第九章 现代光纤通信技术简介
光纤通信技术介绍
光纤通信技术介绍光纤通信是一种利用光信号来传输信息的通信技术。
与传统的电信通信相比，光纤通信具有更高的传输速度、更大的带宽和更低的信号损耗。
在光纤通信系统中，光信号是通过光纤传输的，光纤是一种由细长的玻璃或塑料制成的柔软光导体，能够将光信号迅速、高效地传输到目标地点。
光纤通信技术的原理是利用光的全内反射性质，在光纤内部不断地反射和折射，使光信号能够沿着光纤传输。
光纤中的光信号是通过光的强弱调制来表示信息的，光的强弱变化被光纤接收器解读为二进制码，从而实现信息的传递。
光纤通信系统由光纤传输系统和光纤网络系统两个主要部分组成。
光纤传输系统是光纤通信系统的基础，它由光纤传输设备、光纤接头和光纤传输线组成。
光纤传输设备主要包括光纤传输器和光纤接收器，它们负责将电信号转换为光信号，并通过光纤发送和接收光信号。
光纤接头是将不同的光纤连接在一起的装置，通过光纤接头可以将多段光纤连接成一个完整的光纤线路。
光纤传输线是将光信号传输到不同地点的光纤线路，它具有高强度、低损耗和较大的带宽，能够满足高速、大容量的光信号传输需求。
光纤网络系统是光纤通信系统的重要组成部分，它由光纤交换机和光纤路由器组成。
光纤交换机是将光信号从一个节点传输到另一个节点的设备，它能够根据需要选择传输路径，并将光信号切换到相应的路径上。
光纤路由器是管理和控制光纤网络的设备，它根据网络拓扑结构和路由策略，将光信号从源节点通过一系列的光纤传输到目标节点。
光纤通信技术的优势主要表现在三个方面。
首先，光纤通信具有高速传输的特点，光信号的传输速度可达到光的速度，可以满足大量数据的传输需求。
其次，光纤通信具有大带宽的特点，光纤的频率范围较宽，可以支持更多的频率和信号，使得网络能够同时传输多种类型的信号。
最后，光纤通信具有低信号损耗的特点，光信号在光纤中的传输距离可以达到几十公里，而且信号损耗非常低，可以减少信号的失真和衰减，提高通信质量和可靠性。
光纤通信技术在现代通信领域中得到了广泛的应用。
光纤通信技术
光纤通信技术.
光纤通信技术是一种使用光纤作为传输介质的通信技术。
它利用光的传输特性，将信息以光脉冲的形式通过光纤传输。
光纤通信技术的基本原理是利用光纤的高速传输和高带宽特性，将电子信号转换为光信号，在光纤中传输，并在接收端将光信号重新转换为电子信号。
光纤通信技术主要包括光纤的制备和光纤传输系统的设计与实现两个方面。
光纤的制备主要涉及纤芯和包层的材料选择和制备工艺，以及光纤的拉制和光纤连接技术等。
光纤的核心部分是非常纯净的玻璃或塑料纤芯，外面包裹着折射率较低的材料，形成了光纤的结构。
制备过程中需要控制光纤的损耗、色散和非线性等特性。
光纤传输系统的设计与实现主要包括光纤传输器件的选择和光纤传输系统的搭建与调试等。
光纤传输器件包括光源、调制器、光纤耦合器、光纤放大器和光接收器等。
光源产生稳定的光信号，调制器控制光信号的强度或频率，光纤耦合器将光信号输入或输出到光纤中，光纤放大器放大光信号，光接收器将光信号转换为电信号。
光纤通信技术具有传输速度快、带宽大、抗干扰能力强等优点，广泛应用于互联网、电信、数据中心、电视传输等领域。
随着技术的不断进步，光纤通信技术也在不断发展，传输速度和带宽等性能得到了进一步提升。
现代光纤通信技术及其应用
现代光纤通信技术及其应用随着现代社会信息的迅速发展，通信技术也在不断更新和发展。
光纤通信技术作为其中的一个重要分支，已经成为了现代通信领域中不可或缺的一部分。
本文将着重介绍光纤通信技术的基本原理、发展历程以及在现代社会中的广泛应用。
一、光纤通信技术的基本原理光纤通信技术是一种将光信号作为信息的传输介质的技术。
光是电磁波的一种，它的波长远远短于无线电波，因此具有更高的频率和更强的能量。
光纤通信技术利用这种特性，将电信号通过调制后转换为光信号，通过光纤传输，再将光信号转换成电信号，实现数据传输和通信的过程。
光纤通信系统主要由三部分组成：光源、传输介质和检测器。
光源产生的光信号进入光纤中，经过光纤的传输后到达接收端，接收器将光信号转换为电信号，最终输出数字信号。
整个过程中光源、光纤和检测器的性能都会影响通信质量的好坏。
二、光纤通信技术的发展历程光纤通信技术的发展可以追溯到19世纪，当时科学家就已经发现了光可以通过玻璃管进行传输。
20世纪初，民用电话开始普及，传输距离越来越长，信号失真的问题也越来越严重。
1960年代，美国贝尔实验室的科学家率先提出了光纤通信技术的概念，并于1970年代将其实现。
