光纤通信基本理论概述
合集下载
- 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)。
的技术,称为波分复用。
按照通道间隔的不同，WDM可以细分为: CWDM(稀疏波分复用):信道间隔为20nm DWDM(密集波分复用):信道间隔从0.2nm 到1.2nm
为什么要用 WDM模块
Example: 4 signals, 100 km span length with regeneration
• 光开关 • 光插分复用器 • 光交叉联接器 • 波长变换器 • 可调滤波器 • 可调激光器
•光性能监控 管理摸块 •色散补偿器 •偏振模色散 管理摸块
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） 输入是光，输出也是光，并且不涉及光的产生、放大 及光电转换
Attenuator Products
MV
VCB
VSA
MATT DIL, TO, -package MATT
Array
ES VOA
Switching SN
MOMS
MEMs Manual Switch
Interconnects
Cable Assy
Adapters Fixed
Attenuators Terminators
发送接收 波分复用 增益放大 开关交换 系统管理
• 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
• 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/合波摸块
• 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 • 半导体光放大器
（2）波动理论
它是从光波的本质特性——电磁波出发，通过求解电磁波所遵从的麦 克斯韦方程，导出电磁场的场分布。
波动理论的优点：
(1) 具有理论上的严谨性； (2)未作任何前提近似，因此适用于各种折射率分布的单模光纤和多模 光纤。
光纤光学的基本方程
射线 方程
麦克斯韦 方程
波动 方程
亥姆霍兹 方程
折射率 分布
光纤的结构
光纤光学的基本方程
研究光纤波导的两种基本理论： 光线理论和波动理论
（1）光线理论 当光纤芯径远大于光波波长λ时，可近似认为
λ→0，从而将光波近似看成由一根一根光线所构成。 可采用几何光学的方法来分析光线的入射、传播(轨迹) 以及时延(色散)和光强分布等特性，这种分析方法即 为光线理论。
光有源器件 Optical Active Devices ( 光主动器件 ) 完成光的产生、放大及光电转换
您P即as将siv接e P触ro到du的cts光学产品
无源器件（PASSIVE）-被动器件
1、光连接器 (Connector) :光纤、器件之间的连接 2、光分光器/耦合器(Coupler): 光信号的耦合/分配 3、光衰减器(Attenuator):光功率衰减 4、光隔离器( Isolator ): 偏振相关型、偏振无关型 5、光环行器(Circulator): 固定顺序光路 6、光开关(Switch) : 光路的通断、选择 7、波分复用(WDM)器件:多路波长信号的合波、
光线理论的主要优点
（1）简单直观； （2）在分析芯径较粗的多模光纤时可以得到较精确的结果。
光线理论的主要缺点
波动方程的特征解/ 横向光能量分布
（1）出于采用了几何光学近似，光线理论不能够解释诸如：模式分 布、包层模、模式耦合以及光场分布等现象；
（2）当不满足λ远小于芯径的近似条件时(如对于单模光纤)，光线理 论的分析结果存在很大的误差。
EDFA Circuit pack
PD
APD 10Gb/s
PIN 10Gb/s
APD 2.5Gb/s
PIN Large area
光纤通信系统
Go Back
WDM
波分复用(WDM, Wavelength Division Multiplexing ): 在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号
分波, 密集波分复用(DWDM)器件
Passive Products
WDM/ Coupling
TFF D/CWDM
FFC
Interleaver
VCF
Wavelocker
Amplifier Components
Isolator
GFF
PBC
FFC/ TFF Combiner
Circulator
Hybrids
Tx - 1
OA
Tx - 2
OA
Tx - 3
OA
Tx - 4
OA
• Without DWDM • 4 x 100 km fibre • 4 EDFA
Rx - 1 Rx - 2 Rx - 3 Rx - 4
您即A将ct接ive触P到rod的uc光ts 学产品
有源器件（ACTIVE）-主动器件
1、信号光源：光信号的发射(LD/LED) 2、泵浦光源：光信号的放大(光纤激光器/LED/LD) 3、探测器：光信号的探测等(PIN/APD) 4、光调制器: 光信号的光调制和波长变换等 5、光放大器: 光信号的放大(EDFA/SOA)
光纤通信基本理论概述
光纤通信的优点
光纤通信的缺点
光纤技术的进步是 由光纤、光器件材 料、制造工艺的进
步共同推动的
IT产业链
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
Go Back
光纤光学
