光纤通信第4章_光纤通信系统原理200604

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光纤通信系统的组成与工作原理

光纤通信系统的组成与工作原理

光纤通信系统的组成与工作原理首先是光信号的产生。

光信号可以通过激光二极管(LD)或者半导体激光器产生。

激光二极管是一种能够产生高亮度和高单频的光源,它通过电流注入产生激励态电子与基态电子的受激辐射而发光。

半导体激光器则是一种基于电流注入的PN结的半导体器件,它可以产生高亮度、高单频和窄线宽的激光光源。

接下来是光信号的传输。

光信号通过光纤进行传输。

光纤是一种由高折射率的纤维材料制成的细长物体,其核心是由折射率较低的材料组成,外包覆着一个折射率较高的包层。

光信号通过光纤的传输是基于全内反射的原理。

当光信号由光纤的尾部入射到光纤的头部时,当入射角小于临界角时,光信号会发生全内反射,沿着光纤一直传输到目的地。

最后是光信号的接收。

光信号到达目的地后,需要被光电器件转换成电信号。

光电器件通常使用光电二极管(PD)或者光电探测器来完成这一过程。

当光信号到达光电器件时,光能转化为电能,产生电流。

接收到的电流经放大和滤波处理后,就可以得到我们需要的信号。

光源是光信号的发射源,如激光二极管、半导体激光器等。

光源需要具备稳定的光功率、窄的光谱线宽和较小的时延,以保证光信号的传输质量。

光纤是光信号的传输介质,它是一种波导结构,能够将光信号进行高效的传输。

光纤需要具备低损耗、高带宽和低色散等特点,以提高光信号的传输质量。

光电器件是光信号的接收器件,如光电二极管、光电探测器等。

光电器件能够将光信号转换为电信号,并经过电子电路的处理从而得到所需的信息。

除了以上的主要组成部分,光纤通信系统还包括光纤连接器、光纤调制器、光纤分光器等其他辅助设备,以提供更加稳定和高效的光信号传输。

总之,光纤通信系统是一种利用光纤进行光信号传输的通信系统。

它的工作原理基于光的全内反射原理,通过光源产生光信号,光纤进行光信号的传输,并通过光电器件将光信号转换为电信号。

光纤通信系统的组成包括光源、光纤和光电器件等主要部分,还包括其他辅助设备。

光纤通信系统的应用广泛,使用光纤传输可以实现高速、大容量和低延时的信息传输。

《光纤通信原》课件

《光纤通信原》课件
纤通信领域
光放大技术
光放大技术的原 理:通过放大光 信号,提高光信 号的传输距离和
传输质量
光放大技术的种 类:包括光纤放 大器、半导体光 放大器、光栅放
大器等
光放大技术的应 用:在光纤通信 系统中,光放大 技术可以提高光 信号的传输距离 和传输质量,降
低传输损耗
Байду номын сангаас
光放大技术的发 展趋势:随着光 纤通信技术的不 断发展,光放大 技术也在不断进 步,未来可能会 出现更高效、更 稳定的光放大技
添加标题
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添加标题
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色散:光在光纤中传输时,由于不 同波长的光在光纤中的传播速度不 同,导致光脉冲在传输过程中发生 展宽和变形的现象
光纤损耗和色散的测量:通过光功 率计、光谱分析仪等仪器进行测量 和评估
光纤通信系统的可靠性
光纤通信系统的可靠性主要取决于光纤的传输性能和设备的稳定性 光纤的传输性能包括光纤的损耗、色散、非线性效应等 设备的稳定性包括设备的可靠性、安全性、可维护性等 光纤通信系统的可靠性还受到环境因素的影响,如温度、湿度、电磁干扰等
光纤通信发展历程
添加标题
1966年,英国科学家高锟提出光纤通信理论
添加标题
1976年,美国贝尔实验室研制出世界上第一根 实用光纤
添加标题
1988年,欧洲电信标准协会(ETSI)发布光纤通 信标准
添加标题
1970年,美国科学家凯文·凯利和乔治·哈克曼首 次实现光纤通信实验
添加标题
1980年,美国电信公司AT&T推出商用光纤通信 系统
光纤通信新技术:WDM、DWDM、OTDM等 发展趋势:高速、大容量、长距离、高可靠性 应用领域:电信、互联网、广播电视等 技术挑战:信号失真、色散、非线性效应等

