《基于optisystem的波分復用系統(tǒng)研究》

1、本科學生畢業(yè)論文設計題目(中 文):基于optisystem的波分復用系統(tǒng)研究(英 文):Simulation of WDM Based on the Optisystem 姓 名 學 號 院 系電子工程系專業(yè)、年級電子信息工程 級指導教師 湖南科技學院本科畢業(yè)論文設計誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文設計，是本人在指導老師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權爭議，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要奉獻的個人和集體均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承當。 本科畢業(yè)論文

2、設計作者簽名：二0一 三年 月 日 畢業(yè)論文設計任務書課題名稱：基于optisystem的波分復用系統(tǒng)研究學生姓名： 系 別：電子工程系專 業(yè)：電子信息工程指導教師： 1、主題詞、關鍵詞： 光纖通信、WDM、Q因子、誤碼率、Optisystem畢業(yè)論文設計內(nèi)容要求：查閱和整理波分復用系統(tǒng)的相關資料；在optisystem仿真軟件的運行環(huán)境下，進行仿真研究；仿真過程中要充分考慮到系統(tǒng)傳輸性能，即系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃?，系統(tǒng)的插入損耗，多信道的串擾等問題；進行眼圖的分析，加深WDM原理的認識。3、文獻查閱指引：1孫學康，張金菊光纖通信技術M 北京：人民郵電出版社,2004. 2袁國良，李元元光纖通信簡明

3、教程M北京：清華大學出版社,20213孫強，周虛光纖通信系統(tǒng)及其應用M北京：清華大學出版社,北方交通大學出版社，2004 4王秉鈞，王少勇光纖通信系統(tǒng)M北京：電子工業(yè)出版社,20025劉增基，周洋溢，胡遼林等光纖通信M西安：西安電子科技大學出版社，20046李葉芳，王曉旭，柳華波分復用器在光纖通信中的應用J物理與工程，2007，(1):10-15.7顧畹儀波分復用系統(tǒng)的開展和應用J.電信科學，2001,(2):27-32.8張立東波分復用技術及其應用現(xiàn)狀與開展前景J牡丹江師范學院學報自然科學版)，2021，(1)：22-259M.I. Hayee，and A.E.Willner NRZ Ver

4、sus RZ in 10-40-Gb/s Dispersion managed WDM transmission systems IEEE PhotonJ Technol. Lett. Vol. 11：991-993，199910劉印平，郭淑琴，鮑衛(wèi)兵波分復用光傳輸系統(tǒng)中非線性效應研究D浙江大學學報，2021 4、畢業(yè)論文設計進度安排： (1) 第7學期的寒假，通過學習?光纖通信簡明教程?清華大學出版，了解光纖技術和光纖的物理結構及光纖通信原理； (2) 第8學期的第1周，查文獻學習WDM技術的原理及實現(xiàn)方法， (3) 熟悉Optisystem仿真軟件的的使用； (4) 第23周，完成Opti

5、system仿真軟件中模擬元件的查詢、選取以及放置方法； (5) 第4周，基于Optisstem完成一個點-點的8信道WDM系統(tǒng)圖的設計； (6) 第5周，在Optisystem上進行仿真，觀察仿真結果 (7) 第6周，進行多方面因素的調(diào)制，選取最正確的仿真截圖，寫論文； (8) 第7周，填寫中期檢查表；進一步補充畢業(yè)論文內(nèi)容 (9) 第8周，進行WDM系統(tǒng)的結果的進一步測試，修改系統(tǒng)圖并進一步完善畢業(yè)論文內(nèi)； (10) 第9周完成畢業(yè)論文初稿 (11) 第10周定稿，填寫相關表格； (12) 第11周畢業(yè)論文裝訂，準備辯論 教研室意見： 負責人簽名： 湖南科技學院本科畢業(yè)論文設計開題報告書論

6、文設計題目基于optisystem的波分復用系統(tǒng)研究作 者 姓 名王澤才所屬系、專業(yè)、年級 電子工程系 電子信息工程 專業(yè) 2021 年級指導教師姓名、職稱 周玲 講師預計字數(shù)10000開題日期2012-12-24選題的根據(jù)：1說明本選題的理論、實際意義 2綜述國內(nèi)外有關本選題的研究動態(tài)和自己的見解1本選題的理論、實際意義 選擇本課題的意義在于波分復用技術滿足了點對點系統(tǒng)中光纖耗盡現(xiàn)象，它可以在節(jié)省30%50%的本錢情況下，極大地提供光纖中的傳輸容量。利用波分復用技術對網(wǎng)絡的升級、開展寬帶新業(yè)務、充分挖掘和利用光纖寬帶能力，特別是在實現(xiàn)超高速通信具有十分重要的意義。2國內(nèi)外有關本選題的研究動態(tài)

7、和自己的見解國外有過對于海底光纖傳輸?shù)腤DM研究，本人覺得WDM系統(tǒng)在信息高速興旺和傳輸?shù)臅r代有著至關重要的作用，研究WDM系統(tǒng)的最正確優(yōu)化對于信息傳輸有著重要的意義。主要內(nèi)容：緒論 3. WDM系統(tǒng)的結構及模型 4. 系統(tǒng)的仿真結果分析 結論研究方法：根據(jù)增益系數(shù)、信噪比系數(shù)和色散條件選取適宜的光纖模型通過計算進行系統(tǒng)參數(shù)的設計。查閱國內(nèi)外最新資料，開拓視野，對已有的成果加以分析利用。虛心向導師和同學學習，不斷積累知識，再運用所學知識，完成論文。完成期限和采取的主要措施： (1)第7學期的寒假，通過學習?光纖通信簡明教程?清華大學出版，了解光纖技術和光纖的物理結構及光纖通信原理；2第8學期的

