拟信号调制和数字信号调制模拟信号的内调制所谓模拟信号的内调制，就是直接让LED的注入电流跟随反映语音或图像等模拟量变化，从而使LED管输出的光功率跟随模拟信号变化输出光信号pItIin输入电信号pI〔a〕LED数字调制原理输出光信号输入电信号IinIthIb(b)

LD的数字调制原理•当激光器的驱动电流大于阈值电流Ith时，输出光功率P和驱动电流I根本上是线性关系•输出光功率和输入电流成正比，输出光信号反映输入电信号

间接调制基于电光、磁光、声光效应，让光源输出的连续光载波通过光调制器，光信号通过调制器实现对光载波的调制

优点：获得优良的调制性能，特别适合高速率光通信系统缺点：外调制方式需要调制器，结构复杂。3.8.1光发射机的根本组成1.光源对通信用光源的要求如下：(1)发射的光波长应和光纤低损耗“窗口〞一致，即中心波长应在0.85μm、1.31μm和1.55μm附近。光谱单色性要好，即谱线宽度要窄，以减小光纤色散对带宽的限制。(2)电/光转换效率要高，即要求在足够低的驱动电流下，有足够大而稳定的输出光功率，且线性良好。发射光束的方向性要好，即远场的辐射角要小，以利于提高光源与光纤之间的耦合效率。(3)允许的调制速率要高或响应速度要快，以满足系统的大传输容量的要求。(4)器件应能在常温下以连续波方式工作，要求温度稳定性好，可靠性高，寿命长。(5)此外，要求器件体积小，重量轻，安装使用方便，价格廉价。2.调制电路和控制电路直接光强调制的数字光发射机主要电路有调制电路、控制电路和线路编码电路，采用激光器作光源时，还有偏置电路。对调制电路和控制电路的要求如下：(1)输出光脉冲的通断比(全“1〞码平均光功率和全“0〞码平均光功率的比值，或消光比的倒数)应大于10，以保证足够的光接收信噪比。(2)输出光脉冲的宽度应远大于开通延迟(电光延迟)时间，光脉冲的上升时间、下降时间和开通延迟时间应足够短，以便在高速率调制下，输出的光脉冲能准确再现输入电脉冲的波形。(3)对激光器应施加足够的偏置电流，以便抑制在较高速率调制下可能出现的张弛振荡，保证发射机正常工作。(4)应采用自动功率控制(APC)和自动温度控制(ATC)，以保证输出光功率有足够的稳定性。3.线路编码电路线路编码之所以必要，是因为电端机输出的数字信号是适合电缆传输的双极性码，而光源不能发射负脉冲，所以要变换为适合于光纤传输的单极性码均衡码型变换扰码编码时钟光源驱动光监测ATCAPC告警输出输入盘发送盘一.光发射机的组成〔输入盘〕1.均衡器补偿由电缆传输所产生的衰减和畸变，以便正确译码。2.码型变换将HDB3这种双极性码变为单极性的0，1码。3.扰码如果信码流中出现长“0〞，长“1〞的情况，参加扰码电路可以有规律的“破坏〞长“0〞长“1〞码流。当然，在接收端还要参加一个与扰码相反的解扰电路，恢复信码流原来的状况。4.时钟提取由于解码和扰码过程都需要时中信号作依据〔时间参考〕。故在均衡放大之后，由时钟电路取出PCM中的时钟信号供给解码、扰码，编码电路用。5.编码变为适合在光纤中传输的码型〔发送盘〕1.驱动调制电路对光源进行调制，让光源发出的光强跟随经过编码后的信码流变化，形成相应的光脉冲送入光导纤维。来完成电/光转换2.APC光发射机的光源经过一段时间使用将出现老化，使输出光功率降低。另外，激光器P－N结结温变化，使P-I曲线变化，也会使输出光功率产生变化。为了使光源的输出功率稳定，在实际使用的光发射机中常使用自动功率控制〔APC〕电路。3自动温度控制由于半导体光源的P-I特性曲线对环境温度的变化反响很灵敏，从而使输出光功率出现变化，因此一般应在机器的发射机盘上装有自动温度控制〔ATC〕电路。线路编码mBnB码插入码mBnB码

