光纤通信原理解析.pptx

光纤通信原理温州大学物理与电子信息系 韦文生联系方式(Email)：weiwensheng287@163.comweiwensheng287@第一章 概 论认识光纤、光缆光纤：单模：8?10 ?m125 ?m多模：50 ?m光缆：§1 光纤通信及网络的概念一、光纤通信 以光作为信息载体，以光纤作为传输媒质的通信[发送(光源调制)—中继—接收(探测解调)]技术。二、光通信网络 由光传输系统、光交换接点以及光终端设备组成的智能网络。三、光纤通信的特点优点：传输频带极宽，通信容量极大； 传输距离远; 串扰小，信号质量高； 抗电磁干扰，保密性好； 便于运输和铺设； 原材料丰富; 耐化学腐蚀。缺点：光纤弯曲半径不能过小； 光纤的切断和连接分路和耦合技术复杂。四、光纤通信系统中继放大整形再生恢复再调制光源发送端光源经过调制光纤光纤放大整形再生恢复原信号接收端光电转换电缆中继器：一般为光——电——光模式。全光网络：采用光中继器（光纤放大器）的光通信网络。§2 光纤通信的发展“光纤之父”----高锟1966年,华人高锟(C. K. Kao)博士发表论文“光频介质纤维表面波导”，首次明确提出—— 通过改进制备工艺,减少原材料杂质, 可使石英光纤的损耗大为下降, 并有可能拉制出损耗低于20dB/km的光纤,从而使光纤可用于实用通信技术之中。光纤技术的迅猛发展 1970年,美国康宁玻璃公司(Corning Glass Co.）率先研制成功损耗为20dB/km 的石英光纤,取得了重要的技术突破；1977年中国武汉邮电科学研究院研制成功0.85?m阶跃折射率多模光纤。经过近30年的发展，当前使用的单模光纤的损耗已经降至0.2dB/km ；各种光纤器件在光纤系统中获得广泛应用，构筑所谓的“信息高速公路” ；相关的应用产业日新月异地蓬勃发展，涉及的部门包括邮电、电子、电力、化工以及机械等行业，形成一个年产值1000多亿美元的巨大市场。国外情况： 美国的康宁公司、日本的藤仓公司……国内情况： 中国无锡法尔胜集团，老总周建松原来只是高中毕业。从制造麻绳开始，到生产纲缆建造江阴长江大桥、虎门大桥；投资生产光纤(目前国内的No.1)……光通信的发展方向— 扩大容量，增长距离宽带，高速，强的网管能力。WDM+EDFA的优势：数十、上百信道，传输数千公里；发展的速度性能价格比翻番速度近几年：光带宽 9 个月微电子产业 摩尔定律18 个月第一年第二年第三年第四年第五年光纤通信的容量有多大?光波中心波长~1.5?m，中心频率~1014Hz目前商用水平：3~12万路电话/纤速率：2.5~10Gb/s提高数据率的途径电复用光复用密集波分复用 (DWDM)：?的量级光时分复用 (OTDM)光纤中光信号衰减多大? 普通单模光纤的损耗谱： 窗口：1.31?m光纤在20-1000GHz 范围： ~ 0.40dB/km；1.55 ?m光纤在20-1000GHz 范围：~ 0.25dB/km； EDFA的带宽 ~ 4THz；损耗更小； 全波段光纤，1.3~1.5 ?m，带宽更大，损耗更小。光纤中光信号的色散及消除？色散的影响不同频率分量传输速度不同，信号畸变。克服色散改善信号源色散管理：色散位移光纤，小色散光纤，色散补偿光纤，负色散及负色散斜率光纤色散补偿措施：啁啾光栅等 强光非线性效应的影响受激散射效应： 受激拉曼散射(SRS)，受激布里渊散射(SBS)光学克尔效应： 自相位调制(SPM)，互相位调制(XPM)，四波混频(FWM)解决措施：降低信号功率；光纤段有效传输长度；色散管理的综合考虑如何延长传输距离？ 光-电-光中继改为用直接光放大取代电中继相干光通信； 提高接收灵敏度。光通信发展的标志 在INTERNET和数据业务的驱动下，信息网络现正经历着一场前所未有的变革。 通信业务以指数规律增长。商业、科技、气候等数据，起因是是90年代中期WDM技术商用化引起的通信带宽的大幅度增加。 范围包括了长途干线网、城域网、局间网、企业网、接入网、LAN、WAN、智能大厦和光纤到家等各个层面。第一章 思考题1、综述分析光纤通信的优点。2、综述光纤通信的发展以及与我们 学习、工作、生活的关系。