光纤通信技术简介-课件
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《光纤通信技术》PPT课件
（3）波导结构不完善引起的损耗：实际的
光纤纤芯与包层的交界面并非理想光滑的圆柱面， 而存在着非常微小结构的凹凸现象。这种不均匀 表面能将传输模转换成辐射模，使光纤损耗增加。
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17
（4） 微弯损耗：光纤侧面受到不均匀的压力，
使得光纤在轴向上发生微米极的弯曲，造成纤芯与 包层界面的微小凹凸产生光辐射所形成的损耗。
半导体雪崩二极管（APD）：需加高反偏
电压，内部产生雪崩增益效应，有较大放 大作用。
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四、光放大器
使光信号直接在光域中进行放大而 无需转换成电信号的放大器叫光放大 器，它具有高增益和高功率的放大能 力，在各种不同的光波系统中均可得 到应用。
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27
1、光放大器可分为：
半导体光放大器：利用能级间跃迁的受激现 象进行光放大的。
微弯损耗
附加损耗 弯曲损耗
连接损耗
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16
（1） 瑞利散射损耗：是指光与微小粒子相遇
时，光将向各个方向散射的现象。由于光纤在拉 丝制造过程中，高温导致的密度分布不均匀和成 分的不规则将残留在光纤中，从而引起的传输损 耗。
（2） 吸收损耗：是由光纤材料对光能的固有吸 收并转化成热能而产生的损耗。
1970年，美国康宁玻璃公司首先制造出衰减 为20dB/km的光纤。
1974年，光纤的衰减已降低到2dB/km；
1980年，长波长窗口（1.5μm）的衰减低达 0.2dB/km，接近理论值。
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4
2、光源
要实现光纤通信，还需要有适当的光源。
1970年，研制出在室温下连续运行的激 光器和发光二极管；特别是长波长 （1.3μm、1.5μm）激光器和发光二极管 的研制成功，为实现光纤通信奠定了基 础。
光纤纤芯与包层的交界面并非理想光滑的圆柱面， 而存在着非常微小结构的凹凸现象。这种不均匀 表面能将传输模转换成辐射模，使光纤损耗增加。
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（4） 微弯损耗：光纤侧面受到不均匀的压力，
使得光纤在轴向上发生微米极的弯曲，造成纤芯与 包层界面的微小凹凸产生光辐射所形成的损耗。
半导体雪崩二极管（APD）：需加高反偏
电压，内部产生雪崩增益效应，有较大放 大作用。
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四、光放大器
使光信号直接在光域中进行放大而 无需转换成电信号的放大器叫光放大 器，它具有高增益和高功率的放大能 力，在各种不同的光波系统中均可得 到应用。
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27
1、光放大器可分为：
半导体光放大器：利用能级间跃迁的受激现 象进行光放大的。
微弯损耗
附加损耗 弯曲损耗
连接损耗
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（1） 瑞利散射损耗：是指光与微小粒子相遇
时，光将向各个方向散射的现象。由于光纤在拉 丝制造过程中，高温导致的密度分布不均匀和成 分的不规则将残留在光纤中，从而引起的传输损 耗。
（2） 吸收损耗：是由光纤材料对光能的固有吸 收并转化成热能而产生的损耗。
1970年，美国康宁玻璃公司首先制造出衰减 为20dB/km的光纤。
1974年，光纤的衰减已降低到2dB/km；
1980年，长波长窗口（1.5μm）的衰减低达 0.2dB/km，接近理论值。
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4
2、光源
要实现光纤通信，还需要有适当的光源。
1970年，研制出在室温下连续运行的激 光器和发光二极管；特别是长波长 （1.3μm、1.5μm）激光器和发光二极管 的研制成功，为实现光纤通信奠定了基 础。
《光纤通信技术》课件
3 更高密度
光纤连接器和光纤组件将变得更小型化和高密度，提高光纤通信系统的灵活性。
