通信技术概论 第六章 光纤通信课件.pptVIP

第6章 光纤通信 本章内容 l 光纤通信概述 l 光纤与光缆 l 光纤通信系统 光纤通信 指利用光导纤维(简称光纤)传输光波信号的一种通信方式。 电磁波：长波、中波、微波¤、红外线、可见光、紫外线。 使用光(激光器)信号，使用光缆作为传输介质。 衰减的单位 dB(分贝)：描述功率相对比值的单位 dB = 10 log10 ( Pout / Pin ) Pout：输出功率；Pin：输入功率 dBm(分贝毫瓦)：描述功率绝对值的单位 dBm = 10 log10 ( P / 1mw) 1mw=0 dBm 20mw=13 dBm 40mw=16 dBm 6.1 光纤通信概述 发展史 光电话：1880年贝尔(通信距离213m) 光源：激光器 梅曼(1960) 美国贝尔公司(1970) 半导体激光器 传光介质：光纤 高锟(1966) 美国康宁公司(1970) 低损耗光纤 工作波长 0.85μm、1.31μm和1.55μm 光纤通信特点 通信容量大 光载波频率在1014～1015Hz 传输距离长 20dB/km，即可实现通信 目前损耗0.2dB/km 抗电磁干扰 体积小、重量轻 机械强度低 商用的光纤通信系统 1977年在美国芝加哥和圣塔摩尼卡之间首次建成商用的光纤通信系统。 两根(直径0.1mm左右)光纤，同时开通8000路电话！ 到1990年，光纤系统发展了几代(通信业务40%) 由多模光纤(70年代)过渡到单模光纤(80年代) 由短波长(0.85μm)过渡到长波长(1.31μm) 信息传输的容量和速率大大提高。 90年代：传输速率10000Mbit/s，同时开通 1250000 路电话。 6.2 光纤与光缆 1.光纤的结构 石英玻璃、塑料或晶体 纤芯(折射率大)和包层 全反射 光纤直径 光纤的分类 按工作波长： 短波长(850nm)和长波长(1310nm、1550nm) 按传输模式： 多模光纤和单模光纤 按折射率分布： 阶跃(突变)型(SI)、渐变(梯度)型(GI)和W型 按材料： 石英光纤、塑料光纤等 几种新型光纤： 色散位移光纤(DSF)、非零色散光纤(NZDF)、色散平坦光纤(DFF)、色散补偿光纤(DCF)等 ITU-T建议的光纤分类 G.651光纤：计算机局域网或接入网 G.652光纤：应用最广的单模光纤 G.653光纤：较少采用 G.654光纤：弯曲性能好 G.655光纤：适用于高速、大容量、高密集波分复用系统 2.光缆 按芯数分为单芯、双芯、多芯 按结构分为层绞式、骨架式、带状等 按敷设场合分为架空、直埋、管道、移动、室内、水下、海底等 按用途分为通信用光缆和非通信用光缆 3.光传播的基本知识 光纤的传光原理(全反射) 阶越型光纤性能参数 相对折射指数差： 数值孔径(NA)： 4.多模光纤 62.5/125 μm 的光纤在保安行业中应用最普遍 典型距离达5英里 用于： CCTV 门禁控制系统 内部通讯 5.单模光纤 无限带宽 8~10 μm 典型距离超过5英里 用于： 长途电信 长途电视监控及多路切换 共用天线电视系统 单模光纤和多模光纤比较 光纤的主要损耗 损耗 吸收损耗：OH-和金属离子 散射损耗： 其他损耗：光纤连接、弯曲 光损耗与波长 光损耗单位： dB/km 与波长有关 单模损耗小 波长又称为窗口 波谱的红外部分起作用 光纤损耗主要存在的地点 光纤本身：与长度和类型有关 1310 nm：0.35 ~ 0.5 dB/Km 1550 nm：0.2 ~ 0.3dB/Km 850 nm：2.3 ~ 3.4 dB/Km 光纤连接点：0.2dB/点·2Km 设备处：3dB 光纤的衰减 光纤色散(Dispersion) 光脉冲沿着光纤行进一段距离后造成的频宽变粗。它是限制传输速率的主要因素。 模间色散 材料色散 波导色散 散射 由于光线的基本结构不完美，引起的光能量损失，此时光的传输不再具有很好的方向性。 6.3 光纤通信系统 发送单元：把电信号转换成光信号 传输单元：载送光信号的介质 接收单元：接收光信号并转换成电信号 连接器件：连接光纤到光源、光检测以及其它光纤 器件 有源光器件 光源、光电检测器、光纤放大器和调制器。 无源光器件 光分路器/耦合器、波分复用器、光纤连接器、光开关、光衰减器、光隔离器和极化器。 1.激光器(光发送机) 半导体激光器和发光二极管 半导体激光器 阈值特性 光谱特性 温度特性 转换效率 2.常用连接器类型 常用连接器类型 3.光纤熔接机 4.光电检测器(光接收机) PIN和APD 响应时间 暗电流 光纤系统方框图 光中继器 作用：放大衰减了的光信号 光-电-光转换 半导体光放大器 光纤通信码型要求 必须是二电平码！ 信号自带定时信息 提供一定的冗余传输 光通信技术发