光通信技术简介1

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1、光通信技术简介前言自从Marconi在光纤上实现信号传送之后，利用光纤介质传送信息的技术和系统得到了极大的发展，近十年内的进展更为迅速。传输速率的提高：2Mb/s－140Mb/s－2.5Gb/s－10Gb/s－40Gb/s直至Tb/s量级。传输系统的发展：PCM－PDH－SDH－WDM－OTN光通信技术和器件的发展：价格更低，功能更强大。光纤通信的优势传输速率快，光速为30万公里每秒。传送带宽大，可达30THz，2.5Gb/s仅占带宽的0.008%。安全可靠。信号损伤和失真较小。是未来各种高速、宽带业务传输的必然选择。光纤特性基本概念依据国际标

2、准进行电子信号处理。将信号转换为光波频带可以利用后来发展起来的光纤传输的优势。electricalsignalprocessingE/O-ConversionOpticalTransmissionFiberastransmissionmediumelectricalsignalprocessingO/E-ConversionElectricaltransmissionElectricaltransmission光谱特性wavelength紫外红外InvisibleInvisible可见850nm980nm1310nm1480nm155

3、0nm1625nm光通信频带范围光纤通信波长范围目前利用850,1310nm和1550nm三个窗口光纤结构无论哪一种光纤均由芯、覆层和包层组成。根据波导模式有单模和多模光纤。corecladdingcoatingncorencladdingncorencladding阶梯光纤渐进光纤光信号在阶梯光纤中传输ncladdingncorechalfacceptanceangleN.A.corecladdingcoating数值孔径NA=临界角critical=arcsin(ncladding/ncore)光信号在渐进光纤中传输ncladdi

4、ngncorecorecladdingcoating在芯边界通过准连续的折射率变化约束光信号在光纤中传输。光纤通信原理相速度cc=xfwavelengthffrequency真空中的相速度c0c0=300000Km/s折射率nini=c0:cinirefractivindexinmediumic0velocityinvacuumcivelocityinmediumi折射定律sin1/sin2=n2/n1=c1/c21angleofincidentinmedium12angleoftransitionmedium2n1ref

5、ractivindexinmedium1n2refractivindexinmedium2c1velocityinmedium1c2velocityinmedium2光纤类型一般采用单模光纤：G.652光纤（常规单模光纤SMF）色散17ps/nm.km(1550nm)模场直径10.5mAeff80m2G.653光纤（色散位移光纤DSF）G.655光纤（非零色散位移光纤NZDSF）1）ITU-T色散(1530-1565nm)0.1D6ps/nm.km模场直径8-11m2）康宁(LEAF-大等效面积光纤）陆缆：零色散波长(1510nm)

6、模场直径9.6mAeff72m2色散(1530-1565nm)1D6ps/nm.km海缆：零色散波长(1585nm)模场直径9.6mAeff72m23）朗讯（真波光纤）Aeff55m2信号在光纤中传输损耗的产生a)b)d)c)损耗来源a)吸收b)散射c)宏弯(externalbendings)d)微弯(internal)典型光纤损耗曲线（1）单模光纤8001000120014001600wavelength/nm-->1.window2.window3.window瑞利散射1/1010.1红外吸收attenuationcoef

7、ficient/dB/km-->多模光纤典型光纤损耗曲线（2）多模光纤的损耗高于单模光纤。瑞利散射对光纤传输产生极大的限制：瑞利散射是不可避免的损耗机制，在各个方向上散射，并且依赖波长。在短波方向限制大，逐步向长波方向减小。红外吸收在长波方向限制传输。OH吸收峰在1400nm附近。造成三个传输窗口：850,1310nm和1550nm。弯曲下光纤损耗attenuationcoefficient/dB/km-->100011001200130014001500160017000,03,02,01,0wavelength/nm-->未弯曲光纤宏弯光纤

8、微弯光纤色散概念白光源孔径光谱棱镜光信号通过介质时与折射率密切相关，折射率与波长的关系是一函数。非单一波长的光信号在介质中传输色散。色散体系结构总色散