mBnB码是把输入的二进制原始码流进行分组，每组有m个二进制码，记为mB，称为一个码字，然后把一个码字变换为n个二进制码，记为nB，并在同一个时隙内输出。这种码型是把mB变换为nB，所以称为mBnB码，其中m和n都是正整数，n>m，一般选取n=m+1。mBnB码有1B2B、3B4B、5B6B、8B9B、17B18B等等。1.mBnB码编码原理最简单的mBnB码是1B2B码，即曼彻斯特码，这就是把原码的“０〞变换为“01〞，把“1〞变换为“10〞。因此最大的连“０〞和连“１〞的数目不会超过两个，例如1001和0110。但是在相同时隙内，传输1比特变为传输2比特，码速提高了1倍。以3B4B码为例，输入的原始码流3B码，共有(23)8个码字，变换为4B码时，共有(24)16个码字，见表4.2。为保证信息的完整传输，必须从4B码的16个码字中挑选8个码字来代替3B码。设计者应根据最正确线路码特性的原那么来选择码表。例如：在3B码中有2个“0〞，变为4B码时补1个“１〞；在3B码中有2个“1〞，变为4B码时补1个“0〞。而000用0001和1110交替使用；111用0111和1000交替使用。同时，规定一些禁止使用的码字，称为禁字，例如0000和1111。我国3次群和4次群光纤通信系统最常用的线路码型是5B6B码，

插入码

插入码是把输入二进制原始码流分成每m比特(mB)-一组，然后在每组mB码末尾按一定规律插入一个码，组成m+1个码为一组的线路码流。根据插入码的规律，可以分为mB1C码、mB1H码和mB1P码。

调制特性电光延迟张弛振荡自脉动现象

光脉冲瞬态响应波形

张弛振荡和电光延迟的后果是限制调制速率。当最高调制频率接近张弛振荡频率时，波形失真严重，会使光接收机在抽样判决时增加误码率，因此实际使用的最高调制频率应低于张弛振荡频率。电流脉冲光脉冲电光延迟时间td：输出光脉冲和注入电流脉冲之间存在一个初始延迟时间。其数量级一般为ns。

张弛振荡：当电流脉冲注入激光器后，输出光脉冲会出现幅度逐渐衰减的振荡。其振荡频率fr(=ωr/2π)一般为0.5~2GHz。这些特性与激光器有源区的电子自发复合寿命和谐振腔内光子寿命以及注入电流初始偏差量有关。(4.1)(4.2)(4.3)式中，τo是张弛振荡幅度衰减到初始值的1/e的时间，j和jth分别为注入电流密度和阈值电流密度。τsp和τph分别为电子自发复合寿命和谐振腔内光子寿命。在典型的激光器中，τsp≈10-9s,τph≈10-12s，即τspτph。通过LD速率方程组的瞬态解得到的张弛振荡频率ωr及其幅度衰减时间τo和电光延迟时间td的表达式为：由式(4.1)~式(4.3)可以看到：

(1)张弛振荡频率ωr随τsp、τph的减小而增加，随j的增加而增加。这个振荡频率决定了LD的最高调制频率。

(2)张弛振荡幅度衰减时间τo与τsp为相同数量级，并随j的增加而减小。

(3)电光延迟时间td与τsp为相同数量级，并随j的增加而减小(j>jth)。

由此可见，增加注入电流j，有利于提高张弛振荡频率ωr，减小其幅度衰减时间τo，以及减小电光延迟时间td，因此对LD施加偏置电流是非常必要的。电脉冲光脉冲激光器自脉冲动现象自脉动现象：某些激光器在脉冲调制甚至直流驱动下，当注入电流到达某个范围时，输出光脉冲出现持续等幅的高频振荡的现象。自脉动现象是激光器内部不均匀增益或不均匀吸收产生的。偏置电流和调制电流的选择加大直流偏置电流使其逼近阈值，可以大大减小电光延迟时间，同时使张弛振荡得到一定程度的抑制1.概述复用/解复用是数字信号传输的重要局部复用：将低速信号按照一定的规那么变成高速信号解复用：将收到的高速信号恢复成原来的低速信号复用/解复用有两种方式：PDH、SDHPCM24：1.5M—6.3M—32M—100M日本，北美µ率压扩特性PCM30/322M—8M—34M—140M西欧，中国A率压扩特性2帧结构