光纤通信技术的挑战和解决方案
信号衰减
长距离传输会导致信号衰减， 引入光纤放大器和衰减补偿 器解决。
色散
不同波长的光信号在光纤中 传输速度不同，引入分波复 用和调制解调技术解决。
光纤损伤
光纤损伤会导致传输质量下 降，引入纤芯修复和保护技 术解决。
光纤通信
光纤通信技术通过光信号传输语音、图像和数 据，使信息传输更可靠和高效。
光纤通信的工作原理
全内反射
光纤内部采用全内反射原理，使光信号在光纤中传输。
光纤传输模式
光纤可以传输单模式和多模式信号，以适应不同的通信需求。
光纤连接和接收
光纤连接器和光接收器是实现光纤通信的关键组成部分。
光纤通信系统的组成
《光纤通信技术》课件
欢迎来到《光纤通信技术》课件！通过本课程，我们将探索光纤通信技术的 发展、应用和挑战，了解这Байду номын сангаас革命性技术的工作原理和优势。
光纤通信技术概述
光纤传输
光纤通过内部的光信号传输数据，提供更高的 带宽和更快的传输速度。
光纤网络
光纤网络可以覆盖较长的距离，并支持大量的 数据传输，是现代通信的基础设施。
总结和展望
光纤通信技术的发展给我们带来了前所未有的通信体验和行业变革。我们期 待光纤通信在未来继续推动信息社会的发展。
2
低延迟
光信号在光纤中传播速度快，减少了通信的延迟。
3
抗干扰
光纤对电磁干扰和噪声具有很强的抵抗能力。
光纤通信广泛应用于电信、互联网、医疗、军事等领域，推动了信息社会的发展。
光纤通信的发展趋势
光纤连接器和光纤组件将变得更小型化和高密度，提高光纤通信系统的灵活性。
光纤通信技术的挑战和解决方案
信号衰减
长距离传输会导致信号衰减， 引入光纤放大器和衰减补偿 器解决。
色散
不同波长的光信号在光纤中 传输速度不同，引入分波复 用和调制解调技术解决。
光纤损伤
光纤损伤会导致传输质量下 降，引入纤芯修复和保护技 术解决。
光纤通信
光纤通信技术通过光信号传输语音、图像和数 据，使信息传输更可靠和高效。
光纤通信的工作原理
全内反射
光纤内部采用全内反射原理，使光信号在光纤中传输。
光纤传输模式
光纤可以传输单模式和多模式信号，以适应不同的通信需求。
光纤连接和接收
光纤连接器和光接收器是实现光纤通信的关键组成部分。
光纤通信系统的组成
《光纤通信技术》课件
欢迎来到《光纤通信技术》课件！通过本课程，我们将探索光纤通信技术的 发展、应用和挑战，了解这Байду номын сангаас革命性技术的工作原理和优势。
光纤通信技术概述
光纤传输
光纤通过内部的光信号传输数据，提供更高的 带宽和更快的传输速度。
光纤网络
光纤网络可以覆盖较长的距离，并支持大量的 数据传输，是现代通信的基础设施。
总结和展望
光纤通信技术的发展给我们带来了前所未有的通信体验和行业变革。我们期 待光纤通信在未来继续推动信息社会的发展。
2
低延迟
光信号在光纤中传播速度快，减少了通信的延迟。
3
抗干扰
光纤对电磁干扰和噪声具有很强的抵抗能力。
光纤通信广泛应用于电信、互联网、医疗、军事等领域，推动了信息社会的发展。
光纤通信的发展趋势
现代通信技术课件第9章光纤通信技术
多样化的需求。
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。
THANK YOU
感谢观看
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
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
现代通信技术课件第9章光纤通信技术
9.3 光发送机与光接收机
光发送机与光接收机统称为光端机。
光发送机的主要作用是将电端机送来的电信号变换为光信号，并耦合进光纤中进行传输。光发送机中的光源是整个系统的核心器件，它的性能直接关系到光纤通信系统的性能和质量指标。
光接收机的主要作用是将光纤传输后的幅度被衰减的、波形产生畸变的、微弱的光信号变换为电信号，并对电信号进行放大、整形、再生后，再生成与发送端相同的电信号，输入到电接收机。光接收机中的关键器件是半导体光检测器，它和接收机中的前置放大器合称光接收机前端。前端的性能是决定光接收机的主要因素。
光纤色散的种类 根据色散产生的原因，光纤色散的种类主要可以分为模式色散、材料色散和波导色散3种。 模式色散（模间色散）——在多模光纤中存在许多传输模式，即使在同一波长，不同模式沿光纤轴向的传输速度也不同，到达接收端所用的时间不同，产生了模式色散。 材料色散——由于光纤材料的折射率是波长λ的非线性函数，从而使光的传输速度随波长的变化而变化，由此而引起的色散。 波导色散——同一模式的相位常数β随波长λ而变化，从而引起色散。波导色散主要是由光源的光谱宽度和光纤的几何结构所引起的。 偏振模色散(PMD: Polarized Mode Dispersion) ——由沿着光纤两个不同方向偏振的同一模式的相位常数不同，从而导致这两个模式传输不同步，形成色散。
