清华大学-光纤通信技术详解

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清华大学-光纤通信技术详解
31、别人笑我太疯癫,我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣,抱怨者 的牢骚 ,这是 羊群中 的瘟疫 ,我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望, 辛勤耕 耘,忍 受苦楚 。我一 试再试 ,争取 每天的 成功, 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ,我继 续拼搏 。
33、如果惧怕前面跌宕的山岩,生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ,睁大 眼睛, 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ,心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的,也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ,也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做,明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生,以及整个命运 的,只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
பைடு நூலகம்

《光纤通信技术》复习题答案

《光纤通信技术》复习题答案

《光纤通信技术》复习题一.基本概念1.什么样的电磁波叫做“光”?目前的光纤通信用的是什么光?波长是多少?答:光是一种电磁波,光频为10E14HZ量级,波长为μm 量级。

可见光大约指0.4μm ~0.76μm 波长范围的电磁波。

光通信采用的波长0.85μm、1.31μm和1.55μm。

即在电磁波近红外区段。

2.光纤通信的特点?答:一、传输频带宽,通信容量大二、传输损耗低,中继距离长三、不怕电磁干扰四、保密性好,无串音干扰五、光纤尺寸小,重量轻,利于敷设和运输六、节约有色金属和原材料七、抗腐蚀性能好3.光纤的NA和LNA各是什么意义?什么是光线模式的分立性?答:入射最大角称为孔径角,其正弦值称为光纤的数值孔径。

数值孔径表示光纤采光能力的大小。

在光纤端面上芯区各点处允许光线射入并形成导模的能力是不一样的,折射率越大的位置接收入射光的能力越强。

为了定量描述光纤端面各点位接受入射光的能力,取各点位激发最高次导模的光线入射角度为局部孔径角θ’C (r) ,并定义角的正弦值为该点位的局部数值孔径LNA。

光是有一定波长的,将光线分解为沿轴向和径向的两个分量,传输光波长λ也被分为λZ和λr。

沿径向传输的光波分量是在相对的芯/包层界面间(有限空间)往返传输,根据波形可以稳定存在的条件——空间长度等于半波长的整数倍,而空间长度已由光纤结构所确定,所以径向波长分量λr不能随意了,从而导致它们夹角不能随意也即不能连续变化,即光线模式的分立性。

4.什么是光纤的色散?光纤的色散分为哪几种?在单模光纤中有哪些色散?答:脉冲信号在光纤中传输时被展宽的现象叫光纤的色散。

分为模间色散和模内色散。

模内色散又分为材料色散和波导色散。

多模光纤:模式色散和材料色散;单模光纤:材料色散和波导色散。

5.归一化频率V和截止频率VC各如何定义?有何区别和联系?答:归一化频率见书28页,截止频率见27页。

实际光纤中能够传输的导模模式必须满足V>Vc。

光纤通信技术的特征

光纤通信技术的特征

光纤通信技术的特征光纤通信技术(opticalfibercommunications)从光通信中脱颖而出,已成为现代通信的主要支柱之一,在现代电信网中起着举足轻重的作用。

光纤通信作为一门新兴技术,其近年来开展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的,也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。

一、光纤通信技术光纤即为光导纤维的简称,光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输媒介的一种通信方式。

光纤通信的原理是:在发送端首先要把传送的信息(如话音)变成电信号,然后调制到激光器发出的激光束上,使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化,并通过光纤发送出去;在接收端,检测器收到光信号后把它变换成电信号,经解调后恢复原信息。

在光纤通信系统中,作为载波的光波频率比电波的频率高得多,而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多,所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍。

光纤是用玻璃材料构造的,它是电气绝缘体,因而不需要担忧接地回路,光纤之间的串绕非常小;光波在光纤中传输,不会因为光信号泄漏而担忧传输的信息被人窃听;光纤的芯很细,由多芯组成光缆的直径也很小,所以用光缆作为传输信道,使传输系统所占空间小,解决了地下管道拥挤的问题。

光纤通信在技术功能构成上主要分为:(1)信号的发射;(2)信号的合波;(3)信号的传输和放大;(4)信号的别离;(5)信号的接收。

二、光纤通信技术的特点 (1)频带极宽,通信容量大。

光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽,光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。