光纤通信系统PPT课件

光纤通信系统PPT课件
套塑光纤结构
48 .
现代通信系统 第4章 光纤通信系统
❖按传输波长分类 (1)短波长光纤
37 .
现代通信系统 第4章 光纤通信系统
(3)三角形光纤 纤芯折射
率分布曲线为 三角形。
38 .
现代通信系统 第4章 光纤通信系统
光纤折射率分布曲线 39 .
现代通信系统 第4章 光纤通信系统
❖按传导模的数目分类: 传导模指能够在光纤中远距离传输的传
播模式。 (1)多模光纤
当纤芯的几何尺寸(直径一般为50μm) 远大于光波波长(如1.55μm)时,光纤剖面折 射率分布为渐变型,外径125μm。光纤传输 的过程中会存在着几十种乃至几百种传输模 式,称为多模光纤。
40 .
现代通信系统 第4章 光纤通信系统
(2)单模光纤 当纤芯的几何尺寸较小(一般为
8μm~10μm),与光波长在同一数量级, 这时,光纤只允许一种模式(基模)在 其中传播,其余的高次模全部截止,这 样的光纤称为单模光纤。
单模光纤的折射率分布多呈阶跃性。
41 .
现代通信系统 第4章 光纤通信系统
目前光纤已成为信息宽带传输的主要媒 质,光纤通信系统将成为未来国家信息基础 设施的支柱。
7 .
现代通信系统 第4章 光纤通信系统
光纤通信系统是以光导纤维和激光 技术、光电集成技术为基础发展起来的 通信系统,它具有频带宽、重量轻、体 积小、节省能源,主要用于大容量国际、 国内长途通信干线,也用于短局间中继。 我国今后不再敷设新的长途电缆线路, 而全部采用光缆。
实用的光纤通信系统一般都是双向 的,每一端都有光发送机、光接收机和 电发送机、电接收机并且每一端的光发 送机和光接收机做在一起,称为光端机, 电发送机和电接收机组合起来称为电端 机。同样,中继器也有正反两个方向。

第四章_光纤通信系统原理.ppt

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Chapter 4 光纤通信系统原理
16
数字光发射机设计原则
数字光发射机核心:光源和电路 光源:实现电/光转换的关键器件,在很大程度上 决定着光发射机的性能。 电路:其设计应以光源为依据,使输出光信号准确 反映电信号。
Chapter 4 光纤通信系统原理
17
光发射机的控制电路(辅助电路)
光源的控制电路:温度控制(ATC) 和功率控制 (APC)电路,它们的作用:消除温度变化和器件 老化的影响,稳定发射机性能。 其它的控制电路:光源慢启动保护电路、激光器 反向冲击电流保护电路、激光器过流保护电路和 激光器关断电路。
的 PIN监测LD后向输出的光,根据PIN输出的大
小而自动地改变对LD的偏置电流,使其输出光
功率保持恒定。
可能引起激光器输出功率变化的两个因素
是芯片温度的变化和激光器的老化效应 。
Chapter 4 光纤通信系统原理
28
自动功率控制电路
R1 PIN
VEE
+ V1 - A1
-
V2
+ A2
VR
LD
Ib
Chapter 4 光纤通信系统原理
8
LD 调制特性
(1) 电光延迟 (2) 张驰振荡 (3) 小信号输入的频率响应 (4) 频率啁啾
Chapter 4 光纤通信系统原理
9
外调制
光源内调制 的优点是电路简单容易实现,但是, 在高码速下将使光源的性能变坏,因此需要对光 源的外调制方式。 目前使用的外调制方式有:
R3
C2
Rf Re
VCC T3
R5
Chapter 4 光纤通信系统原理
48
线性能道
光接收机的线性通道: 由一个高增益的 主放大 器和一个均衡滤波器组成,此外,还应包括 检 测 和 自 动 增 益 控 制 (AGC) 电 路 , 用 来 控 制 放 器增益。

