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1、现代通信系统刘敏liumin@ccee.cqu.edu.cn1第1章光纤通信系统概述第1章光纤通信系统概述1.1光纤通信系统的组成1.2光纤通信的特点1.3光纤通信的类型1.4光纤通信的发展方向和新技术2第1章光纤通信系统概述1.1光纤通信系统的组成光纤通信又叫光缆通信，是以光纤作为传输介质，光波作为信息载体进行的通信。由于光纤必须在构成光缆之后才能在实际工作中使用，因此有时采用光缆通信这个名称。光纤通信系统工作原理如图7.1所示。系统主要包括三大部分，即光发送设备、光接收设备和光传输设备。3第1章光纤通信系统概述光光缆光缆光光光电发接电中中端送收端电信号机
2、设光信号继光信号继光信号设机电信号器器备备光传输设备图1.1光纤通信系统的组成4第1章光纤通信系统概述1.2光纤通信的特点•频带宽,通信容量大–理论上讲一根单模光纤可利用的带宽达20THz(1THz=1012Hz)以上,现在最先进的光纤通信系统达400GHz,而一路电话带宽约占4KHz频带,一路彩色电视约占6MHz频带。•损耗低,中继距离长–铜缆的损耗特性与缆的结构尺寸及所传输信号的频率有关,光缆的损耗特性仅与玻璃的纯度(或者说透明度)有关,高质量望远镜的镜头其损耗超过500dB/km,目前通信用光纤的最低损耗达0.2dB/km。5第1章光纤通信系统概述•具
3、有抗电磁干扰能力–光导纤维是绝缘体材料,不受输电线,电气化铁路及高压设备等电器干扰,可以与高压电线平行架设,还可制成复合光缆•无串话,保密性好–通信质量高•线径细,重量轻,柔软–可制成大芯数高密度光缆–单芯光缆可安装在飞机,火箭,潜艇及航天飞机上•节约有色金属,原材料资源丰富–可节约大量铜金属6第1章光纤通信系统概述缺点•质地脆,机械强度低•光纤切断和接续需要一定的工具,设备和技术•分路,耦合不灵活•光纤,光缆弯曲半径不能过小(>20CM)7第1章光纤通信系统概述1.3光纤通信的类型根据光纤通信系统所使用的光波长、传输光纤、传输信号形式、光电检测方式、复用方
4、式等不同，可分为各种光纤通信系统。这些系统各有不同的特点，其分类如表7.1所示。8第1章光纤通信系统概述表1.1光纤通信系统分类表9第1章光纤通信系统概述表1.1光纤通信系统分类表10第1章光纤通信系统概述1.4光纤通信的发展方向和新技术两个目标（1）光纤到家（2）宽带综合业务数字网（B－ISDN）11第1章光纤通信系统概述1.相干光通信相干光:两束满足相干条件的光。相干条件：①振动方向相同；②振动频率相同；③相位相同或相位差保持恒定。目前，大多数光纤通信系统采用的都是直接检测方式，在相干光通信中将采用相干检测方式。相干检测方式的最大优点是能提高光纤通信系统
5、接收机的检测灵敏度。相干检测可分为自差法和外差法两种。为了实现相干光通信，要求光源的相干性很好、谱线很纯、频率很稳定的单频激光器（LD）；光纤应是单模单偏振的保偏光纤；还需要性能很好的光隔离器、偏振控制器等。12第1章光纤通信系统概述2.光孤子通信在增大传输中继距离方面，光纤的传光损耗和光接收机灵敏度不是惟一的障碍，而光纤的色散使脉冲展宽也是一个重要的限制因素。光纤孤子脉冲传输，其原理是利用光纤在大功率注入时的非线性作用与光纤中的色散作用达到平衡，使光脉冲在传输中无展宽。具体来说，就是在大功率光源注入光纤的非线性作用下，产生一种“自相位调制”，使脉冲波前沿速
6、度变慢，而后沿速度变快，从而使脉冲不发生展宽。类似于流水中一个不变形的旋涡孤子，故称孤子传输。 13第1章光纤通信系统概述3.光交换技术光交换是指对送来的光信号直接进行交换，无需通过光/电、电/光的变换方式，并且在交换的过程中还能充分发挥光信号的高速、宽带、并行处理、无电磁感应等突出优点，对比特率和调制方式透明，可大大提高交换单元的吞吐量。由于光逻辑器件的功能还很简单，不能完成控制部分复杂的逻辑处理功能，因此，目前的光交换单元还都是由电信号来控制的，即电控光交换。 光信号的分割复用方式有空分、时分和波分，相应也存在空分、时分和波分三种光交换的基本方式，分别完
7、成空分信道、时分信道和波分信道的光信号交换。若光信号同时采用两种或三种交换方式，则称为复合型光交换。光交换方式的分类见表7.2。14第1章光纤通信系统概述4.全光网络技术 全光网络是指用户与用户之间的信号传输与交换全部采用光波技术完成的先进网络，它包括光传输、光放大、光再生、光交换、光存储、光信息处理、光信号多路复用/分插、进网/出网等许多先进的全光技术。 15第1章光纤通信系统概述5.光量子通信 光通信技术如相干光通信、光孤子通信等经典通信，所应用的都是光的波动性，而应用光的量子性进行通信则称为量子通信。 量子通信是利用光在微观世界中的粒子特性，让一个个光
8、子传输“0”和“1”的数字信息的。从理论上讲，它可以
