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研究生:陳朝欽
研究生(外文):Chao Chin Chen
論文名稱:WDM系統中色散補償架構、編碼方式及輸入光功率與傳輸距離之研究
論文名稱(外文):Researching in dispersion compensated structures、modulated type and the relationship between input power and transmission distance in the WDM system
指導教授:賴柏洲賴柏洲引用關係
指導教授(外文):Po Chou Lai
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:電腦通訊與控制研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:79
中文關鍵詞:分波多工不歸零碼歸零碼曼徹斯特碼光纖中非線性效應
外文關鍵詞:WDMNon Return to Zero (NRZ)Return to Zero (RZ)ManchensterNonlinear Effect
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摘 要
本論文我們首先在系統一中比較三種色散補償架構的效能,分別以單模光纖搭配色散補償光纖( )、非零色散位移光纖搭配色散補償光纖( )及正色散之非零色散位移光纖搭配負色散之非零色散位移光纖( + ),在一個10Gbits/s、八通道、通道間距為0.8nm的WDM系統,在系統二中,我們分別比較了不歸零碼、歸零碼及曼徹斯特碼等三種編碼方式在系統效能上的差異,最後我們將系統一及系統二所得的結果,應用到系統三的設計上,在系統三中,我們希望能設計出單段(single span)較佳的傳輸距離及適合的輸入光功率,由模擬的結果,我們可以發現,以單模光纖搭配色散補償光纖的效能最好,且在三種編碼方式中,以不歸零碼較適合用於10Gbits/s、八通道、通道間距為0.8nm的WDM傳輸系統,最後經由上述較佳的色散補償架構及編碼方式,基於系統的成本考量下,我們發現當輸入功率介於55 ~ 65mw時,其最佳的單段傳輸距離為100km,我們希望藉此模擬結果能作為系統設計者在設計系統時的參考依據。

Abstract
In this paper, the first, we compare three kinds of dispersion compensated structures in a WDM system (10 Gbits/s、8 channels and channel spacing is 0.8 nm). The second, we compare three kinds of modulated methods(NRZ、RZ and Manchenster) to find the best modulated type. Finally, we use the results of the above systems to design the best single span distance. We hope find out the relationship between the transmission distance and the input power. From the simulated results, we get (1) the best dispersion compensated structure is using SMF and DCF. (2) NRZ is the best modulated-method for a 10 Gbits WDM system. From the result (1) and the result (2), when the transmission distance value is 100km, the input power must bigger than 55mw, otherwise the Q value will small than 6. We hope this result can be a suggestion to system-designer.

目 次
摘要…………………………………………………………………………………...iii
誌謝……………………………………………………………………………………v
目次…………………………………………………………………………………...vi
圖目錄與表目錄…………………………………………………………………….viii
第一章 緒 論………………………………………………………………………..1
1-1研究動機……………………………………………………………………..1
1-2相關文獻回顧………………………………………………………………..2
1-3 研究方法及目的…………………………………………………………….3
第二章 單模光纖基本原理及其色散和非線性效應………………………………..4
2-1 光波導的基本原理………………………………………………………….4
2-2 光纖的受光角……………………………………………………………….5
2-3 單模光纖的色散…………………………………………………………….6
2-3.1材料色散……………………………………………….……………..7
2-3.2波導色散……………………………………………….……………..9
2-3.3 高階色散……………………………………………………………10