光纤通信原理和基础知识

光纤通信原理和基础知识

光纤旳通信原理及基础知识
第一章 光纤通信旳基本原理 第二章 光纤旳基本构造及分类 第三章 光纤旳基本参数 第四章 光纤旳制造措施
光纤旳基本参数
光纤参数分类 • 几何尺寸参数 • 光学及传播特征参数 • 机械及环境性能参数
光纤旳基本参数 光纤旳几何尺寸参数
• 纤芯直径
• 纤芯/包层同心度
• 包层外径(d={dx+dy}/2)
全反射:
当n1>n2时,伴随入射角旳不断增长,在入射角到达某一值时,折射 角到达90oC,我们把此时旳入射角称为临界角0 。当入射角不小于临界 角时,将发生全反射。
媒质1
根据折射定律,我 们能够求出临界角, 此时2=90o。即
媒质2
n1·Sin0=n2·Sin90o 所以 Sin0=n2/n1
光纤通信旳基本原理
– 改善光纤旳几何形状
• 造成裸纤旳旋转
光纤旳基本参数
偏振模色散 光纤旳光学及传播特征参数之一------
固有和非固有旳偏振模色散原因
包层中心为椭圆 包层偏心 进入气体
侧压
涂层椭圆
涂层偏心
非固有原因
侧压
弯曲
扭曲
光纤旳基本参数
截止波长 光纤旳光学及传播特征参数之一------
定义:
光纤作为单模光纤工作旳最短波长。工作 波长超出此波长时,只能传播基模,此时光纤 为单模光纤;工作波长低于此波长时,除基模 外,高次模也可传播,此时光纤为多模光纤。
•62.5/50m •8~10m •1.0m •125m2m •2% •245m10m •15m •2m
光纤旳基本参数
光纤旳光学及传播特征参数
• 模场直径 • 衰减系数 • 色散系数 • 截止波长 • 弯曲损耗 • 偏振模色散

