第1講認(rèn)識(shí)光纖通信講解

第1講

認(rèn)識(shí)光纖通信光纖通信系統(tǒng)組成1光通信系統(tǒng)的應(yīng)用2光纖的分類(lèi)3光纖的特性分析4光纖通信系統(tǒng)從小容量到大容量、從短距離到長(zhǎng)距離、從PDH→SDH→DWDM→OTN。光纖通信系統(tǒng)組成1思考題:結(jié)合剛講的傳輸技術(shù)和書(shū)上的傳輸技術(shù),你認(rèn)為后續(xù)課程的主要內(nèi)容是那幾種傳輸技術(shù).光纖通信系統(tǒng)組成1通信系統(tǒng)簡(jiǎn)單模型光纖通信系統(tǒng)組成1光源光纖光探測(cè)器光發(fā)送機(jī)光纜光接收機(jī)信源信道信宿光通信是以光波為載波的通信。光纖通信系統(tǒng)組成1LiFI光纖數(shù)字通信系統(tǒng)示意圖

光發(fā)送機(jī)光纖通信系統(tǒng)組成1光纖數(shù)字通信系統(tǒng)示意圖

把數(shù)字化的電脈沖信號(hào)碼流轉(zhuǎn)換成光脈沖信號(hào)碼流，輸入到光纖中傳輸。由光源、驅(qū)動(dòng)器、調(diào)制器組成補(bǔ)償光能的衰減，恢復(fù)信號(hào)脈沖的形狀。分為電中繼放大器和光中級(jí)放大器將接收到的微弱光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)放大處理后，恢復(fù)成發(fā)射的電脈沖信號(hào)碼流。由光檢測(cè)器、放大器和相關(guān)電路組成。將光信號(hào)以盡可能小的畸變和衰減傳輸?shù)焦饨邮斩?。?dāng)傳輸距離超過(guò)中繼距離（約60km）時(shí)，才需要光中繼器。光發(fā)送機(jī)光纖通信系統(tǒng)組成1骨干傳輸網(wǎng)城域傳輸網(wǎng)本地傳輸網(wǎng)用戶(hù)接入網(wǎng)有線(xiàn)電視網(wǎng)移動(dòng)蜂窩網(wǎng)

寬帶光纖化，窄帶無(wú)線(xiàn)化光通信系統(tǒng)的應(yīng)用2骨干,城域,本地傳輸,用戶(hù)傳輸網(wǎng)光通信系統(tǒng)的應(yīng)用2本地傳輸網(wǎng)光通信系統(tǒng)的應(yīng)用2某縣電信傳輸網(wǎng)案例光通信系統(tǒng)的應(yīng)用2中國(guó)鐵路傳輸網(wǎng)光通信系統(tǒng)的應(yīng)用2南京地鐵一號(hào)線(xiàn)傳輸網(wǎng)光通信系統(tǒng)的應(yīng)用2給定湖鐵北院,南苑,東院三校區(qū)和株洲石峰區(qū),荷塘區(qū),蘆淞區(qū),天元區(qū)四個(gè)區(qū).請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)傳輸網(wǎng)練習(xí):按光纖傳輸波長(zhǎng)劃分按光纖傳輸模式數(shù)劃分按光纖纖芯折射率分布劃分ITU-T建議的光纖分類(lèi)階躍型光纖漸變型光纖W型光纖單模光纖（SMF）多模光纖（MMF）長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖短波長(zhǎng)光纖G.652光纖G.653光纖G.654光纖G.655光纖G.651光纖G.656光纖G.657光纖光纖的分類(lèi)31、按傳輸波長(zhǎng)分類(lèi)短波長(zhǎng)光纖：

λ=850nm（800nm～900nm）長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖：

λ=1310nm（1260nm～1360nm）

λ=1550nm（1510nm～1610nm）用于短距離、小容量系統(tǒng)用于中長(zhǎng)距離、大容量系統(tǒng)光纖的分類(lèi)3光纖有三個(gè)低損耗區(qū)域（工作窗口）：

0.85μm、1.31μm和1.55μm。

2.按照光纖的模式分類(lèi)單模光纖SMF（Single-ModeFiber）多模光纖MMF（Multi-ModeFiber）SMF只傳輸基模。MMF傳輸多種模式。纖芯較細(xì)，常采用階躍折射率分布，帶寬較寬纖芯較粗，常采用漸變折射率分布，存在模式色散若光纖的工作波長(zhǎng)＞

