北京邮电大学光纤通信完整版精品课件
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光纤通信基本知识ppt课件
VC-3
VC-4
复用段层网络 再生段层网络 物理层网络
27
电路层
低阶 高阶
通道层
SDH 传送层
段层 传输 媒质层
完整最新ppt
SDH的承载业务
L5~7
Application
L4
TCP/UDP
L3
IP
L2 ATM FR PPP/HDLC LAPS SDL
L1
SDH
L0
WDM
FR: Frame Relay
6
7
MSOH
8
9
23
9列
261列
完整最新ppt
SDH开销字节的分层
分支
分支
--分支组装
POH
--分支取出
POH插入 MSOH
MSOH
POH提取 MSOH
插入
提取
RSOH RSOH RSOH RSOH RSOH
插入
提取/插入
提取
载波
载波
光接口
光接口
光接口
物理线路
物理线路
终端
再生器
终端
通道层 复用层 再生层 物理层
21
完整最新ppt
SDH的比特率
等级 STM-1
速率（Mb/s） 155.520
STM-4
622.080
STM-16 2488.320
STM-64 9953.280
22
完整最新ppt
SDH的帧结构
STM-1的帧结构
125us 9x270=2430个字节
第1行
2
RSOH
3
4 AU PTR
5
净荷（含POH）
35
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
《光纤通信第六章》课件
光纤通信的基本原理
1
光的传播特性
2
详细阐述光信号在光纤中的传播特性，
包括色散、衰减等。
3
全内反射原理
解释光纤的工作原理，包括入射角大于 临界角时光的全内反射现象。
光纤组成和结构
介绍光纤的主要组成部分和结构，包括 纤芯、包层、包层折射率等。
光纤通信的发展历史
发展初期
回顾光纤通信的起源和最早的实 践。
2
数据中心
介绍光纤通信在数据中心中的关键作用，如高速数据传输。
3
光纤内窥镜。
总结和展望
1 技术进步
总结光纤通信技术的发展趋势，如更高带宽和更低的成本。
2 未来应用
展望光纤通信在未来的各个领域中的应用前景，如智能城市和物联网。
3 贡献和机遇
强调光纤通信为社会带来的巨大贡献，并指出其未来的发展机遇。
互联网革命
探讨光纤通信在互联网革命中的 重要角色。
现代应用
介绍光纤通信在现代通信网络中 的广泛应用。
光纤传输技术
单模光纤
解释单模光纤的特点和适用范围。
多模光纤
介绍多模光纤的特性和应用领域。
波分复用技术
探讨光纤通信中的波分复用技术及其优势。
光纤通信的应用
1
电信领域
探索光纤通信在电信网络中的广泛应用，如电话、宽带等。
《光纤通信第六章》PPT 课件
本课件将详细介绍光纤通信的基本原理、发展历史、传输技术、应用以及总 结展望，让您全面了解光纤通信的魅力与应用前景。
引言
光纤通信已经成为现代通信的主要形式。它通过利用光信号进行信息传输，具有高速、大容量和低损耗的特点。 本节将介绍光纤通信的基本概念、优势以及它在现代社会中的重要性。
北邮《光纤通信技术》
假设每段的误码率为10 假设每段的误码率为10-12，n=50，则总系统 n=50， 误码率为50 50× 误码率为50×10-12，如果其中有一段的误码率增 加为10 加为10-7，则总系统的误码率为： 则总系统的误码率为： BER = 1*10-7 + 49*10-12 ≈10-7 在一个多中继器的光缆系统中， 在一个多中继器的光缆系统中，其误码率性 能由最差一段的误码率来确定。 能由最差一段的误码率来确定。
（2）输入接口 利用输入接口可将PCM 利用输入接口可将PCM电发射机送来的 PCM电发射机送来的 双极性码变换成适合于光缆中传输的单 极性码。 极性码。
在光发射端机一侧设置有一个接口称之为 输入接口，与PCM 电发射端机相联。接口除了 电发射端机相联。 输入接口， 通常应该考虑经电缆衰减后的信号幅度大小和 阻抗以外，还要特别注意脉冲码型。 阻抗以外，还要特别注意脉冲码型。
一．准同步数字系列 (PDH) PDH有两种基础速率 PDH有两种基础速率: 有两种基础速率: （1） 1.544Mb/S，如美国、日本等； 1.544Mb/S，如美国、日本等； （2） 2.048Mb/S ，如我国、欧洲各国，各 如我国、欧洲各国， 次群之间的路数关系是4倍递增， 次群之间的路数关系是4倍递增，而速率 关系大于4 关系大于4倍。
8.2 光纤通信同步数字系列简介 光纤通信的数字系列=传输制式= 光纤通信的数字系列=传输制式=传输容量 （1）准同步数字系列 (Plesiochronous Digital Hierarchy, PDH) （2）同步数字系列 (Synchronous Digital Hierarchy， SDH ) Hierarchy，
8-1-1
（1）电发射端机
电发射端机的任务就是将用户的模拟信号转变 成为数字信号， 成为数字信号，并把许多个用户的信号合并起 来。
光纤通信课件PPT课件
.