光纤通信系统的传输原理分析

光纤通信系统的传输原理分析

光纤通信系统的传输原理分析光纤通信系统是一种通过光信号传输数据的高速通信技术,它利用光纤作为传输介质,将信息以光的形式传送。

光纤通信系统的传输原理涉及到光的传播、光的调制和解调以及光的放大等多个方面,下面将从这些方面进行分析。

一、光的传播光的传播是光纤通信系统的基础,它是指光信号在光纤中的传播过程。

光信号在光纤中的传播是基于全反射原理的,当光信号从光纤的一端入射时,会发生全反射,从而使光信号沿着光纤的轴向传播。

光纤的核心是由高折射率材料制成的,而包围核心的包层则是由低折射率材料制成的,这种结构可以有效地防止光信号的损耗和衰减。

此外,光纤的直径越小,光信号的传输速度越快,因此光纤的直径也是影响光信号传输性能的重要因素之一。

二、光的调制和解调光的调制和解调是光纤通信系统中的核心技术,它们是实现信息传输的关键环节。

光的调制是将电信号转换为光信号的过程,而光的解调则是将光信号转换为电信号的过程。

光的调制通常采用的是调制器件,如电光调制器和激光调制器等。

电光调制器是通过改变光纤中的电场来调制光信号的强度,而激光调制器则是通过改变激光器的输出功率来调制光信号的强度。

光的解调通常采用的是光电二极管或光电探测器等器件,它们可以将光信号转换为电信号。

三、光的放大光的放大是光纤通信系统中的另一个重要环节,它用于增强光信号的强度和传输距离。

光的放大通常采用的是光纤放大器,它是一种能够将光信号进行放大的器件。

光纤放大器通常采用的是掺铒光纤或掺铒光纤激光器,它们通过掺入适量的铒离子来实现光信号的放大。

光纤放大器可以将光信号的功率进行放大,从而提高光信号的传输距离和传输质量。

四、光的调制方式光的调制方式是光纤通信系统中的另一个重要方面,它决定了光信号的传输速率和传输容量。

目前常用的光的调制方式主要有两种,分别是直接调制和外差调制。

直接调制是指将电信号直接作用于光源,通过改变光源的强度来调制光信号。

外差调制是指将两个不同频率的光信号进行叠加,通过干涉效应来实现光信号的调制。

光纤通信系统原理

光纤通信系统原理

4 信号调制
信号调制是指信号的数字、模拟和复合形式 通过调制器装置发送到光纤上。
光纤通信系统的基本组成部分
光纤
光纤是光信号传输的核心媒介, 具有高速传输、低损耗、大带宽 等特点。
Hale Waihona Puke 设备连接器设备包括光纤传输设备、路由器、 交换机和中继器等。
连接器是用于光纤之间的连接和 衔接的一种重要设备。
光纤通信的工作原理
未来
• 城市照明 • 医疗应用 • 海底通信
1
发光源
电流输入LED或激光器,产生有源信号光波。
2
传输信号
光波沿光纤传输,根据传输距离和信号强度会发生衰减、散射等。
3
光电转换
光信号到达接收器,转换为电信号供显示、储存等使用。
光纤通信系统的优势和应用领域
高速传输
光纤可以传输海量数据,速度比铜线快得多。
应用领域广
光纤通信已应用于通信、医疗、军事等众多领 域。
安全性高
光纤传输是通过光信号进行传输的,不会受到 电磁干扰。
保密性强
光纤传输不会发射电磁辐射,信息更不容易被 窃听和干扰。
光纤通信系统的挑战和限制
• 光纤通信传输受制于距离和强度的影响。 • 光纤传输硬件和设备成本更高。 • 光纤传输系统故障更难以检测和维修。
光纤通信系统的未来发展趋势
城市照明
医疗应用
光纤技术正在用于提高城市照明, 包括路灯、停车场、广场等的智 能化和互联网化。
光纤技术正在被应用于医疗成像 和手术领域。
海底光缆
光纤技术正在被用于海底通讯线 路,解决了长距离、高带宽的需 求。
总结
优势
• 高速传输 • 安全性高 • 保密性强 • 应用领域广

《光纤通信原理》课件

《光纤通信原理》课件
光接收机
光接收机是用于接收和还原光信号的设备,它由光检测器和信号处理电路组成 。光检测器将接收到的光信号转换为电信号,信号处理电路则对电信号进行放 大、滤波和均衡等处理,以恢复原始的电信号。
光放大器与光中继器
光放大器
光放大器用于放大传输中的光信号,以提高光纤通信系统的传输距离和可靠性。常见的 光放大器包括掺铒光纤放大器(EDFA)和拉曼放大器等。
01
02
广播电视
光纤传输具有大容量、长距离传输的 特点,广泛应用于广播电视节目的传 输。
03
企业和校园网络
光纤网络具有高速、稳定、安全的特 点,成为企业和校园网络的首选。
电力通信
光纤通信在电力系统中用于实现自动 化控制、远程监控等功能,保障电力 系统的安全稳定运行。
05
04
军事和航空航天
光纤通信具有抗电磁干扰、轻便等特 点,在军事和航空航天领域得到广泛 应用。
塑料光纤
由高透明度的聚合物材料 制成,具有柔韧性好、成 本低等优点,但传输损耗 较大。
石英光纤
由纯度极高的石英玻璃拉 制而成,具有低损耗、高 透明度、耐高温等优点, 是应用最广泛的光纤。
光纤的传输特性
光的全反射
光纤利用光的全反射原理传输光信号,具有很强的抗干扰能力和 保密性。
光的偏振
光纤中的光波具有偏振状态,对光的传输特性有一定影响。
光的干涉与衍射
光纤中的光波会受到光的干涉与衍射作用,对光的传输方向和强 度产生影响。
光纤的损耗与色散
光纤的损耗
光纤传输光信号时会因为吸收、散射等原因产生能量损耗,限制了传输距离和信号质量。
光纤的色散
光纤传输光信号时会因为不同频率或模式
04
光中继器

