第一章第二部分光纤通信技术剖析
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
带宽
CBlo2g (1SN)R
载波频率越高，信道的带宽就越大，系统的信息传输能 力也就越强。
带宽大约为载波信号频率的十分之一
第一章第二部分光纤通信技术剖析
10-6 m
1cm 10 c m
1m 10 m 100 m 1 km 10 km 100 km
名称
紫外线 可见光
红外线
有线介质
传输介质 无线介质
• 光纤是一种高度透明的玻璃丝，由纯石英经复杂的 工艺拉制而成。
• 光纤中心部分(芯Core)＋同心圆状包裹层(包层 Clad)＋涂覆层
包层
树脂涂覆层
芯
n n • 特点： core> clad 光在芯和包层之间的界面上反复进
行全反射，并在光纤中传递下去。
第一章第二部分光纤通信技术剖析
光纤通信系统的基本单元
第一章第二部分光纤通信技术剖析
光纤通信系统的基本单元
数据 使不能工作
驱动器 APC电路 ATC电路
DFB-LD 监测PD 光隔离器
光纤
热电致冷器 热敏电阻器
激光器偏置监测 背面监测 光输出告警 激光器温度监测
光发射模块功能框图
光发射模块实物图
第一章第二部分光纤通信技术剖析
光纤通信系统的基本单元
2.光纤
输入电流信号
工作在线性区
工作在截止区
工作在限流区
第一章第二部分光纤通信技术剖析
光纤通信系统的基本单元
（b）数字电流信号对激光器的直接调制
P (mW)
输出光信号
Ith
IF (mA)
输入电流信号
消为是保光衡证比量接（数收E字x机t传i灵n输c敏t时i度o光n不第源R一受a章的t第或i一二o部少）项分受：光重纤影要通信响参技，术数剖消析。光比E应X尽量P小P10 ，一般
损耗 (dB/10 km)
2dB/Km
850
0.5dB/K
m1310
1550 0.2dB/K
m
1
700
900
1100
1300
1500
1700
光纤损耗的波长特性
波长 (nm)
第一章第二部分光纤通信技术剖析
光纤通信中光的作用及特性
3. 光在光发射机和光接收机中的工作基于光的辐射与吸收
能量
EC
EV
电子
导带 能带
（b） 光的受激发射（激光二极管） 要实现受激发射需要两个
EC1 高能带 EC2
EC3
条件：一是粒子数反转；
hν
二是在半导体激光器中产
输入光
hν
低能带
EV1
EV2
EV3
输出光 生谐振从而得到单色性和
hν
方向性好的激光输出。
第一章第二部分光纤通信技术剖析
光纤通信中光的作用及特性
（c）光的吸收（光检测器）
禁
hν 光子
带
Eg hv
价带 能带
hc Eg
我们可以通过控制半导体材料的成份来改变能带差，从而 改变其发光波长。
第一章第二部分光纤通信技术剖析
光纤通信中光的作用及特性
（a） 光的自发辐射（发光二极管LED）
EC1 高能带EC2
EC3 低能带EEVV21
EV3
自发辐射光是一种非相干光， hν 即不是单一频率、相位和偏振 hν 方向相同的光。
电光效应——电场引起晶体折射率变化的现象，能够产生 电光效应的变化称为电光晶体。
Mach-Zehnder Interferometer
第一章第二部分光纤通信技术剖析
光纤通信系统的基本单元
2. 光发射机的辅助电路
（1）驱动电路。 （2）自动功率控制电路APC（Automatic Power Control）。 （3）自动温度控制电路ATC(Automatic Temperature Control)。控制在0.1℃的范围内。 （4）光隔离器。
根据芯区折射率径向分布的不同，可分为：
不同的折射率分第一布章第，二传部分输光纤特通性信技完术剖全析 不同
光纤通信系统的基本单元
•阶跃型光纤
（示意图，比例不符）
-数值孔径(NA)
c
代表光纤接收光的本领
i
n0
n1 n2
n 1 sc i n n 2 s n 9 0 s i 0 n n i 0 i 2 n n 1 c cc c o o 1 s s n 2 n 1 2 N n 0 s A i i n n 1 2 n 2 2
EC1
高能带EC2
EC3
输入光
EV1
低能带EV2
EV3
hν
Eg hν
第一章第二部分光纤通信技术剖析
第一章 绪论(二）
• 光纤通信中光的作用及特性； • 光纤通信系统的基本单元简介； • 光纤通信的基本问题； • 光纤通信系统的主要技术指标。