对于单波长光纤通信系统,由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。

通常采用各种复杂技术来增加传输的容量,特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。

(2)损耗低,中继距离长。

在同轴电缆组成的系统中,最好的电缆在传输800MHz信号时,每公里的损耗都在40dB以上。

光纤通信技术课后部分习题答案

光纤通信技术课后部分习题答案

4.51 Calculate the pulse spreading caused by chromatic dispersion for BF04431-02 multimode grade-index fiber from SpecTran, (See Figure 3.20) operating at 1300 nm. Assume = 70 nm. S: Taking 0 = 1342.5 nm, S0 = 0.097 ps
t GI
L NA 4 L NA 4 32cN 13 32cn13
1 BR 4t
where N1 core group index of refraction
Hence, BRGI
8cn13 8 3 10 8 1.486 3 4.92 10 9 bit / s 4.92Gbit / s L NA4 1 10 3 0.200 4
P 4.34
2
4
t BR
2
2
PD=2.17 dB ( realizable!)
4.56 What is the bit-rate length limitation caused by chromatic disperson for the Spectran fiber referred to in Problem 4.51? S: (BR x L)max = 1 / [4 D()] 1 4( 2 ) D
4.55 What is meant by the term dispersion power penalty? Calculate the disperson power penalty for the pulse spread obtained in Problem 4.51. The BR is 2.5 Gbit/s. S: The amount of transmitting power required for compensating the increase bit error rate (BER) cause by attenuation is called dispersion power penalty. In Problem 4.51, ttotal = tmat = 18 ns (if fiber length is 100 km) PD(dB) = -10 log10 {exp[-(1/4 ) (ttotal)2 (BR)2]} = -10 log10 {exp[-1/4 x (18 x 10-9)2 ( x 2.5 x 109)2]} = 2.17 x 104 dB, enough to burn any type of fiber, impossible. if the fiber length is 1 km:

关于通信网络核心技术中光纤通信技术的分析

关于通信网络核心技术中光纤通信技术的分析

( 作者 单位 :西安铁 路局西 安通信段 安康通信 车
间)
( 接15 ) 上 3页
医生能在不开刀的情况下看到人体 内部的情况 。
三 、 光纤通 信技 术 的应用
在信息 的时代 ,对信息的处理渗透到了各行各业。
四 、 总结
如今社会光纤通信技术应用广泛 ,它时刻改变着人
们的生活 ,给人们带来 巨大的便利和经济效益 。并且这 项技术正在 以飞快的速度发展着。相信未来在光纤通信
链路传输系统或者各种形式的复合 网络 。对于电视节 目
的广播 ,可 以将主站到地方的所需数字通道设成广播形 势 ,各地就能收看 同样 的节 目 ] 。 ( )光纤通信在 医学上 的应用 。光纤通信 技术的 2 应用给医学带来了巨大 的变化 ,内窥镜就是通过光纤将 探人病人体 内的摄像头的拍摄画面传输到显示器上 ,使
光信号组合起来耦合到光缆线路上 同一根光纤 中进行传 输 ,在接收端将组合波长的光信号分开,恢复成原信号后
送入终端。这是一种在 一芯光纤中同时传输多波长光信
号的技术 。波分复用在商业应用中能够达 ̄ 23 ] 17 个波长 ,
而在实验水平上能够达 ̄12-- 02/ "波长。而在理论上是能够 "
(1 )光纤 光 缆技 术 。光纤 从应 用 角度 可 以分为
拉曼放大器 以及半导体光放大器【 1 ] 0
( 下转 1 7 ) 页 3
信息系 统工程 I 02 . 1 5 1 .2 2 40 3
I FOR A I N M T ON E H T C NOL OGY 信 息化 建 设
起 着主体地位 。本文介 绍光纤通信的特点、主要技术以及应用。 关键词 :光纤通信技 术;特点 ;关键技术 ;应用

