第1章光纤通信系统课件.ppt

发光二极管 LED 是由砷化钾类的P、N型材料构成的二极管（正偏置）。 1、LED的优点 1). 线性度好 2). 温度特性好（100度，50%） 3). 使用简单、价格低、寿命长 2、LED缺点 1). 谱线宽： 30~100nm 2). 与光纤的耦合效率低：1~2%，图像，对准，距离。 3、LED应用 小容量、短距离 P 电流 无源光器件－光纤连接器 连接器俗称活动接头，是用于设备（光端机、光测试仪表等）与光纤之间的连接或光纤与其他光无源器件之间的连接。 （4）部分常见光纤连接器 无源光器件－光耦合器 光耦合器的功能是把一个输入光信号分配给多个输出，或把多个输入的光信号组合成一个输出。 光耦合器主要特性 1）? 耦合比CR——是一个指定输出端的光功率Poc和全部输出端的光功率总和Pot的比值。 2）? 附加损耗Le——是全部输入端光功率总和Pit和全部输出端光功率总和Pot的比值。 无源光器件－光衰减器 光衰减器主要用于光纤通信系统的特性测试和其他测试中，是对光功率有一定衰减量的器件。根据衰减量是否变化，可以分为固定衰减器和可变衰减器。 光衰减器的基本原理 在玻璃基片上蒸镀透射系数（或反射系数）变化很小的金属膜，使通过镀膜玻璃片的光功率被膜层材料吸收一部分，光强度受到衰减。金属膜可以是镍铬等化合物材料，光的衰减量有膜的厚度进行控制。 由于光纤通信系统一般都是双向的，所以我们将光发射机和接收机做在一起，称为光端机。 光纤通信系统的组成 光发射机、光接收机、中继器和光纤 光发射机 光发射机的作用是将电信号变成光信号，然后送入光纤中传输出去。光发射机主要是由光源、光源驱动、调制以及信道编码电路三部分组成。 光发射机原理图 ATC 驱动 APC 光源 光监测 均衡 码型变换 扰码 编码 时钟 数字基带信号 信道编码电路 光源驱动与调制电路 光接收机 光接收机的作用是接收经光纤传输衰减后的十分微弱的光信号，从中检测出传送的信息，放大到足够大后，供终端处理使用。它包括光电检测器、光信号接收电路和信道解码电路三部分。 光接收机原理图 光电 检测器 放 大 器 均衡器 判决器 解码 解扰 码型反变换 时钟恢复电路 AGC 电信号 光信号接收电路 信道解码电路 光信号 3.辐射损耗－主要是指弯曲损耗 宏弯：曲率半径比光纤的直径大得多的弯曲 微弯：光纤轴线产生微米级的高频弯曲 q￠ q q q q c q￠ R q q Cladding Core 弯曲曲率半径减小 宏弯损耗指数增加 微弯损耗 微弯的原因： 光纤的生产过程中的带来的不均 成缆时受到压力不均 使用过程中由于光纤各个部分热胀冷缩的不同 导致的后果： 造成能量辐射损耗 高阶模功率损耗 低阶模功率耦合到高阶模 当日光通过棱镜或水雾时会呈现按红橙黄绿青蓝紫顺序排列的彩色光谱。这是由于棱镜材料(玻璃)或水对不同波长(对应于不同的颜色)的光呈现的折射率 n 不同，从而使光的传播速度不同和折射角度不同，最终使不同颜色的光在空间上散开。 自然光的色散 自然光 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫 光纤的色散  色散(Dispersion)：光纤所传信号的不同频率成分有不同的传输速度，当它们到达终端时会产生信号脉冲展宽，从而引起信号失真。 色散的种类 模式色散 材料色散 波导色散 模式色散 同一种波长的光，由不同的传输模式时间延迟不同而引起，造成了脉冲的展宽，只在多模光纤中存在。 材料色散 由于光纤的折射率随波长而改变，模式内部不同波长成分的光（实际光源不是纯单色光）的时间延迟不同而产生。 取决于光纤材料折射率的波长特性； 取决于光源的谱线宽度。 波导色散 由于光纤的几何结构、纤芯尺寸、几何形状等原因，使一部分光在光纤中传播，另一部分在包层中传播。 由于在纤芯中和包层中传播速度的不同而造成光脉冲展宽，称之为波导色散。 单模光纤中传播模80%能量在纤芯， 20%能量在包层 光纤的种类－按材料来分 这种光纤的纤芯和包层是由SiO2掺有适当的杂质制成。这种光纤的损耗低，强度和可靠性较高，目前应用做广泛。 （1）石英系光纤 （2）石英芯、塑料包层光纤 这种光纤的芯子是用石英制成，包层采用硅树脂。 石英光纤 （3）塑料光纤 这种光纤的芯子和包层都由塑料制成。 目前，在光纤通信中主要使用石英系光纤。 塑料光纤 光缆的结构和种类 光缆一般由缆芯、加强元件和护层三部分组成。 缆芯：由单根或多根光纤芯线组成，有紧套和松套两 种结构。紧套光纤有二层和三层结构。 加强