8、第1周，查文獻學習WDM技術的原理及實現(xiàn)方法，熟悉Optisystem仿真軟件的的使用；3第23周，完成Optisystem仿真軟件中模擬元件的查詢、選取以及放置方法；第4周，基于Optisstem完成一個點-點的8信道WDM系統(tǒng)圖的設計；5第5周，在Optisystem上進行仿真，觀察仿真結果第66周，進行多方面因素的調(diào)制，選取最正確的仿真截圖，寫論文；7第7周，填寫中期檢查表；進一步補充畢業(yè)論文內(nèi)容8第8周，進行WDM系統(tǒng)的結果的進一步測試，修改系統(tǒng)圖并進一步完善畢業(yè)論文內(nèi)；9第9周完成畢業(yè)論文初稿；10第10周定稿，填寫相關表格；11第11周畢業(yè)論文裝訂，準備辯論。 2、采取的主要措施：

9、 (1)密切聯(lián)系本組設計成員及畢業(yè)設計指導導師，尋求有關畢業(yè)設計信息，確定設計課題方向與設 計內(nèi)容；(2)充分利用圖書館和網(wǎng)絡查閱相關資料，廣泛獲取必要的知識，了解最新研究動態(tài)。(3)虛心向老師請教和同學進行學習交流，保障畢業(yè)設計的順利完成。主要參考資料：1孫學康，張金菊光纖通信技術M 北京：人民郵電出版社,2004. 2袁國良，李元元光纖通信簡明教程M北京：清華大學出版社,20213孫強，周虛光纖通信系統(tǒng)及其應用M北京：清華大學出版社,北方交通大學出版社，2004 4王秉鈞，王少勇光纖通信系統(tǒng)M北京：電子工業(yè)出版社,20025劉增基，周洋溢，胡遼林等光纖通信M西安：西安電子科技大學出版社，2

10、0046李葉芳，王曉旭，柳華波分復用器在光纖通信中的應用J物理與工程，2007，(1):10-15.7顧畹儀波分復用系統(tǒng)的開展和應用J.電信科學，2001,(2):27-32.8張立東波分復用技術及其應用現(xiàn)狀與開展前景J牡丹江師范學院學報自然科學版)，2021，(1)：22-259M.I. Hayee，and A.E.Willner NRZ Versus RZ in 10-40-Gb/s Dispersion managed WDM transmission systems IEEE PhotonJ Technol. Lett. Vol. 11：991-993，199910劉印平，郭淑琴，鮑衛(wèi)

11、兵波分復用光傳輸系統(tǒng)中非線性效應研究D浙江大學學報，2021指導教師意見：指導教師簽名： 教研室意見：簽 名： 年 月 日開 題 報 告 會 紀 要時間 2013年12月24日地點三教517與會人員姓 名職務職稱姓 名職務職稱姓 名職務職稱陳澤順副教授劉志壯教授張文昭副教授劉愛林副教授徐曉副教授周玲講師會議記錄摘要：為什么會想到選擇WDM系統(tǒng)的仿真設計呢？ (劉愛林老師)答：波分復用技術滿足了點對點系統(tǒng)中光纖耗盡現(xiàn)象，它可以在節(jié)省30%50%的本錢情況下，極大地提供光纖中的傳輸容量。利用波分復用技術對網(wǎng)絡的升級、開展寬帶新業(yè)務、充分挖掘和利用光纖寬帶能力，特別是在實現(xiàn)超高速通信具有十分重要的意

12、義。2對于你選擇的這個研究你做了哪些準備呢？張文昭老師答：我首先向周玲老師請教WDM系統(tǒng)的有關原理知識，然后自學optisystem軟件的運用，最后在設計好系統(tǒng)參數(shù)了以后，進行WDM系統(tǒng)的仿真驗證。3你覺得你應該從哪些渠道來收集設計所需的專業(yè)知識呢？周玲老師 答：第一：我從學校圖書館的期刊室內(nèi)收集近些年來對于WDM這方面的研究成果；第二：在指導老師的幫助下學習相關的理論知識，做到心中有數(shù)；第三：對于該設計需要屢次測試和仿真才能實現(xiàn)，而且每次仿真所需時間較長，應該要有耐心慢慢調(diào)試。會議主持人：記 錄 人：年 月 日指導小組意見負責人簽名： 年 月 日系部 意 見負責人簽名：年月日湖南科技學院畢業(yè)

13、論文設計中期檢查表畢業(yè)論文設計題 目基于optisystem的波分復用系統(tǒng)研究學生姓名王澤才學 號202106002309系 別電子工程系專 業(yè)電子信息工程指導教師周玲檢查日期指導教師檢查情況記載及修改意見：已經(jīng)完成的工作：1、學習光纖通信的原理，學習的WDM技術的應用；2、學習Optisystem軟件的使用；3、完成了點-點的8信道WDM系統(tǒng)圖的初步框架；4、根本完成了系統(tǒng)根本參數(shù)的設計，并進行了相關元件的選取和放置；5、論文大局部內(nèi)容已經(jīng)完成。 下一步的工作：1、進一步完善點-點的8信道WDM系統(tǒng)框圖；2、完成了WDM系統(tǒng)的仿真，并根據(jù)仿真結果進行調(diào)試；3、進行調(diào)試，對于任意給出的一個光信