2-3.4 偏振色散……………………………………………………………11
2-4 光纖中的非線性效應……………………………………………………...11
2-4.1 非線性折射率、自相位調變與互相位調變……………………….12
2-4.2 受激非彈性散射……………………………………………………14
2-4.3 參量過程與四波混合………………………………………………16第三章 光纖之損失及系統效能之量測……………………………………………18
3-1 光纖之損失………………………………………………………………...18
3-1.1 內在損失……………………………………………………………18
3-1.2 外在損失……………………………………………………………22
3-2 光接收機的誤碼率………………………………………………………...24
3-3 眼圖測試…………………………………………………………………...26第四章 系統設計與描述……………………………………………………………30
4-1 系統一 色散補償架構之比較………………………………………….…30
4-2 系統二-編碼方式之比較………………………………………………….34
4-3 系統三……………………………………………………………………...36
第五章 模擬結果與結論……………………………………………………………37
5-1 系統一結果………………………………………………………………...37
5-1.1 架構一 SMF搭配DCF與DCF搭配SMF…………………..…37
5-1.2 架構二 NZDSF搭配DCF與DCF搭配NZDSF………………...43
5-1.3 架構三 NZDSF(+)搭配NZDSF(-)與NZDSF(-)搭配
NZDSF(+)……………………………………………………...…48
5-2系統二結果……………………………………………………………...…55
5-2.1 架構一(SMF搭配DCF)…………………………………………....55
5-2.2架構二(NZDSF搭配DCF)………………………………………….60 5-2.3 架構三(NZDSF(+)搭配NZDSF(-))………………………………..65
5-3系統三結果…………………………………………………….…………...70
5-4 結論………………………………………………………………………...76
參考文獻……………………………………………………………………………..77
圖目錄與表目錄
圖2.1 光在棒型介質波導中行進……………………………………………………4
圖2.2 光纖的受光角…………………………………………………………………5
圖2.3 熔融石英的折射率和群折射率隨波長的變化………………………………7
圖2.4 單模光纖的 , 和 隨波長的變化………………………………….10
圖3.1 光損失曲線…………………………………………………………………..19
圖3.2 彎曲損失..……..……………………………………………………………..22
圖3.3 光接收機判決電路收到之信號………………..………..…………………..24
圖3.4 BER隨Q參數的變化圖…………………………………………………...26
圖3.5 眼圖測量系統裝置圖…………..……………………………………………27
圖3.6 八種可能之三位元不歸零碼組合…..…………………..…………………..27
圖3.7 示波器上顯示之眼圖…………………………………..……………………28
圖3.8 眼圖模型…..…………………………………………………………………28
圖4.1 WDM之系統方塊圖…………………………………………………………31
圖4.2 編碼示意圖…………………………………………………………………..36
圖5.1 SMF搭配DCF之光譜圖……………………………………………………37
圖5.2 接收端前之光譜圖…………………………………………………………..38
圖5.3 架構一中通道一的眼圖……………………………………………………..38
圖5.4 架構一中通道八的眼圖……………………………………………………..39
圖5.5 DCF搭配SMF之光譜圖…………………………………………………….40
圖5.6 DCF搭配SMF傳輸後之光譜圖……………………………………………..40
圖5.7 DCF搭配SMF中通道一眼圖………………………………………………..41
圖5.8 DCF搭配SMF中通道八眼圖………………………………………………..41
圖5.9 架構一之Q值比較表……………………..………………………………..42
圖5.10 NZDSF搭配DCF之輸入光譜圖……..…………………………………..43
圖5.11 NZDSF搭配DCF之輸出光譜圖…………………………………………43
圖5.12 NZDSF搭配DCF之通道一眼圖…………………………………………44
圖5.13 NZDSF搭配DCF之通道八眼圖…………………………………………44
圖5.14 DCF搭配NZDSF之輸入光譜圖…………………………………………45
圖5.15 DCF搭配NZDSF之輸出光譜圖…………………………………………46
圖5.16 DCF搭配NZDSF之通道一眼圖…………………………………………46
圖5.17 DCF搭配NZDSF之通道八眼圖…………………………………………47
圖5.18 架構二之Q值比較表……………………………………………………...48
圖5.19 NZDSF(+)搭配NZDSF(-)之電訊號………………………………………48
圖5.20 NZDSF(+)搭配NZDSF(-)之輸入光譜圖…………………………………49
