2.2.2 光纖通信系統的組成

1．組成框圖

目前常用的是數字光纖通信系統，與模擬光纖通信系統相比，因為有模/數轉換和數字復接設備，所以數字光纖通信系統對信道的非線性失真不敏感，不會產生誤差積累，更適合長距離、大容量和高質量的信息傳輸。數字光纖通信系統主要由電端機、光發送機、光接收機和光中繼器構成，系統組成框圖如圖2-6所示。

2．主要設備

（1）光發送機

光發送機的作用是光源的驅動、信號調制、線路編碼、光源功率控制和溫度控制。

光發送機的核心光器件是光源，它被用來實現信號的調制。

常用的光源有兩類：發光二極管（LED）和半導體激光器（LD）。

圖2-7所示為數字光發送機的組成框圖。

光發送機的工作原理：在數字光纖通信中，輸入電路將輸入的數字脈沖信號進行整形，變換成NRZ/RZ碼，再經擾碼、線路編碼后通過驅動電路調制光源（直接調制），或者送到光調制器，調制光源輸出的連續光波（外調制）。對直接調制，驅動電路還要給光源加一直流偏置；而外調制方式中光源的驅動為恒定電流，以保證光源輸出連續光波。控制電路包括APC電路和ATC電路，是為了穩定輸出的平均光功率和工作溫度。此外，光發送機中還有報警電路，用以檢測和報警光源的工作狀態。

光發送機的主要性能指標為光源性能、輸出光功率及其穩定性、消光比，以及光脈沖的上升時間、下降時間及電光延遲時間。

（2）光接收機

光接收機的作用是以最小的附加噪聲及失真，恢復經光纖傳輸后光載波所攜帶的信息，因此光接收機的輸出特性綜合反映了整個光纖通信系統的性能。

光接收機的核心器件是光電檢測器，它被用來實現信號的解調。

常用的光電檢測器有兩類：光電二極管（PIN）和雪崩光電二極管（APD）。

圖2-8所示為數字光接收機的組成框圖。

光接收機的工作原理：光電檢測器把接收到的光信號轉換成電信號，光電檢測器和前置放大器合起來稱為接收機前端，其性能的優劣是決定接收靈敏度的主要因素。主放大器把前端輸出的毫伏級信號放大到后面信號處理電路所需的電平。接收機的其余電路則對信號進行進一步的處理、整形，以提高系統的性能，最后解調出發送信息。均衡濾波器用來消除放大器及其他部件引起的信號波形失真，使噪聲及碼間干擾的影響減到最小。抽樣所需的時鐘則由定時提取電路恢復，自動增益控制（AGC）電路用來控制APD偏壓及放大器增益，以提高接收機的動態范圍。

光接收機的主要性能指標為靈敏度、誤碼率、動態范圍。

（3）光中繼器

光中繼器的作用：補償光信號的衰減，并對畸變信號進行整形，然后繼續發送。

光中繼有兩種方法：直接放大法（使用光放大器）和光電混合中繼器（光—電—光轉換方式）。

圖2-9所示為光電混合中繼器的組成框圖。

光電混合中繼器的工作原理：先將光纖中送來的光信號轉換成電信號，然后對電信號進行放大，最后將放大了的電信號轉換成光信號送到光纖中。

光電混合中繼器的分類：1R中繼器，只具有放大和均衡功能，用在傳輸模擬信號；2R中繼器，加上數字信號整形功能；3R中繼器，加上重新定時與判決功能。