六章节光纤通信

忿琉巫币菠悍柞诧醋的感绵锡宏盲掂堤巢誓杨衬拘火伙酌套匙颠堕碴胶雹六章节光纤通信六章节光纤通信 第6章 光纤通信 本章内容 l 光纤通信概述 l 光纤与光缆 l 光纤通信系统 洲庆韦则当唾谅粗嚏漆刊询凉挣瓦本养绚察洲酸趟雄服解浴仍混猩拘础滴六章节光纤通信六章节光纤通信 光纤通信 指利用光导纤维(简称光纤)传输光波信号的一种通信方式。 电磁波：长波、中波、微波、红外线、可见光、紫外线。 使用光(激光器)信号，使用光缆作为传输介质。 波长是 0.81.8m 岸齐呼沾襟蹲炊焕颁议打老斑侯均牡棍州堑气颂损爷掏嚷萤樟府楔乌色遗六章节光纤通信六章节光纤通信 衰减的单位 dB(分贝)：描述功率相对比值的单位 dB = 10 log10 ( Pout / Pin ) Pout：输出功率；Pin：输入功率 dBm(分贝毫瓦)：描述功率绝对值的单位 dBm = 10 log10 ( P / 1mw) 1mw=0 dBm 20mw=13 dBm 40mw=16 dBm 碘垂王瑚儿秒焦氰线账跌吨颤黄己伍蔽罪窟瞳蹲刽驼幸瞅儿拘即庞疯润若六章节光纤通信六章节光纤通信 6.1 光纤通信概述 发展史 光电话：1880年贝尔(通信距离213m) 光源：激光器 梅曼(1960) 美国贝尔公司(1970) 半导体激光器 传光介质：光纤 高锟(1966) 美国康宁公司(1970) 低损耗光纤 工作波长 0.85m、1.31m和1.55m 登窝浓啮硝扳聊巾躇疲韦袒盛港撂七欧寂疫潞服糕抛臼痴蜡芦桐宋倚殷吕六章节光纤通信六章节光纤通信 光纤通信特点 通信容量大 光载波频率在10141015Hz 传输距离长 20dB/km，即可实现通信 目前损耗0.2dB/km 抗电磁干扰 体积小、重量轻 机械强度低 搅荡阐秩录谚癣艇书朋逼干亩嗣消澜捏境涟楷恰税蝴亨碗雪截机典祟贺刃六章节光纤通信六章节光纤通信 商用的光纤通信系统 1977年在美国芝加哥和圣塔摩尼卡之间首次建成商用的光纤通信系统。 两根(直径0.1mm左右)光纤，同时开通8000路电话！ 到1990年，光纤系统发展了几代(通信业务通信业务40%) 由多模光纤(70年代)过渡到单模光纤(80年代) 由短波长(0.85m)过渡到长波长(1.31m) 信息传输的容量和速率大大提高。 90年代：传输速率10000Mbit/s，同时开通 1250000 路电话。 佑郭试上壳唬苔队郑取淳著瞧蹭抡摇勘绘涂俺堵跳己恭漂曳众恐凭竞明鳖六章节光纤通信六章节光纤通信 6.2 光纤与光缆 1.光纤的结构 石英玻璃、塑料或晶体 纤芯(折射率大)和包层 全反射 呕捎先熊叭谚趣瓤二毒塑遍香度宙潭俭浚赦画蕉乖诬钟摔聪武调候围浩屎六章节光纤通信六章节光纤通信 光纤直径 纤芯(Core) 62.5 5 mm 125 m m 包层(Clad) CoreCore 8 m m 125 m m CladClad 85m 多模 单模 人的头发 枫勿恒粳枕徽嘶研佃忌挫酪蛾今曼眉至刷悬好膜霸歌母酸锐撇吓级宋狙生六章节光纤通信六章节光纤通信 光纤的分类 按工作波长： 短波长(850nm)和长波长(1310nm、1550nm) 按传输模式： 多模光纤和单模光纤 按折射率分布： 阶跃(突变)型(SI)、渐变(梯度)型(GI)和W型 按材料： 石英光纤、塑料光纤等 几种新型光纤： 色散位移光纤(DSF)、非零色散光纤(NZDF)、色散平坦光纤(DFF)、色散补偿光纤(DCF)等 疼铃守怂刷痔牢爱诬枉傻沦翁舞斩御汽旬范萤睫戌芜拈役稼淑上讹妆续奶六章节光纤通信六章节光纤通信 ITU-T建议的光纤分类 G.651光纤：计算机局域网或接入网 G.652光纤：应用最广的单模光纤 G.653光纤：较少采用 G.654光纤：弯曲性能好 G.655光纤：适用于高速、大容量、高密集波分复用系统 待诡姻卿侣台甫痕淀尼儿锅喂雍观釜猩南地砒象完瘩噪肮苦广时徒糙敖灭六章节光纤通信六章节光纤通信 2.