光纤通信PPT资料
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《光纤通信》课件
光纤放大器
光纤放大器增强信号强度，提高传输距离。
光纤芯层和包层
光纤由芯层和包层构成，光信号通过芯层传输。
光纤接口技术
光纤连接器和光纤插入损耗技术确保信号的高 效传输。
光纤通信的优势
光纤通信相比传统的电缆通信具有如下优势：
1 高带宽
光纤能传输更大容量的数据。
2 低损耗
光纤的传输损耗较小，信号质量更高。
光纤通信的挑战
1 成本
光纤通信的建设和维护成本相对较高。
2 光纤连接
光纤连接需要特殊的技术和设备。
3 光纤安全
保护光纤通信的安全性是一个重要的挑战。
光纤通信的未来展望
5G技术
光纤通信将为5G技术的发展 供高速、稳定的传输支持。
物联网
光纤通信的广泛应用将助力物 联网的快速发展。
量子通信
光纤通信在量子通信领域有着 巨大的潜力和应用前景。
《光纤通信》课件
光纤通信是一种利用光信号传输数据的先进技术。它在现代通信领域有着广 泛的应用和巨大的优势。
发展历程
1
20世纪60年代
光纤通信的概念首次提出。
20世纪70年代
2
光纤通信的第一条实用化系统推出。
3
20世纪80年代
光纤通信开始在长距离通信中广泛应用。
光纤通信原理
全内反射原理
光信号在光纤内不断发生全内反射，实现信号 的传输。
3 抗干扰
光纤对电磁干扰和信号窃听具有较强的抵抗 能力。
4 长距离传输
光纤可以实现长距离的高速传输。
光纤通信的应用
电信网络
光纤通信是现代电信网络的主要传输方式。
数据中心
光纤连接数据中心内的服务器，实现高速数据传输。
光纤放大器增强信号强度，提高传输距离。
光纤芯层和包层
光纤由芯层和包层构成，光信号通过芯层传输。
光纤接口技术
光纤连接器和光纤插入损耗技术确保信号的高 效传输。
光纤通信的优势
光纤通信相比传统的电缆通信具有如下优势：
1 高带宽
光纤能传输更大容量的数据。
2 低损耗
光纤的传输损耗较小，信号质量更高。
光纤通信的挑战
1 成本
光纤通信的建设和维护成本相对较高。
2 光纤连接
光纤连接需要特殊的技术和设备。
3 光纤安全
保护光纤通信的安全性是一个重要的挑战。
光纤通信的未来展望
5G技术
光纤通信将为5G技术的发展 供高速、稳定的传输支持。
物联网
光纤通信的广泛应用将助力物 联网的快速发展。
量子通信
光纤通信在量子通信领域有着 巨大的潜力和应用前景。
《光纤通信》课件
光纤通信是一种利用光信号传输数据的先进技术。它在现代通信领域有着广 泛的应用和巨大的优势。
发展历程
1
20世纪60年代
光纤通信的概念首次提出。
20世纪70年代
2
光纤通信的第一条实用化系统推出。
3
20世纪80年代
光纤通信开始在长距离通信中广泛应用。
光纤通信原理
全内反射原理
光信号在光纤内不断发生全内反射，实现信号 的传输。
3 抗干扰
光纤对电磁干扰和信号窃听具有较强的抵抗 能力。
4 长距离传输
光纤可以实现长距离的高速传输。
光纤通信的应用
电信网络
光纤通信是现代电信网络的主要传输方式。
数据中心
光纤连接数据中心内的服务器，实现高速数据传输。
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-PowerPointPresentation
第一讲 光纤通信概述
主要内容 ●光纤通信的发展史与趋势 ●电磁波的波谱 ●光纤通信系统基本组成 ●光纤通信的特点
教学重点 ●了解光纤通信的发展史 ●理解光在电磁波谱中的位置 ●掌握光纤通信所用光-波的波长范围 ●光纤通信的特点及光纤通信系统的组
成。
1
光纤通信是以光纤为传输媒质,以光信号为信息载体 的通信方式.
