第五章 光纤通信技术.doc

第五章 光纤通信技术 5.1 概述 5.2 光纤光缆 5.3 数字光纤通信系统 5.4 光纤通信系统的光器件 5.5 波分复用系统 光纤通信的优点 1. 频带宽，传输容量大 光纤通信系统的容许频带(带宽)取决于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。石英单模光纤在1.31μm波长具有零色散特性，通过光纤的设计，还可以把零色散波长移到1.55μm。在零色散波长窗口，单模光纤都具有几十GHz· km的带宽。 另一方面，可以采用多种复用技术来增加传输容量。最简单的是空分复用，因为光纤很细，直径只有125μm, 一根光缆可以容纳几百根光纤，12×12=144根光纤的带状光缆早已实现。 这种方法使线路传输容量成百倍地增加。就单根光纤而言，采用波分复用(WDM)或光频分复用(OFDM)是增加光纤通信系统传输容量最有效的方法。 目前，单波长光纤通信系统的传输速率一般为2.5Gb/s和10Gb/s。采用外调制技术，传输速率可以达到40Gb/s。波分复用(WDM)和光时分复用(TDM)更是极大地增加了传输容量。WDM最高水平为132个信道，传输容量为20 Gb/s×132=2640Gb/s，相当于120 km的距离传输了3.3×108条话路。  2. 损耗小， 中继距离长且误码率低 石英光纤在1.31μm和1.55μm波长， 传输损耗分别为0.50dB/km和0.20 dB/km，甚至更低。因此，用光纤比用同轴电缆或波导管的中继距离长得多，见下表。目前，采用外调制技术，波长为1.55μm的色散移位单模光纤通信系统，若其传输速率为2.5Gb/s，则中继距离可达150 km；若其传输速率为10 Gb/s，则中继距离可达100 km。 3. 重量轻、 体积小 光纤重量很轻，直径很小。即使做成光缆，在芯数相同的条件下，其重量还是比电缆轻得多，体积也小得多。下表给出了铝/聚乙烯粘结护套(LAP)单元结构光缆和标准同轴电缆的重量和截面积的比较。通信设备的重量和体积对许多领域特别是军事、航空和宇宙飞船等方面的应用具有特别重要的意义。  4. 抗电磁干扰性能好 光纤由电绝缘的石英材料制成，光纤通信线路不受各种电磁场的干扰和闪电雷击的损坏。无金属光缆非常适合于存在强电磁场干扰的高压电力线路周围和油田、煤矿等易燃易爆环境中使用。光纤(复合)架空地线(Optical Fiber Overhead Ground Wire, OPGW)是光纤与电力输送系统的地线组合而成的通信光缆已在电力系统的通信中发挥重要作用。  5. 泄漏小， 保密性能好 在光纤中传输的光泄漏非常微弱，即使在弯曲地段也无法窃听。没有专用的特殊工具光纤不能分接，因此信息在光纤中传输非常安全。保密性能好的这一特点，对军事、政治和经济都有重要的意义。 6. 节约金属材料， 有利于资源合理使用 制造同轴电缆和波导管的铜、铝、铅等金属材料，在地球上的储存量是有限的；而制造光纤的石英(SiO2)在地球上基本上是取之不尽的材料。制造8km管中同轴电缆，1km需要120kg铜和500kg铝；而制造8km光纤只需320g石英。 所以，推广光纤通信有利于地球资源的合理使用。  5.1.2 光纤通信的优点和应用 光纤通信的应用领域 光纤可以传输数字信号，也可以传输模拟信号。光纤在通信网、广播电视网与计算机网，以及在其它数据传输系统中， 都得到了广泛应用。光纤宽带干线传送网和接入网发展迅速， 是当前研究开发应用的主要目标。光纤通信的各种应用可概括如下：  ① 现代通信骨干网：包括全球通信网(如横跨大西洋和太平洋的海底光缆和跨越欧亚大陆的洲际光缆干线)、各国的公共电信网(如我国的国家一级干线、各省二级干线和县以下的支线)、各种专用通信网(如电力、铁道、国防等部门通信、指挥、调度、 监控的光缆系统)、特殊通信手段(如石油、化工、煤矿等部门易燃易爆环境下使用的光缆， 以及飞机、军舰、潜艇、导弹和宇宙飞船内部的光缆系统)。 