【2019年整理】01光通信基础知识
合集下载
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)。
PD PD
1
24/5/2007
1
24/5/2007
为什么要用 WDM模块
Example: 4 signals, 100 km span length with regeneration
Tx - 1 Tx - 2 OA OA OA OA Rx - 1 Rx - 2
Tx - 3
Tx - 4 Tx - 1 Tx - 2 MX
3. 偏振的基本原理：按照电矢量在垂直于传播方向的平面内振动状
态的不同，偏振光有不同的偏振态（或偏振结构）。实际中最常见的光的偏振态 有五种：自然光、部分线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光和线偏振光。立体电影 就是利用光的偏振性。
双折射晶体
o光和e光都是线偏 振光
1
24/5/2007
应用举例－光的干涉
1
24/5/2007
波动光学的基本原理
1. 干涉的基本原理：干涉是波的一个重要特征。光是电磁波，它也能产
生干涉现象。在日常生活中可以观察到许多干涉现象，如水上的油膜在光的照射下显现出 彩色花纹，肥皂泡在阳光下显示出五彩图案等等。各种光学元件镀的增透膜，WDM中常 用的Filter等也都利用了光的干涉原理。
这些器件用在哪里？
通信网络：
1
24/5/2007
信息技术食物链
信息服务业
电信运营商 设备供应商 器件供应商 材料供应商
1
24/5/2007
光通信器件的分类
光器件按不同的特性和功能的分类: • 光无源器件 Optical Passive Devices （光被动器件） • 光有源器件 Optical Active Devices ( 光主动器件 )
油膜干涉现象
Biblioteka Baidu
2. 衍射的基本原理：光在传播路径上遇到障碍物时，在障碍物之后，光的
传播就偏离原来直线传播的方向，并且使光强分布在空间上变为不均匀，这种现象就是光的 衍射现象。由于光波的波长短，所以光的衍射现象不易觉察。而声波的波长长，容易发生衍 射现象。所以有“未见其人，先闻其声”。 正三边形孔衍射图样
1
24/5/2007
Passive Products
WDM/ Coupling TFF D/CWDM Amplifier Components Attenuator Products Switching Interconnects
发送器
链路
接收器
信息
（语音，视频，数据）
传输介质
（语音，视频，数据）
一个点到点的电信系统
1
24/5/2007
Devices Applications (EDFA Module)
EDF Tap Coupler Isolator WDM WDM Isolator Tap Coupler
Pump Lasers
1
24/5/2007
单模光纤(SMF) & 多模光纤(MMF)
• 1.在石英光纤中，ITU-T建议，标准单 模光纤的直径为8~10μm，标准多模光 纤的纤芯直径为50μm、 62.5μm，它们 的包层的直径均为125μm。 • 2.对光纤较佳的运行波段，多模光纤运 行波长为850nm或1300nm,而单模光纤 运行波长则为1310nm或1550nm。
• 光纤放大器 • 光隔离器 • 分路耦合器 • 泵浦激光器 • 光增益平衡器 • 光衰减器 • 半导体光放大
开关交换
• 光开关 • 光插分复用
系统管理
•光性能监控
块
器
器 • 光交叉联接 器 • 波长变换器 • 可调滤波器 • 可调激光器
管理摸块 •色散补偿器 •偏振模色散 管理摸块
1
24/5/2007
Rx - 3
Rx - 4 Rx - 1 Rx - 2
• Without DWDM • 4 x 100 km fibre • 4 EDFA
WDM Modules
OA
DMX
Tx - 3
Tx - 4
Rx - 3 Rx - 4
• With DWDM • 4 ch Mux & Demux • 1 x 100 km fibre • 1 EDFA
滤光片示意图
AR Coating
1
24/5/2007
应用举例－光的偏振
5.5mm
C
30mm
P
Isolator (隔离器）
功能图