光 接 收 机
电 接 收 机
信 息 宿
电信号 光信号 光信号 电信号
输入
输出
输入
输出
6
光发送机
组成------ 半导体光源(核心)、驱动器和调制器。 功能----- 将待发送的电信号进行电/光转换,并将转换
出的光信号最大限度的注入光纤中进行传输。
7
光纤线路
功能：是把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变 (失真)和衰减传输到光接收机
2
光纤通信的发展史
1880年，美国科学家贝尔发明光电话 。光通信开始起源发展。 1960年,美国人梅曼发明第一台红宝石激光器 。 1966年，英籍华人高锟指出：如果能够减少玻璃中的杂质含量，就可以
制造出损耗低于20dB/km的光纤。 1970年是使光纤通信发展出现跨越的一年，美国康宁公司研制出了损耗
组成------ 光电检测器(核心)、放大器和相关电路 功能------ 将光纤传来的光信号进行光/电转换,并对
转换出的电信号进行放大和恢复.
9
光中继器
功能——将经过一段光纤线路传输后产生了失真的 光信号进行放大及再生后送入下一段光纤中传送从而 可延长光信号传输距离。
10
光纤通信的特点
• 传输衰减小，传输距离长。 • 传输频带宽，通信容量大。 • 抗电磁干扰，传输质量好。 • 体积小、重量轻、便于施工。 • 原材料丰富，节约有色金属，有利于环保。 • 易碎不易接续。
主要内容 ●光纤通信的发展史与趋势 ●电磁波的波谱 ●光纤通信系统基本组成 ●光纤通信的特点
教学重点 ●了解光纤通信的发展史 ●理解光在电磁波谱中的位置 ●掌握光纤通信所用光-波的波长范围 ●光纤通信的特点及光纤通信系统的组
成。
1
光纤通信是以光纤为传输媒质,以光信号为信息载体 的通信方式.
光 接 收 机
电 接 收 机
信 息 宿
电信号 光信号 光信号 电信号
输入
输出
输入
输出
6
光发送机
组成------ 半导体光源(核心)、驱动器和调制器。 功能----- 将待发送的电信号进行电/光转换,并将转换
出的光信号最大限度的注入光纤中进行传输。
7
光纤线路
功能：是把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变 (失真)和衰减传输到光接收机
2
光纤通信的发展史
1880年，美国科学家贝尔发明光电话 。光通信开始起源发展。 1960年,美国人梅曼发明第一台红宝石激光器 。 1966年，英籍华人高锟指出：如果能够减少玻璃中的杂质含量，就可以
制造出损耗低于20dB/km的光纤。 1970年是使光纤通信发展出现跨越的一年，美国康宁公司研制出了损耗
组成------ 光电检测器(核心)、放大器和相关电路 功能------ 将光纤传来的光信号进行光/电转换,并对
转换出的电信号进行放大和恢复.
9
光中继器
功能——将经过一段光纤线路传输后产生了失真的 光信号进行放大及再生后送入下一段光纤中传送从而 可延长光信号传输距离。
10
光纤通信的特点
• 传输衰减小，传输距离长。 • 传输频带宽，通信容量大。 • 抗电磁干扰，传输质量好。 • 体积小、重量轻、便于施工。 • 原材料丰富，节约有色金属，有利于环保。 • 易碎不易接续。
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ppt模板课件
1966年英籍华人高琨博士提出光导纤维的
概念在全世界范围内掀起了发展光纤通信 的高潮。
1978年工作于0.8μm的第一代光波系统正
式投入商业应用。
上世纪80年代初，早期的采用多模光纤的
第二代光波通信系统问世。
1990年，工作于2.4Gb/s，1.55μm的第三代
光波系统已能提供通信商业业务。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1.5光纤通信的发展趋势
国家863计划通信技术主题专家组副组长 纪
越峰 ：在高速光传输方面，目前已实现了 10.96Tbit/s（274波×40Gbit/s）的实验系统 ；在超长距离传输方面，已达到了4000km 无电中继的技术水平
我国已成为世界上为数不多的几个掌握了
全套SDH和WDM光通信系统系列产品技术 的国家之一，在世界光通信系统和光网络 领域已经占据了一席之地。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1.3光纤通信的特点
