光纤通信：以光信号为信息载体的通信方式

2023-06-27 理论教育版权反馈

【摘要】：光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光纤为传输媒质，以光信号为信息载体的通信方式。图5-1数字光纤通信系统结构框图光发射机。数字光纤通信系统的性能用误码率来衡量。通常将误码率定义为错误识别比特的平均几率，这样，10-6的误码率相当于平均每百万位出现一个误码。大多数光纤通信系统要求误码率不大于10-9，有的系统要求更高。

光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光纤为传输媒质，以光信号为信息载体的通信方式。图5-1是数字光纤通信系统结构框图，它是由光发射机、通信信道和光接收机等三部分组成。此外，系统中还包含一些互联与光信号处理部件，如光纤连接器、隔离器、调制器、滤波器、光开关等，在长距离系统中还设有中继器。

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图5-1　数字光纤通信系统结构框图

（1）光发射机。它的作用是将电信号转化为光信号，并注入光纤向前传输。它由光调制器和耦合器等组成。光信号是用电信号调制在光载波上产生的，半导体光源的输出可通过改变注入电流直接进行调制，这样输入信号就可以直接施加在光源的驱动器上，结构简单。

（2）传输光纤。光纤通信系统用光纤作为传输媒质，将光信号从光发射机传送到光接收机。对这种传输媒质，其基本特性参数是损耗、色散及非线性。其中损耗的单位为d B/km，它直接影响中继距离和通信容量。非线性的主要效果是增加信道之间的相互干扰，同样影响中继距离和通信容量。为实现高速长距离信息传输，要求光纤具有低损耗、一定量的色散和足够小的非线性。

（3）光接收机。它将从光纤输出端接收到的光信号转换回原始的电信号，它由光检测器和解调器等组成。

数字光纤通信系统的性能用误码率来衡量。尽管误码率可简单直观地定义为每秒产生的误码数，但这种定义使误码率依赖于比特率。通常将误码率定义为错误识别比特的平均几率，这样，10-6的误码率相当于平均每百万位出现一个误码。大多数光纤通信系统要求误码率不大于10-9，有的系统要求更高。

确定接收机性能的一个重要参数是接收机灵敏度，它通常定义为接收机满足一定的误码率的条件下，所要求的最小平均接收光功率。接收机灵敏度取决于信噪比，即取决于干扰接收信号的各种噪声源。即使是理想的接收机，光电检测过程自身也会引入一些噪声，它称为量子噪声或散粒噪声，是由电子的粒子性造成的，工作在量子噪声限制的光接收机称为量子噪声限制接收机。实际接收机都不可能在量子噪声限制下工作，有许多其他噪声将信噪比降低到了远低于量子噪声限制。这些噪声源包括来自接收机内部的热噪声和放大器噪声，来自光发送机的强度和相位噪声，还起源于光源的自发辐射过程，来自于光信号在光纤传输过程中出现的由色散引起的码间干扰、模分配噪声及非线性效应引起的干扰等。接收机灵敏度取决于所有的噪声机制影响的累加，这样就降低了判决电路的信噪比，当然也与比特有关，因为有些噪声源的作用随信号带宽的增加而成比例地增加。

光纤通信：以光信号为信息载体的通信方式

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