光纖fiber介紹課件

光纖通信基礎(chǔ)知識作者：吳寶林

(FiberHandbookTechnologyData)目錄一、光纖通信的概念二、光纖通信發(fā)展簡史三、光纖通信的優(yōu)缺點四、光纖通信的應(yīng)用五、光纖通信系統(tǒng)的組成一、光纖通信的概念

光通信是指以光作為信息載體而實現(xiàn)的通信方式。按傳輸介質(zhì)的不同，可分為大氣激光通信和光纖通信，大氣激光通信是利用大氣作為傳輸介質(zhì)的激光通信。光纖通信是以光波作為信息載體，以光導(dǎo)纖維（光纖）作為傳輸介質(zhì)的一種通信方式。光纖通信技術(shù)是30年來迅猛發(fā)展起來的高新技術(shù)，給世界通信技術(shù)乃至國民經(jīng)濟(jì)、國防事業(yè)和人民生活帶來了巨大變革。電磁波譜1cm1mm100um10um1um100nm10nm1nmλ波長10G100G1T10T100T10^1510^1610^17f(Hz)1.6um1.51.41.31.21.11.0um900800700600nm光通信使用范圍紅外線紫外線二、光通信發(fā)展簡史2000多年前，中國古代開始用“烽火臺”報警，這是一種目視光通信。1880年貝爾發(fā)明了一種利用光波作載波傳輸話音信息的“光電話”，他用可見光在數(shù)百米的距離上以無線方式進(jìn)行了傳輸話音的“光電話”實驗。然而受到當(dāng)時技術(shù)條件的限制，這種形式的光通信一直未能發(fā)展到實用階段。究其原因有二：一是沒有可靠的、高強(qiáng)度的光源；二是沒有穩(wěn)定的、低損耗的傳輸介質(zhì)。在此后的幾十年間未能突破，直到1960年才有實質(zhì)性發(fā)展。二、光通信發(fā)展簡史1960年，美國人梅曼(Maiman)發(fā)明了第一臺紅寶石激光器，給光通信帶來了新的希望，和普通光相比，激光具有波譜寬度窄，方向性極好，亮度極高，以及頻率和相位較一致的良好特性。二、光通信發(fā)展簡史二、光纖通信發(fā)展簡史

1976年日本電報電話公司研制成功發(fā)射波長為1.3μm的銦鎵砷磷(InGaAsP)激光器，1979年美國電報電話(AT&T)公司和日本電報電話公司研制成功發(fā)射波長為1.55μm的連續(xù)振蕩半導(dǎo)體激光器。由于光纖和半導(dǎo)體激光器的技術(shù)進(jìn)步，使1970

年成為光纖通信發(fā)展的一個重要里程碑。1976年和1978年，日本先后進(jìn)行了速率為34Mb/s，傳輸距離為64km的突變型多模光纖通信系統(tǒng)，以及速率為100Mb/s的漸變型多模光纖通信系統(tǒng)的試驗。1983年敷設(shè)了縱貫日本南北的光纜長途干線，全長3400km，初期傳輸速率為400Mb/s，后來擴(kuò)容到1.6Gb/s。由美、日、英、法發(fā)起的第一條橫跨大西洋TAT-8海底光纜通信系統(tǒng)于1988年建成，全長6400km；第一條橫跨太平洋TPC-3/HAW-4海底光纜通信系統(tǒng)于1989年建成，全長13200km。從此，海底光纜通信系統(tǒng)的建設(shè)得到了全面展開，促進(jìn)了全球通信網(wǎng)的發(fā)展。二、光通信發(fā)展簡史三、光纖通信的優(yōu)點1、頻帶寬，通信容量大。2、損耗低，中繼距離長。3、抗電磁干擾。4、無串音干擾，保密性好。5、光纖線徑細(xì)、重量輕、柔軟。6、光纖的原材料資源豐富，用光纖可節(jié)約金屬材料。1、頻帶寬，通信容量大光纖可利用的帶寬約為50000GHz，1987年投入使用的1.7Gb/s光纖通信系統(tǒng)，一對光纖能同時傳輸24192路電話，2.4Gb/s系統(tǒng)，能同時傳輸30000多路電話。頻帶寬，對于傳輸各種寬頻帶信息具有十分重要的意義，否則，無法滿足未來寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(B-ISDN)發(fā)展的需要。2、損耗低，中繼距離長目前實用石英光纖的損耗可低于0.2dB/km，比其它任何傳輸介質(zhì)的損耗都低，若將來采用非石英系極低損耗光纖，其理論分析損耗可下降至10-9dB/km。由于光纖的損耗低，所以能實現(xiàn)中繼距離長，由石英光纖組成的光纖通信系統(tǒng)最大中繼距離可達(dá)200多千米，由非石英系極低損耗光纖組成的通信系統(tǒng)，其最大中繼距離則可達(dá)數(shù)千甚至數(shù)萬千米，這對于降低海底通信的成本、提高可靠性和穩(wěn)定性具有特別的意義。3、抗電磁干擾光纖是絕緣體材料，它不受自然界的雷電干擾、電離層的變化和太陽黑子活動的干擾，也不受電氣化鐵路饋電線和高壓設(shè)備等工業(yè)電器的干擾，還可用它與高壓輸電線平行架設(shè)或與電力導(dǎo)體復(fù)合構(gòu)成復(fù)合光纜。4、無串音干擾，保密性好

