光纤通信原理与技术绪论课件.ppt

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1、光纤通信系统概述数字光纤通信系统的组成信源电发射机光发射机光中继光接收机电接收机信宿光纤通信系统的组成一、光纤的研究光纤：将光信号从光发射机无失真地传送到光接收机。基本特性参数：损耗（dB/km）：直接影响通信距离。色散（ps/nm.km）：将引起光脉冲信号展宽和码间串扰，影响通信距离和容量。为实现高速长距离传输，要求光纤具有低损耗和低色散特性。近四十年的努力寻找合适的光纤，实用化的光损耗为20dB/km(99.5%/m)；60年代研究，70年代突破，2000年0.2dB/km(99.995%/m);

2、新的实用化光纤不断涌现突破色散限制传输光纤的改进（1）：G.653色散位移光纤EDFA频带0.10.20.30.40.50.6衰减(dB/km)1600170014001300120015001100波长(nm)20100-10-20色散(ps/nm.km)G.65317ps/nm.kmG.652传输光纤的改进（2）：G.655非零色散位移光纤17ps/nm.kmEDFA频带0.10.20.30.40.50.6衰减(dB/km)1600170014001300120015001100波长(nm)201

3、00-10-20色散(ps/nm.km)G.653G.652G.655二、光发射机光发射机由光源、调制器和信道耦合器组成。光信号是用电信号调制光载波产生的。直接调制：通过改变注入电流直接调制半导体光源的输出。带有啁啾，影响通信系统性能。外调制：增加一调制器，适于高速系统应用。光源驱动电路调制器信号输入通道耦合器光发射机结构框图调制格式归零码RZ：代表比特1的光脉冲宽度比比特间隔窄，其振幅在比特周期结束前归零。非归零码NRZ：光脉冲在整个时隙内保持不变，其振幅在两个连续的比特1之间不会降到零。当前，数字

4、光纤通信以采用NRZ码为主。有关各种调制码型的研究很多。tt000111RZNRZ调制前光载波的形式为：E(t)=Acos(0t+)调制方式模拟通信可采用调幅、调频、调相等多种调制方式。采用数字调制时，相应地称为幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）；信号只有两种状态的ASK称为通断键控（OOK），这是当前的数字通信系统通常使用的格式，属于强度调制-直接检测（IM-DD）通信方式，是通信方式中最简单、最初级的方式。电场振幅载频相位光发射机的参数(1)发送光功率（dBm）P=10

5、lg[P(mW)/1(mW)]以1mW为基准的、用分贝表示的功率。表示功率的绝对值。功率(mW)10010210.50.10.010.001功率(dBm)+20+10+30-3-10-20-30分贝的定义把信号功率与某个绝对值或某个噪声功率进行比较。分贝：功率比值，用相当简单的方式表示很大比值。dB=10lg[P2/P1]P2、P1--光功率功率比10N10210.50.110-NdB+10N+10+30-3-10-10N如：功率增加一倍，表明增益是3dB；功率减小到一半，表明损耗是3dB。分贝是一比

6、值或相对单位。光纤损耗6dB－－通过光纤后，功率减小到连接器损耗1dB－－通过连接器后，功率减小到25％80％光谱特性最大均方根RMS宽度对于多纵模激光器和发光二极管这样的光能量比较分散的光源,采用来衡量光脉冲能量在频域的集中程度.单纵模的激光器,能量主要集中在主模中.半高全宽FWHM(3dB)宽度最大20dB跌落宽度光发射机的参数(2)最小边模抑制比(SMSR)：主纵模(M1)的平均光功率与最显著的边模(M2)的平均光功率之比的最低值。SMSR=10lg（M1/M2）光发射机的参数(3)一般规定

7、单纵模激光器的最小边模抑制比为30dB，即主纵模功率至少要比边模大1000倍以上。三、光接收机光接收机：将光信号变换为电信号，再进行放大、再生。数字通信系统的性能用误码率BER来衡量。BER定义为错误识别比特的平均几率。接收机性能的重要参数是接收机灵敏度：在接收机BER10-9的条件下，所要求的最小平均接收光功率。接收灵敏度取决于信噪比，亦即取决于干扰接收信号的各种噪声源，是所有可能的噪声机制影响的累加，当然也与比特率有关。四、中继器随着传输线路的延长，会由于传输损耗而使脉冲衰减，同时加上传输线路的

8、失真特性（光纤中的各种色散）产生脉冲波型的失真。因此，需要中继器来进行修复。3Rre-amplifying再放大（光放大器的功能）re-timing再定时（消除时间抖动）re-shaping再整形（消除波形畸变）通过这3个R，得到接近于发射端的光信号的copy，从而延长传输距离，提高信号质量。3R组合3R再生功能放大消除波形畸变消除时间抖动