14、號，能夠對其進行波分復用技術并顯示出仿真的眼圖來；4、排除一些干擾因素，屢次進行調(diào)試，并觀察Q因子及誤碼率與眼圖的關系，記錄下來；5、同時繼續(xù)論文的寫作工作，找出錯誤，完善論文；簽名： 湖南科技學院畢業(yè)設計論文指導過程記錄表畢業(yè)論文(設計)題目基于optisystem的波分復用系統(tǒng)研究學生姓名王澤才學號202106002309專業(yè)班級電信0903指導教師周玲職稱講師系教研室電子工程系信息教研室指導過程記錄指導內(nèi)容記錄(一)指導學習?光纖通信簡明教程?清華大學出版社，布置寒假假收集了解相關資料學 生 簽 名： 2021 年 1月10 日 指導教師簽名： 2013 年 1月10 日指導內(nèi)容記錄(二

15、)指導學習WDM技術的原理及實現(xiàn)方法，學習Optisystem仿真軟件的使用學 生 簽 名： 2021 年 2月 20 日 指導教師簽名： 2013 年2月 20 日指導內(nèi)容記錄三)講解一個點-點的8信道WDM系統(tǒng)框圖的設計思路學 生 簽 名： 2021年3 月 10 日 指導教師簽名： 2013年3 月 10 日指導內(nèi)容記錄(四)講解系統(tǒng)中的元件的選取和參數(shù)的設計學 生 簽 名： 2021年 3 月 23 日 指導教師簽名： 2013年 3 月 23 日指導過程記錄指導內(nèi)容記錄(五)初步開始論文文字局部原理的寫作，指導完成WDM系統(tǒng)的Optisystem仿真。 學 生 簽 名： 2013年4

16、 月 3日指導教師簽名： 2021年4 月 3日指導內(nèi)容記錄(六)討論設計中Q因子及誤碼率與眼圖的關系。 學 生 簽 名： 2013年4 月12 日 指導教師簽名： 2013年4月12日指導內(nèi)容記錄(七)排除多方面因素的進行調(diào)試，選取最正確的仿真截圖，繼續(xù)完成論文 學 生 簽 名： 2013年 4 月 25 日 指導教師簽名： 2013年 4 月 25 日指導內(nèi)容記錄(八)論文初步定稿。 學 生 簽 名： 2013年 5 月 6 日 指導教師簽名： 2013年5 月 6 日辯論小組組長意見(對情況是否屬實做出意見)組長(簽名)： 年 月 日注：本表與畢業(yè)論文一起裝訂存檔。湖南科技學院本科畢業(yè)論

17、文設計評審表論文題目基于optisystem的波分復用系統(tǒng)研究作者姓名王澤才所屬系、專業(yè)、年級電子工程系 電子信息工程 專業(yè) 2021年級指導老師姓名、職稱周玲 教授字 數(shù)10000定稿日期中 文 摘 要隨著Intemet網(wǎng)絡與通訊的飛速開展，網(wǎng)絡用戶數(shù)量的急劇增長，用戶對網(wǎng)絡的需求也有顯著的變化。在這種情況下，WDM光網(wǎng)絡結構的出現(xiàn)成為一種必然趨勢。本文首先分析了波分復用WDM技術及系統(tǒng)的設計原理，介紹了Optisystem軟件強大的仿真功能。然后對波分復用系統(tǒng)的關鍵技術做了介紹，包括光放大技術、色散補償技術以及非線性效應的抑制技術，在此根底上，給出了基于Optisystem 的波分復用光傳

18、輸鏈路仿真模型的搭建，對復用及解復用后的光信號進行仿真得出光譜圖，對鏈路傳輸性能及Q 因子 誤碼率眼圖的等參數(shù)進行分析，并驗證了波分復用系統(tǒng)的正確性和設計方案的可行性，近而得出相關結論。關鍵詞光纖通信 WDM Q 因子 誤碼率 Optisystem英文摘要As the rapid development of Internet and telecommunications, and the sharp increment of the network users, the requirement of the users to networks has also changed markedl

19、y. Under this background, WDM optical networks appear. Firstly, the design principle of WDM is given and analyzed, and the powerful simulation function of the Optisystem software is described in this paper. Secondly, it introduces the key technology of WDM system, including optical amplification tec

20、hnology, dispersion compensator technology and suppression technique of nonlinear effects. Then, the simulation model of the WDM based on the Optisystem is presented according to the above principle. The simulation results such as Q factor and BER are given and deeply analyzed, the exactness and the

21、 possibility of WDM are verified. In the end the corresponding conclusion is presented. 關鍵詞Optical fiber communication WDM Q factor BER Optisystem 指導教師評定成績評審基元評審要素評審內(nèi)涵總分值指導教師實評分選題質量25%目的明確符合要求選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標，表達學科、專業(yè)特點和教學方案的根本要求，到達畢業(yè)論文設計綜合訓練的目的。10理論意義或實際價值符合本學科的理論開展，有一定的學術意義；對經(jīng)濟建設和社會開展的應用性研究中的某個理論或方法問題進行研

22、究，具有一定的實際價值。10選題恰當題目規(guī)模適當，難易度適中；有一定的科學性。5能力水平40%查閱文獻資料能力能獨立查閱相關文獻資料，歸納總結本論文所涉及的有關研究狀況及成果。10綜合運用知識能力能運用所學專業(yè)知識闡述問題；能對查閱的資料進行整理和運用；能對其科學論點進行論證。10研究方案的設計能力整體思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的運用能力能運用本學科常規(guī)研究方法及相關研究手段如計算機、實驗儀器設備等進行實驗、實踐并加工處理、總結信息。10外文應用能力能閱讀、翻譯一定量的本專業(yè)外文資料、外文摘要和外文參考書目特殊專業(yè)除外表達一定的外語水平。5論文質量35%文題相符較好地完成論文