1980年代，光纤通信技术开始商业化运营，迅速发展，逐渐替代了传统的无线电通信和有线电缆通信等传输方式。
到了21世纪，光纤通信技术已经成为了全球通信领域的主要技术之一。
目前，世界上许多国家都在大力推进光纤通信技术的发展，提高通信的质量和速度，为现代化建设和信息化发展提供强有力的支持。
三、光纤通信技术在现代社会中的广泛应用随着互联网的兴起，光纤通信技术在信息领域的应用越来越广泛。
目前，光纤通信技术已经被应用于许多领域，例如：1. 互联网通信光纤通信技术被广泛应用于互联网通信领域，极大地提高了互联网传输的速度和带宽。
同时，由于光纤通信技术具有抗干扰能力强、传输损耗小等特点，使得互联网通信更加稳定可靠。
2. 医疗行业光纤通信技术在医疗行业中的应用主要集中在光纤内窥镜和光学成像领域。
光纤通信技术概述
光纤通信技术概述
光纤通信技术是利用光纤作为传输介质，通过光信号的传输和调制来实现高速、长距离、大容量的信息传输。
光纤通信技术主要包括三个主要部分：光源、光纤和光接收器。
光源是产生光信号的装置，常见的光源包括激光器和发光二极管（LED）。
激光器具有高亮度、窄谱宽、方向性好等特点，适用于长距离通信。
而LED则具有低成本、大发光角度等特点，适用于短距离通信。
光纤是光信号的传输介质，由光纤芯和包层组成。
光纤芯是光信号传输的核心部分，通常由高纯度的二氧化硅制成，具有较高的折射率。
包层是光纤芯的外层，由低折射率的材料制成，用于保护光纤芯并使光信号在光纤内部反射传输。
光接收器是将光信号转换为电信号的装置，主要由光电二极管和放大电路组成。
光电二极管能将光信号转换为电流信号，然后经过放大电路进行放大和处理，最终得到可用于数据处理的电信号。
光纤通信技术具有以下优点：传输速度快、带宽大、传输距离远、抗干扰能力强、安全性高等。
因此，在现代通信领域得到广泛应用，包括互联网、电视、电话等各个方面。
现代通信技术课件第9章光纤通信技术
光纤通信在城域网和接入网中的 应用，有助于提升城市信息化水
平和公共服务能力。
电力通信网
电力通信网是光纤通信的重要应用场 景之一，主要用于保障电力系统的安 全稳定运行。
光纤通信在电力通信网中的应用，有 助于提升电力系统的智能化水平和安 全防护能力。
电力通信网采用光纤传输技术，能够 提供高带宽、低时延、高可靠性的通 信服务，满足电力系统对实时监控和 数据传输的需求。
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光缆和光耦合器
光缆
传输光信号的介质，由多根光纤组成 。
光耦合器
将多路光信号合成为一路或从一路光 信号中分离出多路光信号。
03
光纤通信的关键技术
波分复用技术
总结词
提高光纤通信容量
详细描述
波分复用技术是一种将多个不同波长的光信号复合到同一根 光纤中传输的技术。通过将多个信号调制在不同波长上，可 以实现多路复用，大幅提高光纤的通信容量。
超高速光纤通信系统
要点一
总结词
随着技术的不断进步，超高速光纤通信系统正在成为现实 ，能够提供更高的数据传输速度和更大的带宽。
要点二
详细描述
超高速光纤通信系统通过采用先进的调制解调技术、光放 大技术和复用技术，实现了数据传输速度的大幅提升。这 将为高清视频、大数据和云计算等应用提供更好的支持。
光子计算机和光子路由器
总结词
光子计算机和光子路由器是光纤通信技术的 重要发展方向，它们利用光子代替电子进行 信息处理和路由，具有高速、低功耗和低延 迟等优势。
详细描述
光子计算机利用光子代替电子进行信息处理 ，能够实现更快的运算速度和更低的功耗。 而光子路由器则利用光子进行路由选择，能 够实现更低延迟和更高的路由效率。这些技 术的发展将为未来的云计算、物联网和人工
现代光纤通信传输技术及应用
现代光纤通信传输技术及应用摘要：随着科技的快速发展，在通信技术领域中，取得了很大的进步。
在通信技术的发展进程中，一个重要的制约因素就是传输速度。
在当前技术水平基础上，对传输速度进行提升，是通信技术发展的重要前提。
现代光纤通信传输技术是一种较为先进的通信技术，具有传输损耗低、传输信息量大、抗干扰能力强等优势，能够有效提高通信传输的速度和质量。
因而在通信领域中正在得到广泛的应用。
关键词：现代技术角度；光纤通信；传输技术1现代技术角度下光纤通信传输技术的简述1.1光纤通信传输技术的概念现代光纤通信技术是指利用光波作为信息传输的有机载体，以光导纤维作为传输介质，让信息得以即时、大量的传递过程。
