第3章数字光纤通信.ppt

第三章 数字光纤通信;3.1 光纤通信的发展与现状; （2）光器件 光发送器件： 砷化镓铝半导体激光器→异质结条形激光器→分布反馈式激光器（DFB-LD）和多量子阱（MQW）激光器。 光接收器件： Si-PIN →APD。 （3）光纤通信系统 从小容量到大容量、从短距离到长距离、从PDH →SDH → DWDM。在智能光网络（ION）、光分插复用器（OADM）、光交叉连接设备（OXC）等方面也取得巨大进展。; 高锟，华裔物理学家，1933年生于中国上海，祖籍江苏金山（今上海市金山区），拥有英国、美国国籍并持中国香港居民身份，目前在香港和美国加州山景城两地居住。 高锟为光纤通讯、电机工程专家，华文媒体誉之为“光纤之父”、普世誉之为“光纤通讯之父”（Father of Fiber Optic Communications），曾任香港中文大学校长。 ; 3.1.1 光纤通信系统的基本组成 所谓光纤通信，就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。数字光纤通信系统方框图如图3-2所示。由光发射机、光纤和光接收机组成。 ; 光发射机：其作用就是进行电/光转换， 并把转换成的光脉冲信号码流输入到光纤中进行传输。光源器件一般是LED和LD。 光纤：完成光波的传输。 光接收机：它的作用就是进行光/电转换。光接收器件一般是PIN和APD。; 3.1.2 光纤通信系统的分类 1．按传输信号分类 （1）数字光纤通信系统 （2）模拟光纤通信系统 2．按波长和光纤类型分类 （1）短波长（0.85μm左右）多模光纤通信系统 （2）长波长（1.31μm）多模光纤通信系统 （3）长波长（1.31μm）单模光纤通信系统 （4）长波长（1.55μm）单模光纤通信系统; 3.1.3 发展现状与趋势 ;3.2 光纤通信的特点与应用; 3.2.2 光纤通信的工作波长 光波波长在微米级，包括紫外、可见、红外。 光纤通信使用的波段位于近红外区，波长范围为0.8~1.8μm。其中短波长波段： 0.8~1.0μm；长波长波段： 1.0~1.8μm。 选取两段内低损耗点，得到光纤通信三个窗口：0.85μm、 1.31μm和1.55 μm。 ; （1）光纤在公用电信网间作为传输线。 （2）局域网中的应用。 （3）光纤宽带综合业务数字网及光纤用户线。 （4）作为危险环境下的通信线。诸如发电厂、化工厂、石油库等场所。 （5）满足不同网络层面的应用。核心网层面、城域网层面、局域网层面等。 （6）应用于专网。光纤通信主要应用于电力、公路、铁路、矿山等通信专网。;3.3 光纤;*; （1）纤芯：纤芯位于光纤的中心部位。 直径d1=4μm～50μm，单模光纤的纤芯为4μm～10μm，多模光纤的纤芯为50μm。 纤芯的成分是高纯度SiO2，掺有极少量的掺杂剂（如GeO2，P2O5），作用是提高纤芯对光的折射率（n1），以传输光信号。 （2）包层：包层位于纤芯的周围。 直径d2=125μm，其成分也是含有极少量掺杂剂的高纯度SiO2。而掺杂剂（如B2O3）的作用则是适当降低包层对光的折射率（n2），使之略低于纤芯的折射率，即n1＞n2，它使得光信号封闭在纤芯中传输。; （3）涂覆层：光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层，缓冲层和二次涂覆层。 一次涂覆层一般使用丙烯酸酯、有机硅或硅橡胶材料； 缓冲层一般为性能良好的填充油膏； 二次涂覆层一般多用聚丙烯或尼龙等高聚物。 涂覆的作用是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时又增加了光纤的机械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的作用。涂覆后的光纤其外径约1.5mm。通常所说的光纤为此种光纤。; 紧套光纤与松套光纤 紧套光纤就是在一次涂覆的光纤上再紧紧地套上一层尼龙或聚乙烯等塑料套管，光纤在套管内不能自由活动。 松套光纤，就是在光纤涂覆层外面再套上一层塑料套管，光纤可以在套管中自由活动。; 2．光纤的折射率分布与光线的传播 图3.3所示为两种典型光纤的折射率分布情况。 一种称为阶跃折射率光纤SI；另一种称为渐变折射率光纤GI。如图3.3（a）、（b）所示：; 光在阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤的传播轨迹如图所示。;3.3.2 光纤的分