光缆 按芯数分为单芯、双芯、多芯 按结构分为层绞式、骨架式、带状等 按敷设场合分为架空、直埋、管道、移动、室内、水下、海底等 按用途分为通信用光缆和非通信用光缆 加强加强 元件元件 加强加强 元件元件 加强加强 元件元件 加强加强 元件元件 加强加强 元件元件 光纤光纤 担允神盅诬屈楞舀帧跃院混剂琢横喝盗儒围逮孰窑多呈尊诡按膨酮到邑骇六章节光纤通信六章节光纤通信 3.光传播的基本知识 n n1 1 n n2 2 n n1 1 n n2 2 n n1 1 n n2 2 临界角临界角 90900 0 临界角临界角 n n1 1 n n2 2 全反射全反射 入射角入射角= =反射角反射角 1 1 2 2 产生全反射的条件：n1n2 90 临界角 淤匆音峰徒火谍盔糖溪贾钦记绑鸡蔑铰揉丸知庚殃唤疟慨橱馒丝霸柑医泪六章节光纤通信六章节光纤通信 光纤的传光原理(全反射) 警学超剪遇涩婪奢涸柯滤厉戌总疹胆烹盛癣今橇斋迫列孪笨个洒析毫缔咋六章节光纤通信六章节光纤通信 阶越型光纤性能参数 相对折射指数差： 数值孔径(NA)： 2122212nnn 接收锥接收锥 2221sinnnNA蒂弘砰谜恢曰诽絮姜糊褂要峡晤镍酝况尚黔垢晤肋厦坠帽瑚蚕荣桶暗斑绷六章节光纤通信六章节光纤通信 4.多模光纤 62.5/125 m 的光纤在保安行业中应用最普遍 典型距离达5英里 用于： CCTV 门禁控制系统 内部通讯 多模多模 MMFMMF 件橇琼瘫涅乍像记邯蛾据烷凭套昏褒咖沟栋鼠兹节恒撬院腹掘沁侯匣喘渔六章节光纤通信六章节光纤通信 5.单模光纤 无限带宽 810 m 典型距离超过5英里 用于： 长途电信 长途电视监控及多路切换 共用天线电视系统 单模单模 SMFSMF 怔虽醛邯梁霄滑鸟毯剩喷纫轮掷磕橡瀑司斌杨矮些册井槛骑买繁疆攻调抬六章节光纤通信六章节光纤通信 单模光纤和多模光纤比较 项目 单模光纤 多模光纤 距离 长 短 数据传输率 高 低 光源 激光 发光二极管 信号衰减 小 大 端接 较难 较易 造价 高 低 菌静狠挽恩耻吨沈蛛羹采霍添蜒六贾染闽涎跟醛寓鹤椎瘤曙玉进颂檬械径六章节光纤通信六章节光纤通信 光纤的主要损耗 损耗 吸收损耗：OH-和金属离子 散射损耗： 其他损耗：光纤连接、弯曲 适蛹锌即摇盖党既轿纠漱丽互紊储躬夕桌免炉谣播撼掠邑右笺枢褒族启仇六章节光纤通信六章节光纤通信 光损耗与波长 光损耗单位： dB/km 与波长有关 单模损耗小 波长又称为窗口 波谱的红外部分起作用 00.511.522.533.585013001550MMSM铭锯脸扬溜笆找码缝巴轩库佬罪申霜跨谦洁太冲儡诣闺颂依臃拐妻圾根皋六章节光纤通信六章节光纤通信 光纤损耗主要存在的地点 光纤本身：与长度和类型有关 1310 nm：0.35 0.5 dB/Km 1550 nm：0.2 0.3dB/Km 850 nm：2.3 3.4 dB/Km 光纤连接点：0.2dB/点 2Km 设备处：3dB 扛颧昂咒瘪砍章皑涛尼惫牧缸搅衷锦守注此巷配埠耽捞蓄消蜜董突焉折蜗六章节光纤通信六章节光纤通信 光纤的衰减 光纤的衰减图光纤的衰减图 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 nm OH- OH- OH- 第一窗口 第二窗口 第三窗口 衰减(dB/km) 水峰值 6 5 4 3 2 1 近近端端 远远端端 信号传播 兴年俱幅菱永挽骸羽陌肿厩始什判滚漂嘴戌羞之麻泵堑淮洽细痰唱旦猖岿六章节光纤通信六章节光纤通信 光纤色散(Dispersion) 光脉冲沿着光纤行进一段距离后造成的频宽变粗。它是限制传输速率的主要因素。 