两个端面为自然解理面形成平 行反射镜，构成光学谐振腔。
有源区为光提供增益，而谐振 腔的作用是提供光学正反馈。
半导体激光器的稳态特性
发射波长：构成半导体激光器的材料决定激光器的发射波长。
温度特性：半导体激光器是对温度敏感的器件，它的输出光功率随温度而变化。
P-I特性：输出光功率P随注入电流I的变化关系。
半导体激光器(LD: Laser Diode) 基本原理 受激辐射(Stimulated Emission)是半导体激光器的基本工作原理。 在半导体材料中，原子是紧密地按一定规则排列的。由于电子的共有化运动，使能级产生了分裂，并形成了能带，如图9.9所示。 产生激光的条件：粒子数反转分布；光学谐振腔
《光纤通信技术》课件第1章
第1章 光纤通信概论
1.1 光纤通信发展历程 1.2 光纤通信的系统构成 1.3 光纤通信的特点 1.4 光纤通信新技术
1.1 光纤通信发展历程
1.1.1 光纤通信的产生与发展 1.目视光通信 人类社会发展中的远距离通信的主流是光通信，电气通信
的历史不过一百多年。从古埃及、古中国、古希腊和古罗马时 代至发明莫尔斯电报的数千年间，远距离通信主要为目视光通 信。三千多年前我国周朝就利用烽火台的火光传送敌情消息， 到了近现代，战争中用信号弹指挥作战、城市使用信号灯指挥 交通等传递信息的方式均可称为目视光通信。我们现在经常提 到的光纤通信与这些简单的视觉光通信完全不同，光纤通信是 由光通信逐步发展、演变而来的，是指以光波作载波传送信息 的通信方式。
2）光纤通信迅速发展 1974年贝尔实验室发明了制造低损耗光纤的方法，使光 纤损耗下降到1dB/km；而日本电话电报公司研制出了更低 损耗的光纤，损耗下降到0.5dB/km。美国于1976年在亚特兰 大成功地进行了码速为44.7Mb/s的光纤通信系统试验；日本 也于同年开始了64km、32Mb/s光纤通信系统的室内试验。
1.1.2 光纤通信发展趋势 1.宽带通信业务需求激增、光纤通信向超高速系统发展 光纤产品的大规模采用成为全球宽带通信网络飞速发展
的有力基础。网络的扩张又带来全球性传送业务的大增长， 这些业务需求包括Internet的蓬勃发展、大量的全球数据传 送，以及其他一些不断增长的先进业务。
视频娱乐节目：采用速率高达几十兆比特的数字电视， 提供同实物一样大的高分辨率、3D、真彩色视频娱乐节目。
3.实现光联网 波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量，但基本上是以点到点 通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能 实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话，无疑将增加新 的威力。 根据这一基本思路，光的分插复用器（OADM）和光的交叉连接设 备（OXC）均已在实验室研制成功，前者已投入商用。鉴于光联网具有 潜在的巨大优势，发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行研究， 特别是美国国防部预研局（DARPA）资助了一系列光联网项目，如以 Be11core为主开发的“光网技术合作计划（ONTC）”，以朗讯公司为 主开发的“全光通信网”预研计划，“多波长光网络（MONET）”和 “国家透明光网络（NTON）”等，在欧洲和日本，也分别有类似的光 联网项目在进行。
1.1 光纤通信发展历程 1.2 光纤通信的系统构成 1.3 光纤通信的特点 1.4 光纤通信新技术
1.1 光纤通信发展历程
1.1.1 光纤通信的产生与发展 1.目视光通信 人类社会发展中的远距离通信的主流是光通信，电气通信
的历史不过一百多年。从古埃及、古中国、古希腊和古罗马时 代至发明莫尔斯电报的数千年间，远距离通信主要为目视光通 信。三千多年前我国周朝就利用烽火台的火光传送敌情消息， 到了近现代，战争中用信号弹指挥作战、城市使用信号灯指挥 交通等传递信息的方式均可称为目视光通信。我们现在经常提 到的光纤通信与这些简单的视觉光通信完全不同，光纤通信是 由光通信逐步发展、演变而来的，是指以光波作载波传送信息 的通信方式。