25
.
26
并行系统中的光纤互连
• 光多路复用
– 时分复用（TDM） – 频分复用（FDM） – 波分复用（WDM）
• 解复用
– 棱镜 – 衍射光栅 – 阵列波导光栅 – 干涉滤光片 – 布拉格光纤光栅法
.
27
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28
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29
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30
• 加/减多路复用（OADM）
.
31
光无源器件
.
32
• 跳线
.
3
课程简介
• 光通信基础知识 • 光通信器件基础 • 光链路及光开关 • 光网络中的全息技术 • 光网络中的空间光调制器 • 光网络中的光纤旋转连接器
.
4
光开关
用于光交换 设备及系统 中实现全光 层次的路由 选择、波长 选择等功能
.
5
全息技术
用一条激光束将一个
物体照亮，使其反射
到那个底板上去，再
• 无需考虑信号频率变化的影响 • 光速c=299792458m/s • 可见光的频率范围处在430万亿赫兹（红光）与750万亿赫兹
（紫光）之间
• 整个光谱的频率可小到十亿赫兹之下（电磁波），大到3 X 10 10 十亿赫兹之上（γ射线）。
– 复用
• 波分复用
.
15
• 光学并行性
– 电子之间通过电磁场相互作用 – 光波导可相互穿越（交叉角>10度） – 光互连不受平面或准平面的限制 – 光互连密度的限制
3
4
(b )
.
37
• 密集波分复用（DWDM）
– 850nm
– S波段：1310nm
– C波段：1550nm
– L波段：1625nm
《光纤通信》课件第2章 光纤
图 2.5 光纤的折射率分布 (a) 阶跃分布； (b) 三角分布； (c) 高斯分布
根据光纤横截面上折射率分布的情况来分类， 光 纤可分为阶跃折射率型和渐变折射率型（也称为梯度 折射率型）， 即阶跃光纤和渐变光纤。
阶跃光纤： 在纤芯中折射率的分布是均匀的， 常 用n1表示， 在纤芯和包层的界面上折射率发生突变。
光缆的最主要的技术要求是保证在制造成缆、 敷 设以及在各种使用环境下光纤的传输性能不受影响并 具有长期稳定性。 其主要性能有：
(1) 机械性能： 包括抗拉强度、 抗压、 抗冲击和 弯曲性能。
(2) 温度特性： 包括高温和低温温度特性。 (3) 重量和尺寸： 每千米重量(kg/km)及外径尺寸。
其中最关键的是机械性能， 它是保持光缆在各种 敷设条件下都能为缆芯提供足够的抗拉、 抗压、 抗弯 曲等机械强度的关键指标。 必须采用加强芯和光缆防 护层（简称护层）， 根据敷设方式的不同， 护层要求 也不一样：
图 2.3 光纤制造的拉丝工艺
2.1.4 光缆的技术要求 为了构成实用的传输线路， 同时便于工程上安装
和敷设， 常常将若干根光纤组合成光缆。虽然在拉丝 过程中经过涂覆的光纤已具有一定的抗拉强度， 但仍 经不起弯折、 扭曲等侧压力， 所以必须把光纤和其他 保护元件组合起来构成光缆， 使光纤能在各种敷设条 件下和各种工程环境中使用， 达到实际应用的目的。
状式和束管式四大类。 图2.4为各类光缆的典型结构示 意图。 我国和欧亚各国多采用前两种结构。
层绞式光缆结构(图2.4(a))与一般的电缆结构相似， 能用普通的电缆制造设备和加工工艺来制造， 工艺比 较简单， 也较成熟。 这种结构由中心加强件承受张力， 而光纤环绕在中心加强件周围， 以一定的节距绞合成 缆， 光纤与光纤之间排列紧密。
《光纤通信》课件
总结词
海底光缆通信系统是光纤通信的重要应用之 一，它实现了跨洋、跨国之间的高速、大系统利用光纤作为传输介质， 通过海底光缆将各个国家和地区连接起来， 实现了高速、大容量的信息传输。这种系统 广泛应用于国际通信、广播电视、金融交易 等领域，对于全球信息交流和经济发展具有 重要意义。
光纤通信系统组成
光发信机
将电信号转换为光信号，通过光纤传输。
光纤
传输光信号的介质，具有低损耗、高带宽等 特点。
光收信机
将光信号转换为电信号，实现信息的接收和 解调。