TS0TS1TS15TS16TS318bit8bitCCITT建议采用8KHZ抽样，那么抽样周期为125µs数码率为fb=fs×fn×L=8000HZ×32×8bit=2048kb/s脉冲宽度τb=1/fb=0.488µs

3复用方法

基群复用方法—PCM复用高次群复用方法—数字复接PCM复用PCM复用定义：直接将多路信号编码复用。即将模拟话音信号按125µs的周期分别抽样，但抽样脉冲出现的时刻依次错后，因此各样值在时间上分开，从而到达合路的目的。如图示。数字复接数字复接定义：将几个低次群在时间的空隙上迭加合成高次群。

例如：四个一次群合成二次群四个二次群合成三次群

(4)(3)(2)(1)234(1)(2)(3)(4)(1)(2)(3)(4)(1)(1)(2)(3)(4)12(1)(1)13(1)4(1)1(2)数字复接的分类按位复接按字复接按位复接10110001复接后高次群每位码

01010101的间隔是复接前各支

10101011路的1/4，即速率提

10110101高了4倍。101101001011………..优点：要求复接电路存储容量小，简单易行。缺点；破坏了一个字节的完整性，不利于以码字为单元的信号的处理和交换。PDH采用此方法按字复接10110001

01010101

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每个支路设有存储缓冲器，事先将接收到的每一支路信码存储起来，等到传送时刻到来时一次高速将8位码取出，四个支路轮流被复接。优点：保证一个码字的完整性，有利于以字节为单位的信号的处理和交换缺点：要求有较大的存储容量SDH采用此方法数字复接的实现同步复接用一个高稳定的主时钟来控制被复接的几个低次群，使这几个低次群的码速统一在主时钟的频率上，可直接复接。异步复接各低次群使用自己的时钟，先进行码速调整，使各低次群获得同步，再复接。PDH基群是同步复接PDH高次群异步复接SDH同步复用

传输网

ODF端局4DDF交换机端局2ODF端局1DDF交换机ODF传输转接点ODF交换机DDFDDFPDH星形网组网举例140Mb/s2Mb/s2Mb/s2Mb/s2Mb/s端局3ODF交换机DDF2Mb/s140Mb/s140Mb/s140Mb/s由骨干层和端局接入层组成两层结构骨干层节点即为汇接局和长途局所在位置，也称传输转接点端局接入层节点即为各端局所在位置骨干层各传输转接点间以多套140Mb/sPDH设备相连端局接入层各节点以两套140Mb/sPDH传输设备分别接到本区域内的两个传输转接点上由于大量电路要在传输转接点转接，因此需大量配线架，进行人工调度，不灵活，反响速度慢。第1章绪论目标：1了解SDH产生背景2了解SDH的优点和缺乏3建立有关SDH的整体概念为以后深入学习打下根底第1章绪论1.1SDH的概念1.2PDH的缺点1.3SDH的优势1.4SDH的缺点1.1SDH概念SDH网：由一些SDH网元〔NE〕组成，在光纤上进行同步信息传输、复用、分插、交叉连接的网络SDH的根本网络单元有：同步光缆线路系统、同步复用器〔SM〕、分插复用器〔ADM〕、同步数字交叉连接设备〔SDXC〕等。SDH规定了一套标准化的信息结构等级，称为同步传输模块STM-NN=1，4，16，64STM-1——155Mb/s×4STM-4——622Mb/s×4STM-16——2.5Gb/s×4STM-64——10Gb/s1.2PDH的缺陷没有全世界统一的标准没有世界性的光接口标准采用异步复用，复用结构缺乏灵活性采用按位复接网络管理能力不强数字通道设备利用率低传输网光∕电电∕光解复用解复用解复用复用复用复用光信号光信号140/34Mb/s34/8Mb/s8/2Mb/s2Mb/s〔电信号〕2/8Mb/s8/34Mb/s34/140Mb/sPDHADMSDH光接口光接口155Mb/s155Mb/s2Mb/s〔电信号〕上下电路过程示意图第21页上述特点中最核心的同步复用标准光接口强大的网络管理能力1.4SDH的缺点频带利用率不如传统的PDH系统PDH的140M可以兼容64个2M而SDH的155M只能兼容63个2M技术上和功能上的复杂性大大加大在从PDH到SDH的过渡时期，会形成多个SDH“同步岛〞采用指针技术会产生较大的抖动，造成传输损伤第2章SDH信号的帧结构

