光纤通信教学课件作者张丽华第1章节概述课件

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1、第1章概述1.1光纤通信的基本概念1.2光纤通信系统的组成和分类1.3光纤通信系统的主要性能指标1.4光纤通信的特点与应用1.1.1光纤通信的特点“通信”是指信息的传送。信息指用户要求传送的语音、图像、数据以及它们的各种组合。1.1光纤通信的基本概念光纤通信是利用光纤作为传输介质的通信。从20世纪70年代开始，光纤通信快速发展，目前在世界范围内成为最重要的通信手段。光纤通信主要有如下优点：1．频带宽，通信容量大；2．损耗低，中继距离长；3．抗电磁干扰性能好；。4．无串音干扰，保密性好；5．重量轻、体积小；6．光纤的原材料资源丰富，用光

2、纤可节约金属材料；7．容易均衡；8．光纤接头不放电、不产生电火花；9．抗化学腐蚀。光纤的缺点：由于光纤质地脆、机械强度低，光纤的切断和连接操作相对复杂；分路、耦合相对麻烦；弯曲半径不宜太小。这些缺点在技术上都是可以克服的，它不影响光纤通信的实用。1.1.2光纤通信使用的波段光波与无线电波相似，是一种波长很短的电磁波，只是它的频率比无线电波的频率高得多。目前光纤通信的实用工作波长在近红外区，即0.8～2.0μm的波长区，属于电磁波谱中的近红外区，对应的频率为167～375THz。光纤对不同波长的光呈现的传输特性是有很大差别，我们主要考虑

3、光纤的衰减特性，也称为损耗特性，因为低损耗是实现光信号长距离无中继传输的前提。目前实用通信光纤的基础材料是SiO2，对于SiO2光纤，损耗包含两个方面：一是因光纤材料（石英）和结构引起的吸收、散射等造成的损耗；二是组成系统时所产生的损耗，例如接插件连接损耗、弯曲损耗等，在此仅说明光纤本身的损耗。由图可见，大约在850nm、1300nm和1550nm处有三个低损耗窗口，也称为透光窗口。第一代光纤通信系统工作在850nm附近，目前常用的工作波长在1310nm和1550nm处。三个窗口的衰减分别为：850nm附近为2dB/km，1310nm

4、附近为0.5dB/km，在1550nm附近为0.2dB/km。我们把1530～1565nm的波长范围称为C波段，这是目前高速大容量长距离系统常用的波段。波长(nm)损耗(dB/km)700900110013001500170011015501310850图1-1光纤损耗的波长特性1.2光纤通信系统的组成和分类1.2.1光纤通信系统的组成光纤通信系统主要由光发射机、光纤、光接收机以及长途干线上必须设置的光中继器组成。图1-2是一个光纤通信系统组成原理示意图。图1-2光纤通信系统组成原理示意图1.2.2光纤通信系统的分类1．按波长分类短波

5、长光纤通信系统，工作波长在0.8~0.9μm范围，典型值为0.85μm，这种系统的中继间距离较短，目前使用较少。长波长光纤通信系统，工作波长在1.0~1.6μm范围，通常采用1.3μm~1.5μm两种波长。这类系统的中继距离较长，尤其是采用1.5μm零色散位移的单模光纤时，140Mbit/s系统的中继距离可达到100Km。超长波长光纤通信系统，采用非石英光纤，例如卤化物光纤，工作波长大于2μm时，衰减为10-2~10-5dB/Km，可实现1000Km无中继传输。2．按光纤的模式分类多模光纤通信系统，采用石英多模梯度光纤作为传输线路，因

6、传输频率受限制，一般应用于140Mbit/s以下的系统。单模光纤通信系统，采用石英单模光纤作为传输线，传输容量大，距离长。目前建设的光纤通信系统都是这一类型的。3．按光纤的传输信号分类光纤模拟通信系统，它是用模拟信号直接对光源进行强度调制的系统。光纤数字通信系统，它是用PCM数字电信号直接对光源进行强度调制的系统，其通信距离长，传输质量高，是被广泛采用的系统。4．按传输速率分类低速光纤通信系统，一般传输信号速率为2Mbit/S或8Mbit/S。高速光纤通信系统，它的传输信号速率为34Mbit/S、140Mbit/S以上的系统。有时把速

7、率等于140Mbit/S和高于140Mbit/S的系统才称为高速通信系统，如1.5G/S，2.5G/S等。5．按应用范围分类公用光纤通信系统，电信部门应用的光纤通信系统称为公用光纤通信系统，它包括光纤市话中继通信系统，光纤长途通信系统，光纤用户环路通信系统等。专用光纤通信系统，指电信部门以外的各部门应用的光纤通信系统，例如电力、铁路、交通、石油、广播、银行、军事等应用的部门，统称为专用光纤通信系统。1.3光纤通信系统的主要性能指标目前，ITU-T已经对光纤通信系统的各个速率、各个光接口和电接口的各种性能给出具体的建议，系统的性能参数也

8、有很多，这里主要介绍数字光纤通信系统最主要的两大质量指标：误码性能和抖动性能。1.3.1误码性能所谓误码，是指经光接收机的接收与判决再生之后，码流中的某些比特发生了差错。系统的误码性能是衡量数字光纤通信系统性能优劣的一个