中继器
用于延长传输距离和提高信号质量，包括光 放大器、光检测器等组件。
02
光纤基础知识
光的本质与传播
光的波粒二象性
光既具有波动特性，又具有粒子 特性。在光纤通信中，利用光的 波动特性进行信息传输。
《光纤通信》课件
目录 Contents
• 光纤通信概述 • 光纤基础知识 • 光纤通信技术 • 光纤通信应用 • 光纤通信发展趋势与挑战 • 案例分析
01
光纤通信概述
光纤通信定义
01
光纤通信是一种利用光波在光纤 中传输信息的通信方式。它通过 光信号的调制和传输，实现信息 的传递和交换。
02
光纤通信具有传输容量大、传输 距离远、传输损耗低、抗电磁干 扰等优点，是现代通信网络的重 要组成部分。
光纤通信发展历程
1960年代
激光的发明为光纤通信奠定了 基础。
1970年代
低损耗石英光纤的研制成功， 为光纤通信的实用化创造了条 件。
1980年代
光纤通信进入实用化阶段，广 泛应用于电话、有线电视等领 域。
1990年代至今
光纤通信技术不断发展，传输 速率和传输距离不断提高，成 为现代通信网络的主流技术。
光纤通信介绍-PPT
•本征吸收：是光纤基础材料(如SiO2)固有的吸收，不是 杂质或缺陷引起的，因此，本征吸收基本确定了某一种 材料吸收损耗的下限。 •杂质吸收：由光纤材料的不纯净而造成的附加吸收损 耗。
损耗起因（二）
散射损耗：由于光纤的材料、形状、折射率分布等
的缺陷或不均匀，使光纤中传导的光与微小粒子相碰撞 发生散射，由此产生的损耗。
分类： 同质结半导体激光器：早期使用，阈值电流高 异质结半导体激光器：阈值电流小，发光强度高
工作特性： 阈值特性 光谱特性 温度特性 转换效率
半导体发光二极管(LED)
半导体发光二极管(LED)是无阈值器件，没有光学谐振腔， 发光只限于自发辐射，发出的是荧光。 半导体发光二极管(LED)工作特性：
模间色散
多模光纤中，各传输模式路径不同，到达出射端时间不同， 从而引起光脉冲展宽，产生的色散。
材料色散
由于光纤材料的折射率随光波长而变化，使得信号各频率 成分群速不同，引起脉冲展宽的色散现象。
波导色散
把具有一定波谱线宽的光源发出的光脉冲射入到光纤后， 由于不同波长的光传输路程不完全相同，所以到达光纤出 射端时间不同，从而使脉冲展宽的色散。
规率减少: P(L)=P(0)10(α L/10)
式中： P(0)－在L＝0处注入光纤的光功率 P(L)－传输到轴向距离L处的光功率
衰减系数α（L） ＝－(10/L)㏒[P(L)/P(0)] dB/km
衰减谱
衰减系数与波长的函数关系
损耗起因（一）
吸收损耗：光波通过光纤材料时，一部分 光能变成热能，造成光功率的损失。
1550nm波长最低衰减光纤（G.654光纤）
选用纯SiO2芯来降低光纤的衰减 最大优点：在1550nm波长的最低衰减为0.18dB/km 制造困难，价格昂贵，适用于海底光缆。
损耗起因（二）
散射损耗：由于光纤的材料、形状、折射率分布等
的缺陷或不均匀，使光纤中传导的光与微小粒子相碰撞 发生散射，由此产生的损耗。
分类： 同质结半导体激光器：早期使用，阈值电流高 异质结半导体激光器：阈值电流小，发光强度高
工作特性： 阈值特性 光谱特性 温度特性 转换效率
半导体发光二极管(LED)
半导体发光二极管(LED)是无阈值器件，没有光学谐振腔， 发光只限于自发辐射，发出的是荧光。 半导体发光二极管(LED)工作特性：
模间色散
多模光纤中，各传输模式路径不同，到达出射端时间不同， 从而引起光脉冲展宽，产生的色散。
材料色散
由于光纤材料的折射率随光波长而变化，使得信号各频率 成分群速不同，引起脉冲展宽的色散现象。
波导色散
把具有一定波谱线宽的光源发出的光脉冲射入到光纤后， 由于不同波长的光传输路程不完全相同，所以到达光纤出 射端时间不同，从而使脉冲展宽的色散。
规率减少: P(L)=P(0)10(α L/10)
式中： P(0)－在L＝0处注入光纤的光功率 P(L)－传输到轴向距离L处的光功率
衰减系数α（L） ＝－(10/L)㏒[P(L)/P(0)] dB/km
衰减谱
衰减系数与波长的函数关系
损耗起因（一）
吸收损耗：光波通过光纤材料时，一部分 光能变成热能，造成光功率的损失。