23、選題的目的要求。5寫作水平論點鮮明；論據(jù)充分；條理清晰；語言流暢。15寫作標準符合學術論文的根本要求。用語、格式、圖表、數(shù)據(jù)、量和單位、各種資料引用標準化、符合標準。10論文篇幅10000字左右。5實評總分 成績等級 指導教師評審意見：指導教師簽名： 說明：評定成績分為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個等級，實評總分90100分記為優(yōu)秀，8089分記為良好，7079分記為中等，6069分記為及格，60分以下記為不及格評閱教師評定成績評審基元評審要素評審內(nèi)涵總分值評閱教師實評分選題質量25%目的明確符合要求選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標，表達學科、專業(yè)特點和教學方案的根本要求，到達畢業(yè)論文設計綜合訓練的目

24、的。10理論意義或實際價值符合本學科的理論開展，有一定的學術意義；對經(jīng)濟建設和社會開展的應用性研究中的某個理論或方法問題進行研究，具有一定的實際價值。10選題恰當題目規(guī)模適當，難易度適中；有一定的科學性。5能力水平40%查閱文獻資料能力能獨立查閱相關文獻資料，歸納總結本論文所涉及的有關研究狀況及成果。10綜合運用知識能力能運用所學專業(yè)知識闡述問題；能對查閱的資料進行整理和運用；能對其科學論點進行論證。10研究方案的設計能力整體思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的運用能力能運用本學科常規(guī)研究方法及相關研究手段如計算機、實驗儀器設備等進行實驗、實踐并加工處理、總結信息。10外文應用能力能

25、閱讀、翻譯一定量的本專業(yè)外文資料、外文摘要和外文參考書目特殊專業(yè)除外表達一定的外語水平。5論文質量35%文題相符較好地完成論文選題的目的要求。5寫作水平論點鮮明；論據(jù)充分；條理清晰；語言流暢。15寫作標準符合學術論文的根本要求。用語、格式、圖表、數(shù)據(jù)、量和單位、各種資料引用標準化、符合標準。10論文篇幅10000字左右。5實評總分 成績等級 評閱教師評審意見： 評閱教師簽名： 說明：評定成績分為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個等級，實評總分90100分記為優(yōu)秀，8089分記為良好，7079分記為中等，6069分記為及格，60分以下記為不及格。湖南科技學院本科畢業(yè)論文設計辯論記錄表論文題目基于

26、optisystem的波分復用系統(tǒng)研究作者姓名王澤才所屬系、專業(yè)、年級電子工程系 電子信息工程專業(yè) 2021年級指導教師姓名、職稱周玲 講師答 辯 會 紀 要時間2013年5月18日地點三教709答辯小組成員姓 名職務職稱姓 名職務職稱姓 名職務職稱陳澤順副教授劉志壯教授張文昭副教授劉愛林副教授徐曉副教授周玲講師辯論中提出的主要問題及答復的簡要情況記錄：1.如何實現(xiàn)不同寬帶的波分復用？答：在波分復用器中可以進行參數(shù)的設定信道的寬帶，從而來實現(xiàn)不同寬帶的波分復用。2.在波分復用中可以實現(xiàn)多少的信道？答：理論上，波分復用可以實現(xiàn)多個波分復用的。Optisystem中提供了一種的理想的波分復用器，那

27、是任意信道的。但是實際上，信道越多，串擾越明顯，損耗越大，最終會導致信號失真。3.什么叫做眼圖以及通過眼圖你能得到什么？ 答：眼圖其實就是把多種信號的波形疊加起來，整合到一起所形成的的類似人眼的圖形，因為是波形疊，所以眼圖可以用來觀察信號在傳輸中是否存在失真。眼睛張開得較大，接收信號中的噪聲越小，失真越小。會議主持人：記 錄 人：年 月 日答辯小組意見評語：評定等級： 負責人簽名： 年 月 日系學位委員會意見評語：論文設計最終評定等級：負責人簽名： 系部公章 年月 日校學位委員會意見評語：評定等級： 負責人簽名： 年月 日目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc356

28、978691 緒論 PAGEREF _Toc356978691 h 1 HYPERLINK l _Toc356978692 1 WDM技術簡介 PAGEREF _Toc356978692 h 3 HYPERLINK l _Toc356978693 光纖通信原理 PAGEREF _Toc356978693 h 3 HYPERLINK l _Toc356978694 1.2 WDM技術簡介 PAGEREF _Toc356978694 h 4 HYPERLINK l _Toc356978695 1.3 WDM的關鍵技術 PAGEREF _Toc356978695 h 4 HYPERLINK l _T

29、oc356978696 1.3.1 光放大技術 PAGEREF _Toc356978696 h 5 HYPERLINK l _Toc356978697 色散補償 PAGEREF _Toc356978697 h 6 HYPERLINK l _Toc356978698 1.3.3 非線性效應 PAGEREF _Toc356978698 h 6 HYPERLINK l _Toc356978699 2 Optisystem軟件的簡介 PAGEREF _Toc356978699 h 7 HYPERLINK l _Toc356978700 2.1 獨特優(yōu)勢 PAGEREF _Toc356978700 h

30、7 HYPERLINK l _Toc356978701 2.2 應用領域 PAGEREF _Toc356978701 h 7 HYPERLINK l _Toc356978702 功能說明 PAGEREF _Toc356978702 h 8 HYPERLINK l _Toc356978703 3 WDM系統(tǒng)的一般組件 PAGEREF _Toc356978703 h 12 HYPERLINK l _Toc356978704 3.1 光發(fā)射機、接收機 PAGEREF _Toc356978704 h 12 HYPERLINK l _Toc356978705 3.2 濾波器 PAGEREF _Toc35

