《光通信复习及》课件.pptVIP

*******************光通信概述光通信是利用光波作为信息载体进行远距离通信的技术。它具有带宽大、传输速率高、抗干扰能力强等优点,在现代通信领域扮演着重要角色。JY光通信原理概述光通信基本原理光通信利用光波来承载信息,通过光电转换实现信号的发送和接收。信号可以通过光纤或自由空间传输,最终被光电二极管等检测器接收并转换为电信号。光通信系统构成一个典型的光通信系统包括光源、光发射器、光传输介质、光检测器和光接收机等基本组成部分。这些部件协同工作,共同完成信息的光电转换和传输。光通信频率范围光通信采用红外光、可见光等频率范围内的电磁波作为载体,频率一般在1012-1015Hz之间,波长在0.7-100μm。这个频率范围具有众多有利的传输特性。光纤通信系统组成光纤通信系统由几个关键部分组成：光发射器、光纤传输线、光放大器和光检测器。光发射器将电信号转换成光信号,光纤则用于传输光信号,光放大器可以增强光信号,而光检测器则将光信号转换为电信号以供进一步处理。这些系统组件配合工作,实现了高速、大容量的光传输。光纤的特性低损耗光纤能够将信号损耗降至极低水平,是理想的长距离高速传输媒介。高带宽光纤可提供数十至数百Gbps的巨大传输带宽,满足未来海量数据需求。免干扰光纤通信免受电磁干扰影响,信号传输稳定可靠,适用于恶劣环境。安全性高光纤难以被非法窃听,信息安全性高,适用于涉密通信领域。光纤传输损耗0.25端接损耗光纤连接接头处的损耗0.5弯曲损耗光纤弯曲时引起的损耗3传输损耗光信号在光纤中传输过程中的损耗10总损耗光纤系统的全部传输损耗光纤传输损耗主要包括端接损耗、弯曲损耗和传输损耗三种。端接损耗是由于光纤接头接口不完美而引起的损耗。弯曲损耗是由于光纤发生微小弯曲导致的损耗。传输损耗则是光信号在光纤中传输过程中由于各种因素引起的损耗。这些损耗的总和就是光纤通信系统的总损耗。光纤色散光纤色散是光纤传输过程中光脉冲变形的一种现象。它主要分为两种类型:色差色散和模色散。色差色散是由于不同波长光在光纤中传播速度不同导致的;而模色散则是由于光纤中引导模式不同而产生的。这两种色散是影响光纤通信系统性能的重要因素,需要通过合理的色散补偿技术来进行补偿和控制。光放大技术光放大原理利用受激辐射实现光子能量的放大，是光通信中提高信号强度的关键技术。光纤放大器掺镱光纤放大器和拉曼光纤放大器是两种主要的光纤放大技术。半导体光放大器SOA利用半导体材料的光学增益实现快速光电转换和信号放大，具备小型化优势。光发射器激光二极管光发射器的核心部件是激光二极管(LD)。LD能高效稳定地将电信号转换为光信号,是光通信系统的关键器件。调制方式光发射器可以采用直接调制或外部调制两种方式。直接调制更简单高效,外部调制可以获得更高质量的光信号。工作特性光发射器需要考虑输出功率、调制带宽、工作温度范围等性能指标,确保能满足光通信系统的要求。封装设计光发射器的封装设计需要兼顾散热、光耦合效率、抗干扰性等因素,使其能够可靠稳定地工作。光检测器1光电探测器利用光电效应将光信号转换为电信号的各种器件,如光电管、光电二极管、光电晶体管等。2光电转换原理光子能量使半导体材料的价带电子跃迁到导带,产生电流信号。3检测器性能指标响应速度、量子效率、噪声特性、线性范围等关键参数决定检测器性能。4常见光检测器p-i-n二极管、avalanche二极管、光电倍增管等广泛应用于各种光通信系统。光接收机电路1接收增益放大微弱光信号至可以检测的水平2噪声滤波消除电路中的杂散噪声3信号整形还原原始数字信号波形4信号判决判断信号是1还是0光接收机电路的主要功能是将微弱的光信号转换为可用的电信号。通过增益放大、噪声滤波、波形整形和数字信号判决等步骤,实现从光信号到电信号的转换。这是光通信系统中关键的一环,保证了信号的高保真传输。线路编码技术位编码位编码是将二进制数字转换为模拟信号的技术,可提高信号传输效率和可靠性。常见的编码方式有NRZ、RZ、Manchester和B8ZS等。带宽利用率不同编码方式具有不同的带宽利用率,需要根据实际应用需求和传输条件来选择合适的编码技术。误码率降低编码技术可以增加信号的鲁棒性,降低传输过程中由于噪声、干扰等因素导致的误码率。同步和ClockRecovery合适的编码方式可以帮助接收端实现时钟同步和信号恢复,提高数据传输的可靠性。波分复用技术多波长传输波分复用可以在同一根光纤上传输多个不同波长的光信号,实现高效利用光纤带宽。光波分离采用光学滤波器或光栅等