光纤通信系统的工作原理与信号调制技术

光纤通信系统的工作原理与信号调制技术

光纤通信系统的工作原理与信号调制技术光纤通信系统是一种利用光纤传输信号的通信系统,具有高速率、大容量和低衰减等优点,在现代通信领域得到广泛应用。

本文将详细介绍光纤通信系统的工作原理和信号调制技术。

一、光纤通信系统的工作原理光纤通信系统的工作原理可以概括为三个过程:发送端信号调制、光纤传输和接收端信号解调。

下面将对每个过程进行详细说明。

1. 发送端信号调制在光纤通信系统中,发送端将需要传输的信息信号转换为适合光纤传输的光信号。

这一过程包括三个关键步骤:信号采样、模数转换和电光转换。

首先,发送端对信息信号进行采样,将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。

然后,通过模数转换器,将数字信号转换为对应的模拟信号。

最后,通过电光转换器,将模拟信号转换为光信号,以便在光纤中进行传输。

2. 光纤传输光纤是一种具有较高折射率的细长光导纤维。

光信号在光纤中传输时,会通过光总反射的原理不断地进行反射,以保持光信号的传输。

光纤传输的核心是通过光信号的全内反射来避免信号衰减。

在光纤中,光信号被束缚在纤芯内,由于纤芯和纤层的折射率不同,光信号会在两者交界面上发生全内反射,从而沿着光纤传输。

3. 接收端信号解调接收端信号解调的过程正好是发送端信号调制的逆过程。

接收端通过光电转换器将光信号转换为对应的模拟电信号,然后通过解调器将模拟电信号转换为数字信号。

接收端信号解调的关键在于光电转换过程,即将光信号转换为电信号。

这一过程中,光电转换器会将光信号转换为光电流,再经过放大和滤波处理,最后输出电信号。

二、光纤通信系统的信号调制技术光纤通信系统中的信号调制技术包括两种主要方式:直接调制和间接调制。

1. 直接调制直接调制是指将数字信号直接调制成光信号的一种方式。

这种调制方式的优点是简单、高效,但也存在一个问题,即频率带宽不足。

在直接调制中,发送端通过直接控制激光器的电流或电压来实现信号的调制。

电流/电压的变化导致激光器输出光的功率变化,从而将数字信号转换为光信号。

光纤通信的工作原理

光纤通信的工作原理

光纤通信的工作原理光纤通信是一种利用光纤作为传输介质进行信息传输的通信方式。

光纤通信具有传输速度快、带宽大、抗干扰能力强等优点,被广泛应用于电话、互联网、有线电视等领域。

那么,光纤通信是如何实现信息传输的呢?下面我们来详细了解光纤通信的工作原理。

### 1. 光纤的基本结构光纤是由两部分组成的:一部分是光纤芯,另一部分是光纤包层。

光纤芯是光信号传输的主要部分,通常由高折射率的材料制成;光纤包层则是用低折射率的材料包裹光纤芯,起到保护和反射光信号的作用。

### 2. 光的传输原理光纤通信利用光的全反射原理来传输信息。

当光线从光纤芯进入光纤包层时,如果入射角小于临界角,光线会被全反射在光纤芯内部不断传播,从而实现信息的传输。

这种全反射的特性使得光信号可以在光纤中长距离传输而不损失太多能量。

### 3. 光的发射与接收光纤通信系统中,光的发射和接收是至关重要的环节。

光的发射通常是通过激光器或发光二极管来实现,将电信号转换为光信号;而光的接收则是通过光探测器将光信号转换为电信号。

这样,信息就可以在光信号和电信号之间进行转换和传输。

### 4. 调制与解调在光纤通信中,为了在光信号中传输各种信息,需要对光信号进行调制。

调制是指将要传输的信息信号转换为能够携带信息的光信号;而解调则是将接收到的光信号还原为原始的信息信号。

常见的调制方式包括振幅调制、频率调制和相位调制等。

### 5. 光纤通信系统的组成光纤通信系统通常由发射端、传输介质(光纤)、接收端和信号处理设备等组成。

发射端负责将电信号转换为光信号并发送到光纤中;光纤作为传输介质将光信号传输到接收端;接收端接收光信号并将其转换为电信号,再经过信号处理设备进行处理。

### 6. 光纤通信的优势光纤通信相比传统的铜线通信具有诸多优势。

首先,光纤通信传输速度快,带宽大,可以满足高速数据传输的需求;其次,光纤通信抗干扰能力强,信号传输稳定可靠;此外,光纤通信还具有信息安全性高、传输距离远、体积小、重量轻等优点。