最初的光纤通信传输体系包含直接调制器、间接调制器、光发射机以及光接收机等主要组成部件，而现代光纤通信传输技术的基本组成物质是光纤、光检查器和光源。
在通信传输领域中可将其运用途径分为两种：即用于传感的光纤与用于通信的光纤。
若按照光纤的不同功能进行分类，可将其分为具有光波分频、光波整形、光波放大、光波震荡、光波调制等。
如此广发的运用光纤，其原因是光纤传递通信具有抗干扰能力强、资源充裕、设备轻便、通信容量大、传输距离远等显著优点。
所以，因其以上众多优势特点，决定了光纤在通信传输技术上能被充分利用。
1.2光纤通信技术传输的良好特性光纤通信传输技术的主要特点：（1）中继站距离长、耗损低。
同等距离相比，利用光纤通信中继站最少，能节约大量通信建设成本，是光纤通信传输广泛利用的原因之一。
加上光纤本身所用管材是石英灯，在信息传输过程中的能耗与传统媒介传递耗能相比更低。
（2）抗干扰能力极强。
因石英材质有较高的绝缘性，所以在光纤通信传输过程中，能抵抗电离层带来的电磁干扰，还能很好的免受外界环境各种因素的影响。
（3）避免传音受到干扰。
由于光纤材料具有吸收作用，因而光信号在光纤通信的传递过程中能够实现全反射，这样能够提高信息传播的安全性，避免造成信息泄露。
第九章 光纤通信技术—4
(a)模拟接收机
(b)数字接收器
图9.33 光纤通信接收机框图
光电检测器是光接收机的第一个关键部件，其作用是把 接收到的光信号转化成电信号。目前在光纤通信系统中广泛 使用的光电检测器是PIN光电二极管(PIN-PD)和雪崩光电二 极管(APD)。PIN-PD比较简单，只需10～20 V的偏压即可工 作，且不需偏压控制，但它没有增益。因此使用PIN_PD的接 收机的灵敏度不如APD接收机;APD具有10 ～ 200倍的内部电 流增益，可提高光接收机的灵敏度。但使用APD比较复杂， 需要几十到200 V的偏压，并且温度变化较严重地影响APD的 增益特性，所以通常需对APD的偏压进行控制以保持其增益
由于半导体材料对光的吸收， 光在材料中按指数率衰减，因 此在厚度 的材料内被吸收的 光功率为
P() P0[1 e ( ) ] （9.21）
式中，P0为入射光功率; ( ) 为 材料吸收系数，其大小与材料 性质有关，且是波长的函数。 半导体材料的吸收作用随波长 减小而迅速增强，即 随波长
电流中的扩散分量。由于载流子扩散运动比漂移运动慢得 多，所以减小扩散分量的比例便可显著提高响应速度。但 是提高反向偏压，加宽耗尽层，又会增加载流子漂移的渡 越时间，使响应速度减慢。这种结构的PD无法降低暗电 流和提高响应度，器件的稳定度也比较差，实际上不适合 做光纤通信的检测器。为了解决这一矛盾，就需要改进PN 结PD的结构。
下，形成和漂移电流相同方向的扩散电流。漂移电流分量 和扩散电流分量的总和即为光生电流。于是，当与P层和N 层连接的电路开路时，便在P区和N区两端之间产生与被分 隔开的电子和空穴数量成正比的电动势。若与外电路连通， N区过剩的电子经外部电路与P区空穴复合形成光生电流。 当入射光功率变化时，光电流也随之线性变化，从而把光 信号转换成电信号。这种由PN结构成，在入射光作用下， 由于受激吸收过程产生的电子空穴对的运动，在闭合电路 中形成光生电流的器件，就是简单的PN结光电二极管。
现代光纤通信技术
第一章通信网技术概述1.1概述1.2通信设备构成通信网的最基本的设备是用户端设备、传输链路设备和转接交换设备。
1.3广域网分类1.4通信协议1.4.1 协议通常将网络分层结构以及各层协议的集合称为网络体系结构。
比较著名的网络体系结构有国际标准化组织ISO(International for Standardization)提出的开放系统体系结构OSI(Open System Interconnection);美国国防部提出的传输控制协议TCP/IP；国际电信联盟提出的公共数据网X系列协议；IBM公司提出的系统网络体系结构SNA等。
1.4.2 标准化组织1. 国际标准化组织ISO2. 国际电信联盟-电信标准化部ITU-T(International Telemunication Union)一直负责制定电信网的标准系列。
3. 因特网工程任务组IETF(Internet Engineering Task Force)负责研究因特网的体系结构以及新一代因特网标准规X的研究和制定第二章数字通信技术第三章光纤通信技术3.1 光纤通信3.1.1光纤通信的发展3.1.2 光纤通信的特点1. 传输频带宽，通信容量大。
由信息理论知道，载波频率越高，通信容量就越大。
2. 损耗低。