圖5.21 NZDSF(+)搭配NZDSF(-)之輸出光譜圖…………………………………49
圖5.22 NZDSF(+)搭配NZDSF(-)之通道一眼圖…………………………………50
圖5.23 NZDSF(+)搭配NZDSF(-)之通道八眼圖…………………………………50
圖5.24 NZDSF(-)搭配NZDSF(+)之輸入光譜圖…………………………………51
圖5.25 NZDSF(-)搭配NZDSF(+)之輸出光譜圖…………………………………52
圖5.26 NZDSF(-)搭配NZDSF(+)之通道一眼圖…………………………………52
圖5.27 NZDSF(-)搭配NZDSF(+)之通道八眼圖…………………………………53
圖5.28 架構三之Q值比較表……………………………………………………...54
圖5.29 三種架構之Q值比較表…………………………………………………...54
圖5.30 利用NRZ編碼傳輸後之光譜圖………………………………………….55
圖5.31 通道一之眼圖……………………………………………………………..55
圖5.32 利用RZ編碼傳輸後之光譜圖……………………………………………56
圖5.33 通道一之眼圖……………………………………………………………..57
圖5.34 利用Manchenster編碼傳輸後之光譜圖…………………………………58
圖5.35 通道一之光譜圖…………………………………………………………..58
圖5.36 SMF搭配DCF之編碼方式比較表……………………………………….59
圖5.37 利用NRZ編碼傳輸後之光譜圖………………………………………….60
圖5.38 通道一之眼圖……………………………………………………………..60
圖5.39 利用RZ編碼傳輸後之光譜圖……………………………………………61
圖5.40 通道一之眼圖……………………………………………………………..62
圖5.41 利用Manchenster編碼傳輸後之光譜圖…………………………………63
圖5.42 通道一之眼圖……………………………………………………………..63
圖5.43 NZDSF搭配DCF之編碼方式比較表……………………………………64
圖5.44 利用NRZ編碼傳輸後之光譜圖………………………………………….65
圖5.45 通道一之眼圖……………………………………………………………..65
圖5.46 利用RZ編碼傳輸後之光譜圖……………………………………………66
圖5.47 通道一之眼圖……………………………………………………………..67
圖5.48 利用Menchenster編碼傳輸後之光譜圖…………………………………68
圖5.49 通道一之眼圖……………………………………………………………..68
圖5.50 NZDSF(+)搭配NZDSF(-)之編碼方式比較表……………………………69
圖5.51 輸入光功率與傳輸長度間的關係圖……………………………………..70
圖5.52 通道一之輸入功率與Q值關係…………………………………………..71
圖5.53 通道二之輸入功率與Q值關係…………………………………………..71
圖5.54 通道三之輸入功率與Q值關係………………………………………….72
圖5.55 通道四之輸入功率與Q值關係…………………………………………..72
圖5.56 通道五之輸入功率與Q值關係…………………………………………..73
圖5.57 通道六之輸入功率與Q值關係…………………………………………..73
圖5.58 通道七之輸入功率與Q值關係…………………………………………..74
圖5.59 通道八之輸入功率與Q值關係…………………………………………..74
表3.1 過渡金屬離子吸收損失(雜質濃度 )……………………………………20
表4.1 光纖參數表…………………………………………………………………..31
表5.1 架構一之效能………………………………………………………………39
表5.2 DCF搭配SMF的效能……………………………………………………..42
表5.3 NZDSF搭配DCF之效能………………………….……………………….45
表5.4 DCF搭配NZDSF之效能……………………………..……………………47
表5.5 NZDSF(+)搭配NZDSF(-)之效能…………………………………………..51
表5.6 NZDSF(-)搭配NZDSF(+)之效能…………………………………………..53
表5.7 以NRZ編碼之接收端效能………………………………………………...56
表5.8 以RZ編碼之接收端效能…………………………………………………..57
表5.9 以Menchenster編碼之接收端效能………………………………………..59
表5.10 以NRZ編碼之接收端效能………………..……………………………….61
表5.11 以RZ編碼之接收端效能…..………………………………………………62
表5.12 以Menchenster編碼之接收端效能…………..……………………………64
表5.13 以NRZ編碼之接收端效能……………………..…………………………65
表5.14 以RZ編碼之接收端效能……………………..……………………………67
表5.15 以Menchenster編碼之接收端效能……………..………………………….68

參考文獻
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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