[理学]光纤通信概论课件第一章.ppt

广泛使用的光探测器有两种类型： 在半导体PN结中加入本征层的PIN光电二极管（PIN-PD） 雪崩光电二极管（APD） 光/电或O/E转换 通过光探测器实现 两种方式：直接检测和相干检测（外差检测） 直接检测 探测器直接把光信号转化为电信号。 简单、经济。是目前光纤通信系统普遍使用的方法。 相干检测（外差检测）要设置一个本地振荡器和一个光混频器，使本地振荡光和光纤输出的信号光在混频器中产生差拍而输出中频信号，再由光探测器把中频信号转化为电信号。 难度大。高灵敏度。 接收机的灵敏度是表征光接收机调整到最佳工作状态时，光接收机接收微弱光信号的能力。光接收机灵敏度定义为：特定条件下(数字系统:误码率,模拟系统:信噪比)，接收机所需要的最小输入光功率。接收灵敏度一般用dBm来表示，它是以lmW光功率为基础的绝对功率，或写为 Pr=10Log(Pmin/10-3) 其中，Pmin指在给定误比特率的条件下，接收机能接收的最小平均光功率。例如，在给定的误比特率为10-9时，接收机能接收的最小平均光功率为1nW（即10-9W），光接收机灵敏度为-60dBm。 1.3.2 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 低损耗 “窗口”：普通石英光纤在近红外波段，除杂质吸收 峰外，其损耗随波长的增加而减小，在0.85 μm、1.31 μm和1.55 μm有三个损耗很小的波长“窗口”，见后图。 光源 激光器的发射波长和光检测器光电二极管的波长响应，都要和光纤这三个波长窗口相一致。 目前在实验室条件下，1.55 μm的损耗已达到0.154 dB/km， 接近石英光纤损耗的理论极限。 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 衰减（dB/km） 第一窗口 第二窗口 波长——λ（μm） 普通单模光纤的衰减随波长变化示意图 6 5 4 3 2 1 0。4 0。2 第三窗口 C 波段 1525~1565nm 1.57 1.62 L波段 中继器 随着传输线路的延长，会由于传输损耗而使脉冲衰减，同时加上传输线路的失真特性（光纤中的各种色散）产生脉冲波型的失真。因此，需要中继器来进行修复。 3R： re-amplifying 再放大（光放大器的功能） re-timing 再定时 （消除时间抖动） re-shaping 再整形 （消除波形畸变） 通过这3个R，得到接近于发射端的光信号的 copy， 从而延长传输距离，提高信号质量。 3R 组合 光纤通信系统的分类 光纤通信系统可以根据系统所使用的激光光波的波长、携带信息的形式、传输光纤、信号的调制方式、光接收方式的不同和光纤中传送的是单波长通道还是多波长通道的信号分成多种光纤通信系统。 根据电端机送入光端机信号性质的不同，可分为模拟和数字光纤通信系统。 1.3.3 模拟和数字通信系统 1、有效性，指信息的传输速度； 2、可靠性，指信息的传输质量； 3、适应性，指环境使用条件； 4、标准性，指元件的标准性、互换性； 5、经济性，指成本是否低； 6、必威体育官网网址性，指是否便于加密； 7、使用维修是否方便。 光纤通信系统的评价: 数字信号和模拟信号 数字通信系统和模拟通信系统 通信的目的是传递和交换信息 模拟信号：连续 数字信号：离散 模拟通信系统用连续的信号代表信息，强调的是变换过程中信号和信息之间的线性关系。 数字通信系统则用离散的信号来代表信息，强调的是信号和信息之间的一一对应关系。 调制方式 调制前光载波的形式为： E(t)=Acos(?0t+?) 模拟通信可采用调幅、调频、调相等多种调制方式。采用数字调制时，相应地称为幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）；信号只有两种状态的ASK称为通断键控（OOK），这是当前的数字通信系统通常使用的格式，属于强度调制-直接检测（IM-DD）通信方式，是通信方式中最简单、最初级的方式。 电场 振幅 载频 相位 常见线路码： RZ（归零码）：光脉冲“1”宽度较窄，在比特周期结束前归零。 NRZ（非归零码）：光脉冲“1”在比特周期内不变，在两个连续比特“1”间不为零。 数字通信系统