传输频带宽，通信容量大。 中继距离远。 抗电磁干扰能力强，无串话。 光纤细，光缆轻。 资源丰富，节约有色金属和能源。 均衡容易。 经济效益好。 抗腐蚀、不怕潮湿。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
（2）G.653光纤。G.653光纤特点是零色散
波长由G.652光纤的1.31μm位移到1.55μm制 得的光纤，故其称为色散位移光纤。G.653 光纤同时实现了1.55μm窗口的低衰减系数 和小色散系数。但是当其用于带有掺铒光 纤放大器的波分复用系统中时，由于光纤 芯中的光功率密度过大产生了非线性效应 ，限制了G.653光纤在单信道速率10Gbit/s以 上波分复用或密集波分复用系统中的应用
概念在全世界范围内掀起了发展光纤通信 的高潮。
1978年工作于0.8μm的第一代光波系统正
式投入商业应用。
上世纪80年代初，早期的采用多模光纤的
第二代光波通信系统问世。
1990年，工作于2.4Gb/s，1.55μm的第三代
光波系统已能提供通信商业业务。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1.5光纤通信的发展趋势
国家863计划通信技术主题专家组副组长 纪
越峰 ：在高速光传输方面，目前已实现了 10.96Tbit/s（274波×40Gbit/s）的实验系统 ；在超长距离传输方面，已达到了4000km 无电中继的技术水平
我国已成为世界上为数不多的几个掌握了
全套SDH和WDM光通信系统系列产品技术 的国家之一，在世界光通信系统和光网络 领域已经占据了一席之地。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1.3光纤通信的特点
传输频带宽，通信容量大。 中继距离远。 抗电磁干扰能力强，无串话。 光纤细，光缆轻。 资源丰富，节约有色金属和能源。 均衡容易。 经济效益好。 抗腐蚀、不怕潮湿。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
（2）G.653光纤。G.653光纤特点是零色散
波长由G.652光纤的1.31μm位移到1.55μm制 得的光纤，故其称为色散位移光纤。G.653 光纤同时实现了1.55μm窗口的低衰减系数 和小色散系数。但是当其用于带有掺铒光 纤放大器的波分复用系统中时，由于光纤 芯中的光功率密度过大产生了非线性效应 ，限制了G.653光纤在单信道速率10Gbit/s以 上波分复用或密集波分复用系统中的应用
光纤通信PPT资料
表8.2是国际电信联盟对CWDM信道间隔的划分。全波长18个 光信道。
8.2 WDM的基本组成
前边已介绍，也可自己看看这一节内容。
8.3 WDM系统中的关键器件
8.3.1 WDM系统中的光源
1. WDM系统对光源的要求
LED：谱线宽度50~100nm,输出功率低，调制速率低，不适于 WDM光源。 F-P腔LD：谱线宽度8nm左右，可作为粗波分复用（CWDM）。
☆ 光频分复用 (OFDM) 波分复用密集程度与电通信的频分复用密集程度相当时。
8.1 WDM工作原理 8.1.1 WDM工作原理
目前单波长可以达到40Gb/s，但原中继器已经不能胜任， 单波长提高传输容量必须构建新的路由，升级比较困难。
升级措施：
（1）波分复用：每个波长无须达到40Gb/s，多个波长可大幅度 提高通信容量。当今采用波分复用技术最高速率已达到11Tb/s。 （2）采用光时分复用和光码分复用：但目前技术还不很成熟。 单波长时分和码分在实验室已经达到640Gb/s (0.64Tb/s)。 我们重点讲解波分复用技术。
收端要求，必须自动进行调谐，（自动检测波长，转换到相 应光电二极管上）时间要求几ns。
8.3.3 WDM系统中的光放大器
对WDM系统若用过去的中继器，光电光，只能真对一 个波长，多个波长则会使中继器十分庞大，是不现实的。
用掺铒光纤放大器EDFA，在1550nm窗口附近，约有35nm 带宽。可以对该波长范围的WDM系统进行光放大。
（3）光栅外腔激光器
在LD外边增加一个可移动和可转动的光栅，该光栅与LD 的自然解理面构成一个外腔。移动光栅可粗调，转动光栅可细 调。调谐范围达80nm，不足之处，体积大，稳定性差，调谐 速度慢，早期曾用于WDM系统，现在只当作测试光源。
8.2 WDM的基本组成
前边已介绍，也可自己看看这一节内容。
8.3 WDM系统中的关键器件
8.3.1 WDM系统中的光源
1. WDM系统对光源的要求
LED：谱线宽度50~100nm,输出功率低，调制速率低，不适于 WDM光源。 F-P腔LD：谱线宽度8nm左右，可作为粗波分复用（CWDM）。
