光纤通信系统的仿真设计及性能分析
日 期摘 要光纤通信技术是通过光波导来进行信号的传输，需要一个冗长繁杂的计算过程，同时对最终形成的系统要进行反复的实验调适改进。随着人工智能时代的到来，计算机仿真将成为一项普遍而又实用的技术。本文基于从光纤通信的硬件出发，研究信号源、高斯脉冲、激光器、调制器、合波器、分波器等部件，建立其计算机的数学模型，实现整个系统的仿真，并对其进行评估的模拟测试。系统采用Borland公司的C++ Builder实现灵活友好的界面设计和系统的搭建。用户可以根据自行的需要，利用仿真系统，搭建自己需要的系统设置，并且进行相应的评估和理论研究。
目录
一 引言 3
二 光纤通信系统及其构成 4
三 光纤系统的模型理论研究 6
（一）高斯脉冲 6
（二）驱动电路 6
（三）光源模型 6
（四）调制器 7
（五）信道模块 7
（六）放大器模块 9
（七）波分复用/分解复用器 9
（八）光接收机 9
（九）相位共轭器 13
四 仿真条件 14
（一）仿真软件介绍 14
（二）系统仿真框架 14
（三）仿真的流程 15
五 仿真实例 18
（一）仿真参数 18
（二）仿真内容 19
六 结论 22
致谢 23
参考文献 24
一 引言
当今社会是一个信息膨胀的时代，是一个以互联网、大数据引领的时代，支持这些的通信技术尤为关键。光纤通信一登上舞台就展现了其强大的功能和优越性。相比于传统电缆而言，光纤通信频带宽，通信容量大；损耗低，中继距离长；抗电磁干扰能力强；无串音干扰，保密性高；重量轻，体积小便于施工维护；适应能力强，抗化学腐蚀，使用寿命长；扩展能力强。随着光纤技术的逐步应用，迅速风靡全球。随着市场容量的增大，客户需求的提高，光纤通信技术也往着以下方面发展。一是光纤传输系统传输的速率、网络传输的容量继续在提升；二是光纤通信系统中光电信号转换中光学技术的应用将越来越多；三是光纤宽带的业务范围将继续扩展，业务网将遍布全国；四是光纤通信网络通信系统中 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
采用的硬件设施将会逐步升级。
光纤通信技术是一门复杂的学科，在硬件方面要涉及光缆、光纤连接器、光纤光栅等，在理论方面还要涉及射线理论、光的传播、光纤的损耗、色散等，其实用系统的布局与规划，需要一个冗长繁杂的计算过程，同时对最终形成的系统要进行反复的实验调适改进。如果每次都是搭建真实的光纤系统，势必要耗费大量的人力物力，而且最终还可能遇到系统被全盘否定的风险。如果借用计算机仿真系统，利用软件在计算机中模拟现实光纤通信系统的搭建，即通过在计算机中模拟建立所用系统、部件的模型，利用计算机强大的运算能力，不仅可以得到最优的方案，还可以利用计算机进行系统实验，对系统进行评估优化。这样不仅高效便捷，还很节省成本。
计算机仿真，顾名思义就是利用计算机完成在现实世界中需要耗费大量人力物力才能完成的工作，通过人为设计其可以模拟现实世界中真时的情况，是现在常用的一种定量分析方法。这需要人为建立一个模型、或系统，模型和系统的设计要符合实际的需要，然后通过计算机中相应的软件程序来体现系统的各项参数特征。最终计算出需要的系统效果，并提供可以评价的相应指标。为现实工作的决策提供一定的理论依据。计算机仿真是提高生产效率的重要手段，在现在经济建设的很多领域都用到，这一手段节不仅节省了人力、物理，也减少了很多不必要的风险。随着人工智能时代的到来，计算机仿真将成为一项普通又实用的技术。
本文首先从光纤通信的硬件出发，研究信号源、高斯脉冲、激光器、调制器、合波器、分波器等部件，建立其计算机的数学模型。利用所建数学模型构建实现整个系统的仿真，并对其进行评估的模拟测试，得出相应的结论。
二 光纤通信系统及其构成
（一）光发信机
光发信机是一种光端机，可以实现信号传递过程中的光电转换。它由光源、驱动器和调制器组成。光发信机可以将传输而来的电信号调制成光信号，即光波，然后将调制好的光信号耦合至传输的光纤或者光缆中区。
（二）光收信机
光收信机，以实现信号传递过程中的光电转换，分为光检测器和光放大器两部分。与光发信机相反，其可以将传输而来的光信号调制成电信号。其光放大器将转换后的电信号放大，至系统可以判决的电平。因此光收信机的输出特性直接体现了整个光纤通信系统的重要性能。
（三）光纤或光缆
光纤或者光缆，起到的主要作用是传输，他们是整个光纤通信系统主要的传输通道，其将已调制好的光信号传输出去，其一端连接着光收信机上的光检测器，因此信号是从光发信机通过光纤、光缆至光收信机，这是一个完整的信息传递过程。
（四）中继器
中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。它一是可以对光信号在光纤或者光缆传输过程中造成的衰减进行补偿，一方面对于传输过程中失真的脉冲波形进行调整。
（五）无源器件
光纤通信系统中所用的光纤长度是有一定限制的，但是往往实际网络的铺设距离要长于单根光纤的长度，因此光纤之间是需要连接，光纤连接的两头的收发光、电信号的元器件也需要进行连接，连接这些部件的元器件就是无源器件。
（六）光纤通信系统框架图
单路直接调制系统
（b）单路外调制系统
（c）波分复用系统
