全国大学英语四级辅导讲座课件

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1、第4章光纤通信技术4.1光纤通信概述4.2光纤和光缆4.3光源与光检测器4.4光端机4.5数字光纤通信系统4.6同步数字系列(SDH)4.7光纤通信新技术第4章光纤通信技术4.1光纤通信概述4.1.1光纤通信基本概念光纤通信是以光为载波，以光纤为传输介质的通信方式。任何通信系统追求的最终技术目标都是要可靠地实现最大可能的信息传输容量和传输距离。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，频带宽度越宽。光纤通信的载波是光波。虽然光波和电波都是电磁波，但是频率差别很大。目前，光纤通信用的近红外光波长范围约0.8μm～1.8μm。频率约300THz。光

2、纤通信用的频带宽度约为200THz，在常用的1.31μm和1.55μm两个波长窗口频带宽度也在20THz以上。由于光源和光纤特性的限制，目前，光强度调制的带宽一般只有20GHz，因此还有3个数量级以上的带宽潜力可以挖掘。光纤是由绝缘的石英(SiO2)材料制成的，通过提高材料纯度和改进制造工艺，可以在宽波长范围内获得很小的损耗。在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电波频率高得多，而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或波导管的损耗低得多，因此，相对于电缆通信或微波通信，光纤通信具有许多独特的优点。1.容许频带很宽，传输容量很大目前，单波长光纤通信系统的传输速率一般为2.5

3、Gb/s和10Gb/s。采用外调制技术，传输速率可以达到40Gb/s。波分复用和光时分复用更是极大地增加了传输容量。DWDM最高水平为132个信道，传输容量为20Gb/s×132=2640Gb/s。2.损耗小，中继距离长石英光纤在1.31μm和1.55μm波长，传输损耗分别为0.50dB/km和0.20dB/km，甚至更低。因此，中继距离长。目前，采用外调制技术，波长为1.55μm的色散移位单模光纤通信系统，若其传输速率为2.5Gb/s，则中继距离可达150km；若其传输速率为10Gb/s，则中继距离可达100km。传输容量大、传输误码率低、中继距离长的优点，使光纤

4、通信系统不仅适合于长途干线网而且适合于接入网的使用，这也是降低每公里话路的系统造价的主要原因。3.重量轻、体积小光纤重量很轻，直径很小。即使做成光缆，在芯数相同的条件下，其重量还是比电缆轻得多，体积也小得多。4.抗电磁干扰性能好光纤由电绝缘的石英材料制成，光纤通信线路不受各种电磁场的干扰和闪电雷击的损坏。无金属光缆非常适合于存在强电磁场干扰的高压电力线周围和油田、煤矿等易燃易爆环境中使用。光纤(复合)架空地线(OPGW)是光纤与电力输送系统的地线组合而成的通信光缆，已在电力系统的通信中发挥重要作用。5.泄漏小，保密性能好在光纤中传输的光泄漏非常微弱，即使在弯曲地段

5、也无法窃听。没有专用的特殊工具，光纤不能分接，因此信息在光纤中传输非常安全。6.节约金属材料，有利于资源合理使用制造同轴电缆和波导管的铜、铝、铅等为金属材料；而制造光纤的石英(SiO2)在地球上基本上是取之不尽的材料。总之，光纤通信不仅在技术上具有很大的优越性，而且在经济上具有巨大的竞争能力，因此其在信息社会中将发挥越来越重要的作用。4.1.2光纤通信系统的基本组成光纤通信系统是以光为载波，以光纤为传输介质的通信系统，可以传输数字信号，也可以传输模拟信号。用户要传输的信息多种多样，一般有话音、图像、数据或多媒体信息。为叙述方便，这里仅以数字电话和模拟电视为例。图4-

6、1示出单向传输的光纤通信系统，包括发射、接收和作为广义信道的基本光纤传输系统。图4-1光纤通信系统的基本组成(单向传输)如图4-1所示，信息源把用户信息转换为原始电信号，这种信号称为基带信号。电发射机把基带信号转换为适合信道传输的信号，这个转换如果需要调制，则其输出信号称为已调信号。例如，对于数字电话传输，电话机把话音转换为频率范围为0.3～3.4kHz的模拟基带信号，电发射机把这种模拟信号转换为数字信号，并把多路数字信号组合在一起。模/数转换普遍采用脉冲编码调制(PCM)方式实现。一路话音转换成传输速率为64kb/s的数字信号，然后用数字复接器把30路PCM信号组

7、合成2.048Mb/s的一次群甚至高次群的数字系列，最后把这种已调信号输入光发射机。还可以采用频分复用(FDM)技术，用来自不同信息源的模拟基带信号(或数字基带信号)分别调制指定的不同频率的射频(RF)电波，然后把多个这种带有信息的RF信号组合成多路宽带信号，最后输入光发射机，由光载波进行传输。在这个过程中，受调制的RF电波称为副载波，这种采用频分复用的多路信号传输技术，称为副载波复用(SCM)。不管是数字系统，还是模拟系统，输入到光发射机带有信息的电信号，都通过调制转换为光信号。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。电接收机的功能和