光纤通信原理

光纤通信原理

光纤通信原理光纤通信是一种利用光信号进行信息传输的技术,它以光纤作为传输介质,通过光的反射和折射原理将信息从发送端传输到接收端。

光纤通信技术被广泛应用于电话通信、宽带网络、有线电视等领域,其高速、高容量、低损耗的特点使其成为现代通信的重要组成部分。

一、光纤通信的基本原理光纤通信的基本原理建立在光的传播和反射、折射的基础上。

光信号是以光波的形式传输的,通过光的全反射原理在光纤中进行传输。

光波在光纤中沿着轴线传播,遵循入射角等于反射角的定律,确保光波能够完全反射在光纤的界面上。

通过不断地反射和折射,光信号可以在光纤中长距离传输,并最终到达接收端。

二、光纤通信的组成结构光纤通信系统由发送端和接收端组成,其中包括光源、调制器、传输介质、光纤、解调器和接收器等组成部分。

光源产生光信号,调制器将电信号转换为光信号进行传输,传输介质即光纤在其中完成光信号的传输,解调器将光信号转换为电信号,并通过接收器将信号在接收端恢复为原始信息。

这样的组成结构保证了信号从发送端到接收端的完整传输。

三、光纤通信的工作原理光纤通信的工作原理是基于光的干涉和色散效应。

光在光纤中的传播速度取决于光的折射率以及光波的波长。

利用这一原理,光纤通信可以在光纤中传输多路信号,即光的多路复用技术。

光通信还可以通过不同的调制技术,将不同类型的信息转化为光信号进行传输,如调幅、调频、调相等。

四、光纤通信的优势和应用光纤通信相比传统的电信号传输具有许多明显的优势。

首先,光纤通信的传输速度较快,可以达到高速率的传输,满足了现代通信对高速传输的需求。

其次,光纤通信的传输容量大,能够同时传输大量的信息,在宽带网络和有线电视等领域有着广泛应用。

此外,光纤通信还具有低损耗、抗干扰、安全可靠等特点,使其成为现代通信领域不可或缺的技术。

五、光纤通信的发展前景随着信息社会的发展,对通信速度和容量的需求不断增加,光纤通信技术的应用前景非常广阔。

未来,光纤通信技术将继续推动通信行业的发展,实现更高速率、更大容量的传输。

光纤通信系统原理

光纤通信系统原理

光纤通信系统原理光纤传输的基本原理是利用光的全反射现象。

光纤主要由两部分组成:芯线和包层。

芯线是光信号传输的区域,由高折射率的材料构成;包层是芯线的外部,由低折射率的材料构成。

光信号从一个端口输入到芯线中,通过多次发生全反射,一直传输到另一个端口。

1.光的发射:光信号通过光源(通常是激光器或发光二极管)产生。

激光器在光纤通信系统中应用较广,它可以产生稳定、高纯度的光信号。

2.光的调制:光信号需要携带信息,因此需要对光信号进行调制。

调制可以通过改变光源的电流或光的相位来实现。

常见的调制方式有电压调制、频率调制和相位调制。

3.光的传输:光信号被传输到光纤中,光线在光纤内部不断发生全反射,保持在芯线中传输。

光纤的内部结构可以有效地抑制光信号的衰减和色散现象,保证信号的传输质量。

信号的传输距离可以达到数十公里甚至更远。

4.光的检测:光信号到达目的地后,需要进行解调,将光信号转化为电信号。

光探测器(通常是光电二极管或光电二极管阵列)可以将光信号转化为电压信号。

5.信号处理:电信号需要经过一系列信号处理步骤,如放大、滤波、调整等。

信号处理的目的是提高信号的质量和准确性。

光纤通信系统的优势在于其传输速度、容量和稳定性。

光信号的传输速度可以达到光的传播速度,即30万公里/秒,远远高于电信号的速度。

此外,光纤通信系统的传输容量也非常大,一根光纤可以同时传输多个频道的光信号,每个频道的速率可以达到几百兆比特甚至几个十几个兆比特。

此外,光纤传输的信号稳定性也非常高,不容易受到外界的电磁干扰。

总之,光纤通信系统利用光信号传输数据,充分发挥了光的高速传输特性,具有传输速度快、容量大和稳定性高的优势。

随着技术的不断发展,光纤通信系统在各个领域的应用也越来越广泛。

光纤通信原理与系统

光纤通信原理与系统

光纤通信原理与系统一、引言光纤通信是一种基于光纤作为传输介质的通信技术。

相对于传统的铜线通信,光纤通信具有更高的带宽和更低的信号衰减,因此在现代通信领域中得到广泛应用。

本文将介绍光纤通信的原理和系统组成,并讨论其优点和应用。

二、光纤通信的原理光纤通信的原理基于光信号的传输。

光信号是通过光纤中的光纤芯传输的。

光纤芯是一种高纯度的玻璃或塑料,具有非常高的折射率。