☆ 光频分复用 (OFDM) 波分复用密集程度与电通信的频分复用密集程度相当时。
8.1 WDM工作原理 8.1.1 WDM工作原理
目前单波长可以达到40Gb/s，但原中继器已经不能胜任， 单波长提高传输容量必须构建新的路由，升级比较困难。
升级措施：
（1）波分复用：每个波长无须达到40Gb/s，多个波长可大幅度 提高通信容量。当今采用波分复用技术最高速率已达到11Tb/s。 （2）采用光时分复用和光码分复用：但目前技术还不很成熟。 单波长时分和码分在实验室已经达到640Gb/s (0.64Tb/s)。 我们重点讲解波分复用技术。
收端要求，必须自动进行调谐，（自动检测波长，转换到相 应光电二极管上）时间要求几ns。
8.3.3 WDM系统中的光放大器
对WDM系统若用过去的中继器，光电光，只能真对一 个波长，多个波长则会使中继器十分庞大，是不现实的。
用掺铒光纤放大器EDFA，在1550nm窗口附近，约有35nm 带宽。可以对该波长范围的WDM系统进行光放大。
（3）光栅外腔激光器
在LD外边增加一个可移动和可转动的光栅，该光栅与LD 的自然解理面构成一个外腔。移动光栅可粗调，转动光栅可细 调。调谐范围达80nm，不足之处，体积大，稳定性差，调谐 速度慢，早期曾用于WDM系统，现在只当作测试光源。
光纤通信资料课件
在光纤中，光通过全内反射的方式传 播，即光在光纤的芯层中传播，而不 是在外部的涂层中。
光的调制方式
直接调制
通过改变光源的电流直接调制光 的强度。
间接调制
使用外部信号来调制光的强度。这 种方法通常需要一个外部调制器。
调相和调相偏振
通过改变光的相位或偏振状态来调 制光信号。
信号的传输过程
第一季度
第二季度
通过采用先进的调制解调技术、信号 处理技术和光电器件，高速光纤通信 系统的传输速率已经达到Tbps级别。
长距离光纤通信
总结词
长距离光纤通信是实现全球信息互连的重要基信号衰减和色 散。
详细描述
通过采用中继器和拉曼放大器等技术，光纤通信 能够实现数百甚至数千公里的信号传输，为跨洋 光缆、国家骨干网等提供可靠的信息传输通道。
详细描述
通过采用新型光纤和信号处理技术，可以有效降 低信号衰减和色散的影响，提高传输距离和稳定 性。
光子计算机技术
总结词
光子计算机技术是下一代信息技术的重要方向。
总结词
光子计算机技术面临的主要挑战是光子集成和光子控制技 术。
详细描述
光子计算机利用光子作为信息传输和处理的基本单元，具 有高速并行处理、低功耗等优点，有望在人工智能、云计 算等领域发挥重要作用。
04
光纤通信应用
光纤到户（FTTH）
光纤到户是指将光纤光缆直接引入用户家中，为家庭提供高速的宽带接入服务。
光纤到户具有高带宽、低时延、稳定性好等特点，能够满足用户对高清视频、在线 游戏、在线教育等高带宽业务的需求。
光纤到户的建设需要铺设光缆、安装光缆终端设备等，成本较高，但随着技术的进 步和用户需求的增加，光纤到户已成为未来宽带接入的主要趋势。
《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。
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WDM 1 2 3 4
光纤
☆ WDM发展历程
△ 1977年科学工作者提出WDM技术
△ 1977年实现了1310/1550双波长复用系统 △ 并提出波长间隔200GHz(1.6nm) ；100GHz（0.8nm）、50GHz（0.4nm） △ 目前水平：商用系统：40×10Gb/s；实验室：82×40Gb/s=3.28Tb/s △ WDM技术成为目前光纤通信最具代表性的先进技术
光纤损耗谱特性及单模光纤的带宽资源
α(dB/km)
2.5 第一传输窗口
OH离子吸收峰
光纤带宽： 1300nm窗口约100nm， 1550nm窗口约100nm， 共200nm，约30THz
损 耗 (dB/km)
第二传输窗口
第三传输窗口
瑞利散射
红外吸收
0.2
850
紫外吸收
1310 1550
nm
波分复用（WDM）系统光纤的带宽
光发射机 1
光发射机 光发射机 光发射机
MUX
EDFA
DEMUX
1
2 3 N 功放
光接收机
2 光接收机 3 光接收机 预放 N
光接收机
线放
典型的点对点光纤通信系统
8.1.1 WDM工作原理
光发射机 1
光转发射 1 光 合 波 λn 光转发射 n 器
光中继放大
光 纤
BA
光接收机
光 纤
λ1
n
LA λS λS λS λS
PA
λ1 接收 1 光 分 波 n λ 接收 n 器
1
.. .. . .