31、6978705 h 12 HYPERLINK l _Toc356978706 3.3 復用器 / 解復用器 MUX/DEMUX PAGEREF _Toc356978706 h 12 HYPERLINK l _Toc356978707 4 WDM系統(tǒng)的原理圖 PAGEREF _Toc356978707 h 13 HYPERLINK l _Toc356978708 4.1 系統(tǒng)參數(shù)的設計 PAGEREF _Toc356978708 h 13 HYPERLINK l _Toc356978709 4.1.1 發(fā)射器的局部 PAGEREF _Toc356978709 h 13 HYPERLINK l _

32、Toc356978710 4.1.2 輸出線路局部 PAGEREF _Toc356978710 h 14 HYPERLINK l _Toc356978711 4.1.3 信號接收局部 PAGEREF _Toc356978711 h 14 HYPERLINK l _Toc356978712 4.2 點-點8信道的WDM系統(tǒng)框圖設計 PAGEREF _Toc356978712 h 14 HYPERLINK l _Toc356978713 5 仿真結果及分析 PAGEREF _Toc356978713 h 16 HYPERLINK l _Toc356978714 5.1 光譜儀圖片及數(shù)據(jù) PAGER

33、EF _Toc356978714 h 16 HYPERLINK l _Toc356978715 5.1.1 復用器之前的各路光譜儀圖片及數(shù)據(jù) PAGEREF _Toc356978715 h 16 HYPERLINK l _Toc356978716 5.1.2 解復用器之后的各路光譜儀仿真結果及數(shù)據(jù) PAGEREF _Toc356978716 h 17 HYPERLINK l _Toc356978717 雙向WDM分析儀數(shù)據(jù) PAGEREF _Toc356978717 h 18 HYPERLINK l _Toc356978718 5.3 串擾計算 PAGEREF _Toc356978718 h

34、18 HYPERLINK l _Toc356978719 5.3.1 頻率為信號對各信道的串擾 PAGEREF _Toc356978719 h 18 HYPERLINK l _Toc356978720 5.3.2 頻率為的信號對各信道的串擾 PAGEREF _Toc356978720 h 19 HYPERLINK l _Toc356978721 5.4 仿真結果分析 PAGEREF _Toc356978721 h 19 HYPERLINK l _Toc356978722 對串擾的分析 PAGEREF _Toc356978722 h 19 HYPERLINK l _Toc356978723 5.

35、4.2 對光譜儀與WDM分析儀測得數(shù)據(jù)的分析 PAGEREF _Toc356978723 h 19 HYPERLINK l _Toc356978724 6 延伸拓展 PAGEREF _Toc356978724 h 20 HYPERLINK l _Toc356978725 復用器與解復用器帶寬對信號的影響 PAGEREF _Toc356978725 h 20 HYPERLINK l _Toc356978726 復用器帶寬為5GHz，解復用器帶寬為5GHz PAGEREF _Toc356978726 h 20 HYPERLINK l _Toc356978727 復用器帶寬為100GHz，解復用器帶

36、寬為100GHz PAGEREF _Toc356978727 h 21 HYPERLINK l _Toc356978728 6.2 眼圖分析 PAGEREF _Toc356978728 h 22 HYPERLINK l _Toc356978729 6.3 眼圖結果分析 PAGEREF _Toc356978729 h 22 HYPERLINK l _Toc356978730 結論 PAGEREF _Toc356978730 h 23 HYPERLINK l _Toc356978731 參考文獻 PAGEREF _Toc356978731 h 24 HYPERLINK l _Toc35697873

37、2 致謝 PAGEREF _Toc356978732 h 25基于optisystem的波分復用系統(tǒng)研究摘 要隨著Intemet網(wǎng)絡與通訊的飛速開展，網(wǎng)絡用戶數(shù)量的急劇增長，用戶對網(wǎng)絡的需求也有顯著的變化。在這種情況下，WDM光網(wǎng)絡結構的出現(xiàn)成為一種必然趨勢。本文首先分析了波分復用WDM技術及系統(tǒng)的設計原理，介紹了Optisystem軟件強大的仿真功能。然后對波分復用系統(tǒng)的關鍵技術做了介紹，包括光放大技術、色散補償技術以及非線性效應的抑制技術，在此根底上，給出了基于Optisystem 的波分復用光傳輸鏈路仿真模型的搭建，對復用及解復用后的光信號進行仿真得出光譜圖，對鏈路傳輸性能及Q 因子 誤

38、碼率眼圖的等參數(shù)進行分析，并驗證了波分復用系統(tǒng)的正確性和設計方案的可行性，近而得出相關結論。 【關鍵詞】：光纖通信 WDM Q 因子 誤碼率 OptisystemSimulation of WDM based on the optisystemAbstract As the rapid development of Internet and telecommunications, and the sharp increment of the network users, the requirement of the users to networks has also changed mark

39、edly. Under this background, WDM optical networks appear. Firstly, the design principle of WDM is given and analyzed, and the powerful simulation function of the Optisystem software is described in this paper. Secondly, it introduces the key technology of WDM system, including optical amplification

40、technology, dispersion compensator technology and suppression technique of nonlinear effects. Then, the simulation model of the WDM based on the Optisystem is presented according to the above principle. The simulation results such as Q factor and BER are given and deeply analyzed, the exactness and