2）光纤通信迅速发展 1974年贝尔实验室发明了制造低损耗光纤的方法，使光 纤损耗下降到1dB/km；而日本电话电报公司研制出了更低 损耗的光纤，损耗下降到0.5dB/km。美国于1976年在亚特兰 大成功地进行了码速为44.7Mb/s的光纤通信系统试验；日本 也于同年开始了64km、32Mb/s光纤通信系统的室内试验。
1.1.2 光纤通信发展趋势 1.宽带通信业务需求激增、光纤通信向超高速系统发展 光纤产品的大规模采用成为全球宽带通信网络飞速发展
的有力基础。网络的扩张又带来全球性传送业务的大增长， 这些业务需求包括Internet的蓬勃发展、大量的全球数据传 送，以及其他一些不断增长的先进业务。
视频娱乐节目：采用速率高达几十兆比特的数字电视， 提供同实物一样大的高分辨率、3D、真彩色视频娱乐节目。
3.实现光联网 波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量，但基本上是以点到点 通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能 实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话，无疑将增加新 的威力。 根据这一基本思路，光的分插复用器（OADM）和光的交叉连接设 备（OXC）均已在实验室研制成功，前者已投入商用。鉴于光联网具有 潜在的巨大优势，发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行研究， 特别是美国国防部预研局（DARPA）资助了一系列光联网项目，如以 Be11core为主开发的“光网技术合作计划（ONTC）”，以朗讯公司为 主开发的“全光通信网”预研计划，“多波长光网络（MONET）”和 “国家透明光网络（NTON）”等，在欧洲和日本，也分别有类似的光 联网项目在进行。
光纤通信基础知识ppt课件
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
光纤通信技术应用1光纤光缆认识PPT培训课件
04
光纤通信的优势与挑战
光纤通信的优势
高带宽
光纤通信使用光信号作 为传输介质，具有极高 的带宽，可以同时传输
大量数据。
低损耗
光纤传输过程中的光信 号衰减极小，传输距离 长，降低了中继站的需
求。
抗干扰能力强
光纤不受电磁波干扰， 保证了通信的稳定性和
可靠性。
安全保密
光信号在光纤中传输时 不易被窃取，提高了通
光纤通信技术的发展历程
总结词
起步、突破、普及
详细描述
光纤通信技术自20世纪60年代起步，经历了石英光纤突破和光电器件技术发展等 阶段，逐渐普及应用于通信领域。
光纤通信技术的应用场景
总结词
长距离通信、宽带接入、数据中心、 工业自动化
详细描述
光纤通信技术在长距离通信、宽带接 入、数据中心和工业自动化等领域有 广泛应用，以其高速和大容量的传输 能力满足了各行业的通信需求。
02
光纤与光缆的介绍
光纤的结构与分类
光纤的结构
光纤由纤芯、包层和涂覆层组成。纤芯是传输光信号的主要 部分，包层用于反射光信号，涂覆层起到保护光纤的作用。
光纤的分类
根据纤芯和包层的折射率不同，光纤可分为单模光纤和多模 光纤。单模光纤只传输单一模式的光信号，适用于长距离传 输；多模光纤可传输多个模式的光信号，适用于短距离传输 。
光纤通信在智能交通领域的应用
总结词
光纤通信技术为智能交通提供了实时、高效的信息传 输解决方案，推动了交通行业的智能化发展。
详细描述
智能交通系统需要对大量的数据进行快速、准确的处理 和传输，光纤通信技术以其大容量、高速率的优势，满 足了智能交通系统的需求。通过光纤网络，可以实现交 通信号灯控制、交通监控、车辆调度等系统的实时数据 传输和处理，提高交通运行效率和管理水平，提升交通 安全和减少交通拥堵。同时，光纤通信技术也在无人驾 驶汽车中发挥着重要作用，为无人驾驶汽车的导航、定 位、控制等方面提供了稳定、可靠的信息传输保障。
通信概论课件光纤通信技术
光中继器
光中继器用于对光信号进行整形、再生和放大，以延长通信距离和提高通信质量。
光缆与光缆线路
光缆
光缆是光纤通信系统中的传输介质，由多根光纤和保护层组成，具有传输容量大、传输距离长等优点 。
光缆线路
光缆线路是指由光缆组成的通信链路，它包括光缆线路的敷设、连接和保护等环节。
05
光纤通信系统的性能指 标
色散容限
指光纤通信系统对信号色散的容忍程度。色 散会导致信号畸变，影响通信质量。光纤通 信系统的色散容限通常很高，可达数百至数 千公里。
06
光纤通信技术的发展趋 势
超高速光纤通信技术
总结词
随着信息社会的快速发展，对通信容量的需 求不断增加，超高速光纤通信技术成为研究 热点。