光发送机：将来自不同终端的多路光信号分别由光转发器转换为各自特定波长 的光信号后，经光合波器合成组合光信号，再通过光功率放大器（BA）放大输 出至光纤中传输。
光中继放大：用采用了增益平坦技术的EDFA实现对不同波长光信号的相同增 益放大。
8.1 WDM工作原理 8.1.1 WDM工作原理
目前单波长可以达到40Gb/s，但原中继器已经不能胜任， 单波长提高传输容量必须构建新的路由，升级比较困难。
升级措施： （1）波分复用：每个波长无须达到40Gb/s，多个波长可大幅度
提高通信容量。当今采用波分复用技术最高速率已达到11Tb/s。
（2）采用光时分复用和光码分复用：但目前技术还不很成熟。 单波长时分和码分在实验室已经达到640Gb/s (0.64Tb/s)。
第八章 波分复用技术
第八章
波分复用技术 • 波分（频分）复用 光 纤 通 信 复 用 技 术
– 波分复用（WDM) – 频分复用（OFDM) – 密集波分复用（DWDM) – 粗波分复用（CWDM)
• • • •
时分复用 码分复用 空分复用 副载波复用
问题的提出
☆电时分复用（TDM）存在的问题：
光接收机：先由前置光放大器（PA）放大经传输衰减的主信道光信号，再用分 波器从主信道光信号中分出不同特定波长的光信号。
.. .. . .
n
光监控信道 接收 /发送 光监控信发送器
8.1.1 WDM工作原理
• 光监控信道（OSC）：监控系统内各信道的传输情况。在发 送端，插入本节点产生的波长λs为的光监控信号，如帧同步 、公务及各种网管开销字节(多余的字节)，与主信道的光信 号合波输出；在接收端，将收到的光信号进行分离，输出λs 波长的光监控信号和业务信道光信号。 • 网络管理系统：通过光监控信道物理层传送开销字节和接收 开销字节，对WDM进行管理。实现配置、故障、安全、性
波分复用定义和特点
△ 波分复用 (WDM) 分为：
☆ 密集波分复用（DWDM）——光载波复用数大于8波，信 道间隔小于3.2nm。 ☆ 粗波分复用技术(CWDM) 波长范围：1280nm～1625nmμm；（345nm带宽） 波长间隔：20nm（容纳16个光信道）； 在城域网中，要求硬件成本更低、功耗和体积更小。 ☆ 光频分复用 (OFDM) 波分复用密集程度与电通信的频分复用密集程度相当时。
能管理等功能，并与上级管理系统通信。
8.1.1 WDM工作原理
WDM系统波长区分配
目前光波分复用系统的工作主要波长：1530~1562nm
8.1.1 WDM工作原理
例题：在1550nm附近，即1525～1565nm, 40 nm。 用DFB-LD时，若实现信道间隔 0.8nm ,则可复用多少光 信道？ 解：
无论异步还是同步数字系列，还是模拟通信，在整个 传输过程中无须电交接，也无须电中继器，因此收发之间 全透明。
8.1.1 WDM工作原理
（3）波分复用可以实现波长路由 线路中使用光路由器件（光分插复用器件、光交叉连接 器、波长变换器），把实际波长作为中间或者最终地址 (实 际就是实现光交换) 。 典型的WDM光通信链路
我们重点讲解波分复用技术。
8.1.1 WDM工作原理
一个波长在理论上比特率可达1Tb/s,而目前光时分复用
才达0.64Tb/s。光孤子通信2007年达到80Gb/s和120Gb/s。
普通方式比特率最高只能达到40Gb/s。
而普通方式则是采用的2.5Gb/s 和5Gb/s的单波长系统，
其技术相当成熟。为了发挥光纤带宽很宽的优势，人们采用 了多个波长传输系统——波分复用系统。
△ “电子瓶颈”限制： △ 光纤色散限制
10Gb/s→40Gb/s…
△ 单波长通信系统远远不能有效利用光纤的带宽
1
信号1
0
1
1
TDM 信号
