[光纤通信原理与系统]光纤通信系统.doc

[光纤通信原理与系统]光纤通信系统 篇一 : 光纤通信系统 篇二 : 光纤通信系统 第三章 ? 光纤通信系统 ? 第一节 ? 第二节 ? 第三节 ? 第四节 ? 第五节 光纤通信的发展概况 光纤通信的特点 光纤通信的基本组成 光纤通信系统的分类 光纤通信的发展方向 主要内容 ? ? ? 光纤通信作为现代通信的主要支柱之 一，本章将概述国内外光纤通信技术发展 的历史、现状和前景． 它是以光波为载频，以光导纤维为传 输媒质的一种通信方式．光纤与以往的铜 导线相比，具有损耗低、频带宽、无电磁 感应等传输特点． 本章对光的性质、光在光纤中的传输 和光纤通信的特点等加以介绍． 第一节 光纤通信的发展概况 ? ? 光波的波长在微米级，频率为10＾14 HZ数 量级．由电磁波谱中可以看出，紫外线、可见光、 红外线均属于光波的范畴． 目前光纤通信使用的波长范围是在近红外区 内，即波长为0．8～1．8um．可分为短波长和长 波长波段，短波段是指波长为0．85um，长波长 段是指1．31um和1．55um，这是目前所采用的三 个通信窗口． 第二节 光纤通信的特点 ? 光纤通信与电通信方式的主要差异有 两点：一是用光波作为载波传输信号，二 是用光导纤维构成作为传输线路．因此， 在光纤通信中起主导作用的是产生光波的 激光器和传输光波的光导纤维． 光纤 通信与电通信比较的优缺点归纳如表２－ １所示． 表２－１光纤通信的优缺点 主要因素 光纤通信的优点 信息传输容量大 无电磁干扰 无短路引起的事故 不发生火花 接地设计容易 光纤通信的缺点 使用光引起的 需要光电交换部分 光直接放大难 使用光纤引起的 传输损耗小 传输频带宽 无电磁感应障碍 可忽略串音 重量轻 耐火．耐水 有可挠性 资源问题小 响应速度快 方向性好 电力传输困难 弯曲半径不易太小 需要高级切断接续技术 分路耦合不方便 使用光半导体元件引起的 第三节 光纤通信的基本组成 ? 光纤通信是以光波做载波，以光缆作 为传输的通信系统．目前实用的光纤通信 系统，普遍采用的是数字编码、强度调 制—直接检波通信系统．它由常规的电端 机、光端机、光中继器及光缆传输线路组 成，如图2—2所示．该系统分为三大部分： 光发送、光传输和光接收，光发送完成电 光转换任务，光传输部分的作用是把光信 号从发送端传到接收端，光接收完成光电 转换任务． 图２－２ 光纤通信传输系统的基本组成 光发送部分 传输部分 光接收部分 光缆 光缆 电端机 光端机 光源 中继器 光端机 光检测器 电端机 光源 光检测器 一、光源和光电检测器 ? ? 1、光源 38页 在光纤通信系统中光源是光发送部分 的“心脏”，是实现光纤通 信的重要器件 之一．对光源的要求是：寿命长；有足够 的输出光功率；电光转换效率应不低于当 前半导体电子器件的转换率；发 射波长必须在低损耗传输窗口附近；发光 面积和光束的发散角要小，谱线宽度要狭 窄． 二、目前广泛使用的光源有半导体发光二极管和半 导体激光器，半导体光源有如下特点： 1、体积小，发光面积可以与光纤相比较，从而有 较高的耦合效率； 2、发射波长适合在光纤中低损耗传输；可以用电 流直接进行强度调制； 3、可以用电流直接进行强度调制，即只要将信号 电流注入半导体激光器或发光二极管，就可以得 到光信号输出； 4、可靠性较高． ? ? ? ? ＬＤ和ＬＥＤ的比较 1、激光器优于发光二极管的方面是： 1）激光器的响应速度快，可用于较高的调制速度； 2）激光器的光谱较窄，应用于单模光纤时，光在光 纤中的传播引起的色散小，可用于大容量通信； 3）耦合到光纤中的功率高，传播的距离远。 LD不足于LED的方面是： 1）温度特性差； 2）易损坏，寿命短； 3）激光器的成本高，价格昂贵。发光二极管便宜； 4）LD的调制线不如LED． 所以大容量、远距离光纤通信宜用激光管；小容量、 近距离通信，用发光二极管． ? ? ? ? ? ? ? ? ? 3、光电检测器 在光纤通信系统中，光电检测器是把光纤输入的光信号转为电信 号的光电子器件．它是光接收机的关键元件，对光接收机的灵敏 度和延长通信距离有着重要的影响。对光电检测器的基本要求是： 高效率，低躁声，有足够高的响应速度或足够的带宽，在工作波 长上有足够高的灵敏度，具有接收弱信号的能力；有良好的温度 特性和稳定性；工作电压尽量低，使用简单；体积小，寿命长． 光电检测器通常采用光电二极管．光电二极管利用半导体接受光 照