光纤通信技术-第七章-光纤通信系统PPT课件

光纤通信技术-第七章-光纤通信系统PPT课件

T参考点
图7.2 假设参考数字连接组成图
(2) 假设参考数字链路(HRDL)
为了简化数字传输系统的研究,保证全程 通信质量,把假设参考数字连接(HRX)中的 两个相邻交换点的数字配线架间所有的传输系 统,复、分设备等各种传输单元,用假设参考 数字链路(HRDL)表示。
数字光纤通信系统通常将来自电端机上的 数字信号调制到光载波上经光纤传送到对端, 再解调为数字信号。数字信号经电端机解复用 后变为基带数字信号,然后送到用户端。通常 数字电端机包括数模转换电路,编解码电路, 复用和去复用电路,相关保护电路等。
不管是数字系统,还是模拟系统,输入到 光发射机带有信息的电信号,都通过调制转换 为光信号。光载波经过光纤线路传输到接收端, 再由光接收机把光信号转换为电信号。电接收 机的功能和电发射机的功能相反,它把接收的 电信号转换为基带信号,最后由信息宿恢复用 户信息。
7.1.1 光纤通信系统的组成
如图7.1所示,为光纤通信系统组成模型。 可见光纤通信系统由光发送部分、光纤和光接 收部分三部分组成。
图7.1光纤通信系统示意图
在光发射部分,信息源把用户信息转 换为原始电信号,这种信号称为基带信号。 电发射机再把基带信号转换为适合信道传 输的信号,这个转换如果需要调制,则其 输出信号称为已调信号。
3. 根据光纤通信系统所处位置分为接入网系统, 城域网系统,骨干网系统等;
4. 按光纤通信系统所采用的技术不同进行分类 等。
5. 通常我们是按照光纤通信系统中所传送的信 号是数字的还是模拟的,可将光纤通信系统 分为模拟光纤通信系统和数字光纤通信系统。 下面我们就以这种分类方法来分别介绍模拟 光纤通信系统和数字光纤通信系统的概念和 相关技术。
能传输监控、公务和区间信号; 能实现比特序列独立性,即不论传输的信息

现代光纤通信技术

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。

光纤通信技术

光纤通信技术

光的全反射与光纤的导光原理
光的全反射
当光线从一种介质射入另一种介质时,如果入射角大于某一临界角,光波将在第二种介质表面发生全 反射,即所有的光线都将被反射回第一种介质,而不会进入第二种介质。全反射是光纤导光的物理基 础。
光纤的导光原理
光线在光纤中传播时,由于光的全反射作用,光波被限制在光纤的纤芯中传播,从而实现光的定向传 输。光纤的导光原理是光纤通信中的核心技术之一。
光子集成电路与光子晶体光纤
总结词
光子集成电路和光子晶体光纤是光纤通信技术的两个重 要发展方向。
详细描述
光子集成电路是一种集成了多种光器件的光子回路,具 有高度集成、低能耗、高速传输等优点。而光子晶体光 纤则是一种新型的光纤结构,具有高非线性、高色散等 特性,为光通信带来了新的可能性。
光纤网络的可靠性、稳定性与安全性
光检测器与光接收机
光检测器
光检测器是光纤通信系统的接收端,用于将光信号转换为电信号。常用的光检 测器有光电二极管和雪崩光电二极管。
光接收机
光接收机是将光信号转换为电信号的设备,它包括光检测器、信号处理电路和 放大器等。
光纤与光缆
光纤
光纤是光纤通信系统的传输介质,用于传输光信号。光纤由纤芯和包层组成,纤 芯负责传输光信号,包层则起到保护和折射的作用。
物联网与智能交通
实时数据传输
光纤通信技术能够为智能 交通系统提供实时、可靠 的数据传输服务,支持交 通流量的监控和调度。
车辆安全与控制
光纤通信技术可以用于实 现车辆之间的信息交互, 提高车辆行驶的安全性和 控制精度。
智能停车系统
光纤通信技术可以支持智 能停车系统的建设,实现 车位信息的实时更新和车 辆快速定位。
光纤通信技术的发展历程