1550nm波长最低衰减光纤（G.654光纤）
选用纯SiO2芯来降低光纤的衰减 最大优点：在1550nm波长的最低衰减为0.18dB/km 制造困难，价格昂贵，适用于海底光缆。
光纤通信课件第一章
1970-1980年代
光纤通信技术的初步商业化，长距离 光纤通信系统开始建设。
光纤通信的应用领域
电信网络
电力通信
轨道交通
光纤通信是现代电信网 络的核心技术，用于语 音、数据和视频传输。
光纤通信用于智能电网、 变电站自动化等电力系
统的通信。
光纤通信用于列车控制 系统、信号传输和视频
监控等。
物联网
光纤通信支持物联网设 备的互联互通，实现远
光的干涉与衍射
光的波动性表现为干涉和衍射现象，这是光波特有的性质。干涉是指两束或多束 相干光波在空间某些区域相遇时，相互叠加产生加强或减弱的现象；衍射是指光 波在传播过程中遇到障碍物时，绕过障碍物继续向前传播的现象。
光纤的结构与制造
光纤结构
光纤由纤芯、包层和涂覆层三部分组成。纤芯是光纤传输光信号的部分，包层 用于保护纤芯并起到光信号的限制作用，涂覆层起到保护光纤不受外界环境影 响的作用。
随着互联网和云计算的快速发展，数据传 输需求不断增加，超高速光纤通信技术应 运而生。该技术通过采用先进的调制解调 技术和信号处理算法，提高了数据传输速 率和传输距离，同时降低了传输成本。
光子集成与光电子集成技术
总结词
光子集成与光电子集成技术是实现小型化、 高效化光纤通信系统的关键技术。
详细描述
光子集成和光电子集成技术通过将多个光器 件集成在一个芯片上，实现了小型化和高效 化的光纤通信系统。这种技术可以降低系统 的复杂性和成本，提高系统的可靠性和稳定 性，是未来光纤通信发展的重要方向之一。
光量子通信技术
总结词
光量子通信技术利用量子力学原理实现信息 传输，具有高度安全性、可靠性和保密性。
详细描述
光量子通信技术利用量子态的不可复制性和 量子纠缠等原理，实现了高度安全、可靠和 保密的信息传输。这种技术可以应用于军事 、政府、金融等领域，具有广阔的应用前景
光纤通信原理 精品课 讲义(全套)PPT课件
第二章 光纤和光缆
光纤作为光纤通信系统的物理传输媒 介，有着巨大的优越性。
本章首先介绍光纤的结构与类型，然 后用射线光学理论和波动光学理论重点分 析光在阶跃型光纤中的传输情况，最后简 要介绍光缆的构造、典型结构与光缆的型 号。
2.1 光纤的结构与类型 2.2 光纤的射线理论分析 2.3 均匀光纤的波动理论分析 2.4 光 缆
在高锟理论的指导下，1970年美国的 康宁公司拉出了第一根损耗为20dB/km的 光纤。
1977年美国在芝加哥进行了 44.736Mbit/s的现场实验，1978年，日本开 始了32.064Mbit/s和97.728Mbit/s的光纤通 信实验；1979年，美国AT&T和日本NTT 均研制出了波长为1.35μm的半导体激光器，
2.1 光纤的结构与类型
2.1.1
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，如图2.1所示。
图2.1 光纤结构示意图
2.1.2
光纤的分类方法很多，既可以按照光纤截 面折射率分布来分类，又可以按照光纤中 传输模式数的多少、光纤使用的材料或传 输的工作波长来分类。
1.1.1 早期的光通信
到了1880年，贝尔发明了第一个光电 话，这一大胆的尝试，可以说是现代光通 信的开端。
在这里，将弧光灯的恒定光束投射在 话筒的音膜上，随声音的振动而得到强弱 变化的反射光束，这个过程就是调制。
图1.1 贝尔电话系统
贝尔光电话和烽火报警一样，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。
北邮现代通信技术PPT课件
电信网的功能可以归纳为两大类： 传送(Transport)功能 实现任何电信信息从一点到另一点(或另一些 点)的传递 控制(Control)功能 实现辅助业务和操作维护功能
传送：侧重于从信息传递的功能过程描述 传输：侧重于从信息信号通过具体物理媒质
传递的物理过程来描述
传送网：将网络的传送功能的集合看作一 个逻辑的网络
TR
SM
