第三章光纤通信系统 课件.ppt

第三章 ? 光纤通信系统 ? 第一节 光纤通信的发展概况 ? 第二节 光纤通信的特点 ? 第三节 光纤通信的基本组成 ? 第四节 光纤通信系统的分类 ? 第五节 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 光纤通信的缺点 使用光引起的 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 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 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 响应速度快 方向性好 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． 光发送部分 传输部分 光接收部分 电端机 光端机 中继器 光缆 光源 光端机 光缆 电端机 光检测器 光源 光检测器 图２－２ 光纤通信传输系统的基本组成 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（约 10 ﹪）；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