1概述
MESSAGEORIGIN
光纤通信系统设计
MODULATOR
TRANSMITTER
CARRIERSOURCEFIBER
CHANNELCOUPLER
INFORMATIONCHANNEL
OPTICALAMPLIFIER
DETECTOR
REPEATERORAMP
FIBER
AMPLIFER
OPTICALAMPLIFIER
PROCESSING
MESSAGEOUT
RECEIVER
图11标准光纤通信系统架构
2模拟系统设计
Equatio
Chapter2Sectio
1光纤系统中，各组件的累加损耗应足够低以符合探测器的阈值要求。模拟系统中，充足的功率意味着高SNR，另外，组件的组合应该提供足够的带宽以通过较高的调制频率，因此，应对单个器件的损耗和带宽进行分析，并计算整个系统的功率分配和带宽预算。
21系统规格
211初始方案以设计简单的点对点视频系统为例，电视广播信号的带宽为6MHz，要求SNR为50dB。
表21系统方案一：窄带宽和低功率
CarrierSource
LED
0809um
1
fI
formatio
Cha
elDetector
MMFSIorGRINPINPD
表22系统方案二：高带宽和高功率
CarrierSource
LD
I
formatio
Cha
el
SMF
Detector
APD
212负载电阻计算
已知PINPD的电容Cd和传输带宽f3dB，根据方程
求得负载电阻RL
1f3dB2RLCd
RL2Cdf3dB1
25101261061
5305
取RL近似值5100，计算得f3dB为624MHz。
13um
2122
22功率预算
221平均光功率计算
标准的SNR方程是
S
N

M

m22MePhf22eRLfIDephf
RL4kTf
23
由于使用PINPD作为光电探测器，假设系统是热噪声限系统，调制系数m为100，SNR方
程简化为
S05P2RL
24
N4kTef
2
f由于放大器噪声的存在，将实际温度T替换为等效噪声温度Te，假设环境温度T为300K，
放大器噪声系数F为2，则TeFT600K，又已知PD响应率为05AW，计算平均光功
率P为
41381023600624106105
P
050525100
25
57W
取P近似值为6W。
222平均光电流计算
根据平均光功率P为6W，计算得PINPD的平均光电流IP3A，远大于暗电流（几个
纳安），因此系统中暗电流的影响可以忽略，计算热噪声电流均方值
i2NT

4kTfRL

4
13810236005100
624106
405144
A2
26
散粒噪声电流均方值
i
2NS

2eIf
21610193106624106
27
59904
A2
可以得到，热噪声功率是散粒噪声功率的近7倍，符合最开始采用热噪声限模型的假设。
预测平均光电流为3A时，并没有驱动探测器进入非线性区，最大饱和电流等于偏置电压与
负载电阻的比值，使用5V偏压时，最大允许电流为5510098104A（或980A），远远大
于3A，系统不存在饱和问题。223详细方案
光源
SELED
085mPdc1mWtrise12
sf35
md50m
光纤
SIMMFGRINMMF
NA024f3dBL33MHzkm5dBkmrcore50mNA024f3dBL500MHzkm5dBkmrcore50m
3
f224功率分配与链路长度计算
r