E-beam O-beam E-beam O-beam Dd
Wedge
E-beam
原理图
garnet
O-beam O-beam E-beam
1
24/5/2007
通信系统
信息
1
24/5/2007
为什么发展光通信？
香农定理（Shannon Theory）：
C BW log
(1 SNR ) 2
C 指信息运载能力（比特/秒，bps), BW0（BandW0idth）是链路带宽（Hz）， SNR是信噪比。 电信系统的运载信息能力与其带宽成正比，而带宽与载体的频率成正比。光纤 通信系统的信息载体采用光－－所有可用信号中具有最高频率的载体，这也正 是光纤通信系统具有最高的运载信息能力以及它们之所以成为现代电信的关键 技术的原因。 （注：带宽大概是载波信号频率的10％。） 一根同轴电缆能够支持13000个信道，陆地上的微波链路最多可以支持 20000个信道，卫星链路可以支持100000个信道，而一根光纤通信链路，能 够同时支持300000个双向语音信道。
1
24/5/2007
光纤通信系统中的器件
产品超过 9000 品种
发送接收
• 信号激光器 • 光调制器 • 光电探测器 • 锁波器 • 光发送摸块 • 光接收摸块 • 光收发摸块
波分复用
• 薄膜滤波器 • 光纤光柵 • 列阵波导光柵 • 全息光柵 • 光环行器 • 光交错复用器 • 分波/合波摸
增益放大
红 橙 黄 绿 蓝 紫 近 远 极远
可见光 X 射线 紫外线 射线 宇宙射线
200
10
m) 1011 波长(µ 1010 109 (1 km) 108 107 106 (1 m) 105 104 103 (1 mm) 102 10 1 (1 m) 10-1 10-2 10-3 (1 nm) 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10
光通信基础知识
1
24/5/2007
光学基础知识
1
24/5/2007
光的本质－－－电磁波
波长(nm) 106
4 104
3 SiO2 6 10 fiber 5 103
长电磁场 极远 远 中 近 红外线 微波 无线电波
1.7103 1.2103
760 622 597 577 492 455 390 300
1
24/5/2007
1
24/5/2007
为什么要用 WDM模块
Example: 4 signals, 100 km span length with regeneration
Tx - 1 Tx - 2 OA OA OA OA Rx - 1 Rx - 2
Tx - 3
Tx - 4 Tx - 1 Tx - 2 MX
3. 偏振的基本原理：按照电矢量在垂直于传播方向的平面内振动状
态的不同，偏振光有不同的偏振态（或偏振结构）。实际中最常见的光的偏振态 有五种：自然光、部分线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光和线偏振光。立体电影 就是利用光的偏振性。
双折射晶体
o光和e光都是线偏 振光
1
24/5/2007
应用举例－光的干涉
1
24/5/2007
波动光学的基本原理
1. 干涉的基本原理：干涉是波的一个重要特征。光是电磁波，它也能产
生干涉现象。在日常生活中可以观察到许多干涉现象，如水上的油膜在光的照射下显现出 彩色花纹，肥皂泡在阳光下显示出五彩图案等等。各种光学元件镀的增透膜，WDM中常 用的Filter等也都利用了光的干涉原理。
这些器件用在哪里？
通信网络：
1
24/5/2007
信息技术食物链
信息服务业
电信运营商 设备供应商 器件供应商 材料供应商
1
24/5/2007
光通信器件的分类
光器件按不同的特性和功能的分类: • 光无源器件 Optical Passive Devices （光被动器件） • 光有源器件 Optical Active Devices ( 光主动器件 )
油膜干涉现象
Biblioteka Baidu
2. 衍射的基本原理：光在传播路径上遇到障碍物时，在障碍物之后，光的
传播就偏离原来直线传播的方向，并且使光强分布在空间上变为不均匀，这种现象就是光的 衍射现象。由于光波的波长短，所以光的衍射现象不易觉察。而声波的波长长，容易发生衍 射现象。所以有“未见其人，先闻其声”。 正三边形孔衍射图样
1