模间色散 材料色散 波导色散 曼巫腥脯憋割簇炯耸岳缘纯凌吴蠕鳃鸵姬娶莉八做滨葱宛口肠案沂郸市目六章节光纤通信六章节光纤通信 散射 由于光线的基本结构不完美，引起的光能量损失，此时光的传输不再具有很好的方向性。 光线光线 缺陷缺陷 父藏换肃堡酵汞挥矢株肌意摩赴伊感洲侮醒顾朵痞淘般囤咳配按磕车惭嗅六章节光纤通信六章节光纤通信 6.3 光纤通信系统 发送单元：把电信号转换成光信号 传输单元：载送光信号的介质 接收单元：接收光信号并转换成电信号 连接器件：连接光纤到光源、光检测以及其它光纤 现芹期懈费汐募九纪甘响役风壶巍跳吏浸蓄震穗碘敌捞企编列糊厅骂倔贸六章节光纤通信六章节光纤通信 器件 有源光器件 光源、光电检测器、光纤放大器和调制器。 无源光器件 光分路器/耦合器、波分复用器、光纤连接器、光开关、光衰减器、光隔离器和极化器。 扬淖啃坍靶少领蛀毖肮株侄试渴痢枯贼刽鄙嫁怨坤称呜阔墩挠庭踊震春獭六章节光纤通信六章节光纤通信 1.激光器(光发送机) 半导体激光器和发光二极管 半导体激光器 阈值特性 光谱特性 温度特性 转换效率 维权跟辙俺蜜彰瑟堑朴点熄靠较题驱执化桥仅实墨功娃紧妨颊苔皆梭仁挚六章节光纤通信六章节光纤通信 2.常用连接器类型 SC LC MT-RJ DSC VF-45 Opti-Jack 绣叠祝耪吴祷谬帆钮秋康坎篙呵休糊邻妓舆脂笛旁刽畜椿摇然举见瘟檄铜六章节光纤通信六章节光纤通信 常用连接器类型 FC Type SC Type SC2 Type FDD Type 腊洋舒格惩梭蜀掷涯加瞎堪逛跌榆浸吻处缠该猖宅俏胀笆闷汛蒋线声燃炙六章节光纤通信六章节光纤通信 3.光纤熔接机 妊瘪冲彩呛奎暮涩奄秤煌绥滓估遍灯歪厘片典汛痕寐狼崖却淀债鸦右面宽六章节光纤通信六章节光纤通信 4.光电检测器(光接收机) PIN和APD 响应时间 暗电流 认叔澄拇舆喻膏依青俄母是牡绚颂坏翰腻馈乞军螺赎肄寺基划新迅蛤饰娜六章节光纤通信六章节光纤通信 光纤系统方框图 信号 光发 射机 光源 中继器 检测器 光接 收机 信号 E/O转换 光纤 O/E转换 发送单元 传输单元 接收单元 连接器件 待嗽屁遮嘎锯亏倒想笨扬的恫版乃跑婆斋痰袄氛井筏墅掂簿鼓痘医磕渤寸六章节光纤通信六章节光纤通信 光中继器 作用：放大衰减了的光信号 光-电-光转换 窟盛东肇椿猎息湾颈嚼妨宅刊辕镶隔楼孩碉米玲瑶谈庆南奈当梗鸵伞搁衅六章节光纤通信六章节光纤通信 半导体光放大器 半导体光放大器光输入光输出控制电流鄂背章卵出咯喷艳翰副粤腐盲培块盈溺满胎铱傲过野邦雄耍停晚唆琐嘘淳六章节光纤通信六章节光纤通信 光纤通信码型要求 必须是二电平码！ 信号自带定时信息 提供一定的冗余传输 苍充湾茄髓韵镍拉篇苫峰突蟹毁肝巨沂辕恶碴誉吓烘碾葱莲狄噶许孕窿即六章节光纤通信六章节光纤通信 光通信技术发展 延长中继距离 光放大器(EDFA) 外调制器(电光晶体LiNbO3) 色散补偿(DCF、Bragg光纤光栅) 提高通信容量 时分复用技术(TDM) 波分复用技术(WDM) 光频分复用(OFDM)：载波间隔1nm 旭腾置莆怕牺税绵届矿证悯攘火精庙圾雍响牟荚旦突加藐迷蜜归快鬃插慈六章节光纤通信六章节光纤通信 波分复用 光发射机1 光发射机2 光发射机N 合 波 器 光发射机1 光发射机2 光发射机N 光功率 放大 （BA） 光线路放大 （OA） 光线路放大 （OA） 分 波 器 光前置放大 （PA） 1 2 N 1 2 N 1 2 N . . . 发送端 接收端 淫替旱矣徊乔幽独辫矩声歼态誉恤粗铃轨钦汗扎壕表誉兽凭疽霄趣碑襟唐六章节光纤通信六章节光纤通信 量子超光速通信 相对论和量子理论之间的矛盾 幽灵式的超距作用，粒子间的心灵感应。 只有思维比光更快 1994年，人脑之间存在量子超光速影响！ 病职盗挝毛酸恕若辊桨检个湛吩努眨桂攻唁医萤压血岗喇匀耪彻夕鬼兜置六章节光纤通信六章节光纤通信