详细描述
超高速光纤通信技术通过提高信号传输速率 来提升通信容量，目前已经实现Tbps级别
散射损耗
光在光纤中传播时，由于光波与光纤中的物质发生相互作用而产生的损耗。包括 瑞利散射和米氏散射等。
光纤的色散特性
材料色散
由于不同波长的光在光纤材料中的传播速度不同而引起的色散。 通常只在短波长范围内显著。
波导色散
由于光纤的几何结构导致的不同波长的光在光纤中的传播常数不同 而引起的色散。主要影响多模光纤。
光子晶体光纤与光子束纤维
总结词
光子晶体光纤和光子束纤维是新型的光纤结构，具有独 特的光学特性和应用前景。
详细描述
光子晶体光纤是一种具有周期性折射率变化的光纤，可 以实现光的带隙传导和低散射损耗。光子束纤维则是一 种将光束约束在细小空间内的光纤结构，可以实现高功 率的光传输和激光加工。这两种光纤结构在光通信、光 学传感和激光雷达等领域具有广泛的应用前景。
THANKS FOR WATCHING
光中继器用于对光信号进行整形、再生和放大，以延长通信距离和提高通信质量。
光缆与光缆线路
光缆
光缆是光纤通信系统中的传输介质，由多根光纤和保护层组成，具有传输容量大、传输距离长等优点 。
光缆线路
光缆线路是指由光缆组成的通信链路，它包括光缆线路的敷设、连接和保护等环节。
05
光纤通信系统的性能指 标
色散容限
指光纤通信系统对信号色散的容忍程度。色 散会导致信号畸变，影响通信质量。光纤通 信系统的色散容限通常很高，可达数百至数 千公里。
06
光纤通信技术的发展趋 势
超高速光纤通信技术
总结词
随着信息社会的快速发展，对通信容量的需 求不断增加，超高速光纤通信技术成为研究 热点。
详细描述
超高速光纤通信技术通过提高信号传输速率 来提升通信容量，目前已经实现Tbps级别
散射损耗
光在光纤中传播时，由于光波与光纤中的物质发生相互作用而产生的损耗。包括 瑞利散射和米氏散射等。
光纤的色散特性
材料色散
由于不同波长的光在光纤材料中的传播速度不同而引起的色散。 通常只在短波长范围内显著。
波导色散
由于光纤的几何结构导致的不同波长的光在光纤中的传播常数不同 而引起的色散。主要影响多模光纤。
光子晶体光纤与光子束纤维
总结词
光子晶体光纤和光子束纤维是新型的光纤结构，具有独 特的光学特性和应用前景。
详细描述
光子晶体光纤是一种具有周期性折射率变化的光纤，可 以实现光的带隙传导和低散射损耗。光子束纤维则是一 种将光束约束在细小空间内的光纤结构，可以实现高功 率的光传输和激光加工。这两种光纤结构在光通信、光 学传感和激光雷达等领域具有广泛的应用前景。
THANKS FOR WATCHING
最新第9章 光纤通信技术课件.ppt
这一参数直接影响光纤的性能。光纤通信 中所用的光纤的△一般小于1％，所以△可近 似表示为
精品
由光纤中光线在界面的全反射条件。可以推出临
界角 c为
那么光在纤芯端面的最大入射角 max应满足
由此可以定义光纤的数值孔径为
数值孔径表征了光纤的集光能力。由此看出n1,n2差别 越大，即△ 越大，光纤的集光能力越强。通信用光 纤的数值孔径是较小的。
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
105—107 光纤激光空间传播
GHz
O．3～3×10-6
多模渐变折射率光纤纤芯中的折射率是连续变化 的。它随纤芯半径r的增加按一定规律减小，如前图 9．4所示。采用渐变光纤的目的是减小多模光纤的模 式色散。 在多模渐变折射率光纤中，相对折射率差定义为
渐变折射光纤的折射率分布可以表示为
精品
如图9．7所示的渐变光纤中的子午射线，以不 同入射角进入纤芯的光射线在光纤中传过同一距离 时，靠近光纤轴线的射线所走的路程短，而远离轴 线所走的路程长。由于纤芯折射率是渐变的，所以 近轴处的光速慢，远轴处的光速快。当折射率分布 指数g取最佳时，就可以使全部子午射线以同样的轴 向速度在光纤中传输。
（3）塑料包层光纤
光纤的芯子是用石英制成，包层是硅树脂。
（4）全塑光纤
光纤的芯子和包层均由塑料制成，其损耗较大，可
靠性也不高。
精品
4．按光纤的套塑层分类
（1）紧套光纤
精品
由光纤中光线在界面的全反射条件。可以推出临
界角 c为
那么光在纤芯端面的最大入射角 max应满足
由此可以定义光纤的数值孔径为
数值孔径表征了光纤的集光能力。由此看出n1,n2差别 越大，即△ 越大，光纤的集光能力越强。通信用光 纤的数值孔径是较小的。
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
105—107 光纤激光空间传播
GHz
O．3～3×10-6
