光纤通信系统

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1、实用标准文案第一章概论光纤通信系统是以光纤为传输媒介，光波为载体的通信系统，主要由光发电机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。光线通信系统可以传输数字信号，也可以传输模拟信号。不管是数字系统，还是模拟系统，输入到光发射机的带有信息的电信号，都可以调制转换为光信号。光载波经过光纤线路传输到接收端。再由光接收机把光信号转换为电信号。光纤的主要作用：利用光的全反射原理传递光学信号，其优点是信号损耗小，抗干扰能力强。与电缆或微波等电通信方式相比，光通信优点：（1）通信容量大（2）中继距离长（3）保密性能好（4）适应能力强（5）体积小、重量轻，便于

2、施工维护（6）原材料资源丰富，节约有色金属和能源，潜在价格低廉。光纤通信中常用的三个低功耗窗口的中心波长为：0.85微米1.31微米1.55微米其中后两个的应用更为广泛。基本光纤传输系统作为独立的“光信道”单元，若配置适当的接口设备，则可以插入现有的数字通信系统或模拟通信系统，有线通信系统或无线通信系统的发射与接收之间。光发射机、光纤线路和光接收机，若配置适当的光器件，可以组成传输能力更强、功能更完善的光纤通信系统。光发射机的功能是把输入的电信号转换为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。光发射机由光源、驱动器和调制器组成

3、。其中，光源是光发射机的核心。光发射机的性能基本上取决于光源的特性，对光源的要求是输出光功率足够大，调制频率足够高，谱线宽度和光束发散角尽可能小，输出功率和波长稳定，器件寿命长。光纤线路的功能是把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变（失真）和衰减传输到光接收机。光纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。光纤是光纤线路的主体，接头和连接器是不可缺少的器件。实际工程中使用的是容纳多根光纤的光缆。光接收机的功能是把从光纤线路输出、产生畸变和衰减的微弱光信号转换为电信号，并经放大和处理后恢复成发射前的电信号。光接收机由光检测器、放大器和相关电

4、路组成，光检测器是光接收机的核心，对光检测器的要求是响应度高、噪声低和响应速度快。光纤通信具有传输频带宽，通信容量大：因为光纤通信采用的载波是光波，光波也是一种电磁波，其波长在微米量级，频率为1014量级，其频率比常用的微波高104~105量级，因此理论上的通信容量也是微波通信的104~105倍，通信系统的传输容量取决于对载波调制的频带宽度，载波频率越高，频带宽带越宽。空间光通信的定义：是指在两个或多个终端之间，利用空间传输的激光束作为信息载体，实现通信，又称为自由空间光通信、无线激光通信。空间光通信的优点：（1）通信容量大（2）体积小

5、（3）功耗低（4）建造经费和维护经费低（5）还具有抗干扰性强和保密性好的优点光纤通信所有光波的波长范围：0.7~1.7微米空间光通信技术的关键技术：（1）激光器技术（2）捕获、瞄准、跟踪技术（3）调制、接收技术（4）空间环境适应性技术（5）小型、轻量、低功率一体化设计和制造技术激光链路的调制与接收方式：激光链路的调制与接收技术集中反映了通信系统的情况。调制方式大致分为调幅、调频、调相，与之对应的接收方式有直接强度探测和相干探测。调频调制方式在激光通信中，在组成系统的复杂性和灵敏度方面都没有优势，目前很少被采用。直接强度探测，即非相干探测

6、这种方法具有结构简单、成本低、易实现等优点。相干探测这种方法具有接收灵敏高、抗干扰能力等优点，但系统较为复杂，对元器件性能要求较高，特别是对波长的稳定性和谱线宽度要求高。第二章通信用光源光源是光发射机的主要器件，其主要功能是实现信号的电—光转换；光检测器位于光接收机内，主要功能是实现信号的光—电转换。光线通信系统中普遍采用的两大类光源是激光器与发光管。在高速率、远距离传输系统中采用光谱宽度很窄的分布反馈式激光器和多量子阱激光器。不同光纤通信系统对于光电探测器的要求：（1）在光纤通信所有波长内，要有足够的灵敏度（2）要有足够的贷款，即对光

7、信号有快速的响应能力（3）在对光信号解调的过程中引入的噪声要小（4）光电探测器要体积小，使用方便，可靠性要高（5）课低功率工作，不需要过高的偏压或偏流光线通信对光源性能的基本要求：（1）发光波长与广宣的低衰减窗口相符（2）足够的光输出功率（3）可靠性高、寿命长（4）温度稳定性好（5）光谱宽度窄【由于光纤有色散特性，使较高速率信号的传输距离受到一定限制。若光源谱线窄，则在同样条件下的无中继传输距离长】（6）调制特性好（7）与光纤的耦合效率高（8）尺寸小、重量轻一般光源类型与应用特点：光纤通信使用的光源均为半导体激光器和发光二极管。半导体光

8、源突出的优点是其工作波长可以对准光纤的低损耗、低色散窗口，此外它们还具有体积小、功率低，易于实现内调制等特点，因而特别适用于光纤通信。半导体光源也存在缺点，包括输出功率小，热稳定性差，远场发散角大。LD的输