41、the possibility of WDM are verified. In the end the corresponding conclusion is presented. 【Key words】Optical fiber communication WDM Q factor BER Optisystem緒論 1970年，美國康寧玻璃公司研制出損耗為20dB的石英光纖，證明光纖作為通信的傳輸媒介是大有希望的。同年，半導體激光器實現(xiàn)了室溫下的連續(xù)工作，為光纖通信提供了理想的官員。從此，便開始了光纖通信快速開展的時代。在80年代，光纖通信得到極大地開展，波分復用技術、相干光纖通信系統(tǒng)、光纖

42、放大器等技術已經(jīng)受到人們的重視，并得到快速開展1。光纖通信之所以得到如此迅速的開展，與光纖通信的優(yōu)越性是分不開的，它的主要優(yōu)點有：1.傳輸損耗低；2.尺寸小，重量請，有利于敷設和運輸；3.抗電磁干擾性能好，適合應用于有強電干擾和電磁輻射的環(huán)境中 ；4.光纖之間的串話小又稱“串音。通信線路上信號雜散耦合到其他通信線路造成干擾的現(xiàn)象；5.制造光纖的主要原料是二氧化硅，是地球上蘊涵最豐富的物質，取之不盡，用之不竭2；一個根本的光纖通信系統(tǒng)是由發(fā)送機，傳輸介質光纖，接收機三局部構成的。其中發(fā)送端包括光源、脈沖發(fā)射器、解調(diào)器等；傳輸局部包括傳輸光纖、光纖放大器、色散補償光纖等；接收端包括PIN/APD光

43、、放大器、低通濾波器、解調(diào)器等。波分復用(WDM)是將兩種或多種不同波長的光載波信號(攜帶各種信息)在發(fā)送端經(jīng)復用器(亦稱合波器，Multiplexer)集合在一起，并耦合到光線路的同一根光纖中進行傳輸?shù)募夹g；在接收端，經(jīng)解復用器(亦稱分波器或稱去復用器，Demultiplexer)將各種波長的光載波別離，然后由光接收機作進一步處理以恢復原信號。這種在同一根光纖中同時傳輸兩個或眾多不同波長光信號的技術,稱為波分復用。隨著光纖技術的進步和業(yè)務的開展，WDM技術正從長途傳輸領域向城域網(wǎng)領域擴展。適用于城域網(wǎng)領域的WDM系統(tǒng)稱為城域網(wǎng)WDM系統(tǒng)6。低本錢是城域網(wǎng)WDM系統(tǒng)最重要的特點，按每波長計其本

44、錢必須明顯低于長途網(wǎng)用的WDM系統(tǒng)。由于城域網(wǎng)的范圍傳輸距離通常不超過100km，因而不必使用長途網(wǎng)必須用的外調(diào)制器和光放大器。由于沒有光放大器，也就不需要任何形式的通路均衡，從而減少了分波器和合波器的復雜性，也不會遭受與光放大器有關的非線性損傷。光放大段的設計僅僅是光損耗的設計，十分簡單明了3。最后，由于沒有光放大器，波長數(shù)的增加和擴展也不再受光放大器頻帶的限制，容許使用波長間隔較寬、波長精度和穩(wěn)定度要求較低的光源、合波器、分波器和其他元件，使元器件，特別是無源器件的本錢大幅度下降，從而降低了整個系統(tǒng)的本錢。雖然WDM技術問世時間不長，但由于具有許多顯著的優(yōu)點而表現(xiàn)出 強大的生命力，從而迅速

45、得到推廣應用，并向全光網(wǎng)絡的方向開展。從開展的角度看，今后全光技術的開展可能表現(xiàn)在一下幾個方面：光分插復用器OADM；光交叉連接設備；可變波長激光器；全光再生器；目前最引人矚目的WDM全光通信，它是在傳送網(wǎng)中加上光層，在光上進行交叉連接和分叉復用，從而減輕電交換節(jié)點的壓力，大大提高整個網(wǎng)絡的傳輸容量和機電的吞吐容量，成為網(wǎng)絡升級的首選方案，這也是當前光纖通信的研究熱點。 全光網(wǎng)絡是未來信息傳送網(wǎng)的開展方向，它可以直接對光信號進行處理，不僅大大簡化了網(wǎng)絡結構，降低了本錢，而且極大地提高了網(wǎng)絡的穩(wěn)定性與可靠性，因此，二十一世紀的信息傳輸將會是全新的光網(wǎng)絡時代。 本文研究的是基于Optisystem

46、軟件的WDM仿真，首先分析和設置元件參數(shù)，然后通過軟件畫出原理圖，再進行仿真，最后分析仿真圖譜來驗證波分復用的原理，以便為以后WDM工程提供理論依據(jù)。 1 WDM技術簡介HYPERLINK :/baike.baidu /view/5190.htm光纖即為光導纖維的簡稱。光纖通信是以HYPERLINK :/baike.baidu /view/621151.htm光波作為HYPERLINK :/baike.baidu /view/955838.htm信息載體，以光纖作為傳輸媒介的一種通信方式。從原理上看，構成光纖通信的根本物質要素是光纖、光源和光檢測器。光纖除了按制造工藝、材料組成以及光學特性進行

47、分類外，在應用中，光纖常按用途進行分類，可分為通信用光纖和傳感用光纖4。HYPERLINK :/baike.baidu /view/305337.htm傳輸介質光纖又分為通用與專用兩種，而功能器件光纖那么指用于完成光波的放大、整形、分頻、倍頻、調(diào)制以及光振蕩等功能的光纖，并常以某種功能器件的形式出現(xiàn)。光纖通信的原理是：在發(fā)送端首先要把傳送的信息如話音變成電信號，然后調(diào)制到HYPERLINK :/baike.baidu /view/131593.htm激光器發(fā)出的激光束上，使光的強度隨電信號的幅度頻率變化而變化，并通過光纖發(fā)送出去；在接收端，檢測器收到光信號后把它變換成電信號，經(jīng)解調(diào)后恢復原信息