1 1 00 1 0 1 1 1
0 0
1
信号2
光的时分复用
问题的提出 ☆波分复用（WDM）
波分复用（WDM） ——一根光纤同时传输几个不同波 长的光载波，每个光载波携带不同的信息。
光纤带宽： f
c
λ和Δλ分别为中心波长和相应的波段宽度, c为 真空中光速。 波分复用（WDM）系统
1310nm的窗口：1.26～1.36μm，相应的带宽为17.5THz。 1550nm的窗口：1.48～1.58μm，相应的带宽为12.5THz。
2
两个窗口总带宽超过30THz。如果信道频率间隔 为50GHz（0.4nm），在理想情况下，一根光纤可以 容纳600个信道。
8.1.1 WDM工作原理 WDM系统的频谱分布图
8.1.1 WDM工作原理 WDM与光纤特性
8.1.1 WDM工作原理 WDM系统的主要特性：
（1）通信容量升级容易
当
B NB N 250, B 20Gb/s , 则 B 250 20Gb/s 5 T b/s
（2）实现全透明通信
光纤
☆ WDM发展历程
△ 1977年科学工作者提出WDM技术
△ 1977年实现了1310/1550双波长复用系统 △ 并提出波长间隔200GHz(1.6nm) ；100GHz（0.8nm）、50GHz（0.4nm） △ 目前水平：商用系统：40×10Gb/s；实验室：82×40Gb/s=3.28Tb/s △ WDM技术成为目前光纤通信最具代表性的先进技术
光纤损耗谱特性及单模光纤的带宽资源
α(dB/km)
2.5 第一传输窗口
OH离子吸收峰
光纤带宽： 1300nm窗口约100nm， 1550nm窗口约100nm， 共200nm，约30THz
损 耗 (dB/km)
第二传输窗口
第三传输窗口
瑞利散射
红外吸收
0.2
850
紫外吸收
1310 1550
nm
波分复用（WDM）系统光纤的带宽
光发射机 1
光发射机 光发射机 光发射机
MUX
EDFA
DEMUX
1
2 3 N 功放
光接收机
2 光接收机 3 光接收机 预放 N
光接收机
线放
典型的点对点光纤通信系统
8.1.1 WDM工作原理
光发射机 1
光转发射 1 光 合 波 λn 光转发射 n 器
光中继放大
光 纤
BA
光接收机
光 纤
λ1
n
LA λS λS λS λS
PA
λ1 接收 1 光 分 波 n λ 接收 n 器
1
.. .. . .
光发送机：将来自不同终端的多路光信号分别由光转发器转换为各自特定波长 的光信号后，经光合波器合成组合光信号，再通过光功率放大器（BA）放大输 出至光纤中传输。
光中继放大：用采用了增益平坦技术的EDFA实现对不同波长光信号的相同增 益放大。
8.1 WDM工作原理 8.1.1 WDM工作原理
目前单波长可以达到40Gb/s，但原中继器已经不能胜任， 单波长提高传输容量必须构建新的路由，升级比较困难。
升级措施： （1）波分复用：每个波长无须达到40Gb/s，多个波长可大幅度
提高通信容量。当今采用波分复用技术最高速率已达到11Tb/s。
（2）采用光时分复用和光码分复用：但目前技术还不很成熟。 单波长时分和码分在实验室已经达到640Gb/s (0.64Tb/s)。
第八章 波分复用技术
第八章
波分复用技术 • 波分（频分）复用 光 纤 通 信 复 用 技 术
– 波分复用（WDM) – 频分复用（OFDM) – 密集波分复用（DWDM) – 粗波分复用（CWDM)
• • • •
时分复用 码分复用 空分复用 副载波复用
问题的提出
☆电时分复用（TDM）存在的问题：
光接收机：先由前置光放大器（PA）放大经传输衰减的主信道光信号，再用分 波器从主信道光信号中分出不同特定波长的光信号。
.. .. . .
