通信系统中信号衰减对传输质量影响的研究 毕业论文(6)

北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文）

30 25衰减1550nm衰减1310nm20衰减值(dB)151050 01间隔(nm)23

图4-4单模光纤空气隔离距离与衰减值曲线

通过这个原理可以制作法兰式固定衰减器和可调衰减器。法兰式固定衰减器采用隔离衰减片，根据曲线图制作一定厚度的衰减片，将衰减片植入法兰中，就可起到固定光衰减的作用。法兰式可调光衰减器采用机械旋转原理，通过机械旋转调节两端连接器间的距离，可使光衰减在0~30dB之间。

(2)位移错位技术

此方法是将2根光纤的纤芯进行微量平移错位，从而达到功率损耗的效果。

纤芯1纤芯2 图4-5光纤错位

通过使用普通尾纤，用熔接机将2根尾纤的纤芯在错位的情况下进行熔接工作，使光在传输过程中发生偏芯损耗，得到连接器式固定衰减器，又称

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在线固定衰减器。

(3)衰减光纤技术

根据金属离子对光有吸收作用，研制出参杂金属离子的衰减光纤，与普通光纤每公里有衰减系数一样，这种衰减光纤也有固定的衰减系数，只不过这种衰减系数不按公里计算，而是按照毫米计算。

纤芯内参金属离子

图4-6衰减光纤

将衰减光纤穿入陶瓷插芯，经过特殊工艺处理，可以制成阴阳式的固定衰减器。

(4)吸收玻璃法

经光学抛光的中性吸收玻璃片也可被应用于光衰减器的制作。利用物质对光的吸收特性，制成片状或条状的中性暗色玻璃，放在光路上，可以将光强衰减。吸收玻璃以透过率T及以分贝数表示的衰减率区分。分别把透过率T、衰减率?定义为：

T=透射光强/入射光强

式(4-3) 式(4-4)

??1T

以分贝数表示的衰减率，?=10?log?=-10?logT，以分贝数表示的衰减率可方便估算多片组合时的衰减率：将叠加各片的衰减率分贝数相加即为组合衰减片组的衰减率（以分贝数表示）。片状被制成固定的衰减值[15-16]；而条状根据其内部连续递增的暗色物质，不同部位的衰减值也不同。单块片状光吸收玻璃可以制作固定衰减器，多块片状吸收玻璃可以通过轮盘转换制成分档可调试衰减器，而条状吸收玻璃通过连续位移可以制成连续可调衰减器。

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图4-7片状吸收

4.2.2光纤衰减的特性

要研制光衰减器，首先要了解光纤传输的基本特性。光在光纤中传输，是通过全反射的原理，确保光不外泄。如图4-2所示全反射临界入射角为?c，

ac为临界传播角，纤芯的折射率为n1，包层的折射率为n2

?c?c

图4-3光纤内部光传输

sin?c?n2n1

式(4-1)

为满足光线在纤芯内的全反射条件，要求n1?n2。ac是光线发生全发射时与光纤纵向轴线之间的夹角，有

ac?arcsin1?(n22) n1式(4-2)

要保证光线在光纤内全反射，必须有传输角a?ac。

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4.2.3光衰减器的分类

按工作原理分类。光衰减器可以分为位移光衰减器、直接镀膜型光衰减器、衰减片型光衰减器、液晶型光衰减器。

按固定可变分类。固定光衰减器可以分为尾纤式固定光衰减器、转换器式固定光分类器、变换器式固定光衰减器。可变光衰减器可以分为小可变光衰减器、步进可变光衰减器、连续可变光衰减器。

按传输方式分类。光衰减器可以分为单模光衰减器和多模光衰减器。 按接口方式分类。光衰减器可以分为尾纤式光衰减器和连接口式光衰减器。

4.2.4光衰减器的应用

光衰减器的主要作用是可按照用户的要求将光信号进行预期地衰减。主要用于对光路中光功率进行衰减。在无源器件中，其产品仅次于连接器和耦合器[14]。尤其是固定光衰减器具有价格低廉、性能稳定、使用便捷等优点，市场需求大；而可变光衰减器具有灵活性，市场需求稳步增长。如图4-2，光衰减器还可以在EDFA和计量系统中具有广泛的应用场景。

标准光多用表光衰减器定向耦合器待校准光功率匹配液

图4-2光衰减器在光器件计量系统中的应用

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5使用OptiSystem 软件仿真不同光衰减器的衰减值研究

5.1 OptiSystem 简介

OPTIWAVE公司成立于一九九四年，总部位于加拿大，是光纤通信领域中从事光通信系统、光纤与光子学元器件模拟设计软件开发的国际著名公司。目前，OptiWave拥有一千多个用户，遍及全球四十多个国家和地区。这些用户包括通信器件生产商，国内国外一些著名的大学及研究机构等等。OpticWave公司产品不断发展完善，其推出的模拟软件功能强大，界面友好，操作方便，OptiSystem光通信系统与放大器设计软件是该公司的主要产品。OptiSystem可以完成WDM/TDM或CATV网络设计、SONET/SDH设计、发送端、通道、放大器和接收器设计、误码率估算以及对不同接收模式的系统性能估算、放大器系统的误码率以及链路预算估计。其强大的功能完全可以满足日常的教学需要。OptiSystem还提供丰富的器件库、Optiwave系列软件之间的整合、混合信号表达、质量与性能法则、高级工具与数据检测、分级仿真子系统、强有力的脚本语言、强大的数据计算流、生成页面报告与物料成本等功能。OptiSystem在其最新版本中还加入了WDM-PON、无源网络（PON） 、FTTx、无线光通信（OWC）、光纤无线电（ROF）、双向AWG、微波组件、MLSE（极大似然估计）、自由空间光通信（FSO）、空间以及极坐标图、高级分析工具与S参量提取等新功能。

使用OptiSystem软件进行仿真的基本过程如下：

1、熟悉实验原理，熟练掌握OptiSystem的基本操作。OptiSystem软件界面如下图5-1；

2、构建实验框图。使用元件库中元件建立仿真框图，包括元件之间的连线；

3、参数的合理设置。对各个元件包括测量器件的参数做设置。这一步直接关系到仿真结果的显示及数据的分析；

4、运行仿真程序。运行过程中可能会报错，需要综合分析整个仿真过程

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