《光纤通信第一章》PPT课件

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一.光纤通信的含义
通信（Communication） 光通信（Optical Communication） 光纤通信（ Optical fiber Communication）
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部分电磁波频谱
频率
波长
名称
紫外线
1 m 100 THz
可见光线 (光 纤 通 信 用 ）
10 THz 1 THz
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各种传输线路的损耗特性
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光纤通信的缺点
1、光纤的弯曲半径不易过小。 2、切断和连接操作复杂。 3、分路、耦合麻烦。
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第一章 光纤的基本理论
➢光纤的结构 ➢光纤的基本理论 ➢光纤的基本参数 ➢单模光纤
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结构特性：几何尺寸、分类 光纤的特性： 光学特性：折射率、数值孔径
重定时（Retiming） 整形（ Reshaping）
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二.光纤通信的发展
Fire beacons 狼烟
1880年，贝尔(Bell)发明了 “光电话”。
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光电话存在问题：1.光源 2.传输媒质
光纤通信的发展方向： 1. 3U 2. 1250nm-1650nm 损耗＜0.5dB/km
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2. 包层：2b=125 μm。 折射率用 n2表示。
3. 涂覆层：保护光纤不受水气侵蚀和机械擦伤。
注：n1 > n2。这是光在光纤中传输的必要条件。
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1二.根、据分光类纤横截面上折射率分布的情况来分类
（1）阶跃型光纤 （2）渐变型光纤
阶跃光纤的折射率分布
渐变光纤的折射率分布
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根据电磁场理论：光波存在许多不同的模式 2.根据光纤传输模式的不同分类
单模光纤
（1）单模光纤：传输一个模式的光波，光线以直线形状
沿纤芯中心轴线方向传播。纤芯直径只有4~10 μm。只有 阶跃型光纤。。。长距离，大容量通信
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2.根据光纤传输模式的不同分类
（ 2）多模光纤：传输多个模式的光波。包括 A 阶跃型光纤。。。短距离，小容量通信
10 m 100 m
近红外线 远红外线
亚毫米波
1 mm
100 G Hz
毫 米 波(E H F )
10 GHz
1 0 mm
厘 米 波(S H F )
1 GHz
1 00 mm 分 米 波(U H F )
1m 100 M Hz
米 波(VHF )
10 m
10 MHz
短 波(HF )
1 MHz
100 m
中 波(M F)
传输特性：损耗和色散
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教学重点及难点 重点:
一、分析光纤的导光原理； 二、理解光纤损耗和色散的概念 ； 三、掌握光纤单模传输条件的计算。
难点：
光纤传输的波动理论
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1.1.1 光纤的结构和分类
一、结构
核心结构：纤芯、包层 1.纤芯： 光波传输的主要通道。
直径2a一般在4～50μm。 折射率用n1表示。
SMF MMF to SMF DSF色散位移光纤
动态单纵模DFB-LD
商用：DFB-MQW-LD多量子阱激光器
NZDSF
商用：大有效面积NZDSF
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1960 梅曼 红宝石激光器 1962 半导体激光器 1970 双异质结半导体激光器 850nm 1975年 1310、1550nm MM-LD 静态单纵模DFB-LD
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光纤通信系统的组成
电端机
光发射机
光纤
电端机
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光接收机
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驱动电路
光源
调制器
光发射机
光纤
光纤
中继器
光纤
光电二 极管
放大器 判决器
中继器
光接收机Βιβλιοθήκη Baidu
光器件
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光纤----传输通道
有三种危害
损耗（Loss）
功率降低
色散（Dispersion）
脉冲展宽
非线性效应（ Nonlinearity） 畸变
B 渐变型光纤。。。中距离，中容量通信
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3.按照制造光纤所用的材料分类 石英系光纤 多组分玻璃光纤 塑料包层石英芯光纤 全塑料光纤
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第一阶段：70s 波长：850nm 光纤：多模光纤 MMF 速率：10-100Mb/s 距离：10km
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第二阶段：80s 波长：1310nm 激光器：MM-LD 光纤： MMF：＜100Mb/s，10km
SMF:1.7Gb/s, 50km
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第三阶段：80-90s 波长：1550nm 激光器：SM-LD 光纤：SMF 2.5GBb/s，100km
1966 高锟 论文预言 1970 康宁、损耗20dB/km 波长1310、1550 nm低损耗窗口
SMF MMF to SMF DSF色散位移光纤
动态单纵模DFB-LD
商用：DFB-MQW-LD多量子阱激光器
NZDSF
商用：大有效面积NZDSF
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三.光纤通信系统的发展
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光
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1960 梅曼 红宝石激光器 1962 半导体激光器 1970 双异质结半导体激光器 850nm 1975年 1310、1550nm MM-LD 静态单纵模DFB-LD
1966 高锟 论文预言 1970 康宁、损耗20dB/km 波长1310、1550 nm低损耗窗口
➢绪论
➢光纤
➢光发射机
➢光接收机
➢光纤通信系统设
计
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光纤通信
教材：
光纤通信（第二版） 顾婉仪
人民邮电出版社
参考书：
1.光纤通信及网络技术 徐宝强 北京航空航天大学出版社 2.光纤通信（第四版 ） Gerd Keiser 电子工业出版社
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绪论
➢光纤通信的含义 ➢发展历史、现状 ➢光纤通信特点
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第四阶段：90s,波长：1550nm OA ：光放大器（EDFA） DWDM：密集波分复用
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三.光纤通信的应用
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四.特点
1.光波作为载波，速率高、信息量大；
2. 光纤，损耗小、中继距离大；
3.抗电磁干扰；
4.保密性好；
5.尺寸小、重量轻；
6.资源丰富。
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光发射机----PCM加载到光源上
电信号输入
驱动电路
LED、 LD、 DFB
光
光输出
源
调制器 通道耦合器
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光接收机---接收光信号
光信号
前置放大器 光检测器
主放大器
均衡器
偏压控制
AGC 电路
判决器
再生码流
时钟 提取
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中继器—恢复原来的信号
3R: 放大（Reamplifying）