光纤通信技术电子教案

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1、通信系统组成噪声一：信宿接收机信道信源发送机O/E光纤E/O电信号光发送二：光接收电信号输出输入信源：原始信号系统发送机：对原始信号处理，变换（调制，放大，滤波）送信道信道：信号传输媒介噪声：各种干扰信号接收机：完成发送机的反变换（滤波，放大，解调）信宿：完成原始电信号原始消息105一：光纤通信发展史1.光纤通信概念：以光载波运送信息，以光纤为传媒的通信。2.古老光通信：烽火台，交通灯，光电话/880，贝尔实验室。3.三个主要技术：光源:1960红宝石激光器1962LED1977Bell实验室成功

2、研制100HLD光纤：1966高锟严格论证从人类玻璃中祛除杂质可制成低衰减光纤。1970公司制出20dB/km1973Bell实验室制成1dB/km，现在02dB/km以下。1973日本解决接续问题。1974活动连接器光检测器：70年代研制成功。1．三个阶段：第一阶段：1970-1979：光源，光纤检测器研制成功。105由美国，亚特兰大，第一个光纤通信系统建成。第二阶段：光纤技术突破：衰减降02dB以下。79-89年：多模单模光系统建设高潮第三阶段：89年至今：光系统PDHSDH过渡。传输速率提高

3、，光纤放大器问世，给光纤通信技术带来巨大变革。光纤传输光放大光集成，光分播复用，光交叉相连，光交换的全光网时代。将来:宇宙星际光通信，可能实现。2.光在电磁波谱中位置：可见光：λ039—076μm近线外：λ0.76—15μm中线外：λ15—25μm远线外：λ25—300μm光纤通信：λ0.8—1.8μmf:1.67—3.75*10短波长：0.8~0.9μm长波长：1.0~1.8μm超长波长：>2μm105二：光纤通信类型及特点1．按信号类型分：光纤模拟通信系统：广播，电视光纤数字通信系统：PCM数

4、字信号2．按光调制分：直接调制光纤系统：电信号对光源强变调制外差调制光纤系统：电信号对光源发出光载波调制。3．按光纤特性分：多模光纤通信系统：140Mbit/s以下单模光纤通信系统4．工作波长分：短波长：0.85μm局域网，用户接入网，中继短，中继距离长长波长：1.3—1.5μm超长波长：>2μm非石英光纤，卤化物光纤，2000пm衰减低至0.10—0.0001dB/km，1000km无中继站研制阶段。5.按数字体分：PDH，SDH1056、按应用范围分：长途市话中继接入网系统6传输信道数目划分：

5、单信道（波长）系统：一根光纤只传一个波粗波分复用系统（CWDM）：一根光纤传少量不同波长，信道间隔大于20nm密集波分复用系统：传多个波长，信道间隔小于8nm。CWDM：一根光纤中同时传少量不同光波长。信道间隔大于20nm，在城域网中广泛应用。DWDM：一根光纤中同时传多个不同波长光信号。信道间隔小于8nm，同时用时分复用使系统容量数百倍提高。三：本课程学习内容光纤、光缆：原理，参数光器件：原理、参数光传输设备：25Gbit/s，16*25Gbit/s，32*10Gbit/s，40Gbit/s10

6、5光测量技术：原理、方法光半导体发光机理爱因斯坦量子论提出：光与物质相互作用，发生自发辐射、受激辐射、受激吸收。1．跃迁：电子从一个能级转移到另一个能级的过程。2．从低能级向高能级跃迁：吸收能量。3．释放能量：从高能级跃迁到低能级。4．能量是二个能级之差hv=E1-E2E1：高能级；E2：低能级；v：光频率；h：普郎克常数E1导带A：受激吸收：在低能级电子，在外来光子激发下，吸收光子能量跃迁到高能级上。E2价带hv105B：自发辐射：处在高能级电子自发跃迁到低能级上（与空穴复合）并辐射出一个能量为

7、（Eg=E1-E2=hv）光子光子频率v=（E1-E2）/h特点各电子是独立地，自发地随机地跃迁，彼此无关。发出光是非相干光。能量以光子方式发射出来。C：光的受激辐射（发射）处在高能级电子，在能量为E=E1-E2，频率V=（E1-E2）/h外来光子激发下，跃迁到低能级，发射出一个和入射光子一模一样—全同光子。特点：频率、相位、方向、传播方向相同一个光子作用可以得到二个全同光子一定条件下可以产生大量全同光子—光放大。相干光D：粒子数反转分布热平衡状态下物质中：低能级电子多、高能级电子少。105∴没有

8、外界激励下，常温下，受激吸收>受激辐射∵单位体积时间内，从低能级受激跃迁到高能级电子数多于从高能级受激跃迁到低能级电子数。∴光放大条件：物质中受激辐射>受激吸收必须有—高能级电子数>低能级电子数。物质这种发常态粒子数分布—粒子数反转分布E：工作物质：能形成粒子数反转分布的物质。帮浦源：给工作物质施加能量，形成粒子数反转分布。第一章1.1LD一：对光源LD要求1．寿命10年以上，从可靠性、经济性要求，不允许中断。如北京—武汉全程40LD。如平均寿命100万H，每2.8年可能出现一次故