n
光监控信道 接收 /发送 光监控信发送器
8.1.1 WDM工作原理
• 光监控信道（OSC）：监控系统内各信道的传输情况。在发 送端，插入本节点产生的波长λs为的光监控信号，如帧同步 、公务及各种网管开销字节(多余的字节)，与主信道的光信 号合波输出；在接收端，将收到的光信号进行分离，输出λs 波长的光监控信号和业务信道光信号。 • 网络管理系统：通过光监控信道物理层传送开销字节和接收 开销字节，对WDM进行管理。实现配置、故障、安全、性
波分复用定义和特点
△ 波分复用 (WDM) 分为：
☆ 密集波分复用（DWDM）——光载波复用数大于8波，信 道间隔小于3.2nm。 ☆ 粗波分复用技术(CWDM) 波长范围：1280nm～1625nmμm；（345nm带宽） 波长间隔：20nm（容纳16个光信道）； 在城域网中，要求硬件成本更低、功耗和体积更小。 ☆ 光频分复用 (OFDM) 波分复用密集程度与电通信的频分复用密集程度相当时。
能管理等功能，并与上级管理系统通信。
8.1.1 WDM工作原理
WDM系统波长区分配
目前光波分复用系统的工作主要波长：1530~1562nm
8.1.1 WDM工作原理
例题：在1550nm附近，即1525～1565nm, 40 nm。 用DFB-LD时，若实现信道间隔 0.8nm ,则可复用多少光 信道？ 解：
无论异步还是同步数字系列，还是模拟通信，在整个 传输过程中无须电交接，也无须电中继器，因此收发之间 全透明。
8.1.1 WDM工作原理
（3）波分复用可以实现波长路由 线路中使用光路由器件（光分插复用器件、光交叉连接 器、波长变换器），把实际波长作为中间或者最终地址 (实 际就是实现光交换) 。 典型的WDM光通信链路
我们重点讲解波分复用技术。
8.1.1 WDM工作原理
一个波长在理论上比特率可达1Tb/s,而目前光时分复用
才达0.64Tb/s。光孤子通信2007年达到80Gb/s和120Gb/s。
普通方式比特率最高只能达到40Gb/s。
而普通方式则是采用的2.5Gb/s 和5Gb/s的单波长系统，
其技术相当成熟。为了发挥光纤带宽很宽的优势，人们采用 了多个波长传输系统——波分复用系统。
△ “电子瓶颈”限制： △ 光纤色散限制
10Gb/s→40Gb/s…
△ 单波长通信系统远远不能有效利用光纤的带宽
1
信号1
0
1
1
TDM 信号
1 1 00 1 0 1 1 1
0 0
1
信号2
光的时分复用
问题的提出 ☆波分复用（WDM）
波分复用（WDM） ——一根光纤同时传输几个不同波 长的光载波，每个光载波携带不同的信息。
光纤带宽： f
c
λ和Δλ分别为中心波长和相应的波段宽度, c为 真空中光速。 波分复用（WDM）系统
1310nm的窗口：1.26～1.36μm，相应的带宽为17.5THz。 1550nm的窗口：1.48～1.58μm，相应的带宽为12.5THz。
2
两个窗口总带宽超过30THz。如果信道频率间隔 为50GHz（0.4nm），在理想情况下，一根光纤可以 容纳600个信道。
8.1.1 WDM工作原理 WDM系统的频谱分布图
8.1.1 WDM工作原理 WDM与光纤特性
8.1.1 WDM工作原理 WDM系统的主要特性：
（1）通信容量升级容易
当
B NB N 250, B 20Gb/s , 则 B 250 20Gb/s 5 T b/s
（2）实现全透明通信