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_光纤通信基础(PPT)

_光纤通信基础(PPT)
短画线后的第1个数字表示不同的线路速率: 1:表示STM-1; 4:表示STM-4; 16:表示STM-16
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第十六页,共三十五页。
光接口(jiē kǒu)应用分类代码的含义:〔如L-4.1〕
紧接点号后的数字(shùzì)表示使用的光纤类别及工作波长:
1和空白:1310nm波长,使用G.652光纤 2:1550nm波长,使用G.652和G.654光纤 3:1550nm波长,使用G.653光纤 5:1550nm波长,使用G.655光纤
光纤通信 概论 (ɡuānɡ xiān tōnɡ xìn)
携带信息的光波: 数字信号为"1"时,光源器件(qìjiàn)发送一个"传号"光脉冲; 当数字信号为"0"时,光源器件发送一个"空号"〔不发光〕。
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第五页,共三十五页。
光纤通信 优点 (ɡuānɡ xiān tōnɡ xìn)
通信容量大 一根光纤同时传输24万个话路,比传统(chuántǒng)的明线、同轴 电缆、微波等要高出几十乃至上千倍。 波分复用技术的采用,把一根光纤当作几根、几十根光纤使用, 通信容量近乎无限。
短距通信。 APD光二极管: 特性参数:倍增因子G〔平均增益〕,倍增噪声因子 APD光二极管的最大优点是倍增效应,即输入同样大小的光功
率信号(xìnhào)能获得比PIN光二极管多几十倍的光电流,大大提 高了光接收机的灵敏度〔比PIN光接收机提高约10dB以上〕。
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第二十七页,共三十五页。
光接收机各功能(gōngnéng)框介绍
光纤与光缆(ɡuānɡ lǎn)
光纤的类型
G.652光纤:在1310nm波长窗口色散(sèsàn)性能最正确,是 目前应用最广泛的光纤。

光纤通信基础知识ppt课件

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应用场景
光检测器广泛应用于光纤通信、光传 感、激光雷达等领域,特别是在高速、 长距离的光纤通信系统中,光检测器 的作用尤为关键。
光放大器
光放大器是光纤通信系统中的关键器件之一,主要分 为掺铒光纤放大器(EDFA)和拉曼光纤放大器(RA)
两类。
输入 标题
作用
光放大器的作用是对光信号进行放大,补偿光纤传输 过程中的光信号损耗,提高光纤通信系统的传输距离 和稳定性。
光检测器
分类
光检测器是光纤通信系统中的另一重 要器件,主要分为光电二极管(PIN) 和雪崩光电二极管(APD)两类。
性能参数
光检测器的性能参数包括响应度、带 宽、噪声等,这些参数直接影响着光 纤通信系统的接收灵敏度和动态范围。
作用
光检测器的作用是将光信号转换为电 信号,从而实现光信号的接收和检测。
模拟光纤通信系统的应用
03
在音频广播、视频传输等领域得到广泛应用。
光纤通信系统设计
01
光纤通信系统设计的基本原则
确保系统的传输性能、稳定性、可靠性和经济性。
02
光纤通信系统设计的主要内容
包括光源、光检测器、光纤、中继器和放大器等器件的选择和配置。
03
光纤通信系统设计的优化
通过采用先进的调制技术、编码技术等手段,提高系统的传输性能和容
性能参数
光源的性能参数包括波长、光谱宽度、输出功率、阈值电 流等,这些参数对光纤通信系统的性能和稳定性有着重要 影响。
作用
光源的作用是将电能转换为光能,为光纤通信系统提供光 信号。
应用场景
光源广泛应用于光纤通信、光传感、光谱分析等领域,特 别是在长距离、大容量的光纤通信系统中,光源的作用尤 为重要。
光纤通信发展历程