48、。光纖通信是現(xiàn)代通信網(wǎng)的主要傳輸手段，它的開展歷史只有一二十年，已經(jīng)歷三代：短波長多模光纖、長波長多模光纖和長波長單模光纖。采用光纖通信是通信史上的重大變革，美、日、英、法等20多個國家已宣布不再建設電纜HYPERLINK :/baike.baidu /view/2199056.htm通信線路，而致力于開展光纖通信。HYPERLINK :/baike.baidu /view/265417.htm中國光纖通信已進入實用階段。光纖通信的誕生和開展是HYPERLINK :/baike.baidu /view/3923.htm電信史上的一次重要革命與HYPERLINK :/baike.baidu /v

49、iew/21430.htm衛(wèi)星通信、HYPERLINK :/baike.baidu /view/19195.htm移動通信并列為20世紀90年代的技術5。進入21世紀后，由于因特網(wǎng)業(yè)務的迅速開展和音頻、視頻、數(shù)據(jù)、多媒體應用的增長，對大容量超高速和超長距離光波傳輸系統(tǒng)和網(wǎng)絡有了更為迫切的需求。 通信的開展過程是以不斷提高HYPERLINK :/baike.baidu /view/1445836.htm載波頻率來擴大通信容量的過程，光頻作為載頻已達通信載波的上限，因為光是一種頻率極高的電磁波，因此用光作為載波進行通信容量極大，是過去通信方式的千百倍，具有極大的吸引力，光通信是人們早就追求的目標，

50、也是通信開展的必然方向。 光纖通信與以往的電氣通信相比，主要區(qū)別在于有很多優(yōu)點：它傳輸頻帶寬、通信容量大；傳輸損耗低、中繼距離長；線徑細、重量輕，原料為石英，節(jié)省金屬材料，有利于資源合理使用；HYPERLINK :/baike.baidu /view/826533.htm絕緣、抗電磁干擾性能強；還具有抗腐蝕能力強、抗輻射能力強、可繞性好、無電火花、泄露小、保密性強等優(yōu)點，可在特殊環(huán)境或軍事上使用。1.2 WDM技術簡介WDMWavelength Division Multiplexing，波分多路復用是利用多個激光器在單條光纖上同時發(fā)送多束不同波長激光的技術。每個信號經(jīng)過數(shù)據(jù)HYPERLINK

51、 :/baike.baidu /view/300107.htm文本、語音、視頻等調(diào)制后都在它獨有的色帶內(nèi)傳輸。WDM能使 公司和其他運營商的現(xiàn)有光纖根底設施容量大增。制造商已推出了WDM系統(tǒng)，也叫DWDMHYPERLINK :/baike.baidu /view/3871678.htm密集波分復用系統(tǒng)。DWDM可以支持150多束不同波長的光波同時傳輸，每束光波最高到達10Gb/s的HYPERLINK :/baike.baidu /view/32385.htm數(shù)據(jù)傳輸率。這種系統(tǒng)能在一條比頭發(fā)絲還細的光纜上提供超過1Tb/s的HYPERLINK :/baike.baidu /view/32385

52、.htm數(shù)據(jù)傳輸率6。波分復用(WDM)是將兩種或多種不同波長的光載波信號(攜帶各種信息)在發(fā)送端經(jīng)復用器(亦稱合波器，Multiplexer)集合在一起，并耦合到光線路的同一根光纖中進行傳輸?shù)募夹g；在接收端，經(jīng)解復用器(亦稱分波器或稱去復用器，Demultiplexer)將各種波長的光載波別離，然后由光接收機作進一步處理以恢復原信號。這種在同一根光纖中同時傳輸兩個或眾多不同波長光信號的技術，稱為波分復用。WDM本質上是光域上的頻分復用FDM技術。每個波長通路通過頻域的分割實現(xiàn)，每個波長通路占用一段光纖的HYPERLINK :/baike.baidu /view/10821.htm帶寬。WDM

53、系統(tǒng)采用的波長都是不同的，也就是特定標準波長，為了區(qū)別于SDH系統(tǒng)普通波長，有時又稱為彩色光接口，而稱普通光系統(tǒng)的光接口為“白色光口或“白光口。通信系統(tǒng)的設計不同，每個波長之間的間隔寬度也有不同。按照通道間隔的不同，WDM可以細分為CWDM(HYPERLINK :/baike.baidu /view/3871680.htm稀疏波分復用)和DWDM(HYPERLINK :/baike.baidu /view/3871678.htm密集波分復用)。CWDM的信道間隔為20nm，而DWDM的信道間隔從0.2nm 到1.2nm，所以相對于DWDM，CWDM稱為HYPERLINK :/baike.bai

54、du /view/3871680.htm稀疏波分復用技術。WDM是一種在光域上的復用技術，形成一個光層的網(wǎng)絡既“全光網(wǎng)，將是光通訊的最高階段。建立一個以WDM和OXC(光交叉連接)為根底的光網(wǎng)絡層，實現(xiàn)用戶端到端的HYPERLINK :/baike.baidu /view/2797916.htm全光網(wǎng)連接，用一個純粹的“全光網(wǎng)消除光電轉換的瓶頸，將是未來的趨勢?，F(xiàn)在WDM技術還是基于點到點的方式，但點到點的WDM技術作為全光網(wǎng)通訊的第一步，也是最重要的一步，它的應用和實踐對于全光網(wǎng)的開展具有十分重要的意義7。1.3 WDM的關鍵技術WDM技術的關鍵技術包括光放大技術、色散補償技術、非線性效應等