当光源发出光线时,光线会沿着光纤芯中的内部发生多次反射,从而传输光信号。

光信号的传输原理可以通过光纤的全反射现象来解释。

当光线从光纤芯的尾部进入时,如果光线的入射角度小于光纤芯和外界介质的临界角,光线将会发生全反射。

由于光纤芯的折射率大于外界介质,因此光线会沿着光纤芯内部一直传输,直到达到另一个端口。

光纤通信的原理还依赖于光的波分复用技术。

波分复用技术允许在同一根光纤中传输多个光信号。

每个光信号都有一个特定的波长,在光纤中通过不同的波长进行编码和解码,从而实现光信号的传输和接收。

三、光纤通信系统的组成一个光纤通信系统主要由三个部分组成:发射端、传输介质和接收端。

1. 发射端发射端负责产生和调制光信号。

它通常包含以下组件:•光源:光源是一个产生光信号的装置,通常是一种激光器或发光二极管。

激光器产生的光信号具有高强度和窄的光谱,使得光信号的传输更加稳定和可靠。

•光调制器:光调制器用于调制光信号的强度和相位。

常见的调制技术包括振幅调制、频率调制和相位调制。

•光耦合器:光耦合器将光源发出的光信号耦合到光纤芯中,确保光信号能够有效传输。

2. 传输介质传输介质是指光信号在光纤中传输的过程。

光纤是最常用的传输介质,它由一根或多根光纤组成。

光纤具有非常小的直径,通常只有几微米。

光纤有两种类型:单模光纤和多模光纤。

单模光纤适用于长距离传输,而多模光纤适用于短距离传输。

光纤的传输过程中存在一些损耗和失真,例如光衰减、色散和非线性效应。

这些问题需要通过光纤的优化设计和信号调整来解决。

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3.2.2 跨阻抗前置放大器(TZ)
3.3 光接收机的噪声
3.3.1光接收机噪声的构成
3.3.2 光接收的噪声
3.3.3 信噪比和接收光功率(灵敏度)——模拟系统
3.3.4 误码率和接收光功率(灵敏度)——数字系统
量子极限灵敏度;消光比、强度噪声、时间多动抖动对灵敏度的影响
R1
R3
+
W1
-A
R2
Rt
Rf
Vc
v0 Icooler
Cooler
图4.10 ATC自动光功率控制电路
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10
R1 PIN
VEE
+ V1 - A1
-
V2
+ A2
VR
LD
Ib
VEE
图4.11 APC自动光功率控制电路和偏置电路
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11
LD
PIN
F(t)
Ib
A3
Im
A4
VEE
A6
A5 A8
A7
A1
AC+DC
A2
AC
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图4.12 峰值/平均值光功率控制电路
12
3 光接收机
3.1 光接收机组成和基本要求
图4.3组成:前置放大器;AGC主放大器;定时判决(输出级)
基本要求:速率、误码率、接收光功率(灵敏度)。
带宽、信噪比、接收光功率(灵敏度)
3.2 光接收前置放大器
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图4.17 Q参数和误码率BER的关系
16
图4.18 极限灵敏度与速率、波长的关系
图4.19 极限灵敏度与消光比、强度噪声、时间抖动的关系
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17
4 光纤通信系统的设计和考虑
4.1 系统的拓扑结构 点对点;分配网;局域网;PON无源光网络
4.2 工作波长和光纤系统的设计 4.2.1 光纤的损耗限制 4.2.2 光纤的色散限制
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13
VCC
PIN
R1
R2
R4
T3
T2 C1 T1
R3
C2
Rf
R5
Re
图4.13 经典跨阻抗前置放大器
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14
图4.14 光接收前置放大器(a)高阻抗(b)跨阻抗
F1
F2
F3
Fn
G1
G2
G3
Gn
图4.15 多级放大器系统的噪声组成