目前实用的光纤均为石英系光纤，要减小损耗，主要是靠提高玻璃纤维的纯度。
3. 在运用频带内，光线对每一频率成分的损耗几乎一样。
因此，系统中才去的均衡措施比传统的电信系统简单，甚至可以不必采用。
4. 光纤内传播的光能几乎不辐射，因此很难被窃听，也不会造成统一光缆中各光纤之间串扰5. 不受电磁干扰。
因为光纤是非金属的介质材料。
6. 线径细、重量轻，便于敷设。
7. 资源丰富。
制作玻璃光纤的原料是适应，其来源十分丰富。
3.1.3 通信系统中主要技术指标1.分贝dB分贝dB 是以常用对数表示的两个电压或两个功率之比的一种计量单位。
以0p 作为基准功率，那么在某一点的功率1p 的测试点上的功率电平为 D=10lg01p p (dB) 光纤放大器的功率增益为功率增益G=10lg 输入光功率输出光功率(dB) 若损耗沿光纤是均匀的，光纤的损耗常用衰减常数A 表示衰减常数A=-L 10lg 输入光功率输出光功率(dB/km) 光纤连接器反射损耗系数为反射损耗系数R=-10lg 输入光功率率反射回到输入端的光功(dB) 2. 绝对功率dBmdB 表示相对于某一据准功率的相对功率电平数。
现代光纤通信技术的特点及应用
现代光纤通信技术的特点及应用摘要：光纤通信技术实现了对传统的通信技术的突破，是在原有的通信技术上发展而成，光纤通信技术在当前的社会发展中起着无法替代的作用，提高了信息传输的速度以及质量，大大地保证了信息的安全性。
关键词：现代光纤通信；技术特点；应用1现代光纤通信实现步骤及其技术要素1.1实现步骤现代光纤通信的实现主要包括以下几个步骤：第一，在发射器的作用下，将采集得到的电信号会转变成所需的光信号；第二，借助光纤通道，光信号传输至目的地；第三，在光接收器的作用下，将光信号转换成原来的电信号，至此完成了信号的传递工作。
1.2技术要素1.2.1光纤光纤的主要成分是石英玻璃，整体上由涂层、包层、纤芯组成。
若按照模式划分，光纤可以分为两种模式，第一是单模光纤，指的是在作业期间，光纤传播模式始终保持如一。
虽然单模光纤不具备多模多散的特点，但是传输频带较宽。
第二，多模光纤，指的是能够在既定波长上实现多种模式传输的光纤。
纤芯直径50pm，因为存在几百个传输模式，所以多模光纤的传输带宽由模式色散决定。
同时，其中心玻璃芯比较粗壮，能够完成不同模式光的传输，但由于存在模间色散较大的问题，因此数字信号传输的频率会受到一定的限制，这种限制会随着距离的增加而逐渐增加，二者成正比关系。
若按照工作波长进行划分，那么光纤可以分为长波和短波两种模式，对应的参数如表1所示。
表1长短波光纤参数由表1可以看出，长波光纤有两种类型，短波光纤有一种类型，长波光纤为A类时，其损耗为0.35dB/km，为B类时，损耗为0.20dB/km。
在色散上，A类长波光纤没有色散，即为0；B类光纤存在色散，对高速率脉冲、距离远的信号传输具有抑制作用。
光纤重新设计后，零色散波长从A类1.31μm过渡到B类1.55μm，那么这种单模光纤可以称之为色散位移光纤。
在此之中，应当合理使用波分复用技术，使得B类长波光纤能够消除四波混频的干扰，这种光纤简称为非零色散光纤。
光纤通信技术介绍
光纤通信技术介绍光纤通信技术是一种利用光信号传输信息的通信方式。
相比传统的电信号传输方式，光纤通信技术具有更高的传输速率、更远的传输距离和更低的信号损耗，因此在现代通信领域得到广泛应用。
光纤通信的基本原理是利用光纤作为传输介质，通过光的全反射现象将光信号在光纤内部传输。
光纤由一个或多个纤芯和包围纤芯的折射率较低的包层组成。
当光信号从光纤的一端进入时，由于光的折射现象，光信号会沿着光纤内壁一直传输到另一端，实现信号的传输。
光纤通信技术的发展离不开光源、光纤和光探测器三个关键部件的支持。
光源是产生和发射光信号的设备，常用的光源包括激光器和发光二极管。
光纤则是光信号传输的介质，一般采用石英玻璃或塑料光纤。
光探测器负责接收和转换光信号，常见的光探测器包括光电二极管和光电倍增管。
光纤通信技术具有许多优势。
首先，光纤通信的传输速率非常高，目前已经达到了数百Gbps甚至Tbps的级别。
其次，光纤通信可以实现较远的传输距离，一般可以达到几十公里甚至上百公里。
此外，光纤通信还具有抗电磁干扰、保密性好等特点。
相比之下，传统的电信号传输方式存在传输速率低、信号衰减大等问题。
光纤通信技术的应用非常广泛。
首先，它在互联网领域起到了至关重要的作用。
如今，全球互联网的骨干网络基本上都采用了光纤通信技术。
其次，光纤通信技术也广泛应用于电信、有线电视、移动通信等领域。
