光纤通信复习ppt课件.ppt

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1、讲授内容1光纤通信概论2光纤传输理论及传输特性光源和光发送机光检测器和光接收机光无源器件同步数字体系7光波分复用系统8数字光纤通信系统性能9光接入网光放大技术11光纤通信新技术12光联网技术第一章概论1.1光纤通信的发展概况1.2光纤通信的优点和应用1.3光纤传输系统的组成现代通信方式示意图用户环路交换设备电复接设备卫星通信微波通信光纤通信移动通信发送机接收机传输系统用户终端用户终端信息信息用户终端用户终端用户环路交换设备电复接设备信息信息雏形：古代烽火、手旗、灯光1880年贝尔的光电话激光器(发

2、送源)光纤(传输介质)1960Maiman发明红宝石激光器1962半导体激光器诞生(GaAs870nm)70年代室温工作LD(GaAsAI850nm)1300,1550nm多模LD单模LD1951医用玻璃纤维(损耗1000dB/km)1966高锟理论预言1970康宁制出低损耗光纤(20dB/km)1300(0.5dB/km),1550nm(0.2dB/km)低损耗窗口光纤开发单模光纤光纤通信系统概述由光发射机、光纤光缆、中继器与光接收机等基本单元组成。此外还包括一些互连与光信号处理器件，如光纤连接

3、器、隔离器、调制器、滤波器、光开关及路由器、分插复用器ADM等。光源调制器驱动电路光发射机放大器光电二极管判决器光接收机光纤光纤中继器第二章光纤传输理论及传输特性1光纤与光缆的结构和类型2光纤的传输原理3光纤传输特性光纤结构光纤:中心部分(芯Core)＋同心圆状包裹层(包层Clad)＋涂覆层特点：ncore>nclad芯(core)包层(clad)树脂被覆层阶跃光纤(SI)、渐变光纤(GI)Step-IndexFiber&Graded-IndexFiber实用化的光损耗为20dB/km(99.5%

4、/m)；60年代研究，70年代突破，2000年0.2dB/km(99.995%/m);近四十年的努力光纤的光学传输理论从几何光学（射线光学）理论出发可用于直观解释光纤传光的基本原理：全反射。数值孔径NA，可阐述入射角度的问题。借助计算机和WKBJ法，可简单分析导模总数。从电磁场（波导、导波）理论出发归一化频率、截止模式、截止波长、模场直径、NA等等，模式理论。可用来分析单模，多模和偏振模等问题，可用于描述单模光纤的传输性能。基于子午线的分析（阶跃光纤SIF）cin1n2n0n0、n1、n2--

5、分别是:空气、纤芯、包层折射率，c--芯包界面全反射临界角。相对折射率差观察：传输容量限制（阶跃光纤SIF）Δ下降，BL上升。对于无包层的特殊光纤，n1=1.5，n2=1.0(空气)，Δ=0.33很大，BL<0.4(Mb/s).km减小Δ值，BL能提高很多。一般Δ<0.01。当Δ=0.002时，BL<100(Mb/s).km，10Mb/s的速率传输10km，适用于一些局域网。电磁场（波导）理论分析的思路模式举例四个低阶模式的电磁场矢量结构图单模传输单模条件和截止波长从图可知，传输模式数目随V值的

6、增加而增多。当V值减小时，不断发生模式截止，模式数目逐渐减少。特别值得注意的是当V<2.405时，只有HE11(LP01)一个模式存在，其余模式全部截止。单模光纤的模式特性由此得到单模传输条件为由式(2.101)可以看到，对于给定的光纤(n1、n2和a确定)，存在一个临界波长λc，当λ<λc时，是多模传输，当λ>λc时，是单模传输，这个临界波长λc称为截止波长。(2.101)V=2.405或λc=分析题例:若想在目前的多模光纤中实现单模传输，应选用怎样的光波长？也就是说，若有波长为14μm或更长的

7、实用光源，且光纤在此波长下损耗低，则目前通用的多模光纤就可以作为单模光纤使用。光纤传输特性产生信号畸变的主要原因是光纤中存在色散，损耗引起输出光功率的降低。损耗和色散是光纤最重要的传输特性，对通信系统而言：损耗限制系统的传输距离色散则限制系统的传输容量光纤的损耗特性损耗定义:若POUT--出纤光功率，Pin--入纤光功率，则每公里的光纤损耗α为：这里L是光纤长度，单位公里；α单位用dB/km来表示。光纤的损耗特性例：计算题设光纤长1200公里，光纤损耗α=0.5dB/km，求光纤总损耗？若输入光功

8、率为30mW，则输出光功率为？光纤的损耗机理1、吸收损耗2、散射损耗3、辐射损耗光纤色散特性光纤色散：信号能量中的各种分量由于在光纤中传输速度不同，而引起的信号畸变。这将引起光脉冲展宽和码间串扰，最终影响通信距离和容量。色散类型模式间色散：不同模式对应有不同的模折射率，导致群速度不同和脉冲展宽。（仅多模光纤有，为模间色散）波导色散β(λ)：传播常数随频率变化材料色散n(λ)：折射率随频率变化偏振模色散PMD（为模间色散）模内色散单模光纤光源与光发射机光发射机由光源、调制器和信道耦合