TR
line：线路系统 radio：无线系统
DXC：数字交叉连接设备 EA：外部接入设备
SDH接口的速率等级 STM-N, N=1, 4, 16, 64… STM: Synchronous Transport Module 同步传送模块
系列等级
STM-1 STM-4
STM-16 STM-64
(19)N列
RSOH 13 行
MSOH 59 行
l9行 (10270)N列
第4行 l9列
72字节/帧 2349字节/帧 4.608Mbit/s 150.336Mbit/
STM-1(N) 的开销
◆段开销SOH(Section OverHead)
再生段开销RSOH 复用段开销MSOH
(字节的功能与应用P189-196)
◆通道开销POH(Path OverHead)
高阶通道开销HPOH 低阶通道开销LPOH
(字节的功能与应用P200-203)
STM-1段开销安排
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 A1 A1 A1 A2 A2 A2 J0
2 B1
E1
F1
3 D1
D2
D3
4
AU-4 Pointer
传送：侧重于从信息传递的功能过程描述 传输：侧重于从信息信号通过具体物理媒质
传递的物理过程来描述
传送网：将网络的传送功能的集合看作一 个逻辑的网络
TR
SM
TR
line：线路系统 radio：无线系统
DXC：数字交叉连接设备 EA：外部接入设备
SDH接口的速率等级 STM-N, N=1, 4, 16, 64… STM: Synchronous Transport Module 同步传送模块
系列等级
STM-1 STM-4
STM-16 STM-64
(19)N列
RSOH 13 行
MSOH 59 行
l9行 (10270)N列
第4行 l9列
72字节/帧 2349字节/帧 4.608Mbit/s 150.336Mbit/
STM-1(N) 的开销
◆段开销SOH(Section OverHead)
再生段开销RSOH 复用段开销MSOH
(字节的功能与应用P189-196)
◆通道开销POH(Path OverHead)
高阶通道开销HPOH 低阶通道开销LPOH
(字节的功能与应用P200-203)
STM-1段开销安排
1
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3
4
5
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9
1 A1 A1 A1 A2 A2 A2 J0
2 B1
E1
F1
3 D1
D2
D3
4
AU-4 Pointer
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φ>φc 光在纤芯与包层间发生全反射.
最大入射角 θmax
sinθmax = n1sin(90º-φc)=(n1²-n2²)½
4. 光的传输(阶跃多模,几何光学)
光纤的数值孔径
NA= sinθmax =(n1²-n2²)½ ≈ n1(2Δ)½
NA反映光纤的集光能力.
相对折射率差
Δ= (n1-n2)/n1
子午线最大时延差 Δτd (群时延)
Δτd
sinLφc-L
c/n1
=
Ln1 c
•
n1-n2 n2
≈
nc1Δ•L
=其中 L 为光纤长度.
Δτd 导致光脉冲展宽 (带宽减小).
§1.2 光纤的传输性质
1.光纤的损耗
固有损耗
□材料的本征吸收 ----红外吸收----分子振动 ----紫外吸收----电子跃迁
教学方法
□以概念为主 □介绍典型实例 □实验
本课程教学计划
学习方法
□以掌握概念为主 □有‘数字’概念 □重视对曲线的理解 □重视对框图的理解 □学会接受工程近似 □学会接受和利用前人的成果 □标准和指标
本课程教学计划
本课程的重要性
□光纤通信的地位 □知识结构的完整性 □工程素质的培养
3. 常用光纤
单模光纤(普通)
r
n 2b
2a
芯径(2a): <10μm 包层直径(2b): 125μm
3. 常用光纤
单模光纤又有很多种,详细内容将在后面介 绍.
