《光纤通信基本知识》PPT课件

特性、抗疲劳特性、机械筛选强度等。
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光纤的分类
• 按工作波长： 短波长（850nm) 长波长（1310nm、1源自文库50nm）
• 按传输模式： 多模光纤和单模光纤
• 按折射率分布： 阶跃（突变）型(SI)和梯度（渐变）型(GI)
• 按材料： 石英光纤、塑料光纤等
几种新型光纤：色散位移光纤（DSF）、非零色散光纤（ NZDF）、色散平坦光纤（DFF）、色散补偿光纤（DC F）等
光滤 波器
泵浦 光源
同向泵浦结构
输出 光信号
输入 光信号
光耦 合器
光隔
光隔
离器 掺铒光纤 离器
光滤 波器
反向泵浦结构
泵浦
光源
SJTU 双向泵浦结构（略）18
输出 光信号
EDFA的应用
• 用作光接收机的前置放大器，可提高接收机灵敏度10~20dB; • 用作光发射机的功率放大器，增加入纤光功率，延长传输距离； • 用作光中继器，可实现全光通信；
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二 光纤光缆
• 光纤是用石英玻璃、塑料或晶体等对某个波长范 围透明的材料制造的能传输光的纤维。由纤芯和 包层组成，纤芯的折射率比包层的高。
• 光纤的特征和性能：
1.几何和结构参数：芯径、外径、数值孔径、折射率分 布等。
2.光传输特性：工作波长、传输损耗和带宽、色散、偏 振特性等。
3.环境特性：高低温特性、抗微弯和弯曲特性、抗辐射
• 光放大器可分为半导体光放大器（SOA）和光纤放大器（FA）。 • 光纤放大器又可分为非线性光纤放大器（喇曼光纤放大器）和掺铒光纤放大器（E
DFA）
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掺铒光纤放大器（EDFA）
• 将稀土元素铒（Er）注入到纤芯中，即是掺铒光纤。它在泵浦光的作用下可直接 对某一波长的光信号进行放大，这就是掺铒光纤放大器。
• 在一根光纤中同时传输几个不同波长的光信号。
• 复用器是将若干复不同波长的光信号分开或合并的器件，复有熔锥型、棱镜色散型、
光栅色散型、干用涉滤光型等。
用
器
光纤
器
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光频分复用（OFDM）
• 当波分复用的光载波间隔变窄到小于1nm时，就是光频分复用；而间隔大于1nm 时，称为密集波分复用（DWDM）
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光孤子（Soliton）通信
• 在很强的光场作用下，光纤的各种特征参数随光场强弱呈非线性变化。它使所传 的光脉冲变窄，正好补偿了由于色散使脉冲展宽的影响。光孤子是一种特殊形状 的超短脉冲（几个uus），它在光纤的传输过程中将不产生畸变，可实现高速、长 距离通信。
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光放大器
• 为了进行长距离传输，可以采用光/电/光转换形式的光中继器，也可以采用直接 对光信号进行放大的光放大器。
• EDFA的主要优点是： • 1、工作波长在1530~1560nm范围； • 2、激励的泵浦功率低（几十mW）; • 3、增益高（40dB）,噪声低（3~4dB）,输出功率大（14~20dB）; • 4、连接损耗低（0.1dB）;
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EDFA的结构
输入 光信号
光耦 合器
光隔
光隔
离器 掺铒光纤 离器
• 多模光纤~单模光纤
• AlGaAs/GaAs~InGaAsP/InP
• 三项新技术:
• 波分复用(WDM)
• 相干通信
• 光电子SJ集TU成(OEIC)
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光纤传输系统框图
电 端 机
驱光 动源
光判 检决 测 再生
光 源
光 检 测
放 大
电 端 机
发 光 光纤 光 光纤 光 接
送 发 光缆 中 光缆 接 收
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副载波调制（SCM）
• SCM是一种采用两级调制的频分复用系统。第一次电调制，由多路信号分别对多 个副载频进行调制（AM/FM/PM）,然后，再将复合信号对光波进行强度调制。
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相干光通信系统
• 相干光通信系统又称为外差光纤通信系统。是一种采用单一频率的相干光做光载 波，利用无线电技术中的外差接收方式，再配合ASK\FSK\PSK等调制方式的新 型光纤通信方式。主要优点是光接收机灵敏度高，选择性好；既可扩大通信容量 ，又可增加再生中继距离。
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光缆
• 含有光纤，符合现场实际使用要求的光、机 械和环境规范的缆。由光纤、加强件和外护 层等组成。
• 光缆的分类：
• 按芯数分为单芯、双芯、多芯 • 按结构分为层绞式、骨架式、带状等 • 按敷设场合分为架空、直埋、管道、移动、室
内、水下、海底等 • 按用途分为通信用光缆和非通信用光缆
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三 光器件（无源）
• 光分路器/耦合器：1xN（树型）、NxN（星型） • 波分复用器：合波器和分波器、滤波器 • 光纤连接器：固定、活动（FC、ST、SC等）、适配器（直通） • 光开关 • 光衰减器：固定、可变 • 光隔离器：单方向传输光的器件 • 极化器
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有源光器件
• 光源：发光二极管（LED） 激光二极管（LD）
送
继
收
机
器
机
模拟通信：信噪比和谐波失真
数字通信：误码率和相位抖动
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光纤通信系统的新技术
延长中继距离的新技术 光放大器(EDFA)
外调制器(电光晶体LiNbO3)
色散补偿(DCF、Bragg光纤光栅) 提高通信容量的新技术
时分复用技术（TDM） 波分复用技术（WDM）
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光波分复用（WDM）
• 光电检测器： PIN光电管、PIN-FET组件 雪崩光电二极管（APD）
• 光纤放大器（EDFA） • 调制器
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四 光纤传输系统
• 第一代：0.85um多模光纤系统
• 第二代：1.3um多模光纤系统
• 第三代：1.3um单模光纤系统
• 第四代：1.55um单模光纤系统
• 三个过渡：
• 短波长~长波长
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五 同步数字系列（SDH）
• 准同步数字系列(PDH---Plesiochronous Digital Hierarchy):只有地区性(北美,日本,欧洲)的数字 信号速率和帧结构标准,没有统一的国际标准;没 有国际标准的光接口规范;采用异步复接,复用结 构复杂,灵活性差;网络运行,管理,维护(OAM)困 难.
光纤通信基本知识
一 光纤通信 二 光纤光缆 三 光器件 四 光纤传输系统 五 SDH
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一 光纤通信
• 光纤通信是以光波为载波，以光纤（光导纤维）为传输媒体，将信号从某一点传 送到另一点的通信方式。具有传输距离远（传输损耗小）、通信容量大（传输频 带宽）、抗干扰性能好（不受电磁干扰）、保密性好（不产生光泄漏）、重量轻 、体积小等优点。