光纤通信ppt模板课件

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1966年英籍华人高琨博士提出光导纤维的
概念在全世界范围内掀起了发展光纤通信 的高潮。
1978年工作于0.8μm的第一代光波系统正
式投入商业应用。
上世纪80年代初,早期的采用多模光纤的
第二代光波通信系统问世。
1990年,工作于2.4Gb/s,1.55μm的第三代
光波系统已能提供通信商业业务。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的,应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失,增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1.5光纤通信的发展趋势
国家863计划通信技术主题专家组副组长 纪
越峰 :在高速光传输方面,目前已实现了 10.96Tbit/s(274波×40Gbit/s)的实验系统 ;在超长距离传输方面,已达到了4000km 无电中继的技术水平
我国已成为世界上为数不多的几个掌握了
全套SDH和WDM光通信系统系列产品技术 的国家之一,在世界光通信系统和光网络 领域已经占据了一席之地。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的,应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失,增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1.3光纤通信的特点
传输频带宽,通信容量大。 中继距离远。 抗电磁干扰能力强,无串话。 光纤细,光缆轻。 资源丰富,节约有色金属和能源。 均衡容易。 经济效益好。 抗腐蚀、不怕潮湿。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的,应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失,增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
(2)G.653光纤。G.653光纤特点是零色散
波长由G.652光纤的1.31μm位移到1.55μm制 得的光纤,故其称为色散位移光纤。G.653 光纤同时实现了1.55μm窗口的低衰减系数 和小色散系数。但是当其用于带有掺铒光 纤放大器的波分复用系统中时,由于光纤 芯中的光功率密度过大产生了非线性效应 ,限制了G.653光纤在单信道速率10Gbit/s以 上波分复用或密集波分复用系统中的应用

第6章 光纤通信PPT课件

第6章 光纤通信PPT课件
3千多年前,中国古代的烽火台
新疆呼图壁县境内的烽火台
*
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7.1.2 光纤通信发展历史
欧洲人的旗语 1650年,望远镜,极大地延长了这种目视光通信的距离。 1791年,法国人发明了灯信号和“灯语” 虽然人类社会的文明程度和科学技术得到了很大的提高,
但是简单的利用光传递信息的方式仍然在广泛使用,例如 :红、黄、绿交通灯。
SiO2,就是随处可见的沙子,而且1公斤高存度的石英玻璃可以制 成上万公里的光纤,而制造1公里18管的同轴电缆需120公斤的铜, 或500公斤的铅。
34Mb/s以上光纤通信系统的价格比同轴电缆便宜30%以上。所以采 用光纤通信系统在经济上有重大意义。
白玉微瑕、质地脆、机械强度低、需要比较好的切割及连接技术、分 路耦合比较麻烦
1958年,汤斯和肖洛在《物理评论》杂志上发表了他们的“发明 ”——关于“受激辐射的光放大”(即LASER)的论文。
1960年7月,梅曼在加利福尼亚的休斯空军试验室进行了人造激 光的第一次试验,当按钮按下时,第一束人造激光就产生了。
这束仅持续了3亿分之一秒的红色激光标志着人类文明史上一个新时刻 的来临。
也就是说,这些光的频率不稳定、不单一,光的性质也很复杂;一句话, 就是光不纯。
因此,若要用光来通信,必须要解决两个最根本的问题: 一是必须有稳定的、低损耗的传输媒质; 另一个问题是必须要找到高强度的、可靠的光源。
可以说贝尔光电话是现代光通信的雏型
*
13
光纤通信发展历史
(2)光源的探索阶段
*
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7.1光纤通信概述
各种传输介质所能承载的载波大小: 铜线——1MHz 同轴电缆——100MHz 无线电——500kHz~100MHz 微波(包括卫星信道)——100GHz 光纤——几百THz

第3章 光纤通信 169页PPT

第3章 光纤通信 169页PPT

渐变型光纤(GI)的纤芯折射率随着半径的增加而
按一定的规律减少,到纤芯与包层的交界处为包层的
折射率,即纤芯中折射率的变化呈抛物线型,如图3.5 (b)所示。
第 三 章 光 纤 通 信
图3.5 光纤的折射率分布
(3)按传输光波的模式来分。所谓模式,实质上是电
第 磁波的一种分布形式。模式不同,其分布不同。根据
通 单模光纤只能传输主模,不存在模间时延差,
信 具有比多模光纤大得多的带宽。单模光纤的直
径很小,约为4m~10m,其带宽一般比渐变
型多模光纤的带宽高一两个数量级,因此,它
适合于大容量、长距离通信,其光射线轨迹如
图3.6(c)。
第 3.2.2 光纤的导光原理