4. 光的传输(阶跃多模,几何光学)
n2
n0=1
φ
n1
θ
临界角 φc
n2
α
n1
2
αα1
n1sinα1 1=n2sinα2
φc=arcsin(n2/n1)
光纤通信发展现状
国际
□整个行业2003年起全面复苏 □大量新技术出现及进入实用 □全球已敷设5亿公里光缆
国内
□90年代已实现大的网络布局(“八纵”, “八横”) □2006年西藏实现“镇镇通光缆” □已铺设5千万公里光缆 □国内厂商纷纷国外“拿单”
光纤通信的特点
容量大 中继距离长 不怕电磁干扰 保密性好，无串话干扰 尺寸小，重量轻 原料丰富 (节约有色金属) 经济 !!!
按传输模式分类
多模： 能传多个模式 单模： 只能传基模
3. 常用光纤
阶跃多模光纤
r
n2
2b
n1
n
2a
芯径(2a): 50μm, 62.5μm 包层直径(2b): 125μm
3. 常用光纤
渐变折射率多模光纤
r
n2
2b
n1
n
2a
芯径(2a): 50μm, 62.5μm 包层直径(2b): 125μm
半导体激光器实现室温下连续工作
45Mb/s
0.85μm
多模
100Mb/s
1.3μm!!
多模
140-622Mb/s 1.3μm
单模!!
2.5Gb/s
1.55μm!!
单模
2.5-10Gb/s 1.55μm
光放大!!
2.5-40Gb/s DWDM!!
发展方向
大容量
□高速 □多波长
长距离 网络化 智能化 多业务融合 向用户端延伸
AllW ave vs. Conventional Fiber
M ore Usable O ptical Spectrum
A llW ave offers >50%
0.6
m ore DW DM channels!
20
0.5 A dditional channels are
in O ptim um D ispersion range for 10 G b/s DW DM
§1.1 光纤的结构分类和光的传输
1. 光纤的结构
纤芯 --高透明材料
包层 --高透明材料
涂敷层 --保护层 包层折射率略小于纤芯. 材料： 高纯度 SiO2 搀杂
纤芯： GeO2•SiO2, P2O5•SiO2 包层： B2O3•SiO2
2. 光纤的分类
按折射率分布分类
阶跃折射率： 纤芯折射率分布均匀 渐变折射率： 纤芯折射率连续变化
光纤通信
绪论
扩大通信容量的方法: 提高载波频率。 光波也是一种电磁波，可以作为载波。
电磁波谱
光纤通信发展的历史
1880 1966 1970 1970 73-76 76-82 82-今 90-今 95-今 98-今
贝尔
光电话
高锟
提出光导纤维概念
康宁公司 生产出低损耗光纤(20dB/km)
□材料的本征散射 ----瑞利散射 (折射率微观不均匀引起)
非固有损耗
□杂质吸收 ----OH根吸收 (光能→振动) □波导散射 ----宏观上的不均匀
1. 光纤的损耗
损耗系数 α
Pi
Po
L
α=
10 L
lg
Pi Po
(dB/km)
α=
1 [Pi(dBm)-Po(dBm)]
C onventional Fiber (1440-1625 nm )
10
230 ch
A llW ave Fiber (1335-1625 nm )
360 ch
0
0.3
5th
AllW ave
0.2
elim inates the 1385 nm w ater peak
0.1 1200
本课程教学计划
信号源 信号源
电端机
光纤
光纤
光发 送机
中继
光接 收机
电端机
课程内容
□光纤 □光发送机 □光接收机 □系统,系统设计 □新技术 □测量!!
本课程教学计划
课程安排
□51学时 □其中测量及实验约12学时!!
教材
□《光纤通信系统》顾畹仪 北邮出版社
本课程教学计划
课程特点
□内容多 □涉及知识多 □与实际工程联系紧密
传送网分层结构
各层现有技术
□电路层:
●64kb/s, 2Mb/s
□通道层:
● PDH, SDH, ATM
□传输媒质层:
●电缆,光纤,微波,卫星,铜线等
电路层
通道层
传
段层 物理层
输
}媒 质 层
光纤通信承载的业务量(容量X距离)占所有传输方式 承载的业务量(容量X距离)的比例超过90%!!
第一章 光纤及其基本性质
lg
P 1mW
(dB/km)
1. 光纤的损耗
光纤的 α----λ 曲线 α(dB/km) OH根吸收
瑞利散射 损耗
2.0
0.4 0.2
0.85
1.3
1.55
红外吸收 损耗
λ(μm)
光纤的 α----λ 曲线
光纤的 α----λ 曲线
光纤的 α----λ 曲线
Attenuation (dB/km) Dispersion (ps/nm⋅km)