多模渐变折射率光纤纤芯中的折射率是连续变化 的。它随纤芯半径r的增加按一定规律减小，如前图 9．4所示。采用渐变光纤的目的是减小多模光纤的模 式色散。 在多模渐变折射率光纤中，相对折射率差定义为
渐变折射光纤的折射率分布可以表示为
精品
如图9．7所示的渐变光纤中的子午射线，以不 同入射角进入纤芯的光射线在光纤中传过同一距离 时，靠近光纤轴线的射线所走的路程短，而远离轴 线所走的路程长。由于纤芯折射率是渐变的，所以 近轴处的光速慢，远轴处的光速快。当折射率分布 指数g取最佳时，就可以使全部子午射线以同样的轴 向速度在光纤中传输。
（3）塑料包层光纤
光纤的芯子是用石英制成，包层是硅树脂。
（4）全塑光纤
光纤的芯子和包层均由塑料制成，其损耗较大，可
靠性也不高。
精品
4．按光纤的套塑层分类
（1）紧套光纤
【大学课件】光纤通信技术PPT46页PPT
docin/sundae_meng
1.1光纤发展简史
• 利用太阳光作光源，用硒晶体作为光接收器件， 成功进行了光电话的实验 ，传输距离200多米。
• 由于没有合适的光源及传输媒质，未得到发展。 • 意义：利用光波作为载波传送信息是可行的。
docin/sundae_meng
1.1光纤发展简史
• 要解决两个问题 1.有稳定的、低损耗的传输媒质 光在大气中的传送要受到气象条件的很大限制 使信号传输受到很大阻碍。 2.高强度的、可靠的光源 太阳光、灯光等普通的可见光源，都不适合作 为通信的光源。
子，而砂子在大自然界中几乎是取之不尽、用之 不竭的，而且1公斤高纯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公斤的铝。
docin/sundae_meng
1.2 光纤通信的特点
• 光纤通信的缺点 1.光纤性质脆，需涂覆保护层 2.机械强度低 3.分路耦合不方便 4.光纤不能输送中继器所需要的电能 5.光纤切断和连接需用高精度技术和仪表器具。
docin/sundae_meng
1.1光纤发展简史
• 在通信系统中，传输的信息量与已调载频的带宽有关，提高载频频率
理论上可增加有效传输带宽及系统的信息量。未来发展应尽可能提高
波段频率。
频率
波长
名称
10 0 TH z 10 THz 1 THz 100 GH z 10 GHz 1 GHz 10 0 MHz 10 MHz 1 MHz
紫外 线
1 m
可见 光线 (光 纤通信 用）
10 m
近红 外线
10 0m
远红 外线
亚毫 米波
1 mm
毫米波(E H F)
1.1光纤发展简史
• 利用太阳光作光源，用硒晶体作为光接收器件， 成功进行了光电话的实验 ，传输距离200多米。
• 由于没有合适的光源及传输媒质，未得到发展。 • 意义：利用光波作为载波传送信息是可行的。
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1.1光纤发展简史
• 要解决两个问题 1.有稳定的、低损耗的传输媒质 光在大气中的传送要受到气象条件的很大限制 使信号传输受到很大阻碍。 2.高强度的、可靠的光源 太阳光、灯光等普通的可见光源，都不适合作 为通信的光源。
子，而砂子在大自然界中几乎是取之不尽、用之 不竭的，而且1公斤高纯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公斤的铝。
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1.2 光纤通信的特点
• 光纤通信的缺点 1.光纤性质脆，需涂覆保护层 2.机械强度低 3.分路耦合不方便 4.光纤不能输送中继器所需要的电能 5.光纤切断和连接需用高精度技术和仪表器具。
docin/sundae_meng
1.1光纤发展简史
• 在通信系统中，传输的信息量与已调载频的带宽有关，提高载频频率
理论上可增加有效传输带宽及系统的信息量。未来发展应尽可能提高
波段频率。
频率
波长
名称
10 0 TH z 10 THz 1 THz 100 GH z 10 GHz 1 GHz 10 0 MHz 10 MHz 1 MHz
紫外 线
1 m
可见 光线 (光 纤通信 用）
10 m
近红 外线
10 0m
远红 外线
亚毫 米波
1 mm
毫米波(E H F)
光纤通信技术 ppt课件
光纤通信技术
主要参考书目及网址
《光通信原理与应用》朱宗玖等 编著 清华大学出版社 《光纤通信技术》孙学康等著 人民邮电出版社
中国光纤通信 光纤在线 光电新闻网
学习意义
光纤通信技术在近30多年里得到了极大的发展， 目前它和移动通信、卫星通信已经成为电信领域 发展的基石。