清华大学-光纤通信技术

清华大学-光纤通信技术

无损光纤中的光孤子传输
图8
图9
无损光纤中的光孤子传输
图 10
图 11
光孤子:利用非线性平衡色散效应 光孤子:
缺点:维持色散与非线性间 缺点: 的平衡条件过于精细, 的平衡条件过于精细,利用 非线性带来其它副作用
多种非线性效应共同作用
光纤的其它限制及解决方案
PMD补偿技术 PMD补偿技术 WDM/ETDM L+,S,S+ L+, +OTDM L波段WDM 波段WDM
WDM 色散补偿
PMD限制 PMD限制
改善PMD 改善PMD特 PMD特 性的光纤
新型光纤
OTDM
孤子
非线性限制 非零色散位移光纤 色散位移光纤
色散限制 普通单模光纤
提升容量方法:单信道比特率提高 提升容量方法:
OTDM 原理
时钟提取
MOD MOD
超短脉 冲光源
MOD
时分 解复 用器
EDFA
时钟源
2.5Gb/s 1:16 2.5 G Clock DeMultiplexer Optical Rx
2.5Gb/s Optical Output LOS/LOF +5v -5.2v
+3.3V DC TO DC Conventer
+3.3
五、WDM系统的发展趋势 WDM系统的发展趋势
单路超高速 单路超高速40Gb/s,160Gb/s,640Gb/s 超密信道间距 超密信道间距10GHz 信道数攀升 1022 Channel 展宽波长范围 Band,L-Band,S展宽波长范围C-Band,L-Band,S-Band 超长无中继 450km with remote Amp 超长传输距离 网络化

光纤通信技术

光纤通信技术
图1.1 贝尔电话系统
以上几种通信都是利用大气作为光通道,光波 传播易受气候的影响,在大雾天气,它的可见 度距离很短,遇到下雨、下雪天也有影响。也 就是这种通信不是全天候的。
• 在光器件方面,1960年使用的是固体红宝石激 光器,1961开发出氦-氖气体激光器,1970年 美国贝尔实验室研制成功可以在室温下工作的 半导体激光器。
即:第三代光纤通信
光纤通信技术发展趋势
• 继续增大通信容量和传输距离 • 光同步数字体系得到了迅速应用和发展 • 宽带业务本地用户光纤网和ATM引起世界重视 • 光电集成技术迅速发展 • 全光通信技术发展迅速
1.2 光纤通信的主要特性
1.2.1 光纤通信的优点
1. 光纤的容量大
光纤通信是以光纤为传输媒介,光波为载波的通信系统, 其载波—光波具有很高的频率(约1014Hz),因此光纤具有 很大的通信容量。
2. 损耗低、中继距离长
目前,实用的光纤通信系统使用的光纤多为石英光 纤,此类光纤在1.55μm波长区的损耗可低到0.18dB/km, 比已知的其他通信线路的损耗都低得多,因此,由其组成 的光纤通信系统的中继距离也较其它介质构成的系统长得 多。
如果今后采用非石英光纤,并工作在超长波长(> 2μm),光纤的理论损耗系数可以下降到10-3~10-5dB/km, 此时光纤通信的中继距离可达数千,甚至数万公里。
例如:在光纤线路中插入光纤放大器,便 可以组成光纤中继长途系统
又如:通过配置光波分复用和解复用可以 组成大容量波分复用系统
第2章 通信用光器件
通信 用光 器件
有源器件 无源器件
光源 光检测器 光放大器 波长转换
连接器 耦合器 波分复用器 调制器 光开关 隔离器
2.1 光纤的结构、类型及性质

浅析光纤通信技术的原理及发展趋势

浅析光纤通信技术的原理及发展趋势

DCWIndustry Observation产业观察173数字通信世界2024.03随着通信技术的飞速发展,我国于1992年开通第一个光纤通信系统,正式步入超远距离传输、超高效率传播的光纤通信时代。

近年来,光纤通信成为现代信息技术的主要方式之一[1]。

光纤通信技术主要是指光导纤维通信技术。

利用光导纤维的低损耗、大容量、远中继、易耦合等特性,实现了对光波信号的加载与传输。

1 光纤通信技术原理1.1 光纤概述光纤,就是光导纤维,又叫作介质圆波导,它的典型结构为多层同轴圆柱体[2],主要由折射率较高的纤芯与折射率较低的包层组成,最外面还有一层起到保护作用的涂覆层。

