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光纤数字通信系统适合长距离、大容量的通信。在长距离传输时,需要使用中继器来放大因长距离传输而减弱的信号。就像接力赛一样,当一个人累了的时候,就需要换另一个人继续前进。在通信系统中,中继距离越长、中继站越少,系统成本越低、可靠性越高。延长系统的中继距离是科技工作者的目标之一。
光纤数字传输系统的最大中继距离是指光发射机和光接收机之间无需中继器即可传输的最远距离。在设计光纤通信系统时,计算最大中继距离非常重要。
在光纤通信系统中,最基本的模式是:光端机---光纤---光端机
可见,影响传输距离的主要因素是光模块和光纤。
光纤传输系统的最大中继距离由四个因素决定。
1. 耦合到光纤中的发射机输出的平均光功率。耦合到光纤中的功率越大,中继距离越长。
2、光纤的色散。如果光纤的色散较大,传输一定距离后波形畸变会很严重。传输距离越长,波形失真越严重。在数字通信系统中,波形畸变会引起码间干扰,从而降低光接收的灵敏度,影响系统的中继距离。
3、光纤损耗。光纤线路的损耗包括光纤活动连接器的损耗和光纤熔接损耗。当然主要是光纤每公里的损耗。光纤每公里损耗越小,信号光功率在光纤上的损耗就越小,光信号在光纤中可以传输的距离就越远。
4、满足一定误码率要求的光接收机灵敏度。接收灵敏度越高,即满足系统误码率要求所需的最小接收光功率越小,中继距离越长。
对于某个光纤通信系统,发射光功率和光接收灵敏度一般是已知的,影响其中继距离的因素主要是损耗限制和色散限制。对于单模光纤通信系统,传输速率低于140Mb/s的系统一般只受到损耗的限制,色散对其影响不大;而传输速率在565Mb/s以上的系统,由于光源有一定的谱线宽度,可能对中继距离产生较大的影响。现在,随着动态单纵模激光器,特别是多量子阱激光器(MQW)的使用,即使是传输速率为2.5Gb/s的系统也几乎不受色散限制。