掌握一些光纤通信技术有助于学习现代通信 技术和拓宽知识面,为以后的学习深造和工作做好 知识储备。
真正的奇迹是在1966年才出现。
1966年，英籍华裔学者高锟(C.K.Kao)及 其同事霍克哈姆(C.A.Hockham)在其发表的研究 论文中指出，“玻璃纤维”的严重损耗是由其 里面所含杂质（如铜、铁、铬等金属离子）太 多及石英玻璃拉制工艺的不均匀性产生的。论 文《介质纤维表面光频波导》明确提出：
从事管理、销售工作；
从事技术开发、设备制造、科研、网络运营 及维护、工程施工及安装等工作或考研。
先修课程
《通信系统原理》 《模拟电路》 《电磁场与微波技术》
目录
1 第一章 通信基础知识 2 第二章 光纤 3 第三章 光缆 4 第四章 光器件 5 第五章 光纤传输系统 6 第六章 光网络
第一章 通信基础知识
1、如果能将光纤中过渡金属离子减少到最低限 度，并改进制造工艺，有可能使光纤损耗降到 最低（预见可减小到20dB/km以下）； 2、光纤可以实现高速通信； 3、给出了光纤原始结构。
高锟(C.K.Kao)博士上述发现的重要意义在 于：指出了光纤高损耗的真正来源以及研制通 信光纤的正确方向。这一发现直接导致了在其 后数年内通信光纤制造领域所发生的质的飞跃， 以及光纤通信产业的迅速兴起。
光纤通信发明家高锟(左) 1998年在英国接受IEE授予的奖章；并于2009年
主要参考书目及网址
《光通信原理与应用》朱宗玖等 编著 清华大学出版社 《光纤通信技术》孙学康等著 人民邮电出版社
中国光纤通信 光纤在线 光电新闻网
学习意义
光纤通信技术在近30多年里得到了极大的发展， 目前它和移动通信、卫星通信已经成为电信领域 发展的基石。
掌握一些光纤通信技术有助于学习现代通信 技术和拓宽知识面,为以后的学习深造和工作做好 知识储备。
真正的奇迹是在1966年才出现。
1966年，英籍华裔学者高锟(C.K.Kao)及 其同事霍克哈姆(C.A.Hockham)在其发表的研究 论文中指出，“玻璃纤维”的严重损耗是由其 里面所含杂质（如铜、铁、铬等金属离子）太 多及石英玻璃拉制工艺的不均匀性产生的。论 文《介质纤维表面光频波导》明确提出：
从事管理、销售工作；
从事技术开发、设备制造、科研、网络运营 及维护、工程施工及安装等工作或考研。
先修课程
《通信系统原理》 《模拟电路》 《电磁场与微波技术》
目录
1 第一章 通信基础知识 2 第二章 光纤 3 第三章 光缆 4 第四章 光器件 5 第五章 光纤传输系统 6 第六章 光网络
第一章 通信基础知识
1、如果能将光纤中过渡金属离子减少到最低限 度，并改进制造工艺，有可能使光纤损耗降到 最低（预见可减小到20dB/km以下）； 2、光纤可以实现高速通信； 3、给出了光纤原始结构。
高锟(C.K.Kao)博士上述发现的重要意义在 于：指出了光纤高损耗的真正来源以及研制通 信光纤的正确方向。这一发现直接导致了在其 后数年内通信光纤制造领域所发生的质的飞跃， 以及光纤通信产业的迅速兴起。
光纤通信发明家高锟(左) 1998年在英国接受IEE授予的奖章；并于2009年
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光纤的诞生
难题之一：理想光传输介质的寻找 透明度很高的石英玻璃丝，叫做光学纤维
简称“光纤” 内窥镜 一米 衰减损耗很大 光的损耗程度是用每千米的分贝为单位来衡量的 20世纪60年代 1000dB/Km dB 在分贝学上，最重要的是要记住以下数字： +3dB=2* ，+10dB=10*， 而0dB=1*
探索时期的光通信
不论是烽火台，还是交通红绿灯、旗语，它们 都是光通信的不同形式，但是它们有一个共同点 ，就是利用大气来传播可见光，由人眼来接收。 可是这些却不是真正意义上的光通信，真正强大 的光通信应该是光纤通信。
光通信（Optical Communication）指的是一切运用 光作为载体而传送信息的所有通信方式的总称， 而不管传输所使用的媒质是什么；
光纤的诞生
发射端：太阳光作为光源，光束聚焦在震动片，使光强度随话 音的变化而变化（调制） 大气传送 接收端：光波反射到硅光电池上，使光信号变换成电流送到受 话器上（解调） 证明了用光波作为载波传送信息的可行性
光通信
真正用光来通信，必须要解决两个最根本问题：
必须有稳定的、低损耗的传输媒介 必须要找到高强度、可靠的光源
光纤的诞生
每公里10分贝就是输入的信号传送1公里后只剩 下了十分之一，20分贝就表示只剩下百分之一， 30分贝就指只剩千分之一......那么，1000分贝 ...... 此外，考虑比较复杂的波导结构 —— 放弃 难道用玻璃纤维通信希望渺茫?? ——失去信心 损耗问题如何解决？