即由外而内依次为涂覆层、包层、纤芯。

光导纤维由高纯二氧化硅制成,也就是我们常说的石英玻璃。

并且在纤芯内部添加诸如磷、锗、氟化物等物质,以此提高纤芯内部折射率。

同时在包层中掺入少量氧化硼,以此降低发生在包层中的折射率,最终使得发生在纤芯中的折射率na 大于发生在包层中的折射率nb ,从而达到发生全反射的效果。

1.2 光发射机工作原理光纤通信技术解决了将电信号加载到光源上的问题。

光发射机作为光端机的一种,大多数采用直接调制的方法。

它的作用是将电端机送来的电信号调制成相应的光信号送入光纤中传输。

目前我国的光发射端机的性能要求为入纤光功率要为0.01~10 mW ,稳定性为5%~10%,消光比一般小于0.1。

其中,消光比的定义如下:光发射机一般由电路模块、驱动模块、温控模块、监测模块、保护控制模块五部分组成。

具体如图1所示。

电信号进入电路模块,经过译码、扰码、编码等过程,电信号被变成适合在光纤线路中传输的线路码型,最终经过一系列处理将电信号转变为光信号在光纤中传输。

其中,温控模块用来调整温度;监测模块用来检测光信号;保护控制模块用来调控与反馈信号。

浅析光纤通信技术的原理及发展趋势项秋实,王 淼,谢东辰,周泽鑫(江苏师范大学,江苏 徐州 221116)摘要:文章重点分析了光纤通信技术的基本原理,在此基础上给出了光纤通信系统的工作原理图,以期探究光纤通信技术的优化方案,并对其今后的发展趋势做出预测,为现代光纤通信的发展提供理论性参考。

《光纤通信技术》课后习题参考答案[35页]

《光纤通信技术》课后习题参考答案[35页]

《光纤通信技术》课后习题参考答案习题1:一.选择题1.光纤导光原理要求纤芯区的折射率( A ) 包层的折射率。

A. 大于B. 小于C. 等于D.以上都正确2.单模光纤芯区直径比多模光纤芯区直径( B )。

A. 大B. 小C. 相等D. 以上都正确3.( A )又称非零色散光纤,主要用于高速TDM系统和WDM系统。

A. G.655B. G.652C. G.654D. G.6534.光纤的包层直径为( C )。

A. 150umB. 250umC. 125umD.100 um5.通过在纤芯中掺(A )来提高折射率。

A.氧化锗B. 氧化硼C.氟D.饵6.通过在包层中掺( B )来降低折射率。

A. 氧化锗B. 氧化硼C.氧化磷D. 饵二.填空1.光纤的包层直径为125μm ,多模光纤的纤芯区比单模光纤的纤芯区大(大/小)。

2.光纤的传输特性主要是指色散、衰减。

3.光缆结构简单可分为缆芯、加强件、护层。

4.光纤成缆可以有多种结构,分为层绞式、束管式,骨架式和带状式。

5. G.652 是标准单模光纤, G..653 是色散位移光纤(G652/G653/G654/G655)。

6.色散和衰减是光纤的主要传输特性,描述光纤色散的参数是色散系数,其单位是ps/nm·km,描述光纤衰减的参数是损耗系数,其单位是dB/km 。

三. 综合1.光纤损耗的分类。

答:损耗吸收损耗散射损耗杂质离子的吸收本征吸收过渡族金属离子OH-离子紫外吸收红外吸收制作缺陷本征散射及其它瑞利散射布里渊散射拉曼散射折射率分布不均匀芯-涂层界面不理想气泡、条纹、结石2. 说明光纤色散的分类,指出多模光纤以那种色散。

光纤的几何特性包含哪几项?答:在光纤中一般把色散分成模间色散、色度色散、偏振模色散。

多模光纤主要以模间色散为主。

光学特性主要有:截止波长、模场直径3. 某光缆金属加强构件、松套层填充式、铝-聚乙烯粘结护套、皱纹钢带铠装、聚乙烯套通用室外光缆,包含24根B1.1类单模光纤,请写出该光缆的型号。

关于光通信与光网络技术介绍

关于光通信与光网络技术介绍

关于光通信与光网络技术介绍最近有网友想了解下光通信与光网络技术的知识,所以店铺就整理了相关资料分享给大家,具体内容如下.希望大家参考参考光通信与光网络技术介绍一:光通信技术是一种以光波为传输媒质的通信方式常用的光通信有:大气激光通信信息以激光束为载波,沿大气传播。

