光纤传输和宽带网络技术.ppt

光纤传输技术 中国传媒大学 信息工程学院 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(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation ，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，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） 2．2 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。 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