通信系统与技术基础-光纤通信技术.pptx

通信系统和技术基础

4.光纤通信技术4.1光纤通信概述4.2光纤通信系统的组成4.3光纤通信传输介质4.4光纤传输网4.5光纤接入网

4.1光纤通信概述光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输介质的一种通信方式。下面为光纤通信发展历史：1966年，华裔科学家高锟发表论文提出用石英制作玻璃丝（光纤），并证明了如果其损耗降到20dB/km以下，即可用于通信。1970年，康宁（Corning）公司研制出损耗低20dB/km、长约30m的石英光纤。1976年贝尔实验室在华盛顿亚特兰大建立了一条实验线路，传输速率仅45Mbit/s。1984年，通信用的半导体激光器研制成功，光纤通信的传输速率达到144Mbit/s，可同时传输1920路电话。

4.1光纤通信概述1992年，一根光纤的传输速率达到2.5Gbit/s，可同时传输3万余路电话。1996年，各种波长的激光器研制成功，可实现多波长多通道的光纤通信，即所谓“波分复用”技术，也就是在一根光纤内，传输多个不同波长的光信号2000年，利用波分复用（WavelengthDivisionMultiplexing，WDM）技术，一根光纤的传输速率达到640Gbit/s。

4.1光纤通信概述对于电缆或微波通信，光纤通信具有如下独特的优点：1．通信频带宽，容量高2．低损耗，中继距离长3．强抗干扰性能4．无串音干扰，必威体育官网网址性强5．线径细，重量小

4.2光纤通信系统的组成基本的光纤通信系统由光发信机、光学信道和光收信机组成。在光纤通信系统中，光纤中传输的是二进制光脉冲“0”码和“1”码，它由二进制数字信号对光源进行通断调制而产生。光纤通信系统主要包括如下几个部分，如图4-1所示：图4-1光纤通信系统的基本组成

4.2光纤通信系统的组成1.光发信机光发信机是实现电/光转换的光端机。它由光源、驱动器和调制器组成。2.光收信机光收信机是实现光/电转换的光端机。它由光检测器和光放大器组成。3.光纤光纤构成光的传输通路。其功能是将光发信机发出的已调光信号，经过光纤的远距离传输后，耦合到光收信机的光检测器上去，完成传送信息任务。4.中继器中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。它的作用有两个：一是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减；二是对波形失真的脉冲进行整形。

4.3光纤通信传输介质光纤通信的传输介质称为光纤（光导纤维的简称），是一种由玻璃或塑料制成的纤维。光纤的典型结构是多层同轴圆柱体，如图4-2所示，自内向外为纤芯、包层和涂覆层。核心部分是纤芯和包层，其中纤芯由高度透明的材料制成，是光波的主要传输通道；包层的折射率略小于纤芯，使光的传输性能相对稳定。纤芯粗细、纤芯材料和包层材料的折射率，对光纤的特性起决定性影响。涂覆层包括一次涂覆、缓冲层和二次涂覆，工程中一般将多条光纤固定在一起构成光缆，如图4-3所示。

4.3.1光纤的结构图4-2光纤结构图4-3光缆结构

4.3.2光纤的种类（1）根据光纤横截面上折射率的不同，光纤可以分为阶跃型光纤和渐变型光纤。（2）按传输模式的不同，光纤分为单模光纤和多模光纤两种。其中，单模光纤又可以按照最佳传输频率窗口分为：常规型单模光纤和色散位移型单模光纤。常规型单模光纤是将光纤传输频率最佳化在单一波长的光上，如1310nm。色散位移型单模光纤是将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上，如1310nm和1550nm。（3）按照制造光纤所用的材料可以分为石英系光纤、多组分玻璃光纤、塑料包层石英芯光纤、全塑料光纤和氟化物光纤。

4.3.3光纤传输特性损耗和色散是光纤的主要的传输特性，它们限制了系统的传输距离和传输容量。1．光纤的损耗（1）吸收损耗（2）散射损耗（3）辐射损耗2．光纤的色散（1）材料色散（2）模式间色散（3）波导色散（4）偏振模色散

4.4光纤传输网4.4.1传输网的发展传输网是用作传送通道的网络，一般架构在交换网、数据网和支撑网之间，为各种专业网提供透明传输通道。现在电信传输网主要是以光纤为传输介质的光纤传输网。图4-4所示为传输网、接入网在电信网中的位置。图4-4传输网、接入网在电信网中的位置

4.4.1传输网的发展传输网经历了从模拟到数字、从电缆到光缆、从几十千比特每秒的低速到几吉比特每秒甚至几万吉比特每秒的高速、从刚性通道到弹性通道的变化。在通信技术发展的过程中，典型的数字承载技术，在分组传送网（PacketTransportNetwork，