c，可實(shí)現(xiàn)單模傳輸；若光纖的工作波長(zhǎng)<c，將導(dǎo)致多模傳輸。光纖的分類(lèi)3SMF：纖芯直徑?。?～10μm），僅允許一個(gè)模式傳輸；損耗??；色散小，容量大；工作在1310nm或1550nm，與光器件的耦合相對(duì)困難。一般采用LD或光譜線(xiàn)較窄的LED作為光源，能傳輸較遠(yuǎn)距離。MMF：纖芯直徑大（50μm或62.5μm），允許上百個(gè)模式傳輸；損耗大；色散大，容量?。还ぷ髟?50nm或1310nm，與光器件的耦合相對(duì)容易。一般采用價(jià)格較低的LED作為光源，只能傳輸較短距離。單模光纖（SMF)多模光纖（MMF)光纖的分類(lèi)3單模光纖與多模光纖比較項(xiàng)目單模光纖多模光纖芯徑細(xì)：8-10μm較粗：50-100μm傳輸帶寬很寬：約100GHz較窄：約1GHz與光源耦合較難簡(jiǎn)單精度較高較低適用場(chǎng)合長(zhǎng)距離、大容量、高速、多波長(zhǎng)系統(tǒng)中短距離、中小容量、單波長(zhǎng)系統(tǒng)應(yīng)用電信干線(xiàn)傳輸以太網(wǎng)、FDDI光纖的分類(lèi)3課堂練習(xí)單模光纖相對(duì)于多模光纖而言（）模間色散小帶寬窄損耗小纖芯直徑小制造容易折射率分布均勻適合于長(zhǎng)距離傳輸不同折射率光纖比較光纖的分類(lèi)3ITU-T：國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)部門(mén)ISO：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織IEC：國(guó)際電工委員會(huì)ETSI：歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)ANSI：美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)GB：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局)YD：通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(工信部)光纖的分類(lèi)3G.651光纖：多模光纖G.652光纖：標(biāo)準(zhǔn)(常規(guī))單模光纖G.653光纖：色散位移光纖G.654光纖：截止波長(zhǎng)位移光纖G.655光纖：非零色散位移光纖G.656光纖：寬帶非零色散位移光纖G.657光纖：接入網(wǎng)用光纖零色散點(diǎn)在1310nm附近零色散點(diǎn)在1550nm附近零色散點(diǎn)在1310nm附近,1550nm附近衰減很小零色散點(diǎn)在1525nm或1585nm附近，用于WDM傳輸距離近工作帶寬1460～1625nm彎曲性能好，接入網(wǎng)用光纖的分類(lèi)31.光纖的機(jī)械特性2.光纖的幾何特性3.光纖的溫度特性4.光纖的傳輸特性（1）光纖的衰減特性（2）光纖的色散特性光纖的特性分析4光纖的抗拉強(qiáng)度光纖的壽命，主指斷裂壽命20年光纜拉力主要承受在加強(qiáng)芯上。（海底）1.光纖的機(jī)械特性光纖的特性分析42.光纖的幾何特性纖芯直徑：多模光纖的芯直徑為50/62.5±3μm。包層直徑：多模及單模光纖的包層直徑均要求為125±3μm。光纖翹曲度光纖翹曲度指在特定長(zhǎng)度光纖上測(cè)量到的彎曲度，可用曲率半徑來(lái)表示彎曲度。光纖的特性分析43.光纖的溫度特性光纖接續(xù)在不低于-5℃下進(jìn)行。低溫下，光纖纖芯、包層、涂覆層受到的膨脹系數(shù)不同，引起光纖微彎，引起損耗增大。光纖的特性分析4(1)光纖的損耗特性光波在光纖中傳輸，隨著距離的增加光功率逐漸下降，這就是光纖的傳輸損耗。Z=0Z=L光纖的損耗限制了光信號(hào)的傳播距離。光纖的特性分析44.光纖的傳輸特性1.已知光纖輸入功率為10mw，以一根長(zhǎng)為5km損耗系數(shù)為0.4dB/km的光纖傳輸，求光纖輸出功率為多少dBm

？課堂練習(xí)1計(jì)算公式：10log（甲功率/1mw）1.已知光纖輸入功率為10mw，以一根長(zhǎng)為5km損耗系數(shù)為0.4dB/km的光纖傳輸，求光纖輸出功率為多少dBm

？課堂練習(xí)1課堂練習(xí)注入單模光纖的LD功率為1mW，在光纖輸出端光電探測(cè)器要求的最小光功率是10nW，在1.31μm波段工作，光纖的衰減系數(shù)是0.2dB/km,請(qǐng)問(wèn)無(wú)中繼的最大光纖長(zhǎng)度是多少？解：課堂練習(xí)注入單模光纖的LD功率為1mW，在光纖輸出端光電探測(cè)器要求的最小光功率是10nW，在1.31μm波段工作，光纖的衰減系數(shù)是0.2dB/km,請(qǐng)問(wèn)無(wú)中繼的最大光纖長(zhǎng)度是多少？解：實(shí)際上，還要考慮連接損耗和富余度。光纖有三個(gè)低損耗區(qū)域（工作窗口）：

0.85μm、1.31μm和1.55μm。

（2）光纖的色散特性----時(shí)延差，擴(kuò)展光纖的色散限制了碼速率和傳輸距離。色散的類(lèi)型：模式色散：由不同傳播模式間的相位常數(shù)差異引起的色散色度色散:光源中不同波長(zhǎng)的光傳輸?shù)臅r(shí)間延遲不同引起的。（材料色散、波導(dǎo)色散）光纖的特性分析4光纖的色散光纖的色散大小順序：模式色散>材料色散>波導(dǎo)色散對(duì)于多模光纖，模式色散是主要的.對(duì)于單模光纖，由于只有一個(gè)模式在光纖