和复用步骤目标：1.掌握STM-N信号的帧结构2.掌握STM-N信号帧结构各局部所起的作用3.掌握2Mb/s、34Mb/s、140Mb/s复用进STM-N的全过程4.掌握复用、定位和映射的概念第2章SDH信号的帧结构

和复用步骤2.1帧结构2.2SDH的复用结构和步骤2.3映射、定位、复用的根本概念2.2SDH的复用结构和步骤2.2.1低速SDH复用进高速SDH2.2.2PDH复用进SDH根本复用过程2.2.2.2SDH的主要复用单元及功能2.2.2.3140M复用步骤2.2.2.434M复用步骤2.2.2.52M复用步骤2.1帧结构ITU-T规定了STM-N的帧结构是以字节〔8bit)为单位的矩形块状帧结构当N个STM-N信号通过字节间插复用成STM-N信号时，仅将STM-1信号的列按字节间插复用，行数恒定为9。SDH信号帧的传输原那么：从左到右，从上到下帧周期恒定为125µs。帧频都是8000帧/秒。帧结构1.信息净负荷2.段开销〔SOH〕2.1再生段开销〔RSOH〕2.2复用段开销〔MSOH〕3.管理单元指针〔AU-PTR〕假设光纤上传输的时STM-16的信号RSOH监控STM-16；MSOH监控STM-1；POH监控2M再生段复用段通道2.2SDH的复用结构和步骤低阶的SDH信号复用成高阶SDH信号复用方法：字节间插复用PDH复用成SDH信号〔1〕码速调整法〔比特塞入法〕：无法直接从高速信号中上下低速支路信号〔2〕固定位置映射法：引入的信号延时过大SDH网的兼容性要求SDH的复用方式既能满足异步复用，又能满足同步复用。采用指针调整定位技术来取代125µs缓存器各种业务复用进SDH帧中都要经历映射〔相当于信号打包〕定位〔相当于指针调整〕复用〔相当于字节间插)三个步骤。STM-NAUGVC-4C-4C-3C-12TUG-2TUG-3VC-3VC-12AU-4+POH+POH+PTR+PTR+POHTU-1237注：C：容器VC：虚容器TU：支路单元TUG：支路单元组AU：管理单元AUG：管理单元组POH：通道开销PTR：指针3TU-31139264kb/s34368kb/s2048kb/s+PTR1N根本复用过程STM-NAUGAU-4AU-4TU-3VC-3C-3C-4TUG-2TU-12VC-12C-12TUG-3×N139264kbit/s34268kbit/s44736kbit/s2048kbit/s指针处理映射对齐复用中国的SDH映射结构2.2.2.2SDH的主要复用单元及功能1.标准容器〔C〕C-11——1.5Mb/sC-12——2Mb/sC-2——6.3Mb/sC-3——34Mb/sC–4——140Mb/s2.虚容器(VC)C+POH——VCVC-11——C-11低阶虚容器VC-12——C-12VC-2——C-2高阶虚容器VC-3——C-3VC-4——C-43.支路单元和支路单元组〔TUTUG〕VC+TU-PTR——TUTU-11——VC-11——C-11TU-12——VC-12——C-12TU-2——VC-3——C-2TU-3——VC-3——C-3一个或多个TU集合为TUG4.管理单元和管理单元组〔AU和AUG〕VC+AU-PTR——AUAU-3——VC-3AU-4——VC-4一个或多个AU集合为AUG2.2.2.3140M复用步骤C-419260139.264Mb/s149.76Mb/s第一步E4C-48000帧/秒E4信号经过适配后的信号速率为：8000帧/秒×9行×260列×8bit=149.760Mb/s对异步信号进行速率适配是指当异步信号的速率在一定范围内变动时，通过码速调整可将其速率转化为标准速率。第二步C-4VC-4C-4POHC-4149.76Mb/s150.336Mb/s191261VC-4虚容器的包封速率是与SDH网络同步的，不同的VC是相互同步的，而虚容器内部却允许装载来自不同容器的信息净负荷。实际上，从高速信号中直接