它不需要敷设线路,设备较轻,便于机动,保密性好,传输信息量大,可传输声音、数据、图像等信息。

大气激光通信易受气候和外界环境的影响,一般用作河湖山谷、沙漠地区及海岛间的视距通信。

光纤通信是一种有线通信,光波沿光导纤维传输。

光源可以是激光器(又称半导体激光二极管),也可以是发光二极管。

光纤通信传输衰减小、容量大、不受外界干扰、保密性好,可用于大容量国防干线通信和野战通信等。

光纤有三个低损耗窗口:850nm,1310nm,1550nm。

蓝绿光通信是一种使用波长介于蓝光与绿光之间的激光,在海水中传输信息的通信方式,是目前较好的一种水下通信手段。

红外线通信是利用红外线(波长 300 ~ 0.76 微米)传输信息的通信方式。

可传输语言、文字、数据、图像等信息,适用于沿海岛屿间、近距离遥控、飞行器内部通信等。

其通信容量大、保密性强、抗电磁干扰性能好,设备结构简单,体积小、重量轻、价格低。

但在大气信道中传输时易受气候影响,传输的距离也就是4000米。

紫外线通信是利用紫外线(波长 0.39 ~60 × 10 微米)传输信息的通信方式。

其基本原理与红外线通信相似,与红外线通信同属非激光通信。

因为激光是一种方向性极强的相干光,沿光纤传输是目前最理想的恒参信道。

从发展的观点看,激光通信特别是光纤通信将被广泛采用。

光通信与光网络技术介绍二:光纤通信技术已渗透到了电信网的接人网、本地网(接人中继网)和长途干线网(骨干网)之中。

由于价格和用户所需带宽的问题.短时间内完全实现全部光纤接人到户还不现实.但是长远来看,实现全部光纤入户是社会发展的必然性,而同时对光网络工程师的人才需求也将越来越大。

光纤通信技术 ppt课件

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
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•波长稳定、窄线宽 •高速、小啁啾调制
增益平坦、宽带、较高输出功率
面临的问题
提升对L波段的器件要求
L波段放大器,(L波段EDFA+拉曼放大器) L波段的各种光子器件: LD, WDM, 隔离器…… DCF!?
面临的问题
多波段带来的问题:非线性
非线性不可完全补偿,它将恶化OSNR,成 为WDM系统容量提高的主要限制,它源于
光纤通信技术
课程总结
王建萍
jpwang@
信息光电子研究所 清华大学电子工程系
驱动电路
中继器
光电二 极管 光纤 放大器 判决器
调制器
光源
光纤
一、光发射机


激光器是一种阈值器件。 激光器的瞬态特性影响着调制信号的质量。 调制码型:NRZ、RZ、CRZ、CSRZ 前向纠错(FEC)是数字通信系统中应用的基本 差错控制方式之一,其原理是发端在信息比特后 附加冗余的校验比特,即进行编码,接收端译码 的同时,在纠错能力范围内,自动纠正传输中的 错误,而无需信息的重发。其编码增益能给系统 提供几个dB的富裕度。PMD
多种非线性效应共同作用
光纤的其它限制及解决方案
PMD补偿技术 WDM/ETDM L+,S,S+ +OTDM
PMD限制
改善PMD特 性的光纤
新型光纤
L波段WDM
WDM 色散补偿
OTDM
孤子
非线性限制
非零色散位移光纤
色散位移光纤
色散限制 普通单模光纤
提升容量方法:单信道比特率提高
OTDM 原理
时钟提取
用于全光网的光通信器件:动态波长的提供
四、光接收机


光接收机的灵敏度
灵敏度恶化——功率代价


误码率曲线
眼图 Transponder
Laser Disablea Laser Biss Mon
2.5Gb/s 2.5 G Data Optical Tx
2.5Gb/s Optical Output 2.5GHZ
Line Loop Back
1:16 Multiplexer
DO IN D15 IN
Local Loop Back
2.5GHz PLL Clock Syn
155 Mb/s Ref Clock LOOP Back(2)
二、光 纤


光纤的损耗;
光纤的色散;