此外，光纤通信还在医疗、军事、交通等领域得到了应用。
光纤通信技术虽然有很多优势，但也存在一些挑战和限制。
首先，光纤通信的建设成本相对较高，需要投入大量的资金和人力资源。
其次，光纤通信的维护和管理也需要专业的技术人员进行。
此外，光纤通信在遇到自然灾害等情况时也容易受到影响。
光纤通信技术是一种高效、可靠的通信方式，具有广阔的应用前景。
随着科技的不断发展，光纤通信技术也将不断创新和完善，为人们的通信需求提供更好的解决方案。
简述现代光纤通信传输技术
简述现代光纤通信传输技术现阶段，光纤技术发展迅速，带来了巨大的经济效益。
光纤通信技术是有线通信技术中关键的技术，同时也是通信领域中一次伟大的变革。
在网络技术不断发展的带动下，多媒体不断增加，对信息传输容量提出了更大的要求，这也是光纤通信大力发展的原因之一。
通信行业快速发展的新时期，加强对光纤通信传输技术应用的研究具有十分重要的意义。
1.现代光纤通信传输技术特点分析光纤通信传输技术的特点主要包括：1）低耗损、长中继距离。
光纤通信所用的管材为石英灯，与传统的媒介相比，在信息数据传输过程中能耗更低。
加上同等距离中，光纤通道中的中继站数量最少，大大节约了通信成本，这也是光纤通信传输技术广泛应用的原因之一；2）极强的抗干扰能力。
石英材料具有较强的绝缘性，因此光纤通信传输过程中，很难受到外界环境因素的影响，也能避免电离层对其的电磁干扰。
所以，能够将光缆与高压线路一同架设；3）通信容量大。
光导纤维与传统的电缆或铜线相比具有很大的优势，虽然在单波长通信系统中无法体现出来。
但是对于多波长数据信息传输过程中，光纤通信的频带宽，具有更大的容量。
4）能够避免传音干扰。
在光纤通信传输过程中，由于光信号能够在光纤结构中传播，利用光纤材料内部的吸收作用，光信号能够实现全反射。
这样能够避免信息泄露，提高信息的安全性。
2.现代光纤通信传输技术应用现代光纤通信传输技术的应用主要体现在单纤双向、到户接入、光交接以及在电力通信中的应用。
2.1 单纤双向传输技术单纤双向技术原理：将收到的光信号通过有效的调制，输送到不同的波段中，利用单根光纤传输，很大程度上降低了光纤能源在传输过程中的损耗。
尽管现阶段光纤容量不断增加，同时在相关辅助技术的支撑下能够无限的增加容量，但是由于受到相关设备的限制，光纤传输容量有所降低，无限增加容量也是只有在理论上能够实现。
现阶段，光纤应用形式一般都是双纤双向传输方式，改变为单纤双向传输后能够节约能源，是光纤通信技术发展的进步表现。
光纤通信技术介绍
光纤通信技术介绍光纤通信技术是一种利用光纤作为传输介质的通信方式，它利用光的传输速度快、带宽大、抗干扰性强等优势，已经成为现代通信领域的主流技术之一。
本文将从光纤通信的基本原理、光纤的结构与制造、光纤通信的应用以及未来发展趋势等方面进行介绍。
光纤通信的基本原理是利用光的全内反射特性传输信号。
光纤由一个或多个纤芯（Core）和包围纤芯的光纤包层（Cladding）组成，纤芯与光纤包层之间的折射率差使得从纤芯内部发出的光线在光纤内部一直发生全内反射，从而实现信号的传输。
光纤通信的信号调制方法主要有直接调制和外调制两种方式，其中外调制方式一般应用于长距离通信。
光纤的结构与制造也是光纤通信技术的重要组成部分。
光纤由石英玻璃或塑料等材料制成，具有高抗拉强度和抗腐蚀性。
制造光纤的过程主要包括拉制、拉伸和涂覆等步骤，其中拉制是将纤芯和光纤包层的材料加热并拉伸成细丝的过程，拉伸则是将细丝拉长并形成光纤的过程，涂覆是在光纤表面覆盖保护层以提高光纤的强度和耐用性。
光纤通信技术在各个领域都有广泛的应用。
在长距离通信方面，光纤通信已经取代了传统的铜缆通信，成为主要的通信手段。
光纤通信具有传输速度快、带宽大、抗干扰性强等优势，可以实现高清视频、高清音频等大容量数据的传输。
此外，光纤通信还广泛应用于计算机网络、有线电视、移动通信等领域，为人们的生活带来了便利。
光纤通信技术在未来的发展中有着广阔的前景。
随着信息化时代的到来，对通信速度和带宽的需求将越来越大，而光纤通信技术的高速传输能力正好满足了这一需求。
未来的发展趋势可能包括光纤通信技术的更高速度、更大容量的传输能力，以及更加灵活和智能的网络架构。
同时，光纤通信技术也将与其他技术相结合，如5G通信、物联网等，共同推动信息社会的发展。
总结而言，光纤通信技术是一种利用光纤作为传输介质的高速通信方式。
通过光纤的全内反射特性，光纤通信实现了信号的传输。
光纤通信具有传输速度快、带宽大、抗干扰性强等优势，被广泛应用于各个领域。