光纤通信系统的基本单元
1.光发射机
电信号到光信号的转换装置和光信号传输装置组成， 光源是光发射机的核心部件。
应小于0.1
光纤通信系统的基本单元
外调制方式（间接调制）：
光信号 （未加载信息）
光源
调制器
光信号 （已加载信息）
输入电信号
不直接调制光源，而是在光源输出的通路上外加调制器来 对光波进行调制（利用晶体的电光效应，磁光效应，声光 效应），适用于各种类型的激光器。
第一章第二部分光纤通信技术剖析
光纤通信系统的基本单元
(二）
• 光纤通信中光的作用及特性； • 光纤通信系统的基本单元简介； • 光纤通信的基本问题； • 光纤通信系统的主要技术指标。
光纤通信中光的作用及特性
1. 光作为载波，可以极大地提高信道的带宽
带宽是信号进行传输且没有明显衰减的频率范围，信道的 带宽越大，信道容量就越大。 香农哈特利（Shanno信n-道Hartley）定理信：噪比
目前常用光源有LED和LD两种。
P (mW)
P (mW)
I(mF A)
I(mF A)
LED外形图和输出特性
LD外形图和输出特性
第一章第二部分光纤通信技术剖析
Байду номын сангаас
光纤通信系统的基本单元
直接调制
对光源的调制 间接调制 （a）模拟电流信号对激光器的直接调制
P (mW)
输出光信号
限流点
Ith Ib
IF (mA)
调幅广播
导航 潜艇通信 飞行器通信
电话、电报
1015 Hz 1014 Hz 100 GHz 10 GHz 1 GHz 100 MHz 10 MHz 1 MHz 100 kHz 10 kHz 1 kHz
带宽可达 50THz
光纤通信中光的作用及特性
2. 光在光纤中传输的工作波长是由光纤特性决定的
低损耗是实现光信号长距离无中继传输的前提。
800nm
激
光
光纤
束
1700nm
应用
电话 数据 视频
毫米波 特高频 （SHF） 超高频 （UHF） 甚高频 （VHF） 高频 （HF）
中频 （MF）
低频 （LF） 甚低频 （VLF）
音频
波导 同轴电缆
双绞线
微波无线电 短波无线电 长波无线电
卫星通信 微波通信
导航、雷达
UHF TV 移动通信 调频广播 移动无线电 业余无线电 商务应用
CBlo2g (1SN)R
载波频率越高，信道的带宽就越大，系统的信息传输能 力也就越强。
带宽大约为载波信号频率的十分之一
第一章第二部分光纤通信技术剖析
10-6 m
1cm 10 c m
1m 10 m 100 m 1 km 10 km 100 km
名称
紫外线 可见光
红外线
有线介质
传输介质 无线介质
• 光纤是一种高度透明的玻璃丝，由纯石英经复杂的 工艺拉制而成。
• 光纤中心部分(芯Core)＋同心圆状包裹层(包层 Clad)＋涂覆层
包层
树脂涂覆层
芯
n n • 特点： core> clad 光在芯和包层之间的界面上反复进
行全反射，并在光纤中传递下去。
第一章第二部分光纤通信技术剖析
光纤通信系统的基本单元
第一章第二部分光纤通信技术剖析
光纤通信系统的基本单元
数据 使不能工作
驱动器 APC电路 ATC电路
DFB-LD 监测PD 光隔离器
光纤
热电致冷器 热敏电阻器
激光器偏置监测 背面监测 光输出告警 激光器温度监测
光发射模块功能框图
光发射模块实物图
第一章第二部分光纤通信技术剖析
光纤通信系统的基本单元
2.光纤
输入电流信号
工作在线性区
工作在截止区
工作在限流区
第一章第二部分光纤通信技术剖析
光纤通信系统的基本单元
（b）数字电流信号对激光器的直接调制
P (mW)
输出光信号
Ith
IF (mA)
输入电流信号
消为是保光衡证比量接（数收E字x机t传i灵n输c敏t时i度o光n不第源R一受a章的t第或i一二o部少）项分受：光重纤影要通信响参技，术数剖消析。光比E应X尽量P小P10 ，一般
损耗 (dB/10 km)
2dB/Km
850
0.5dB/K
m1310
1550 0.2dB/K
m
1
700
900
1100
1300
1500
1700
光纤损耗的波长特性
波长 (nm)
第一章第二部分光纤通信技术剖析
光纤通信中光的作用及特性
3. 光在光发射机和光接收机中的工作基于光的辐射与吸收
能量
EC
EV
电子
导带 能带
（b） 光的受激发射（激光二极管） 要实现受激发射需要两个
