光纤传输及宽带网络技术ppt课件.ppt

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1、第1章光纤传输原理1.1光纤传输的特点：光纤对光信号的衰减极小。每km光纤对信号的衰减为0.2分贝，调幅光纤不加中继可传输40km左右，数字光纤可传输100km以上。光纤不易受电磁干扰，传输质量很好。光纤的容量极大。每一根光缆中包含4根至几千根光纤，每根光纤可复用几十个波长，每个波可传输几千套电视节目。1．3激光Laser(LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation，莱塞、镭射），受激辐射引起的光放大。1.三种辐射过程：自发辐射；受激辐射；受激吸收。2与激光有关的基本概念：粒子数

2、反转（高能态的粒子数大于低能态的粒子数）激活物质（具有能实现粒子数反转能级结构的物质）1．3激光泵浦过程（激励过程，即通过外界不断供给能量，促使低能态粒子尽快跃迁的过程）谐振腔（使受激辐射光在两个反射镜之间来回反射，不断引起新的受激辐射，使其不断被放大）。3.产生激光的三个条件：实现粒子数反转，满足阈值条件（受激辐射放大的增益大于激光器内的各种损耗）和谐振条件(直射光与反射光位相相同）。4.激光器的基本组成：工作物质（激活物质）泵浦系统谐振腔1．4光信号的调制和解调1.光信号的副载波强度调制AM-IM:传输节目更多，但对激光器的要求较高

3、，光接收机的灵敏度较低，传输距离较近，1.31μm激光，无中继距离不超过35公里。FM-IM：对激光器线性的要求不高，传输距离较大。图像质量高交调互调产物表现为接收调频波的背景噪声，对图像质量的影响较小。但所占频道较宽（每个频道35～40MHz），一根光纤只能传输16～18套电视节目，光接收机输出的信号需经过FM/AM转换器才能送入用户。可组成一个卫星电视传输系统。1．4光信号的调制和解调PCM-IM方式：失真小，无噪声积累，多级传输后载噪比仍可达60dB,C/CTB和C/CSO可达70dB。无中继放大可传输100公里以上，利用光纤放大

4、器，可传输数千公里。但价格贵；无压缩时，一根光纤只能传输16套节目。经过压缩，可传输数百套节目，但成本较高。2．光调制器原理直接调制的技术简单，损耗小，易于实现。但易出现附加频率调制或啁秋效应（chirping）。出现组合二次互调失真（CSO）。内调制和外调制需要通过专门的调制器。外调制调制效率较低，但无啁秋效应。1．4光信号的调制和解调3．光信号的解调光接收机的任务：把光信号恢复成电信号。光电效应：当光照射到金属或半导体上产生光电流的现象。光电效应的性质：光电流的强度与入射光成正比；当入射光的频率低于红限频率时，不会产生光电效应。入射

5、光的频率太高，半导体材料对光的吸收系数将变大。波长响应范围：硅为0.5～1.0μm，锗和InGaAs为1.1～1.6μm。第2章光纤与光缆2．1光纤的结构和原理光纤素线光纤芯线光纤软线（单芯、双芯）单模光纤（SM）和多模光纤（MM）n2n2n2n1n12．2光纤的特性1．光纤的损耗在-25℃～-35℃时，附加损耗为0.03～0.04dB/km,在-40℃时，附加损耗为0.06～0.08dB/km。00.851.311.55λ(μm)2．2光纤的特性2．光纤的色散色散是指输入信号中不同频率或不同模式光的传播速度不同，不同时到达输出端，使

6、输出波形展宽变形、失真的现象。色散对数字传输的影响：限制了光信号一次传输的距离；减少了传输的信息容量；与光源的调制特性一起产生组合二次失真（CSO）色散常数D=dτ/(L·dλ)（2.2）2．2光纤的特性3.不同的单模光纤：G.652光纤：对1.31μm光的色散为零，性能最佳；也可用于1.55μm光G.653光纤：零色散波长在1.55μm附近，适于长距离、大容量的信息传输，但价格较贵。G.654光纤（截止波长移位光纤）：1.55μm处的衰减最小（色散仍然较高），用于海底光缆G.655光纤：零色散点不在1.55μm，避免发生多波长传输的四

7、波混合，用于密集波分复用。无水峰光纤：多了一个1.4μm的窗口（损耗比1.31μm小，色散比1.55μm低），可提供从1.28μm至1.625μm的完整波段，可复用的波长数大大增加。2．3光缆2．3．1光缆的基本结构光纤导电线芯加强筋护套2．3．4.2光缆的接续固定连接（粘接和熔接）与活动连接（光连接器和机械连接子）两类。第3章模拟光纤传输干线3.1模拟光纤干线的基本原理光发射机将电视信号调制到光信号上光分路器把光信号分成不同比例，分别送入各光节点光纤放大器将光纤中的光信号放大，使之传输更远的距离光接收机从光信号中解调出电视信号光发射机

8、光分路器光纤放大器光接收机3.2光发射机3.2.1直接调制光发射机过调开关输出光信号输入RF预放PIN衰减器过调控制末放宽带驱动与预失真补偿直流放大半导体致冷器过流过热保护热敏电阻后向光检测APC光耦合器光