现代通信技术课件第9章 光纤通信技术
• 光纤通信系统和其他通信系统相比具有的优点：
1.频带宽，通信容量大 2.传输损耗低，无中继距离长 3.抗电磁干扰 4.光纤通信串话小，保密性强，使用安全 5.体积小，重量轻，便于敷设 6.材料资源丰富
9.2 光纤传输原理与特性 9.2.1 光纤的结构和分类
纤芯(Core); 包层(Cladding); 涂敷层(Coating)
单模光纤的色散
光纤的非线性效应
• 定义：当入射到光纤中的光功率密度足够大时，光纤的 传输特性参数随光功率的变化而变化的现象，称为光纤 的非线性效应。 • 光纤中的非线性效应对于光纤通信系统有正反两方面的 作用，一方面可引起传输信号的附加损耗、波分复用系 统中信道之间的串话、信号载波的移动等；另一方面又 可以被利用来开发如放大器、调制器等新型器件。 • 光纤的非线性效应的种类：
光的波粒二像性：既可以将光看成光波（电磁波），也可以 将光看作是由光子组成的粒子流。 光纤中光的传输特性的两种分析方法（理论）：射线光学 （几何光学）理论、波动光学理论。 射线光学：用光射线代表光能量传输线路。这种理论适用于 光波长远远小于光波导尺寸的多模光纤，可以得到简单、直 观的分析结果。 波动光学：把光纤中的光作为经典电磁场来处理。从波动方 程和电磁场的边界条件出发，可以得到全面、正确的解析或 数字结果，给出光纤中的场的结构形式（即传输模式），从 而给出光纤中完善的场的描述形式。它的特点是：能够精确、 全面地描述光纤的传输特性，这种理论适合于单模光纤和多 模光纤的分析。
本征吸收： • 红外吸收——由于分子震动引起的吸收（Si-O键共振吸收），它在 1500 - 1700 nm波长区对光纤通信有影响； • 紫外吸收——由于电子跃迁引起的吸收，它在700－1100 nm波长区 对光纤通信有影响。 杂质吸收： • 过渡金属离子Cu2+,Fe2+,Mn3+,Cr3+,Ni2+,V3+引起的吸收; • 氢氧根离子 (HO-)引起的吸收，吸收峰在2.8μm，但是在1.39 μm， 1.24 μm，0.95 μm附近有谐波吸收峰。
现代光纤通信技术简介
件响应速度的限制；
•
对比特速率和调制方式透明，可以大大提高交换单元的吞吐量。
2、光纤孤子通信
• 光孤子(Soliton)是一种光脉冲序列，它在光纤中长距离传输时能保持它的形状不变。 • 光纤孤子通信是新一代高速长距离(如海底通信)光纤通信系统的理想选择。
3、光弧子通信实验
•
光孤子(Soliton)是一种光脉冲序列，它在光纤中长距离传输时能保持它的形状不变。如海底通信)光纤通信系统的理想选择。
收端时，首先与频率为ωL本振光信号进行相干混合，然后由光电检测器进行检测，这样获得了中频频率 为ωIF=ωs-ωL的输出电信号。这种技术称为相干光通信技术。
2、相干光通信系统的组成
3、相干光纤通信的优点及关键技术
与直接检测相比，相干检测有如下优点： • 接收灵敏度高。 • 频率选择性好。 • 充分利用信号的位相信息，采用多种调制解调方式。 • 可以抑制级联光放大器中产生的严重噪声累积。
第九章 现代光纤通信技术简介
本章主要介绍相干光纤通信系统，光纤的非线性效应及光弧子通信，光交换技术和全光通信网， 以便使读者对光纤通信的发展有初步的认识。 9.1相干光纤通信系统 9.2光纤的非线性效应及光弧子通信 9.3光交换技术和全光通信网
9.1 相干光纤通信系统
1、 光 信 号 是 以 调 幅 、 调 频 或 调 相 的 方 式 被 调 制 ( 设 调 制 频 率 为 ω s) 到 光 载 波 上 的 ， 当 该 信 号 传 输 到 接
相干光通信系统还需要解决以下关键 技术： •半导体激光器的频率稳定问题和谱宽 压缩问题 •光波的极化稳定问题 •接收机仍是相干通信的关键技术，它 的稳定性、可靠性及成本等是实用化
9.2
1、光纤的非线性效应
第9章 光纤通信技术ppt课件
O．3-3MHz 同轴电缆中波无线电 l 000-100m
3-30MHz 100—10m
同轴电缆短波无线电
30—300MHz 同轴电缆超短波无线电 10～lm
0.3—3 GHz 波导分米波无线电 lO—l cm
3—30GHz 10—1cm
波导厘米波无线电
30一300GHz 波导毫米波无线电 10一lm
精选ppt课件2021
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（1）标量近似解
