《光纤通信技术》PPT课件

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1、第二部分现代典型的通信技术2.1光纤通信2.1.1光纤通信概述光纤：光导纤维的简称光通信：是指利用光波载送信息，从而实现通信的方式。光纤通信：是指利用光导纤维做媒体，用光波来载送信息的通信方式。一、光纤通信发展简介1、光纤1966年，英籍华人高锟和霍克哈姆从理论上证明了用玻璃可以制成衰减为20dB/km的通信光导纤维。1970年，美国康宁玻璃公司首先制造出衰减为20dB/km的光纤。1974年，光纤的衰减已降低到2dB/km；1980年，长波长窗口（1.5μm）的衰减低达0.2dB/km，接近理论值。2、光源要实现光纤通信，

2、还需要有适当的光源。1970年，研制出在室温下连续运行的激光器和发光二极管；特别是长波长（1.3μm、1.5μm）激光器和发光二极管的研制成功，为实现光纤通信奠定了基础。3、光通信系统第一代光通信系统：1977年，在美国芝加哥，距离7公里的电话局间首次实现了光通信传输系统，光波长为0.85μm。第二代光通信系统：1981年，实现了局间使用1.3μm多模光纤的通信系统。第三代光通信系统：1984年，实现了局间使用1.3μm单模光纤的通信系统，广泛用于长途和跨洋通信。第四代光通信系统：80年代中期实现了使用1.5μm单模光纤的通

3、信系统。现在，SDH体制形成的光传送网被广泛使用。各种波分复用（WDM）和光时分复用（OTDM）系统进一步提高了传输容量，相干光通信、光孤子通信和集成光学有了一定的进展。人们期待着新一代光纤通信系统的实现。二、光纤通信的特点与电缆和微波等通信方式相比，光纤通信具有明显的优越性。1、优点：（1）传输频带宽，通信容量大粗略地讲，一根光纤传输数字信号的码速容量在理论上可达40Tbit/s（T=1012）。最好的金属导线，可传输的数字信号的码速为400Mbit/s。差5个数量级。容量较微波通信可提高103～104倍。（2）传输损耗低

4、，中继距离长。（3）不受电磁干扰。（4）保密性能好。（5）线径细，重量轻。（6）光纤材料资源丰富。2、缺点：（1）质地脆，机械强度低（2）要有较好的切断、连接技术（3）分路、耦合比较麻烦。三、光纤通信系统的组成光纤通信系统主要组成：光发射机、光纤、光中继器、光接收机四部分组成。光纤通信是双向的，因而，把光发射机和光接收机做在一起，称光端机。数据光端机中继器光端机光纤光纤数据传输原理：光发射机将电信号变换成调制后的光信号，经光纤传输，若传输距离长时，需利用中继器放大信号，再继续传输。光接收机把接收到的光信号转换成电信号，再经放

5、大、解调后还原为原信号输出。四、光纤通信的应用与展望干线传输1、光纤通信主要应用中继传输接入传输2、光纤通信发展方向（1）高速大容量光通信系统。（2）光纤接入网：以光纤到户为目标。（3）应用掺铒光纤放大器：实验室内10Gb/s信号传输9000km不需光电转换的再生中继器。光纤通信目前的研究目标：光纤CDMA、光ATM交换机、光孤子传输光纤综合宽带接入技术。2.1.2、光纤的传输特性主要包括两个方面：损耗特性：信号在光纤中传输时的衰减。色散特性：光纤中由于光脉冲对于不同频率成分有不同的传播速度而引起信号频带的展宽。1、光纤的损

6、耗特性瑞利散射损耗固有损耗吸收损耗光损耗波导结构不完善引起的损耗微弯损耗附加损耗弯曲损耗连接损耗（1）瑞利散射损耗：是指光与微小粒子相遇时，光将向各个方向散射的现象。由于光纤在拉丝制造过程中，高温导致的密度分布不均匀和成分的不规则将残留在光纤中，从而引起的传输损耗。（2）吸收损耗：是由光纤材料对光能的固有吸收并转化成热能而产生的损耗。（3）波导结构不完善引起的损耗：实际的光纤纤芯与包层的交界面并非理想光滑的圆柱面，而存在着非常微小结构的凹凸现象。这种不均匀表面能将传输模转换成辐射模，使光纤损耗增加。（4）微弯损耗：光纤侧面受

7、到不均匀的压力，使得光纤在轴向上发生微米极的弯曲，造成纤芯与包层界面的微小凹凸产生光辐射所形成的损耗。（5）弯曲损耗：即是光纤弯曲时所产生的损耗。（6）连接损耗：光纤连接时，两个纤芯之间必须完全吻合。以使接续达到完善和均匀一致。否则光就不能完全射入到另一根光纤的纤芯之中，从而产生损耗。以上6种损耗中，（3）~（6）的损耗大小可认为与光波长完全无关。光纤损耗如图：紫外吸收波导缺陷瑞利散射红外吸收实测波长损耗常用的两个低损耗窗口：波长为1.31μm，损耗为0.4-0.5dB/km;波长为1.55μm，损耗为0.1-0.2dB/k

8、m;2、光纤的色散特性光纤色散：是光纤通信的一个重要特性，将使输入脉冲在传输过程中展宽。光纤色散对数字通信的影响：产生码间干扰，增加误码率，限制通信容量传输距离。光纤色散分类:模式色散：多模光纤中，不同模式在同一频率下，光的传输轨迹不同，从而产生的色散。材料色散：由于光纤材料本身的折射率随