55、。下文具體給出： 光放大技術 由于各種損耗因素的存在，因此對系統(tǒng)信號的放大是必不可少的。光放大器通過受激發(fā)射放大入射光信號，其機理與激光器相同，其核心是當放大器被光或電泵浦時，使粒子數(shù)反轉獲得光增益。對于兩能級系統(tǒng)增益介質模型，增益系數(shù)可以表示成： 1.1 它表示有源區(qū)單長度獲得的增益，單位是1/m。式中g(w)，是由放大器泵浦電平?jīng)Q定的峰值增益，是入射信號光頻，是介質原子躍遷頻率，P 是正在放大的信號光頻率，g0為飽和光功率，對于光放大器，有兩個主要技術指標增益和噪聲指數(shù)8。增益是對放大器對信號的放大能力的一個衡量參數(shù)，定義為輸出信號功率與輸入信號功率之比，即 1.2 Pout是輸出信號功率

56、，Pin是輸入信號功率。噪聲指數(shù)Fn是對信噪比SNR下降程度的一個描述。 1.3 SNRin是光放大前的信噪比，SNRout表示放大后光電流信噪比。目前光放大器主要有摻鉺光纖放大器(EDFA)、拉曼光纖放大器( FRA) 和半導體光放大器SOAEDFA 主要用作功率放大器線路放大器以及前置放大器，其優(yōu)點是輸出功率高泵浦效率高對偏振不敏感等，缺點是放大帶寬窄。目前，對EDFA 的優(yōu)化主要是：放大增益平坦化動態(tài)增益均衡寬帶EDFA 等分布式光纖拉曼放大器DRA利用系統(tǒng)中的傳輸光纖作為它的增益介質，泵浦波長決定其增益頻譜，而與摻雜物的能級電平無關，所以只要泵浦波長適宜，就可以在任意波長獲得信號的光增

57、益。因此，其增益頻譜較寬，這是它最大的優(yōu)點其主要缺點是具有偏振相關性，存在較大的相對強度噪聲，以及本錢較高。色散補償色散是目前光纖通信系統(tǒng)中最大的限制性因素，它限制了系統(tǒng)的帶寬和距離，尤其是長距離通信，因此對色散進行補償是必不可少的9。目前常用的色散補償技術有電子色散補償、前補償技術、負色散光纖補償光濾波器補償?shù)?，其中色散補償光纖最為常用，但其損耗較大，有效面積比擬小而會帶來非線性效應而DCG 具有損耗小無非線性等特點，但是配置較為固定，補償帶寬有限，靈活性較低。 非線性效應 光纖的非線性效應包括受激拉曼散射SRS、受激布里淵散射SBS、交叉相位調(diào)制XPM以及四波混頻FWM等。光纖非線性對系統(tǒng)

58、的影響取決于光纖中傳輸?shù)墓夤β拭芏群蛡鬏斁嚯x，將導致串音的產(chǎn)生，即一個信道的光強和相位將受到其他相鄰信道的影響，形成非線性串話，光纖功率密度越大和光纖長度越長，非線性影響也越嚴重。光纖非線性一般很難補償，所以在實際的工程中，要合理設置入纖功率，盡量使用分布反應光放大器，同時結合色散管理，最大限度地降低非線性效應10。2 Optisystem軟件的簡介光通訊系統(tǒng)正在變得日益復雜。這些系統(tǒng)通常包含多個信號通道、不同的HYPERLINK :/baike.baidu /view/82343.htm拓撲結構、非線性器件和非高斯噪聲源，對它們的設計和分析是相當?shù)膹碗s和需要高強度勞動的。先進的軟件工具使得這

59、些系統(tǒng)的設計和分析變得迅速而有效。 OptiSystem(光通信系統(tǒng)設計軟件)是一款創(chuàng)新的光通訊系統(tǒng)模擬HYPERLINK :/baike.baidu /view/600107.htm軟件包，它集設計、測試和優(yōu)化各種類型寬帶HYPERLINK :/baike.baidu /view/1070766.htm光網(wǎng)絡HYPERLINK :/baike.baidu /view/239585.htm物理層的虛擬光連接等功能于一身，從長距離通訊系統(tǒng)到 LANS和MANS都使用。一個基于實際光纖通訊系統(tǒng)模型的系統(tǒng)級模擬器，OptiSystem具有強大的模擬環(huán)境和真實的器件和系統(tǒng)的分級定義。它的性能可以通過附

60、加的用戶器件庫和完整的界面進行擴展，而成為一系列廣泛使用的工具。全面的HYPERLINK :/baike.baidu /view/185360.htm圖形用戶界面控制光子器件設計、器件模型和演示。巨大的有源和無源器件的庫包括實際的、波長相關的參數(shù)。參數(shù)的掃描和優(yōu)化允許用戶研究特定的器件技術參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。在本錢效力和生產(chǎn)效率對于成功至關重要的光通訊工業(yè)里，獲獎軟件OptiSystem可以在光通訊系統(tǒng)、連接和元件的設計中最小化時間需要和降低本錢。結合其它Optiwave產(chǎn)品和工業(yè)中主要電子設計軟件的工具，使OptiSystem加快您的產(chǎn)品投放市場的速度和減小回報周期。2.1 獨特優(yōu)勢相比于