图 2.1 光通通信系统基本结构
计算机仿真技术引用于光纤通信系统，首先要进行建模，及对其所用硬件器件的物理特性进行归纳分析，从而建立起相应的数学模型。本文设定的仿真情况是长距离的光纤传输系统，因此采用外调制方式，该方式的框架图如图2.1。
目录
一 引言 3
二 光纤通信系统及其构成 4
三 光纤系统的模型理论研究 6
（一）高斯脉冲 6
（二）驱动电路 6
（三）光源模型 6
（四）调制器 7
（五）信道模块 7
（六）放大器模块 9
（七）波分复用/分解复用器 9
（八）光接收机 9
（九）相位共轭器 13
四 仿真条件 14
（一）仿真软件介绍 14
（二）系统仿真框架 14
（三）仿真的流程 15
五 仿真实例 18
（一）仿真参数 18
（二）仿真内容 19
六 结论 22
致谢 23
参考文献 24
一 引言
当今社会是一个信息膨胀的时代，是一个以互联网、大数据引领的时代，支持这些的通信技术尤为关键。光纤通信一登上舞台就展现了其强大的功能和优越性。相比于传统电缆而言，光纤通信频带宽，通信容量大；损耗低，中继距离长；抗电磁干扰能力强；无串音干扰，保密性高；重量轻，体积小便于施工维护；适应能力强，抗化学腐蚀，使用寿命长；扩展能力强。随着光纤技术的逐步应用，迅速风靡全球。随着市场容量的增大，客户需求的提高，光纤通信技术也往着以下方面发展。一是光纤传输系统传输的速率、网络传输的容量继续在提升；二是光纤通信系统中光电信号转换中光学技术的应用将越来越多；三是光纤宽带的业务范围将继续扩展，业务网将遍布全国；四是光纤通信网络通信系统中 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
采用的硬件设施将会逐步升级。
光纤通信技术是一门复杂的学科，在硬件方面要涉及光缆、光纤连接器、光纤光栅等，在理论方面还要涉及射线理论、光的传播、光纤的损耗、色散等，其实用系统的布局与规划，需要一个冗长繁杂的计算过程，同时对最终形成的系统要进行反复的实验调适改进。如果每次都是搭建真实的光纤系统，势必要耗费大量的人力物力，而且最终还可能遇到系统被全盘否定的风险。如果借用计算机仿真系统，利用软件在计算机中模拟现实光纤通信系统的搭建，即通过在计算机中模拟建立所用系统、部件的模型，利用计算机强大的运算能力，不仅可以得到最优的方案，还可以利用计算机进行系统实验，对系统进行评估优化。这样不仅高效便捷，还很节省成本。
计算机仿真，顾名思义就是利用计算机完成在现实世界中需要耗费大量人力物力才能完成的工作，通过人为设计其可以模拟现实世界中真时的情况，是现在常用的一种定量分析方法。这需要人为建立一个模型、或系统，模型和系统的设计要符合实际的需要，然后通过计算机中相应的软件程序来体现系统的各项参数特征。最终计算出需要的系统效果，并提供可以评价的相应指标。为现实工作的决策提供一定的理论依据。计算机仿真是提高生产效率的重要手段，在现在经济建设的很多领域都用到，这一手段节不仅节省了人力、物理，也减少了很多不必要的风险。随着人工智能时代的到来，计算机仿真将成为一项普通又实用的技术。
本文首先从光纤通信的硬件出发，研究信号源、高斯脉冲、激光器、调制器、合波器、分波器等部件，建立其计算机的数学模型。利用所建数学模型构建实现整个系统的仿真，并对其进行评估的模拟测试，得出相应的结论。
二 光纤通信系统及其构成
（一）光发信机
光发信机是一种光端机，可以实现信号传递过程中的光电转换。它由光源、驱动器和调制器组成。光发信机可以将传输而来的电信号调制成光信号，即光波，然后将调制好的光信号耦合至传输的光纤或者光缆中区。
（二）光收信机
光收信机，以实现信号传递过程中的光电转换，分为光检测器和光放大器两部分。与光发信机相反，其可以将传输而来的光信号调制成电信号。其光放大器将转换后的电信号放大，至系统可以判决的电平。因此光收信机的输出特性直接体现了整个光纤通信系统的重要性能。
（三）光纤或光缆
光纤或者光缆，起到的主要作用是传输，他们是整个光纤通信系统主要的传输通道，其将已调制好的光信号传输出去，其一端连接着光收信机上的光检测器，因此信号是从光发信机通过光纤、光缆至光收信机，这是一个完整的信息传递过程。
（四）中继器
中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。它一是可以对光信号在光纤或者光缆传输过程中造成的衰减进行补偿，一方面对于传输过程中失真的脉冲波形进行调整。
（五）无源器件
光纤通信系统中所用的光纤长度是有一定限制的，但是往往实际网络的铺设距离要长于单根光纤的长度，因此光纤之间是需要连接，光纤连接的两头的收发光、电信号的元器件也需要进行连接，连接这些部件的元器件就是无源器件。
（六）光纤通信系统框架图
单路直接调制系统
（b）单路外调制系统
（c）波分复用系统
图 2.1 光通通信系统基本结构
计算机仿真技术引用于光纤通信系统，首先要进行建模，及对其所用硬件器件的物理特性进行归纳分析，从而建立起相应的数学模型。本文设定的仿真情况是长距离的光纤传输系统，因此采用外调制方式，该方式的框架图如图2.1。
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