24/5/2007
Passive Products
WDM/ Coupling TFF D/CWDM Amplifier Components Attenuator Products Switching Interconnects
发送器
链路
接收器
信息
（语音，视频，数据）
传输介质
（语音，视频，数据）
一个点到点的电信系统
1
24/5/2007
Devices Applications (EDFA Module)
EDF Tap Coupler Isolator WDM WDM Isolator Tap Coupler
Pump Lasers
1
24/5/2007
单模光纤(SMF) & 多模光纤(MMF)
• 1.在石英光纤中，ITU-T建议，标准单 模光纤的直径为8~10μm，标准多模光 纤的纤芯直径为50μm、 62.5μm，它们 的包层的直径均为125μm。 • 2.对光纤较佳的运行波段，多模光纤运 行波长为850nm或1300nm,而单模光纤 运行波长则为1310nm或1550nm。
• 光纤放大器 • 光隔离器 • 分路耦合器 • 泵浦激光器 • 光增益平衡器 • 光衰减器 • 半导体光放大
开关交换
• 光开关 • 光插分复用
系统管理
•光性能监控
块
器
器 • 光交叉联接 器 • 波长变换器 • 可调滤波器 • 可调激光器
管理摸块 •色散补偿器 •偏振模色散 管理摸块
1
24/5/2007
Rx - 3
Rx - 4 Rx - 1 Rx - 2
• Without DWDM • 4 x 100 km fibre • 4 EDFA
WDM Modules
OA
DMX
Tx - 3
Tx - 4
Rx - 3 Rx - 4
• With DWDM • 4 ch Mux & Demux • 1 x 100 km fibre • 1 EDFA
滤光片示意图
AR Coating
1
24/5/2007
应用举例－光的偏振
5.5mm
C
30mm
P
Isolator (隔离器）
功能图
E-beam O-beam E-beam O-beam Dd
Wedge
E-beam
原理图
garnet
O-beam O-beam E-beam
1
24/5/2007
通信系统
信息
1
24/5/2007
为什么发展光通信？
香农定理（Shannon Theory）：
C BW log
(1 SNR ) 2
C 指信息运载能力（比特/秒，bps), BW0（BandW0idth）是链路带宽（Hz）， SNR是信噪比。 电信系统的运载信息能力与其带宽成正比，而带宽与载体的频率成正比。光纤 通信系统的信息载体采用光－－所有可用信号中具有最高频率的载体，这也正 是光纤通信系统具有最高的运载信息能力以及它们之所以成为现代电信的关键 技术的原因。 （注：带宽大概是载波信号频率的10％。） 一根同轴电缆能够支持13000个信道，陆地上的微波链路最多可以支持 20000个信道，卫星链路可以支持100000个信道，而一根光纤通信链路，能 够同时支持300000个双向语音信道。
1
24/5/2007
光纤通信系统中的器件
产品超过 9000 品种
发送接收
• 信号激光器 • 光调制器 • 光电探测器 • 锁波器 • 光发送摸块 • 光接收摸块 • 光收发摸块
波分复用
• 薄膜滤波器 • 光纤光柵 • 列阵波导光柵 • 全息光柵 • 光环行器 • 光交错复用器 • 分波/合波摸
增益放大
红 橙 黄 绿 蓝 紫 近 远 极远
可见光 X 射线 紫外线 射线 宇宙射线
200
10
m) 1011 波长(µ 1010 109 (1 km) 108 107 106 (1 m) 105 104 103 (1 mm) 102 10 1 (1 m) 10-1 10-2 10-3 (1 nm) 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10
光通信基础知识
1
24/5/2007
光学基础知识
1
24/5/2007
光的本质－－－电磁波
波长(nm) 106
4 104
3 SiO2 6 10 fiber 5 103
长电磁场 极远 远 中 近 红外线 微波 无线电波
1.7103 1.2103
760 622 597 577 492 455 390 300