-通信技術(shù)概論第六章光纖通信課件

1、第6章 光纖通信本章內(nèi)容l光纖通信概述l光纖與光纜l光纖通信系統(tǒng)光纖通信指利用光導(dǎo)纖維(簡稱光纖)傳輸光波信號的一種通信方式。電磁波：長波、中波、微波、紅外線、可見光、紫外線。使用光(激光器)信號，使用光纜作為傳輸介質(zhì)。波長是0.81.8m衰減的單位dB(分貝)：描述功率相對比值的單位dB = 10 log10 ( Pout / Pin )Pout：輸出功率；Pin：輸入功率dBm(分貝毫瓦)：描述功率絕對值的單位dBm = 10 log10 ( P / 1mw)1mw=0 dBm20mw=13 dBm40mw=16 dBm6.1 光纖通信概述發(fā)展史光電話：1880年貝爾(通信距離213m)光

2、源：激光器 梅曼(1960)美國貝爾公司(1970) 半導(dǎo)體激光器傳光介質(zhì)：光纖 高錕(1966) 美國康寧公司(1970) 低損耗光纖工作波長 0.85m、1.31m和1.55m光纖通信特點(diǎn)通信容量大光載波頻率在10141015Hz 傳輸距離長20dB/km，即可實現(xiàn)通信目前損耗0.2dB/km 抗電磁干擾體積小、重量輕機(jī)械強(qiáng)度低商用的光纖通信系統(tǒng)1977年在美國芝加哥和圣塔摩尼卡之間首次建成商用的光纖通信系統(tǒng)。兩根(直徑0.1mm左右)光纖，同時開通8000路電話！到1990年，光纖系統(tǒng)發(fā)展了幾代(通信業(yè)務(wù)40%)由多模光纖(70年代)過渡到單模光纖(80年代)由短波長(0.85m)過渡到

3、長波長(1.31m)信息傳輸?shù)娜萘亢退俾蚀蟠筇岣摺?0年代：傳輸速率10000Mbit/s，同時開通 1250000 路電話。6.2 光纖與光纜 1.光纖的結(jié)構(gòu)石英玻璃、塑料或晶體纖芯(折射率大)和包層全反射光纖直徑纖芯(Core)62.55 mm125 mm包層(Clad)Core8 mm125 mmClad85m 多模單模人的頭發(fā)光纖的分類按工作波長：短波長(850nm)和長波長(1310nm、1550nm)按傳輸模式：多模光纖和單模光纖按折射率分布：階躍(突變)型(SI)、漸變(梯度)型(GI)和W型按材料：石英光纖、塑料光纖等幾種新型光纖：色散位移光纖(DSF)、非零色散光纖(NZDF

4、)、色散平坦光纖(DFF)、色散補(bǔ)償光纖(DCF)等ITU-T建議的光纖分類 G.651光纖：計算機(jī)局域網(wǎng)或接入網(wǎng)G.652光纖：應(yīng)用最廣的單模光纖 G.653光纖：較少采用G.654光纖：彎曲性能好 G.655光纖：適用于高速、大容量、高密集波分復(fù)用系統(tǒng) 2.光纜按芯數(shù)分為單芯、雙芯、多芯按結(jié)構(gòu)分為層絞式、骨架式、帶狀等按敷設(shè)場合分為架空、直埋、管道、移動、室內(nèi)、水下、海底等按用途分為通信用光纜和非通信用光纜加強(qiáng)元件加強(qiáng)元件加強(qiáng)元件加強(qiáng)元件加強(qiáng)元件光纖3.光傳播的基本知識n1n2n1 n2n1n2臨界角900臨界角n1n2全反射入射角=反射角12產(chǎn)生全反射的條件：n1n2 90臨界角光纖的傳

5、光原理(全反射)階越型光纖性能參數(shù)相對折射指數(shù)差：數(shù)值孔徑(NA)：接收錐4.多模光纖62.5/125 m 的光纖在保安行業(yè)中應(yīng)用最普遍典型距離達(dá)5英里用于：CCTV門禁控制系統(tǒng)內(nèi)部通訊 多模 MMF 5.單模光纖無限帶寬810 m典型距離超過5英里用于：長途電信長途電視監(jiān)控及多路切換共用天線電視系統(tǒng)單模 SMF 單模光纖和多模光纖比較項目單模光纖多模光纖距離長短數(shù)據(jù)傳輸率高低光源激光發(fā)光二極管信號衰減小大端接較難較易造價高低光纖的主要損耗損耗吸收損耗：OH-和金屬離子散射損耗：其他損耗：光纖連接、彎曲光損耗與波長光損耗單位： dB/km與波長有關(guān)單模損耗小波長又稱為窗口波譜的紅外部分起作用光

6、纖損耗主要存在的地點(diǎn)光纖本身：與長度和類型有關(guān)1310 nm：0.35 0.5 dB/Km1550 nm：0.2 0.3dB/Km850 nm：2.3 3.4 dB/Km光纖連接點(diǎn)：0.2dB/點(diǎn)2Km設(shè)備處：3dB光纖的衰減光纖的衰減圖0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 nm OH-OH-OH-第一窗口第二窗口第三窗口衰減(dB/km)水峰值6 54321近端遠(yuǎn)端信號傳播光纖色散(Dispersion)光脈沖沿著光纖行進(jìn)一段距離后造成的頻寬變粗。它是限制傳輸速率的主要因素。模間色散材料色散波導(dǎo)色散散射由于光線的基本結(jié)構(gòu)不完美，引起的光能量損失，此時

7、光的傳輸不再具有很好的方向性。光線缺陷6.3 光纖通信系統(tǒng)發(fā)送單元：把電信號轉(zhuǎn)換成光信號傳輸單元：載送光信號的介質(zhì)接收單元：接收光信號并轉(zhuǎn)換成電信號連接器件：連接光纖到光源、光檢測以及其它光纖器件有源光器件光源、光電檢測器、光纖放大器和調(diào)制器。無源光器件光分路器/耦合器、波分復(fù)用器、光纖連接器、光開關(guān)、光衰減器、光隔離器和極化器。1.激光器(光發(fā)送機(jī))半導(dǎo)體激光器和發(fā)光二極管半導(dǎo)體激光器閾值特性光譜特性溫度特性轉(zhuǎn)換效率2.常用連接器類型SC LC MT-RJ DSC VF-45 Opti-Jack常用連接器類型FC TypeSC TypeSC2 TypeFDD Type3.光纖熔接機(jī)4.光電檢測器(光接收機(jī))PIN和APD響應(yīng)時間暗電流光纖系統(tǒng)方框圖信號光發(fā)射機(jī)光源中繼器檢測器光接收機(jī)信號 E/O轉(zhuǎn)換光纖O/E轉(zhuǎn)換發(fā)送單元傳輸單元接收單元連接器件光中繼器作用：放大衰減了的光信號光-電-光轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體光放大器 光纖通信碼型要求必須是二電平碼！信號自帶定時信息提供一定的冗余傳輸光通信技術(shù)發(fā)展延長中繼距離光放大器(EDFA)外調(diào)制器(電光晶體LiNbO3)色散補(bǔ)償(DCF、Bragg光纖光柵)提高通信容量時分復(fù)用技術(shù)(TDM)波分復(fù)用技術(shù)(WDM)光頻分復(fù)用(OFDM)：載波間隔1nm波分復(fù)用光發(fā)射機(jī)1光發(fā)射機(jī)2光發(fā)射機(jī)N合 波 器光發(fā)射機(jī)1光發(fā)射機(jī)2光發(fā)射