光纤通信ppt课件第一章.ppt

教材及参考书目 《光纤通信》刘增基 西安电子科技大学出版社 1.1 光纤通信技术的发展史及现状 什么是通信？ “通”传送，“信”信息；信息的传送 基本组成：发送、传输、接收 1.1光纤通信技术的发展史及现状 什么是通信？ “通”传送，“信”信息；信息的传送 基本组成：发送、传输、接收 如图所示，光电话用太阳光或弧光灯作为光源，光束通过透镜1聚焦在话筒的震动镜片上，当人对着话筒说话的时候，震动镜就随着话音的强弱及音调的不同做相应震动，而从震动镜上反射出来的光的强弱也就随之变化。受话音调制的反射光经过大气传输到接收端。接收端利用一个凹面镜将大气传来的调制光波聚焦在一个硅光电池上，硅光电池就是探测器，它把光信号转变成为电信号，电信号进入听筒后就被还原成原来的声音。 贝尔光电话的发明证明了利用光波作为载波传递信息的可能性，但是由于光电话的传输媒体是大气，因此受气候影响很大，气候不好时常常不能通话，这就限制了它的发展，故在光电话问世后的很长一段时间，由于缺乏稳定可靠的光源和低损耗的传输媒质，光通信的进展非常缓慢。 激光器发出的激光与普通光相比，谱线窄、方向性好、亮度极高，是一种理想的光载波。激光与无线电波有相似的性质，但频率比无线电波高的多，因而可以很大的增加通信容量。激光引起了通信研究工作者的极大兴趣，很快在通信领域得到应用。但是由于大气中云、雾、雨、雪对激光束的强烈衰减，使得作为“无线光通信”的大气光通信的前景又黯淡下来。但正是这段时期大气光通信的发展研究，对光源、光电探测器、光调制器和各种非线性光学材料的发展产生了很大的推动作用。 为了克服大气传光的缺点，人们想到把激光束限制在特定的光路中进行传输，以避免外界的影响，实现持久可靠的通信。在这种指导思想下，先后提出了反射波导和透镜波导等地下通信的试验，如图所示。但是由于这些系统体积庞大，不便于安装和使用，因此没有得到推广。1950年，出现过导光用的玻璃纤维，但是损耗太大，达到了1000dB/km，因此也没有实际应用价值。 1.2 光纤通信的优点和应用 1.3 光纤通信系统的基本组成 直接调制和外调制 1.3.2 光纤传输系统分类 根据不同的分类方法，光纤通信系统可以分为不同的类型。 按传输介质分为大气光通信和光纤通信系统，前者是无线通信系统，由于地球表面大气层对光衰减很严重，因此地面大气光通信的发展受到限制。但卫星间的光通信是很有前途的。 按调制信号的类型分为模拟光纤通信系统和数字光纤通信系统。前者调制信号为模拟信号，后者调制信号为数字信号。 根据光源的调制方式分为直接调制系统和外调制系统。 根据信号的复用方式分为频分复用系统、时分复用系统和波分复用系统。 根据传导模的数量分为多模光纤通信系统和单模光纤通信系统。 根据工作波长分为短波长系统、长波长系统和超长波长系统。 典型应用之二：作为校园网的骨干传输网 下图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。 基本光纤传输系统的三个组成部分 1、光发送机 组成框图： 光 源 调制器 通道耦合器 电信号输入 光输出 驱动电路 结构参数：发送功率，dbm概念 光源光谱特性：输出光功率足够大，调制频率足够高，谱线宽度和光束发散角尽可能小，输出功率和波长稳定， 器件寿命长 电信号对光的调制的实现方式 直接调制 用电信号直接调制半导体激光器或发光二极管的驱动电流，使输出光随电信号变化而实现的。 这种方案技术简单，成本较低，容易实现，但调制速率受激光器的频率特性所限制。 外调制 把激光的产生和调制分开，用独立的调制器调制激光器的输出光而实现的。 外调制的优点是调制速率高，缺点是技术复杂，成本较高，因此只有在大容量的波分复用和相干光通信系统中使用。  图 1.5两种调制方案 (a) 直接调制； (b) 间接调制(外调制) Laser Direct Modulation of Laser Diode Bias + DATA ? Issues -- Complex Dynamics Yield External Modulation of Laser Diode Laser Modulator ? ? Bias Bias + DATA Issues -- Additional Component  2. 光纤线路 功能：是把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变(失真)和衰减传输到光接收机 组成:光纤、光纤接头和光纤连接器