现代通信系统重庆大学 光纤通信 (4)new

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1、第5章终端机和系统第5章终端机和系统5.1电端机简述5.2光端机的作用和组成5.3光中继器的作用和组成5.4光放大器5.5光波复用技术5.6光纤通信系统中的辅助系统1第5章终端机和系统5.2光端机的作用和组成光端机的作用是将需要传递的电信号由发端光端机转换成光信号，送入光纤。经过光纤传输到达对方，收端光端机再将光信号变成电信号通过处理，送到电端机，完成通信任务。　　数字光纤通信系统光端机方框图包括发端和收端两部分，基本组成如图5.4所示。2第5章终端机和系统PCMPCM光纤输入输入输出输出发光射机光接收机接口接口倒换监

2、测遥测电源遥控业务告警遥信通信图5.4数字光纤通信系统光端机组成方框图3第5章终端机和系统1.接口输入接口的作用有两个方面：　(1)使光端机与电端机相连的同轴电缆传输特性做到了与光端机配合和满足机架间衰耗要求；　(2)将PCM数字复接设备送来的数字信号(一、二、三次群为HDB3码，四次群为CMI码)变换成单极性的不归零二进制信号，以便提取时钟和实现光调制。输出接口则完成相反的过程。4第5章终端机和系统2.光发射机和光接收机光发射机和光接收机是光端机中最主要的组成部分，它们的作用和各主要组成部分的原理上一章都已介绍过,需

3、要补充说明的是，为了避免出现长连“0”和长连“1”码，在发端采用扰码以破坏输入码流的规律性，使之随机化，以便于时钟信号的提取并有利于抑制抖动。解扰则是它的反过程。5第5章终端机和系统3.监测对光端机各部分运行情况进行不中断业务的监测，监测项目包括：输入PCM信号、发射机激光器阈值电流、输出光功率、工作温度及组件的致冷电流、接收机输入光信号、码型反变换失步、误码率、累积误码、电源电压和机内工作温度。4.告警根据监测结果，当通信质量受到影响时及时发出相应的显示告警和音响告警。6第5章终端机和系统5.倒换当监测到光端机主要部

4、分性能恶化使通信中断时，可自动倒换备用系统工作，以保证通信不致中断。6.电源将机房供给的-60V或-24V工作电压变换成光端机内各部分所需要的电压,如±12V、±5V等。7第5章终端机和系统7.遥测、遥控、遥信在端站对中继站进行遥测、遥控、遥信，以了解无人维护中继站的工作情况，确定发生故障的中继站位置、故障性质，并相应送出倒换控制信号。　8.业务通信端站和中继站间的业务联络采用专用电话，满足定期维修或处理故障时的相互联系。8第5章终端机和系统5.3光中继器的作用和组成光中继器的功能是补偿光能的衰减，恢复信号脉冲的形状。

5、传统的光中继器不能对光信号直接进行放大，而是采用光—电—光的转换方式，即先将接收光纤的已衰减光信号用光电检测器接收，经放大和再生恢复原来的数字电信号，再对光源进行驱动，产生光信号送入光纤。图5.5为数字光中继器组成方框图。9第5章终端机和系统前置主放大均衡判决驱动放大APDLD(PIN)(LED)定时电源变压AGCAPC提取图5.5数字光中继器组成方框图10第5章终端机和系统5.4光放大器1.半导体光放大器　半导体光放大器是一个具有或不具有端面反射的半导体激光器。其结构和工作原理与半导体激光器非常相似。当给器件加偏置电

6、流时，电流可以使半导体增益物质产生粒子数反转，使电子从价带跃迁到导带，从而产生自发辐射。当外光场入射时会发生受激辐射，受激辐射产生信号增益。当然，自发辐射本身也将被放大并产生随机起伏的放大器噪声，称之为被放大的自发辐射(ASE)噪声。　半导体光放大器的特点是尺寸很小；增益较高；频带宽。存在的主要问题是与光纤的耦合损耗大；稳定性差；输出功率小，噪声系数较大。11第5章终端机和系统2.光纤放大器1)稀土掺杂光纤放大器EDFA的工作波长为1550nm，与光纤的低损耗窗口一致，是最具吸引力和最为成熟的光纤放大器，它的典型结构如

7、图11.6所示。它包括光路结构和辅助电路部分，光路部分由掺铒光纤、泵浦光源、光耦合器、光隔离器等组成，辅助电路主要有电源、自动控制部分和保护电路。12第5章终端机和系统输入光隔输出光耦合器光耦合器光耦合器掺铒光纤离器泵浦光源功率监测功率监测辅助电路图5.6EDFA的典型结构13第5章终端机和系统掺铒光纤是EDFA的核心，它以石英光纤作基础材料，在光纤芯子中掺入一定比例的稀土元素——铒离子(Er3+)，这样就形成了一种特殊的光纤，这种光纤在一定的泵浦光激励下，处于低能级的Er3+可以吸收泵浦光的能量，向高能级跃迁。由于3

8、+Er在高能级上的寿命很短，很快以无辐射的形式跃迁到亚稳3+态，在该能级上，Er有较长的寿命，从而在亚稳态和基态之间形成粒子数反转分布。当1550nm波段的光信号通过这段掺铒3+光纤时，亚稳态的Er以受激辐射的形式跃迁到基态，并产生出和入射光信号中的光子一模一样的光子，大大增加了信号光中的光子数量，实现了信号光在掺铒光纤中的放大。