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15
图4.16 数字信号的判决
4.3 系统的功率和带宽预算 4.3.1 系统光功率预算 4.3.2 系统带宽预算
2019/12/25ຫໍສະໝຸດ 18图4.20 点对点光纤传输(a)电中继(b)光中继
图4.22 光纤局域网(a)环形(b)星形
图4.21 光纤分配网(a)HUB(b)BUS
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19
1
OLT
ONU
2
1:32
LED PIN
f(t)
+
A1
- A2 T1
A1P(t)
图4.7 负反馈非线性补偿
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7
Vc LED PIN
f(t)
A1
T1
-
A2
Delay1
+
Delay2
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图4.8 前馈非线性补偿
Vc LED T2
8
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图4.9 LD的结构及使用化封装
9
Vc
2 光发射机
2.1 光发射机的基本要求 2.2 LED的驱动电路
2.2.1 LED数字驱动电路
晶体管驱动;TTL驱动 ;ECL驱动
2.2.2 LED模拟驱动电路
模拟驱动;负反馈非线性补偿;前馈非线性补偿;预失真法;
2.3 LD的驱动电路和伺服电路
2.3.1 ATC自动温度控制电路
2.3.2 APC自动光功率控制电路
ONU
ONU ONU
ONU
………. ONU
图4.23 PON的拓扑结构和光路
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20
思考题三
1. 光发射机的基本要求?(数字和模拟系统) 2. ATC和APC的工作原理和实现方法? 3. 为什么LD/LED的模拟调制会产生非线性失真,模拟调制
的非线性补偿原理和实现方法?
4. ECL驱动电路的工作原理和参数计算? 5. TTL驱动电路的工作原理? 6. 什么是模拟信号的调制深度?什么是数字信号的消光比? 7. 光接收机的组成和技术要求?(数字和模拟系统)
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图4.1 光纤通信系统
图4.2 光发射机
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图4.3 光接收机
2
图4.4 光纤连接器
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SC型
FC型
ST型
3
图4.5 外调制器
包括波导调制器、 电吸收调制器
(a) 相位调制器
(c) 开关调制器
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(b) MZ调制器
LD
EA S
(d) 电吸收调制器
4
平均值光功率控制电路;峰值/平均值光功率控制电路
2.3.3 LD保护电路 2.3.4 LD数字驱动电路
2.3.5 LD模拟驱动电路
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5

T1 D1
LED
T4 D2
ECL
T2
T3
T5
-5.2V
图4.6 ECL驱动电路
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6
i(t)=A2[f(t)-A1P(t)] 为分光比 Vc
第4章 光纤通信系统原理
光纤通信系统的构成 光发射机 Transmitter 光接收机 Receiver 光纤通信系统的设计和考虑
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1
1 光纤通信系统的构成
1.1 光纤 光纤对系统的限制; 光纤的连接;
1.2 光发射机 数字和模拟; 直接调制和外调制;
1.3 光接收机 模拟和数字
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