章 当光在远大于光波长的介质中传播时,光可用

纤 第四代为长波长(1.55m)单模光纤通信。
通 信
随着光电集成、光纤放大器、光波复用等 新技术的开 发、使用,光纤通信将成为通信 领域的主力军。
3.1.2 光纤通信的工作波长

三 光波的波长在微米级,通常将紫外线、可见光、 章 红外线都归入光波范畴,如图3.1所示为光的波谱图。
光 纤 通 信
于目前制成的SiO2玻璃介质的纯度极高,所以光纤的
损耗极低,在光波长=1.55m附近,损耗有最低点,
为0.2 dB/km,已接近理论极限值。
信 由于光纤的损耗低,因此中继距离可以很长,在
通信线路中可以减少中继站的数量,降低成本并且提
高了通信质量。例如,对于400Mbit/s速率的信号,光
纤通信系统无中继传输距离达到70km以上,而同样
波发展到微波和毫米波,它们的目的都是
通过提高载波频率来扩大通信容量。
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2. 相位一致条件
光纤中光波相位的变化情况
相位一致条件就是说:如果图中所示的这 个模式在A、B处相位相等,则经过一段传 播距离后,在A′、B′处也应该相位相等或相 差2π的整数倍。
光纤的相位一致条件也可以从另外一个
角度出发得到。根据物理学的知识可知: 波在无限空间中传播时,形成行波;而在 有限空间传播时,形成驻波。
1 光纤通信概述
1.1什么是光纤通信 1.2光纤通信的发展史 1.3光纤通信的特点 1.4光纤通信系统的组成 1.5光纤通信的发展趋势
1.1什么是光纤通信
利用光导纤维传输光波信号的通信方式,
称为光纤通信。
光纤通信是工作在近红外区,其波长是
0.8~1.8μm,对应的频率为167~375THz。
第 四 代 光 波 系 统 以 采 用 光 放 大 器 (OA) 增 加 中继距离和采用频分与波分复用 (FDM 与 WDM)增加比特率为特征。
第五代光波通信系统的研究与发展也经历 了20多年历程,已取得突破性进展。它基 于光纤非线性压缩抵消光纤色散展宽的新 概念产生的光孤子,实现光脉冲信号保形 传输。
非线性散射损耗。当光线中传输的光强大到一定 程度时,就会产生非线性受激拉曼散射和受激布 里渊散射,是输入光能部分转移到新的频率分量 上。
(3) 辐射损耗
当理想的圆柱形光纤受到某种外力作用时 ,会产生一定曲率半径的弯曲,导致能量 泄露到包层,这种由能量泄露导致的损耗 称为辐射损耗。
3.4光纤的色散特性
1.3光纤通信的特点
传输频带宽,通信容量大。 中继距离远。 抗电磁干扰能力强,无串话。 光纤细,光缆轻。 资源丰富,节约有色金属和能源。 均衡容易。 经济效益好。 抗腐蚀、不怕潮湿。
1.4光纤通信系统的组成
根据调制信号的类型,光纤通信系统可以 分为模拟光纤通信系统和数字光纤通信系 统。
根据光源的调制方式,光纤通信系统可 以分为直接调制光纤通信系统和间接调制 光纤通信系统。
1.什么是光纤色散 信号在光纤中是由不同的频率成分和不同
模式成分携带的,这些不同的频率成分和 模式成分有不同的传播速度,从而引起色 散。
也可以从波形在时间上展宽的角度去理解
,即光脉冲在通过光纤传播期间,其波形 在时间上发生了展宽,这种观象就称为色 散。
光纤色散是光纤通信的另一个重要特性,
光纤的色散会使输入脉冲在传输过程中展 宽,产生码间干扰,增加误码率,这样就 限制了通信容量。因此制造优质的、色散 小的光纤,对增加通信系统容量和加大传 输距离是非常重要的。
1. 按光纤截面上折射率分布分类
按照截面上折射率分布的不同可以将光 纤分为阶跃型光纤(Step-Index Fiber,SIF)和 渐变型光纤(Graded-Index Fiber,GIF)
