实验目的

1. 熟悉光纤通信系统的主要组成部分
2. 掌握通信系统综合设计的主要内容

实验原理

NRZ、RZ调制格式，直接调制或者外调制，APD管或者PIN管，low pass rectangular filter或者 low pass gauss filter。选择的理由如下： 选择NRZ调制格式，因为经NRZ调制的光信号具有紧凑的频谱特性，调制和调解结构简单，在10G和一部分40G系统中得到广泛应用，一直被作为中短距离光纤通信系统中的主要调制格式，通过色散管理和终端可调色散补偿技术，NRZ调制格式在终端传输距离普通光纤获得良好的光传输性能。

选择直接调制，因为直接强度调制是用信号直接调制激光器的驱动电流，使其输出功率随信号变化.这种方式设备相对简单，研究较早，现已成熟并商品化.外调制则常用于要求较高的通信系统。

选择APD管，因为由书上的P264页的图8.3可知，PIN管接收灵敏度适用于低数据速率光纤通信，当系统通信数据速率为10G时，PIN灵敏度管不适于应用，我们优选ADP管。

选择low pass gauss filter（低通高斯响应滤波器），因为low pass rectangular filter（低通矩形响应滤波器）是理想的低通滤波器的模型，在幅频特性曲线上呈现矩形。 在现实中，如此理想的特性是无法实现的，所有的设计只不过是力图逼近矩形滤波器的特性而已。而low pass gauss filter（低通高斯响应滤波器）采用时域法测量有效带宽，具有直观、简便的优点，而采用时域法能够显著缩短有效带宽测量时间。

实验内容

本次实验中，由NRZ调制格式、直接调制、APD管和low pass gauss filter构成的光纤通信系统。

1）.根据实验要求，连接实验电路。同时为了实时地观察系统的运行状态，必须在系统外围增加监测及显示装置，将系统运行结果显示出来，便于观察和分析。因此，在系统中加入了Eye Diagram Analyzer、BER Analyzer、Optical Time Domain Visualizer、Optical Power Meter、Optical Spectrum Analyzer、Oscilloscope Visualizer。通过这些监测及显示器件，可以较为直观地观察到入纤光功率、调制前后的光信号频谱与时域波形、解调后的信号波形、信号眼图及误码率等系统的运行状态和运行结果。整个光纤通信系统的架构如下图示：

完整的光纤通信系统

2）设置相关参数。整体参数： User Defined Bit Sequence Generator “1001011010010110”，系统10G，入纤功率10dBm。APD管与PIN管的响应度设定为1A/W。整体参数设置：系统传输速率10G. ，如下图

发送序列设置：1001011010010110 ，如下图

入纤功率设置：10dBm，如下图

APD管的响应度设置：1A/W，如下图

光纤长度设置：50Km，如下图

在OptiSystem软件中进行仿真，运行的结果如下：

（1）实际入纤光功率为5.471E-3 W，7.381dBm，如下图

图1

（2）调制前信号时域波形，如下图

图2

（3）调制后光信号时域波形，如下图

图3

（4）调制后光信号频谱，如下图

图4

(5)信号眼图，如下图

图5

（6）误码率，如下图

图6

最后，有相关仿真需求欢迎通过公众号“320科技工作室”与我们联络。