英国标准电信实验室 英藉华人高锟（K.C.Kao) 博士
光纤通信发展的历史和现状
探索时期的光通信
➢ 烽火台通信，源于奴隶 制国家在政治和军事方 面对通信的需要。据历 史记载，早在三千多年 前，我国就有了利用烽 火台通信的方法。
1.1 光纤通信发展的历史和现状
探索时期的光通信
旗语产生于西方的大航海时代，舰船之间通过旗语来进 行联络；直到现在，各种信号旗仍然在船舶上悬挂。现 在在F1的赛车场也使用到了旗语，可以说它也是一种目 视光通信的手段。
纤维（光纤）来进行传输的通信方式。
光纤通信使用的波段
光纤通信常用的波长范围为近红外区,即从0.85 -1.6
µ
m，其频率范围约为
14
10
hz数量级，其比常用的微
波频率高 104 105倍，所以其通信容量也较常用的微波
通信原则上高 104 105。
短波长：0.8 µm ~0.9 µm 长波长：1.0 µm ~1.8 µm 超长波长：2.0 µm以上
光纤通信 （Optical Fiber Communication）则是以光
作为信息的载体，单纯的依靠光纤（光导纤维） 作为传输媒质来传送信息的通信方式。
探索时期的光通信
光电话
贝尔 1876年 发明电话 1880年 成功进行了光电话的实验 通话距离最远达到了213米 1881年 贝尔的《关于利用光线进行声音的产生与复制》
光纤通信技术在近40年里得到了极大的发展， 目前它和移动通信、数据通信已经成为电信领域 发展的基石。
课程介绍
本课程全面介绍了以下内容：
1、光纤通信系统的基本组成； 2、光纤和光缆的结构和类型，光纤的传输原理和特性，光纤
特性的测量； 3、光源、探测器和无源器件的类型、原理和性质； 4、光端机的组成和特性； 5、数字光纤通信系统（PDH和SDH）和模拟光纤通信系统 6、高速光纤通信技术和光纤复用技术 7、光纤接入网技术（EPON和GPON） 8、光纤通信的若干新技术，如EDFA、光波分复用技术、光
交换技术和光弧子通信等
第1章 绪 论
2020/9/4
本章内容
1
光纤通信概述
2
光纤通信的主要特点
3
光纤通信系统简介
4
光纤通信系统的应用
5
光纤通信系统的应用
6 光纤通信技术发展现状及展望
1.1 光纤通信的基本概念
什么是光纤通信？
➢ 光纤通信是指利用相干性和方向性极好的激光作 为载波（也称光载波）来携带信息，并利用光导
光通信的三要素：光源；传输介质；光检测； 早期光通信的共同点：
➢ 光源： 太阳光或灯光 ➢Байду номын сангаас传输介质：大气 ➢ 光检测：人眼
大气光通信优点：有一定的容量；传输距离；方便灵活 缺点：大气干扰；距离带宽有限；通信两点必须直线可 见
现代光纤通信
➢光纤通信的关键问题
1、必须要找到高强度的、可靠的光源； 2、必须有稳定的、低损耗的传输媒介； 3、高响应的光检测器件；
光纤通信
教材
教材
光纤通信技术，张新社等，人民邮电出版社
参考书
光纤通信（第二版），刘增基等，西安电子科技大学出版社 光纤通信，顾畹仪，人民邮电出版社 Fiber-Optic Communications Technology，Djafar
K.Mynbaev
学习意义
掌握一些光纤通信技术是现实需要对很多专 业提出的要求，也是形成相关人员合理知识结构 一个不可缺的重要组成部分要求。
光纤的诞生
他认为，既然电可以沿着金属导线传输，光也应 该可以沿着导光的玻璃纤维传输。 1966年7月，高锟就光纤传输的前景发表了具有 重大历史意义的论文，论文分析了玻璃纤维损耗 大的主要原因。 大胆地预言，只要能设法降低玻璃纤维的杂质， 就有可能使光纤的损耗从每公里1000分贝 降低 到20分贝／公里，从而有可能用于通信。
光纤发明人高锟 Charles K.Kao
高锟——光纤之父
论文：《光频介质纤维表面波导》1966 （Dielectric-Fiber Suface Waveguide for Optical Frequency) 提出：制造石英光纤可实现光纤通信
指出 三点：
• 光纤的容量很大 • 高纯石英光纤的损失可低达 20dB/km • 单模光纤的原理构造
波谱范围：1.67*1014Hz ~ 3.75*1014Hz
➢ 电磁波的频率的计算：根据频率、波长和光速
的关系式
f c
表1-1 各种单位的换算公式
C=3*108m/s
c/ f
1µm（微米）=10-6m 1nm（纳米）=10-9m
1Å （埃）=10-10m
1MHz(兆赫)=106Hz 1GHz(吉赫)=109Hz 1THz(太赫)=1012Hz 1PHz(拍赫)=1015Hz