光波在光纜中傳輸，很難從光纖中泄漏出來，即使在轉(zhuǎn)彎處，彎曲半徑很小時，漏出的光波也十分微弱，若在光纖或光纜的表面涂上一層消光劑效果更好，這樣，即使光纜內(nèi)光纖總數(shù)很多，也可實現(xiàn)無串音干擾，在光纜外面，也無法竊聽到光纖中傳輸?shù)男畔ⅰ?、光纖的原材料資源豐富，用光纖可節(jié)約金屬材料光纖的材料主要是石英(二氣化硅)，地球上有取之不盡用之不竭的原材料，而電纜的主要材料是銅，世界上銅的儲藏量并不多，用光纖取代電纜，則可節(jié)約大量的金屬材料，具有合理使用地球資源的重大意義。光纖除具有以上突出的優(yōu)點外，還具有耐腐蝕力強(qiáng)、抗核幅射、能源消耗小等優(yōu)點，其缺點是質(zhì)地脆、機(jī)械強(qiáng)度低，連接比較困難，分路、耦合不方便，彎曲半徑不宜太小等。這些缺點在技術(shù)上都是可以克服的，它不影響光纖通信的實用。近年來，光纖通信發(fā)展很快，它已深刻地改變了電信網(wǎng)的面貌，成為現(xiàn)代信息社會最堅實的基礎(chǔ)，并向我們展現(xiàn)了無限美好的未來。三、光纖通信的缺點光纖彎曲半徑不宜過??；光纖的切斷和連接操作相對復(fù)雜；分路、耦合相對麻煩。四、光纖通信的應(yīng)用

②因特網(wǎng)的計算機(jī)局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，如光纖以太網(wǎng)、路由器之間的光纖高速傳輸鏈路。③有線電視網(wǎng)的干線和分配網(wǎng)；工業(yè)電視系統(tǒng)，如工廠、銀行、商場、交通和公安部門的監(jiān)控；自動控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。④綜合業(yè)務(wù)光纖接入網(wǎng)，分為有源接入網(wǎng)和無源接入網(wǎng)，可實現(xiàn)電話、數(shù)據(jù)、視頻(會議電視、可視電話等)及多媒體業(yè)務(wù)綜合接入核心網(wǎng)，提供各種各樣的社區(qū)服務(wù)。

光纖通信系統(tǒng)的組成光纖通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成信號光發(fā)射機(jī)光源中繼器檢測器光接收機(jī)信號電E/光O轉(zhuǎn)換光纖光O/電E轉(zhuǎn)換發(fā)送單元傳輸單元接收單元連接器件1.光發(fā)射機(jī)（光端機(jī)）光發(fā)射機(jī)的功能是把輸入電信號轉(zhuǎn)換為光信號，并用耦合技術(shù)把光信號最大限度地注入光纖線路。光發(fā)射機(jī)由光源、驅(qū)動器和調(diào)制器組成，光源是光發(fā)射機(jī)的核心。目前廣泛使用的光源有半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)和半導(dǎo)體激光二極管(或稱激光器)(LD)，以及譜線寬度很小的動態(tài)單縱模分布反饋(DFB)激光器。有些場合也使用固體激光器，例如大功率的摻釹釔鋁石榴石(Nd:YAG)激光器。光發(fā)射機(jī)把電信號轉(zhuǎn)換為光信號的過程(簡稱為電/光或E/O轉(zhuǎn)換)，是通過電信號對光的調(diào)制實現(xiàn)的。目前采用直接調(diào)制方式，用電信號直接調(diào)制半導(dǎo)體激光器或發(fā)光二極管的驅(qū)動電流，使輸出光隨電信號變化而實現(xiàn)的。這種方案技術(shù)簡單，成本較低，容易實現(xiàn)，但調(diào)制速率受激光器的頻率特性所限制。

1.光發(fā)射機(jī)（光端機(jī)）光端機(jī)的圖例-DC48V+2M：出4出3出2出1音頻接口光發(fā)光收2M：入4入3入2入1數(shù)據(jù)接口...GD/MF8HS-IIIC后面板圖GD/MF8HS-IIIC上蓋板圖

電源失步2M中斷環(huán)回呼叫截鈴

收無光誤碼對告光端機(jī)的正面圖片1.光發(fā)射機(jī)（光端機(jī)）2.光纖線路光纖線路的功能是把來自光發(fā)射機(jī)的光信號，以盡可能小的畸變(失真)和衰減傳輸?shù)焦饨邮諜C(jī)。光纖線路由光纖、光纖接頭和光纖連接器組成。光纖是光纖線路的主體，接頭和連接器是不可缺少的器件。實際工程中使用的是容納許多根光纖的光纜。對光纖的基本要求:損耗和色散小，機(jī)械特性和環(huán)境特性好.例如，在不可避免的應(yīng)力作用下和環(huán)境溫度改變時，保持傳輸特性穩(wěn)定。目前使用的石英光纖有多模光纖和單模光纖，單模光纖的傳輸特性比多模光纖好，價格比多模光纖便宜，因而得到更廣泛的應(yīng)用。單模光纖配合半導(dǎo)體激光器，適合大容量長距離光纖傳輸系統(tǒng)，而小容量短距離系統(tǒng)用多模光纖配合半導(dǎo)體發(fā)光二極管更加合適。常用連接器類型SCLCMT-RJDSCVF-45Opti-Jack常用連接器類型FCTypeSCTypeSC2TypeFDDType常用連接器類型BICONICTypeD4TypeSMA905TypeSMA906TypeMINIBNCType3.光接收機(jī)光接收機(jī)的功能——把從光纖線路輸出、產(chǎn)生畸變和衰減的微弱光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并經(jīng)放大和處理后恢復(fù)成發(fā)射前的電信號。光接收機(jī)由光檢測器、放大器和相關(guān)電路組成。光檢測器是光接收機(jī)的核心。對光檢測器的要求