分析阶跃光纤时，假设光纤里的横向(非光传输的 方向）电磁场的幅度满足标量亥姆霍兹方程，求出近 似解。这是一种近似，前提是光纤的相对折射率差已 很小。西很小的光纤称作弱导波光纤，一般阶跃光纤 可以满足这一条件。
分析渐变光纤时，假设纤芯的尺寸无穷，边界不起 作用，然后假设横向（非光传输的方向）电磁场的幅 度满足标量亥姆霍兹方程，求出近似解。采用这一解 法可以得到光纤中各个模式的传输系数、模式的截止 条件、单模传输条件、多模传输时的模式数量、模式 功率分布等的简便计算公式。还可以利用这一方法来 分析光纤的色散特性。
光纤中只传输一种模式，即基模（最低阶模式）。单 模光纤的纤芯直径约为 4－10μm范围，包层直径为 125μm。单模光纤适用于长距离、大容量的光纤通信 系统。 (2) 多模光纤 光纤中传输的模式不止一个，即在光纤中存在多个传 导模式。多模光纤的纤芯纤芯直径一般为 50μm，其 横截面的折射率分布为渐变型，包层的外径125μm。 多模光纤适用于中距离、中容量的光纤通信系统。
特高频(UHF) 分米波
微
超高频(SHF)
波
厘米波
极高频(EHF) 毫米波
紫外、可见光、红外
频率范围和波长
9 范围
30-3000Hz 0.1-l 000km
第九章 光纤通信技术—2
图9.8
LED的调制原理图
LED的调制特性主要包括线性和带宽两个参量。从LED的 P—I特性可知，当注入小电流时，其线性相当好，但当注入 电流较大时，会逐渐出现饱和现象，使模拟调制信号产生失 真。因此，即使对于线性要求较高的模拟传输来说，LED工 作在线性区时也是非常合适的光源。但若是对线性要求特别 高（如广播电视传输）时，则需要利用线性补偿电路进行线 性补偿。
图9.9
LED的频率响应
LED调制特性的另一个重要参量是调制带宽。在调制频 率较低时，输出交流功率正比于调制电流；但随着调制频 率的提高，交流功率会下降。图9.9为LED的频率响应，图 中显示出少数载流子的寿命τ 和截止频率fc的关系。对有源 区为低掺杂浓度的LED，适当增加工作电流可以缩短载流子 寿命，提高截止频率。
④发光谱宽窄，以降低光纤色散的影响。光源器件发射 出来的光的谱线宽度应该越窄越好。因为若其谱线过宽，会 增大光纤的色散，减小了光纤的传输容量与传输距离（色散 受限制时）。例如对于长距离、大容量的光纤通信系统，其 光源的谱线宽度应该小于2nm，甚至到亚纳米级。 ⑤可靠性高，要求它工作寿命长，工作稳定性好，具有 较高的功率稳定性、波长稳定性和光谱稳定性；光纤通信要 求其光源器件长期连续工作，因此光源器件的工作寿命越长 越好。目前工作寿命近百万小时（约100年）的半导体激光器 已经商用化。
②LED和光纤的耦合效率比较低，一般仅有1%~2%,最多不超 过10%。光源器件与光纤之间的耦合效率，与光源发光的辐射图 形、光源出光面积与纤芯面积之比以及两者之间的对准程度、 距离等因索有关。 4.LED的应用范围 由于LED谱线较宽、与光纤耦合效率较低，所以难以用于大 容量长距离的光纤通信。但因其使用简单，价格低廉，工作寿 命长等优点，它广泛地应用在较小容量，较短距离的光纤通信 之中；而且由于其线性度甚佳，所以也常用于对线性变要求较 高的模拟光纤通信之中。
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3,光弧子通信实验
光孤子(Soliton)是一种光脉冲序列, 是一种光脉冲序列, 光孤子 是一种光脉冲序列 它在光纤中长距离传输时能保持它的形 状不变. 状不变. o 光纤孤子通信是新一代高速长距离 (如海底通信 光纤通信系统的理想选择. 如海底通信)光纤通信系统的理想选择 如海底通信 光纤通信系统的理想选择. o
第九章 现代光纤通信技术简介
本章主要介绍相干光纤通信系统, 本章主要介绍相干光纤通信系统 , 光纤的非线性效应及光弧子通信, 光纤的非线性效应及光弧子通信 , 光交 换技术和全光通信网, 换技术和全光通信网 , 以便使读者对光 纤通信的发展有初步的认识. 纤通信的发展有初步的认识. 9.1相干光纤通信系统 9.2光纤的非线性效应及光弧子通信 9.3光交换技术和全光通信网
2,全光通信网
全光通信网的优点在于: 全光通信网的优点在于: o 光信号在通过光交换单元时, 光信号在通过光交换单元时,不需 经过光电, 电光转换, 经过光电 , 电光转换 , 因此它不受检测 调制器等光电器件响应速度的限制; 器 , 调制器等光电器件响应速度的限制 ; o 对比特速率和调制方式透明, 对比特速率和调制方式透明,可以 大大提高交换单元的吞吐量. 大大提高交换单元的吞吐量.
