光纤通信原理PPT教学课件

电子电路
光输入
耦合器 光电检测器
电信号输出 解调器
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3.2 调制方式
电信号对光调制的实现方式 直接调制 用电信号直接调制半导体激
光器或发光二极管的驱动电流，使输出光 随电信号变化而实现的。分为模拟和数字 信号的直接调制
外调制 把激光的产生和调制分开，用独立的调制器调制激光器的 输出光而实现的。
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模拟调制和数字调制
模拟调制 用连续变化（参数取值连续）的模拟 信号对光进行调制，使输出光功率大小随模拟 信号而变化。强调的是变换过程中信号和信息 之间的线性关系。
数字调制 用（参数取值离散，如脉冲的有和无、 电平的高和低等代表信息）的数字信号对光进 行调制，使输出光功率以“大”和“小”、 “有”和“无”来表示对应的数字脉冲信号。 强调的是信号和信息之间的一一对应关系；
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1. 光纤通信的光波波谱
1．1 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。
电磁波波谱图如图1-1所示。
光纤通信原理
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第一章 概述
本章内容 什么是光纤通信 光和光波波谱 光纤通信的特点 光纤通信系统的组成 光纤通信的发展与趋势
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本章重点和难点
本章重点 光纤通信系统的基本组成。 光纤通信的特点。
本章难点 光纤通信的光波波谱。
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光纤传输带宽：单位长度光纤传输带宽； 反应的是光纤通信系统的传输容量，即光 纤传输距离（无中继）与传输信号带宽 （速率）之间的约束关系。单位MHz●km
光纤传输带宽确定后，传输距离越长、传 输带宽越小。
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4. 光纤通信的发展与趋势
1966年，英籍华裔学者高锟(C.K.Kao)和 霍克哈姆(C.A.Hockham)发表了关于传输 介质新概念的论文，指出了利用光纤 (Optical Fiber)进行信息传输的可能性和 技术途径，奠定了现代光通信——光纤通 信的基础。
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表1-1 各种单位的换算公式
c＝3×108m/s λ＝c/f 1μm（微米）＝10−6m 1nm（纳米）＝10−9m
1MHz（兆赫）＝106 Hz 1GHz（吉赫）＝109 Hz 1THz（太赫）＝1012Hz 1PHz（拍赫）＝1015 Hz
1Å（埃）＝10−10m
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光纤通信用光作为传输信号，即光作为信 息载体；而电通信以电信号（电磁波）作 为信息载体；
光纤通信用光纤/光缆作为传输线路，即 光纤作为传输媒介；而电通信以电导线或 大气空间作为传输媒介；
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3. 光纤通信系统的基本组成
3.1 强度调制－直接检波通信系统的组成 这是目前最常采用的光纤通信方式。优点是结 构简单，由光发射机、光纤和光接收机组成。
指明通过“原材料的提纯制造出适合于
长距离通信使用的低损耗光纤”这一发展方
向
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光纤通信发明家高锟
光纤通信发明家高锟(左) 1998年在英国接受IEE授予的奖章
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普通单模光纤损耗随波长变化示意图
损耗（dB/km）
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第一窗口
4
3
2
1
0。4 0。2
C 波段
1525~1565nm 第二窗口 第三窗口
0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.57 1.62
波长——λ（μm）
L波段
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光纤传输带宽
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图1-1电磁波波谱图
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1.2 光纤通信的光波波谱
光纤通信的波谱在1.67×1014Hz～ 3.75×1014Hz之间，即波长在0.8μm～ 1.8μm之间，属于红外波段
0.8μm～0.9μm称为短波长， 1.0μm～1.8μm称为长波长， 2.0μm以上称为超长波长。
光源器件一般是LED和LD。
驱动电路 电信号输入
光源
调制器
通道耦合器 光输出
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光接收机
光接收机的作用就是进行光/电转换。把从光纤 线路输出、产生畸变和衰减的微弱光信号转换 为电信号，并经放大和处理后恢复成发射前的 电信号
光收器件一般是PIN光电二极管和APD雪崩光电 二极管。
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本章学习的目的和要求
掌握光纤通信的概念。 掌握光纤通信的组成及特点。 了解光纤通信的产生及发展。
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பைடு நூலகம்
什么是光纤通信
利用光波作为信息载频、光导纤维作为传 输媒介的通信方式，称为光纤通信。
光纤通信技术的发展十分迅速，已经起到 了举足轻重的地位，发展前景十分广阔。
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2. 光纤通信的特点
2.1 光纤通信的主要优点
（1）传输频带宽、通信容量大 （2）传输损耗小 —》中继距离长 （3）抗电磁干扰能力强 —》保密性能好 （4）体积小、重量轻 （5）原材料来源丰富—》潜在价格低廉
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2.2 光纤通信与电通信的比较
通信方式的主干为信息载体和传输媒介
信息采用数字编码；
编码后的电信号对光波强度直接调制（光波强 度大小或有无对应相应的电信号；
调制光信号经过光纤传输；
接收端对光波强度直接检波（测）恢复出电信 号；
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图1-2 数字光纤通信系统方框图
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光发射机
光发射机的作用就是进行电/光转换，并 把转换成的光脉冲信号码流输入到光纤中 进行传输。
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3.3 光纤线路 损耗和传输带宽
光纤损耗：单位长度光纤对传输光强度的 衰减量，单位：dB/km
低损耗 “窗口”：普通石英光纤在近红外 波段，除杂质吸收峰外，其损耗随波长的 增加而减小。有三个损耗很小的波长“窗 口”
0.85μm ~ 2dB/km － 光纤通信短波波长
1.31μm ~ 0.5dB/km和1.55 μm ~ 0.2dB/km － 光纤通信长波波长