光纤的折射率分布
2.
按光纤中传输的模式数量,可以将光纤分为多 模 光 纤 (Multi-Mode Fiber , MMF) 和 单 模 光 纤 (Single Mode Fiber,SMF)。
在一定的工作波上,当有多个模式在光纤中传 输时,则这种光纤称为多模光纤。
单模和多模光纤结构示意图
3.
按光纤的工作波长可以将光纤分为
短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤。
4. 按ITU-T
按 照 ITU-T 关 于 光 纤 类 型 的 建 议 , 可 以 将光纤分为G.651光纤(渐变型多模光纤)、 G.652光纤(常规单模光纤)、G.653光纤(色散 位 移 光 纤 ) 、 G.654 光 纤 ( 截 止 波 长 光 纤 ) 和 G.655(非零色散位移光纤)光纤。
统中得到极为广泛地应用。
G.657光纤标准将成为FTTx建设的主流
G.652标准光纤的弯曲半径为25mm,受弯曲 半径的限制,光纤不能随意地进行小角度 拐弯安装
2006年12月,ITU-T第十五工作组通过了一 个新的光纤标准,即G.657,称为“用于接 入网的低弯曲损耗敏感单模光纤和光缆特 性”。根据G.657标准,光纤的弯曲半径可 达5~10mm,因此符合G.657标准的光纤可 以像铜缆一样,沿着建筑物内很小的拐角 安装,非专业的技术人员也可以掌握施工 的方法,降低了FTTx网络布线的成本。除 此以外,实际施工中光纤的弯曲半径一般 会小于该类光纤的最小弯曲半径,当光纤 发生一定程度的老化时,信号仍然可以正 常传送。因此,G.657标准有助于提高光纤 的抗老化能力,降低FTTx的维护成本。
2 光波波谱
光波是电磁波,光波范围包括红外线、 可见光、紫外线,其波长范围为:300μm ~6×10−3μm。
可见光由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫 七种颜色的连续光波组成,其中红光的波 长最长,紫光的波长最短。波长再短就是X
射线、γ射线。
电磁波波谱图
3 光纤
3.1 光纤的结构与类型 3.2 光纤的射线理论分析 3.3 光纤的损耗特性 3.4 光纤的色散特性 3.5 单模光纤 3.6 光纤的传输带宽 3.7 光纤连接器特性
3.1光纤的结构与类型
3.1.1
光纤(Optical Fiber,OF)就是用来导光的透明介质 纤维,一根实用化的光纤是由多层透明介质构成 的,一般可以分为三部分:折射率较高的纤芯、 折射率较低的包层和外面的涂覆层
光纤结构示意图
3.1.2
光纤的分类方法很多,既可以按照
1. 光纤截面折射率分布来分类, 2. 光纤中传输模式数的多少 3. 光纤使用的材料 4. 传输的工作波长来分类。
(3)G.655光纤。G.655光纤特点是在 1.530~1.565μm波长区为非零色散,故其称 为非零色散位移光纤。G.655光纤解决G.653 光纤在单信道速率10Gbit/s以上波分复用中 出现的非线性效应,特别是四波混频,所 以其在10Gbit/s以上波分复用或密集波分复 用的高速率、大容量、远距离光纤传输系
实验上曲线的损耗值为:对于单模光纤,
在 0.85μm 时 约 为 2.5dB/km ; 在 1.31μm 时 约 为 0.4dB/km ; 在 1.55μm 时 仅 为 0.2dB/km , 已接近理论值(理论极限为0.1dB/km)。
3.光纤损耗主要包括:
(1) 材料的吸收损耗
光纤材料吸收损耗包括紫外吸收、红外吸 收和杂质吸收等,它是材料本身所固有的 ,因此是一种本征吸收损耗。
