《部分光纤通信技术》PPT课件

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1、第一章绪论(二）光纤通信中光的作用及特性；光纤通信系统的基本单元简介；光纤通信的基本问题；光纤通信系统的主要技术指标。带宽大约为载波信号频率的十分之一光纤通信中光的作用及特性1.光作为载波，可以极大地提高信道的带宽带宽是信号进行传输且没有明显衰减的频率范围，信道的带宽越大，信道容量就越大。香农哈特利（Shannon-Hartley）定理：载波频率越高，信道的带宽就越大，系统的信息传输能力也就越强。信道带宽信噪比名称应用传输介质有线介质无线介质紫外线可见光红外线电话数据视频激光束光纤毫米波特高频（SHF）超高频（UHF）甚高

2、频（VHF）高频（HF）中频（MF）低频（LF）甚低频（VLF）音频波导同轴电缆双绞线微波无线电短波无线电长波无线电卫星通信微波通信电话、电报调幅广播移动无线电UHFTV移动通信导航潜艇通信飞行器通信导航、雷达业余无线电商务应用调频广播1014Hz1015Hz10-6m100GHz10GHz1GHz100MHz10MHz1MHz100kHz10kHz1kHz1cm10cm1m10m100m1km10km100km800nm1700nm带宽可达50THz光纤通信中光的作用及特性2.光在光纤中传输的工作波长是由光纤特性决定的低

3、损耗是实现光信号长距离无中继传输的前提。波长(nm)损耗(dB/km)700900110013001500170011015501310850光纤损耗的波长特性2dB/Km0.5dB/Km0.2dB/Km导带能带价带能带禁带光子电子ECEV量能hν3.光在光发射机和光接收机中的工作基于光的辐射与吸收光纤通信中光的作用及特性我们可以通过控制半导体材料的成份来改变能带差，从而改变其发光波长。自发辐射光是一种非相干光，即不是单一频率、相位和偏振方向相同的光。低能带高能带EC3EV2hνEC2EC1EV3EV1hν（a）光的自发辐

4、射（发光二极管LED）光纤通信中光的作用及特性（b）光的受激发射（激光二极管）低能带高能带EC3EV2hνEC2EC1EV3EV1hν输入光hν输出光要实现受激发射需要两个条件：一是粒子数反转；二是在半导体激光器中产生谐振从而得到单色性和方向性好的激光输出。低能带高能带EC3EV2hνEC2EC1EV3EV1hν输入光Eg（c）光的吸收（光检测器）光纤通信中光的作用及特性第一章绪论(二）光纤通信中光的作用及特性；光纤通信系统的基本单元简介；光纤通信的基本问题；光纤通信系统的主要技术指标。光纤通信系统的基本单元1.光发射机电

5、信号到光信号的转换装置和光信号传输装置组成，光源是光发射机的核心部件。目前常用光源有LED和LD两种。IF(mA)P(mW)LED外形图和输出特性IF(mA)P(mW)LD外形图和输出特性光纤通信系统的基本单元对光源的调制（a）模拟电流信号对激光器的直接调制P(mW)IF(mA)IbIth输出光信号输入电流信号限流点工作在线性区工作在截止区工作在限流区直接调制间接调制P(mW)IF(mA)输出光信号输入电流信号Ith（b）数字电流信号对激光器的直接调制光纤通信系统的基本单元消光比（ExtinctionRatio）：是衡量数

6、字传输时光源的一项重要参数。为保证接收机灵敏度不受或少受影响，消光比应尽量小，一般应小于0.1外调制方式（间接调制）：光源调制器光信号（已加载信息）光信号（未加载信息）输入电信号光纤通信系统的基本单元不直接调制光源，而是在光源输出的通路上外加调制器来对光波进行调制（利用晶体的电光效应，磁光效应，声光效应），适用于各种类型的激光器。光纤通信系统的基本单元电光效应——电场引起晶体折射率变化的现象，能够产生电光效应的变化称为电光晶体。Mach-ZehnderInterferometer（1）驱动电路。（2）自动功率控制电路AP

7、C（AutomaticPowerControl）。（3）自动温度控制电路ATC(AutomaticTemperatureControl)。控制在0.1℃的范围内。（4）光隔离器。光纤通信系统的基本单元2.光发射机的辅助电路使不能工作驱动器数据DFB-LD监测PD光纤光隔离器激光器偏置监测APC电路ATC电路热电致冷器热敏电阻器背面监测光输出告警激光器温度监测光发射模块功能框图光发射模块实物图光纤通信系统的基本单元2.光纤光纤是一种高度透明的玻璃丝，由纯石英经复杂的工艺拉制而成。光纤中心部分(芯Core)＋同心圆状包裹

8、层(包层Clad)＋涂覆层特点：ncore>nclad光在芯和包层之间的界面上反复进行全反射，并在光纤中传递下去。芯包层树脂涂覆层光纤通信系统的基本单元根据芯区折射率径向分布的不同，可分为：不同的折射率分布，传输特性完全不同光纤通信系统的基本单元-数值孔径(NA)相对折射率差n0、n1、n2--分别是