现代通信系统介绍光纤通信系统课件

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1、1光纤通信系统的基本概念2光纤通信系统的基本组成3光纤4光缆5波分复用第8章现代数字通信系统介绍--光纤通信系统研究内容：1.光纤通信系统的基本概念1.电通信与光通信电通信：信息数据加载于一个正弦电磁波光通信：信息的传输是通过改变光功率强度而实现2.光波频段：红外、可见光、紫外线3.光纤的组成：二氧化硅10110710210610310510410410510310610210710110810010910-1101010-2101110-3101210-4101310-5101410-61015ELFVFVL

2、FLFMFHFVHFUHFSHFEHF频率(Hz)电力、电话无线电、电视微波红外可见光双铰线同轴电缆光纤卫星/微波AM无线电FM无线电通信波段划分及相应传输媒介频段划分传输介质1.光纤通信系统的基本概念光纤通信系统的特点：1.频带宽，传输容量大2.损耗小、中继距离长3.重量轻、体积小4.抗电磁干扰性能好5.泄露小、保密性好6.节约金属材料，有利于资源合理使用1.光纤通信系统的基本概念1.光纤通信系统的基本概念1.光纤通信系统的基本概念2.光纤通信系统的基本组成光发射机的作用是把电信号转变为光信号注入光纤传输光接

3、收机的作用是把经光纤传输后的微弱光信号转变为电信号，对其放大并解调出原基带信号光中继器的作用是对经光纤传输衰减后的信号进行放大。光中继器有光-电-光中继器和全光中继器2.光纤通信系统的基本组成光发射机的作用是把电信号转变为光信号注入光纤传输，它通常由复用器、调制器和光源组成。复用器的作用是把多路信息信号复用为时分复用（TDM）信号或频分复用（FDM）信号。调制器的作用是用复用信号直接调制（IM）激光器（LD）的光强，或通过外调制器调制LD的相位。光源是把电信号转换为光信号，以便在光纤中传输。2.光纤通信系统的基

4、本组成光源：半导体二极管(LD)、发光二极管(LED)自发辐射：处于激发态的原子中，电子在激发态能量上只能停留一段很短的时间，就自发地跃迁到较低能级中去，同时辐射出一个光子。受激辐射:对于物质中处于高能级上的原子，如果在它发生自发辐射以前，受到频率的外来光子的作用，就有可能在外来光子的影响下，发射出一个同样的光子，而由高能级跃迁到低能级上。光的调制：1.直接调制：光载波信号的强度随调制信号的变化而变化2.间接调制：改变调制器的物理特性，当激光通过晶体时，光波的特性将随信号变化而变化2.光纤通信系统的基本组成光探

5、测器：PIN光电二极管、APD光电二极管受激吸收：处于低能级的原子（El），受到外来光子的激励下，在满足能量恰好等于低、高两能级之差（△E）时，该原子就吸收这部分能量，跃迁到高能级（Eh），即△E=Eh-El。受激吸收与受激辐射是互逆的过程。2.光纤通信系统的基本组成3.光纤光纤的导光原理——全反射纤芯折射率为n1，包层折射率为n2，n1>n2n2n1包层纤芯光线光线将在纤芯和包层的界面上不断地产生全反射而向前传播。3.光纤光纤的分类：1.按传输模式分类：单模光纤和多模光纤2.按纤芯介质的折射率的径向分布分类：

6、●阶跃型折射率光纤●渐变型折射率光纤3.光纤阶跃光纤：在纤芯中折射率的分布是均匀的，在纤芯和包层的界面上折射率发生突变。渐变光纤:在纤芯中折射率的分布是变化的，而包层中的折射率通常是常数。相对折射率差：3.光纤n2n1包层纤芯光线光纤中传输的光信号具有一定的频谱宽度，也就是说光信号具有许多不同的频率成分。同时，在多模光纤中，光信号还可能由若干个模式叠加而成，也就是说上述每一个频率成份还可能由若干个模式分量来构成光纤的色散：在光纤中传输的光信号的不同频率成份或不同的模式分量以不同的速度传播，到达一定距离后必然产生

7、信号失真，通常用时延差表示3.光纤3.光纤色散的种类：1.模式色散：传输的模式很多，不同的模式，其传输路径不同，所经过的路程就不同，达终点的时间也就不同，这就引起了脉冲的展宽2.材料色散：具有一定光谱宽度的光源发出的光脉冲射入光纤内传输时，光的传输速度将随光波长的不同而改变，到达终端时将产生时延差，从而引起脉冲波形展宽。3.波导色散：在交界面产生全反射时，就可能有一部分光进入包层之内。这部分光在包层内传输一定距离后，又可能回到纤芯中继续传输。进入包层内的这部分光强的大小与光波长有关，这就相当于光传输路径长度随光

8、波波长的不同而异光纤的比特率与带宽1.光纤的比特率：光纤能够传输的最大数据速率2.最大比特率：3.光纤光纤的传输特性——衰减：衰减系数：1.吸收损耗：本征吸收：光纤材料二氧化硅杂质吸收：氢氧根离子与金属杂质2.散射损耗：瑞利散射损耗、波导散射损耗等3.辐射损耗：由于光纤弯曲所产生的损耗4.外套损耗：光纤的外保护套将包层内剩余的能量全部吸收掉3.光纤为了构成实用的传输线路，同时便于工程上