(2)G.653光纤。G.653光纤特点是零色散 波长由G.652光纤的1.31μm位移到1.55μm制 得的光纤,故其称为色散位移光纤。G.653 光纤同时实现了1.55μm窗口的低衰减系数 和小色散系数。但是当其用于带有掺铒光
纤放大器的波分复用系统中时,由于光纤
芯中的光功率密度过大产生了非线性效应 ,限制了G.653光纤在单信道速率10Gbit/s以 上波分复用或密集波分复用系统中的应用
根据光纤的传导模数量,光纤通信系统 可以分为多模光纤通信系统和单模光纤通 信系统。
根据系统的工作波长,光纤通信系统可 分为短波长(0.8~0.9μm)光纤通信系统、长 波长(1.0~1.7μm)光纤通信系统和超长波长 (2μm以上)光纤通信系统。
1.5光纤通信的发展趋势
国家863计划通信技术主题专家组副组长 纪 越峰 :在高速光传输方面,目前已实现了 10.96Tbit/s(274波×40Gbit/s)的实验系统 ;在超长距离传输方面,已达到了4000km 无电中继的技术水平
我国已成为世界上为数不多的几个掌握了 全套SDH和WDM光通信系统系列产品技术 的国家之一,在世界光通信系统和光网络 领域已经占据了一席之地。
从一九七0年到现在虽然只有短短不到三 十年的时间,但光纤通信技术却取得了极 其惊人的进展。用带宽极宽的光波作为传 送信息的载体以实现通信。然而就目前的 光纤通信而言,其实际应用仅是其潜在能 力的2%左右,尚有巨大的潜力等待人们去 开发利用。
引起光纤色散的原因很多,由于信号不是
单一频率而引起的色散有材料色散和波导 色散,由于信号不是单一模式所引起的色 散称为模式色散。
2.色散的程度描述
时延差Δτ可以表示光纤的色散程度:
Δτ=DΔλL 式中:D为色散系数,单位为ps/(nm·km), Δλ为光源谱宽,L为传输的距离 时延差越大,色散越严重。
(2) 光纤的散射损耗
瑞利散射损耗。光纤在加热过程中,热扰动使原 子产生压缩性的不均匀,造成密度不均匀,进一 步造成折射率不均匀。这种不均匀性在冷却过程 中固定了下来并引起光的散射。
波导散射损耗。当光纤的纤芯直径沿轴向不均匀 时,产生导模和辐射模间的耦合,能量从导模转 移到辐射模,从而形成附加的波导散射损耗。
ITU-T的中文名称是国际电信联盟远程通信标准化组(ITU-T for ITU Telecommunication Standardization Sector), 它是国 际电信联盟管理下的专门制定远程通信相关国际标准的组织。
(1)G.652光纤。G.652光纤特点是零色散 波长在1.31μm,故其被称为常规单模光纤 或非色散位移单模光纤。G.652光纤在 1.31μm处衰减系数为0.35dB/km左右,在 1.55μm处衰减系数为人0.20dB/km左右,但 1.55μm处的色散系数大约为17~20ps/km.nm ,从而限制了其在工作波长为1550nm系统 中的传输速率和传输距离。
光纤通信原理
瑞典皇家科学院6日宣布,将 2009年诺贝尔物理学奖授 予英国华裔科学家高锟以及两 位美国科学家。高锟获奖,是 因为他在“有关光在纤维中的 传输以用于光学通信方面”做 出了突破性成就。 《Asiaweek》回顾影响20世 纪的5位亚洲人时,他和邓小 平、黑泽明、甘地、盛天昭夫 并列,各自在不同的领域塑造 了整个世界的面貌。
从通信网来看
第一代为纯电信网
第二代通信网仅仅是用光纤代替铜线,使 通信网的性能得到了某种改善,而网络的 拓扑骨架基本上之前的模式,光波通信的 潜力尚未完全发挥。
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