9.3 光交换技术和全光通信网
1,光交换的基本原理 , 与传统电交换相比光交换具有以下优越性 o 极宽的带宽 o 极快的速度 o 光交换与光传输相结合 , 促进全光通信 光交换与光传输相结合, 网的发展 o 降低了网络成本,提高网络的可靠性. 降低了网络成本,提高网络的可靠性.
光交换的种类
(1) 空分光交换 空分光交换是在空间域上将光信号进 行交换.有四种实现方案: 行交换.有四种实现方案: o 波导型光开关 o 门型光开关 o 机械型光开关 o 热光开关
(2) 光时分交换 o 光时分交换是基于时隙互换的基础上实 现的 (3) 波分光交换 o 在波分光交换中,是以波长交换来完成 在波分光交换中, 交换功能, 交换功能,即通过波长开关从波分复用 信号中检出所需波长的信号, 信号中检出所需波长的信号,把它调制 到另一波长上去,实现波长互换. 到另一波长上去,实现波长互换. (4) 复合光交换 o 光信号同时采用上述两种或三种交换方 式称为复合光交换. 式称为复合光交换.
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2,相干光通信系统的组成源自3,相干光纤通信的优点及关键 技术
与直接检测相比, 相干检测有如下优点: 与直接检测相比 , 相干检测有如下优点 : o 接收灵敏度高. 接收灵敏度高. o 频率选择性好. 频率选择性好. o 充分利用信号的位相信息 , 采用多种调 充分利用信号的位相信息, 制解调方式. 制解调方式. o 可以抑制级联光放大器中产生的严重噪 声累积. 声累积.
9.1 相干光纤通信系统
1,相干光通信技术的基本原理 相干光通信技术的基本原理 光信号是以调幅, 光信号是以调幅 , 调频或调相的方 式被调制(设调制频率为ω 式被调制( 设调制频率为ωs)到光载波上 当该信号传输到接收端时, 的 , 当该信号传输到接收端时 , 首先与 频率为ω 本振光信号进行相干混合, 频率为ωL本振光信号进行相干混合, 然 后由光电检测器进行检测, 后由光电检测器进行检测 , 这样获得了 中频频率为ω 的输出电信号. 中频频率为 ωIF=ωs-ωL 的输出电信号 . 这种技术称为相干光通信技术. 这种技术称为相干光通信技术.
相干光通信系统还需要解决以下关键技 术: o 半导体激光器的频率稳定问题和谱宽 压缩问题 o 光波的极化稳定问题 o 接收机仍是相干通信的关键技术,它 接收机仍是相干通信的关键技术, 的稳定性, 的稳定性,可靠性及成本等是实用化 的关键. 的关键.
9.2 光纤的非线性效应及光弧 子通信 子通信
1,光纤的非线性效应 , o 在光场较弱的情况下, 在光场较弱的情况下,可以认为光 纤的各种特征参数随光场的强弱作线性 变化. 变化. o 在光场很强的情况下, 在光场很强的情况下,则光纤的特 征参数将随光场呈非线性变化. 征参数将随光场呈非线性变化.
2,光纤孤子通信 光纤孤子通信
o 光孤子(Soliton)是一种光脉冲序列,它 光孤子(Soliton)是一种光脉冲序列 (Soliton)是一种光脉冲序列, 在光纤中长距离传输时能保持它的形状 不变. 不变. o 光纤孤子通信是新一代高速长距离(如海 光纤孤子通信是新一代高速长距离( 底通信)光纤通信系统的理想选择. 底通信)光纤通信系统的理想选择.