概述11光纤通信的基本概念12光纤通信的优越性13光纤通信.ppt

第1章　概　　述 1.1 光纤通信的基本概念 1.2 光纤通信的优越性 1.3 光纤通信系统的基本组成 1.4 光纤通信的发展趋势 第1章　概　　述 光纤通信作为现代通信的主要手段，在现代电信网中起着重要作用。 为了使学员在深入学习之前，对光纤通信技术有一基本了解，本章将对光纤通信的基本概念、光纤通信的优越性、光纤通信系统的基本组成以及光纤通信技术的发展趋势作一概括介绍。 1.1 光纤通信的基本概念 光纤通信的概念：利用光导纤维传输光波信号的通信方式称为光纤通信。 光波属于电磁波的范畴。 属于光波范畴之内的电磁波包括紫外线、可见光和红外线。 1.1 光纤通信的基本概念 图1-2 光波的波长范围 目前光纤通信的实用工作波长在近红外区，即 0.8～1.8μm的波长区，对应的频率为167～375THz 1.1 光纤通信的基本概念 光的传播就是通过电场、磁场的状态随时间变化的规律实现的。 通常，根据传播方向上有无电场或磁场分量，可将电磁波的传播形态分为三类： （1）TEM波：在传播方向上既无电场分量也无磁场分量，称为横电磁波。 （2）TE波：在传播方向上有磁场分量但无电场分量，称为横电波。 （3）TM波：在传播方向上有电场分量但无磁场分量， 称为横磁波 1.2 光纤通信的主要特点 1.2.1光纤通信的主要优点 传输频带宽，通信容量大 传输损耗小 抗电磁干扰的能力强 线径细、重量轻， 制作光纤的资源丰富。  1.2 光纤通信的主要特点 1.2.2光纤通信与电通信的比较 光纤通信与电通信方式的差异有两点： （1）光纤通信用光作为传输信号 （2)光纤通信用光缆作为传输线路，电通信用电缆作为传输线路。因此，在光纤通信中起主导作用的是激光器和光纤。 1.3 光纤通信系统的基本组成 目前采用比较多的系统形式是强度调制/直接检波（IM/DD）的光纤数字通信系统。 该系统主要由光发射机、光纤、光接收机以及长途干线上必须设置的光中继器组成。 1.3 光纤通信系统的基本组成 图1-3光纤数字通信系统示意图 1.3 光纤通信系统的基本组成 在点对点的光纤通信系统中，信号的传输过程： （1）由电发射机输出的脉码调制信号送入光发射机，光发射机的主要作用是将电信号转换成光信号耦合进光纤。 光发射机中的重要器件是能够完成电-光转换的半导体光源，目前主要采用半导体激光器（LD）或半导体发光二极管（LED）。 1.3 光纤通信系统的基本组成 （2）在通信系统的线路上，目前主要采用由单模光纤制成的不同结构形式的光缆，这是由于它具有较好的传输特性。 （3）光接收机的主要作用是将光纤送过来的光信号转换成电信号，然后经过对电信号的处理以后，使其恢复为原来的脉码调制信号送入电接收机。 光接收机中的重要部件是能够完成光/电转换任务的光电检测器，目前主要采用光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管（APD）。 1.3 光纤通信系统的基本组成 （4）为了保证通信质量，在收发端机之间适当距离上必须设有光中继器。 光纤通信中光中继器的形式主要有两种，一种是光-电-光转换形式的中继器，另一种是在光信号上直接放大的光放大器。 1.3 光纤通信系统的基本组成 在光纤通信系统中，决定中继距离的主要因素是光纤的损耗和传输带宽。 通常，用光在光纤中传输单位长度上的衰减量来表示光纤的损耗，其单位是dB/km。目前实用的石英系光纤，在0.8~0.9μm波段内、损耗约为2 dB/km左右；在1.31μm损耗为5dB/km；而在1.55μm处，损耗可降至0.2dB/km，这已接近SiO2光纤损耗的理论极限值。习惯上，将0.85μm称为光纤通信的短波波长；将1.31μm和1.55μm称为光纤通信的长波波长，它们是目前光纤通信中三个实用的低损耗工作窗口。 1.3 光纤通信系统的基本组成 在数字光纤通信中，是以每一时隙中有无光信号的方式来传递信息的。因此，中继距离还要受到光纤传输带宽的限制。通常用MHz.km作为单位长度光纤传输带宽的单位。如果给出某根光纤的带宽是100MHz.km，即说明每公里长光纤上，只允许传送100 MHz带宽的信号。距离越长，传输带宽越小，则通信容量就越小。 1.4 光纤通信的发展趋势 1.为了实现越来越大的信息容量和长距离传输，必须使用低损耗和低色散的单模光纤。 2.光纤通信系统所用光子器件，近年来也有明显发展。为了适应WDM系统的需要，近年开始研制多波长光源器件（MLS）,它主要是把多路激光管排成阵列，连同一个星形耦合器制成混合集成光组件。 1.4 光纤通信的发展趋势 3.光纤通信系统中的以点到点传输的PDH系统已不能适应现代电信网的发展，因此，光纤通信向联网化发展已成为必然趋势。 * * 图1