光纤的非线性
色散展宽是提高通信速率的主要障碍
图1
图2
零色散 波长
< D 正常色散区 2>0, D<0 红快兰慢 光脉冲的较高的频率分量 (兰移)比较低的频率分 量(红移)传输得慢
> D 反常色散区 2<0, D>0兰快红慢 光脉冲的较高的频率分量 (兰移)比较低的频率分 量(红移)传输得快
小型化、智能化:能灵活地动态控制 全光纤化(基于光纤光栅)和半导体功能器件集成化
高可靠:通信设备要求连续使用寿命25年
产品走向:市场、技术难度、成本(backbone-metro-access)
下一代WDM网络中的光通信器件
S波段和L波段应用的光通信器件
基于技术组合的用于超密集波分复用的光通信 器件(如:WDM和光开关可组合成一个全光的波长 路由器) 用于城域网的 WDM器件:低价、可扩展和分插 复用 用于 40Gb/s 系统的光通信器件:低色散,宽带 宽的波分复用器件、动态增益均衡、动态色散控制
光电子器件的新进展
光通信器件是光通信系统的基础,没有器件就没有系统,往 往一个新器件的出现可以引起整个系统的重大革新。目前器件 的发展和升值方向为: 波长可选择、可调谐:多波长激光源、可调谐光探测器、波 分复用 / 解复用器、波长转换器、增益平坦光放大器、光开关 矩阵、可调色散补偿器、可调谐光滤波器…… 集成化:多功能集成、有源和无源集成
色散诱导啁啾
啁啾高斯脉冲展宽因子T1/T0随传输距离的变化
同号时2C>0,啁啾高 斯脉冲单调展宽的速度 比无啁啾脉冲的快
异号时2C<0 , 在传输初始阶段 脉冲宽度变窄, 而后迅速展宽
无啁啾脉冲,不论色散正 负,脉宽随[1+(z/LD)2]1/2 成比例展宽
光纤中的非线性自相位调制
附加相移: 折射率: n n0 n2 I 非线性 克尔效应 自相位调制
三、光器件







激光器(可调谐) 放大器(增益均衡) 调制器 探测器(波长选择) 光隔离器 环行器 光开关 波长变换器 上下话路器 分束/合束器 波分复用/解复用器 滤波器




受激辐射 非线性效应 半导体光电效应 基于晶体的电光、磁 光、声光效应 基于波导的电光、磁 光、声光效应 基于光纤的电光、磁 光、声光效应 微机械 干涉 波导或光纤中的模式 耦合
MOD MOD
超短脉 冲光源
MOD
时分 解复 用器
A
时钟源
MOD
耦合器
接收机
MOD
延时
提升容量方法:多波段
WDM(波分复用)
窄带、小串话、稳定滤波
光发射机 1 光发射机 2 光发射机 3
EDFA
1 光接收机 2 光接收机
3 光接收机
光发射机
N
复用器
解复用器 N 光接收机
•高灵敏度 •宽动态范围
展宽
无畸变一阶 光孤子传输 高阶光孤子 传输
脉冲呈压窄、展宽、分裂、复原周期性变化
色散与非线性自相位调制共同作用
无损光纤中的光脉冲传输
无损光纤中的光孤子传输
图8
图9
无损光纤中的光孤子传输
图 10
图 11
光孤子:利用非线性平衡色散效应
缺点:维持色散与非线性间 的平衡条件过于精细,利用 非线性带来其它副作用

开辟新窗口(L-Band…)

物理效应: 宽频带导致的SRS... 光纤非线性 物理效应: FWM, XPM… 光纤非线性

增加信道密度

几种技术方案


拉曼分布放大FRA 前向纠错技术FEC 传输光纤 信号调制格式 新型可调谐器件 如何应对PMD?补偿?好光纤? 3R再生
2n2 IZ
2n2 Z dI dt
附加频移:
正啁啾 反常色散 压窄 (t↑→ω↑)
色散与非线性自相位调制共同作用
光脉冲具有一定的谱宽 非线性自相位调制
正常色散 反常色散 反常色散
展宽 压窄
上啁啾
★ LD<LNL 色散占优势
★ LD=LNL 色散与非线 性效应平衡 ★ LD>LNL 非线性效应 占优势
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