EC1 高能带 EC2
EC3
条件：一是粒子数反转；
hν
二是在半导体激光器中产
输入光
hν
低能带
EV1
EV2
EV3
输出光 生谐振从而得到单色性和
hν
方向性好的激光输出。
第一章第二部分光纤通信技术剖析
光纤通信中光的作用及特性
（c）光的吸收（光检测器）
禁
hν 光子
带
Eg hv
价带 能带
hc Eg
我们可以通过控制半导体材料的成份来改变能带差，从而 改变其发光波长。
第一章第二部分光纤通信技术剖析
光纤通信中光的作用及特性
（a） 光的自发辐射（发光二极管LED）
EC1 高能带EC2
EC3 低能带EEVV21
EV3
自发辐射光是一种非相干光， hν 即不是单一频率、相位和偏振 hν 方向相同的光。
电光效应——电场引起晶体折射率变化的现象，能够产生 电光效应的变化称为电光晶体。
Mach-Zehnder Interferometer
第一章第二部分光纤通信技术剖析
光纤通信系统的基本单元
2. 光发射机的辅助电路
（1）驱动电路。 （2）自动功率控制电路APC（Automatic Power Control）。 （3）自动温度控制电路ATC(Automatic Temperature Control)。控制在0.1℃的范围内。 （4）光隔离器。
根据芯区折射率径向分布的不同，可分为：
不同的折射率分第一布章第，二传部分输光纤特通性信技完术剖全析 不同
光纤通信系统的基本单元
•阶跃型光纤
（示意图，比例不符）
-数值孔径(NA)
c
代表光纤接收光的本领
i
n0
n1 n2
n 1 sc i n n 2 s n 9 0 s i 0 n n i 0 i 2 n n 1 c cc c o o 1 s s n 2 n 1 2 N n 0 s A i i n n 1 2 n 2 2
EC1
高能带EC2
EC3
输入光
EV1
低能带EV2
EV3
hν
Eg hν
第一章第二部分光纤通信技术剖析
第一章 绪论(二）
• 光纤通信中光的作用及特性； • 光纤通信系统的基本单元简介； • 光纤通信的基本问题； • 光纤通信系统的主要技术指标。
光纤通信系统的基本单元
1.光发射机
电信号到光信号的转换装置和光信号传输装置组成， 光源是光发射机的核心部件。
应小于0.1
光纤通信系统的基本单元
外调制方式（间接调制）：
光信号 （未加载信息）
光源
调制器
光信号 （已加载信息）
输入电信号
不直接调制光源，而是在光源输出的通路上外加调制器来 对光波进行调制（利用晶体的电光效应，磁光效应，声光 效应），适用于各种类型的激光器。
第一章第二部分光纤通信技术剖析
光纤通信系统的基本单元
(二）
• 光纤通信中光的作用及特性； • 光纤通信系统的基本单元简介； • 光纤通信的基本问题； • 光纤通信系统的主要技术指标。
光纤通信中光的作用及特性
1. 光作为载波，可以极大地提高信道的带宽
带宽是信号进行传输且没有明显衰减的频率范围，信道的 带宽越大，信道容量就越大。 香农哈特利（Shanno信n-道Hartley）定理信：噪比
目前常用光源有LED和LD两种。
P (mW)
P (mW)
I(mF A)
I(mF A)
LED外形图和输出特性
LD外形图和输出特性
第一章第二部分光纤通信技术剖析
Байду номын сангаас
光纤通信系统的基本单元
直接调制
对光源的调制 间接调制 （a）模拟电流信号对激光器的直接调制
P (mW)
输出光信号
限流点
Ith Ib
IF (mA)
调幅广播
导航 潜艇通信 飞行器通信
电话、电报
1015 Hz 1014 Hz 100 GHz 10 GHz 1 GHz 100 MHz 10 MHz 1 MHz 100 kHz 10 kHz 1 kHz
带宽可达 50THz
光纤通信中光的作用及特性
2. 光在光纤中传输的工作波长是由光纤特性决定的
低损耗是实现光信号长距离无中继传输的前提。
800nm
激
光
光纤
束
1700nm
应用
电话 数据 视频
毫米波 特高频 （SHF） 超高频 （UHF） 甚高频 （VHF） 高频 （HF）
中频 （MF）
低频 （LF） 甚低频 （VLF）
音频
波导 同轴电缆
双绞线
微波无线电 短波无线电 长波无线电
卫星通信 微波通信
导航、雷达
UHF TV 移动通信 调频广播 移动无线电 业余无线电 商务应用