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光纤通信及其发展 光纤通信基本知识 光波分复用 光纤通信基本知识光纤传输系统的基本组成 光纤通信：以光导纤维（光纤）为传输媒质，以光波为载波，实现信息传输。 光纤传输系统的基本组成 光纤通信基本知识光纤的传光原理 构成光纤的材料是石英纤维（SiO2）;光纤由内芯和包层组成，芯的折射率略大于包层，利用光在内芯的折射或在芯与包层界面上的全反射实现光的传播。 光纤通信基本知识光纤基本类型 突变折射率型多模光纤（SIF）：纤芯直径＝50～60μm，光线以折射形状沿纤芯轴线方向传播，存在多条路径，并有较大的时延差，因而信号畸变大。 渐变折射率型多模光纤（GIF）：纤芯直径＝50μm，光线以曲线形状沿纤芯轴线方向传播，各条路径时延差较小，因而信号畸变较小。 单模光纤（SMF）：纤芯很细，直径约10 μm，光线以直线形状沿纤芯轴线方向传播，只有一种传播模式，信号畸变很小。 光纤通信基本知识光纤传输特性 传输损耗，由材料吸收和杂质散射等因素引起。有三个低损耗窗口：（1）0.85μm附近，损耗2~4dB/km;（2）1.31 μm附近，损耗约0.5dB/km;（3）1.55 μm附近，损耗约0.2dB/km。 色散（Dispersion）：一般包括材料色散、模式色散、波导色散等，引起接收的信号脉冲展宽，从而限制了信息传输速率。 中继器间距受损耗限制和色散限制。 色散限制用距离带宽积（Mbps·km）表示。三类光纤中SMF最高，GIF次之，SIF最低。 光纤通信基本知识实用光纤标准 G.651：GIF型光纤，适用于中小容量和中短距离； G.652：常规单模光纤，第一代SMF，在波长1.31 μm处色散为零，传输距离只受损耗限制，适用于大容量传输； G.653：色散移位光纤，第二代SMF，在波长1.55 μm色散为零，损耗小，适用于大容量长距离传输 G.654： 1.55 μm损耗最小的SMF， 1.31 μm处色散为零； G.655：非零色散光纤，是新一代的SMF，适用于波分复用系统，提供更大的传输容量。 光纤通信基本知识光发射机 光源： ·发光二极管（LED）：自发辐射，输出光功率小，谱宽，稳定，长寿命（107），价低，适用于小容量、短距离传输系统。 ·激光二极管（LD）：受激辐射，输出光功率大，谱窄，波长稳定，长寿命（105至106），价高，适用于大容量、长距离传输系统。 光调制器：目前采用强度调制（由于光源频谱不纯，尚未实现相干光通信）；分内调制和外调制，对于数字调制，用光脉冲的有无代表数字信息（0和1）。 光纤通信基本知识光接收机 光检测器的功能：光信号的解调（O/E） 光检测器的类型：PIN光电二极管、雪崩光电二极管（APD） 光接收机的灵敏度取决于噪声特性（包括光检测器的噪声和电放大器的噪声）和误码率指标 APD是有增益的光电二极管适用于灵敏度要求较高的场合，但需采用复杂的温度补偿电路，故成本高；在灵敏度要求不高的场合，宜采用PIN管。 光接收机中还有电的放大器、自动增益控制电路、均衡再生电路等。 光纤通信基本知识光纤通信发展阶段 1966年高琨指出了用光纤进行信息传输的可能性和技术途径； 第一阶段（1966～1976年），从基础研究到商业应用的开发时期，实现了短波长（0.85 μm ）低速率（45或34Mb/s）多模光纤通信系统，无中继距离约10km； 第二阶段（1976～1986年），大发展时期，光纤从多模发展到单模，工作波长从短波长发展到长波长（1.31和1.55 μm ）,实现了1.31μm、传输速率140～565Mb/s的单模光纤传输系统（PDH） ，其无中继距离为50～100km； 第三阶段（1986年～），全面深入开展新技术研究，实现了1.55 μm单模光纤通信系统（SDH） ，速率达2.5~10Gb/s,无中继距离为100～150km；1996年后，研发波分复用光纤通信系统，每波长传输速率10或40G及光波网络。 光纤通信基本知识光纤通信特点与应用 传输容量很大：2.5G～10G/波长；每光纤采用波分复用技术，可容纳几十至上百个波长；每根光缆可含几十至上百根光纤。 传输质量很高，误码率很低（小于10－9） 中继距离很长（50～150km） 抗电磁干扰性能好 泄漏小，必威体育官网网址性能好 应用广泛：大容量骨干网、计算机局域网与广域网、光纤接入网、有线电视网等 波分复用 信道复用技术 光波分复用原理 点对点光波分复用传输系统 信道复用技术 信道复用：在同一信道上同时传输N路或N个用户的信息（N1） ，其基本方法是将该信道划分为N个子信道。 频分复用（FDM）：各子信道占用不同的频带，用滤波器分路；新发展的技术有正交频分复用（OFDM）、编码正交频分复用（COFD