低损耗光纤的问世导致了光波技术领域的革命，开创了 光纤通信的时代。光纤在工程上的使用促使人们需要对光纤 进行深入研究，形成一门新的学科——光纤光学。
磁 电 分
时 空 分
纵横坐 标分离
边界 条件
离
离
波导场
方程
光线 轨迹
传输特性 分析本征解 源自征值光线理论和波动理论分析思路
波动理论的分析结果
突 变 型 多 模 光 纤 渐 变 型 多 模 光 纤 光 纤 单 模 光 纤
光线理论方法与波动光学方法的比较
Go Back
光纤通信器件与系统
产品超过 9000 品种
Active Products
Sourcing laser
CW1550
Uncooled TOSA
Cooled TOSA
Tunable
Pump laser
14xx 300mw
980 180/300/360
9xx 4w/uncooled
Modulator 10Gb/s 2.5Gb/s APE
OA
EDFA 15dBm
按照通道间隔的不同，WDM可以细分为: CWDM(稀疏波分复用):信道间隔为20nm DWDM(密集波分复用):信道间隔从0.2nm 到1.2nm
为什么要用 WDM模块
Example: 4 signals, 100 km span length with regeneration
• 光开关 • 光插分复用器 • 光交叉联接器 • 波长变换器 • 可调滤波器 • 可调激光器
•光性能监控 管理摸块 •色散补偿器 •偏振模色散 管理摸块
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） 输入是光，输出也是光，并且不涉及光的产生、放大 及光电转换
Attenuator Products
MV
VCB
VSA
MATT DIL, TO, -package MATT
Array
ES VOA
Switching SN
MOMS
MEMs Manual Switch
Interconnects
Cable Assy
Adapters Fixed
Attenuators Terminators
发送接收 波分复用 增益放大 开关交换 系统管理
• 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
• 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/合波摸块
• 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 • 半导体光放大器
（2）波动理论
它是从光波的本质特性——电磁波出发，通过求解电磁波所遵从的麦 克斯韦方程，导出电磁场的场分布。
波动理论的优点：
(1) 具有理论上的严谨性； (2)未作任何前提近似，因此适用于各种折射率分布的单模光纤和多模 光纤。
光纤光学的基本方程
射线 方程
麦克斯韦 方程
波动 方程
亥姆霍兹 方程
折射率 分布
光纤的结构
光纤光学的基本方程
研究光纤波导的两种基本理论： 光线理论和波动理论
（1）光线理论 当光纤芯径远大于光波波长λ时，可近似认为
λ→0，从而将光波近似看成由一根一根光线所构成。 可采用几何光学的方法来分析光线的入射、传播(轨迹) 以及时延(色散)和光强分布等特性，这种分析方法即 为光线理论。
光有源器件 Optical Active Devices ( 光主动器件 ) 完成光的产生、放大及光电转换
您P即as将siv接e P触ro到du的cts光学产品
无源器件（PASSIVE）-被动器件
1、光连接器 (Connector) :光纤、器件之间的连接 2、光分光器/耦合器(Coupler): 光信号的耦合/分配 3、光衰减器(Attenuator):光功率衰减 4、光隔离器( Isolator ): 偏振相关型、偏振无关型 5、光环行器(Circulator): 固定顺序光路 6、光开关(Switch) : 光路的通断、选择 7、波分复用(WDM)器件:多路波长信号的合波、
光线理论的主要优点
（1）简单直观； （2）在分析芯径较粗的多模光纤时可以得到较精确的结果。
光线理论的主要缺点
波动方程的特征解/ 横向光能量分布
（1）出于采用了几何光学近似，光线理论不能够解释诸如：模式分 布、包层模、模式耦合以及光场分布等现象；
（2）当不满足λ远小于芯径的近似条件时(如对于单模光纤)，光线理 论的分析结果存在很大的误差。
EDFA Circuit pack
PD
APD 10Gb/s
PIN 10Gb/s
APD 2.5Gb/s
PIN Large area
光纤通信系统
Go Back
WDM
波分复用(WDM, Wavelength Division Multiplexing ): 在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号
分波, 密集波分复用(DWDM)器件
Passive Products
WDM/ Coupling
TFF D/CWDM
FFC
Interleaver
VCF
Wavelocker
Amplifier Components
Isolator
GFF
PBC
FFC/ TFF Combiner
Circulator
Hybrids
Tx - 1
OA
Tx - 2
OA
Tx - 3
OA
Tx - 4
OA
• Without DWDM • 4 x 100 km fibre • 4 EDFA
Rx - 1 Rx - 2 Rx - 3 Rx - 4
您即A将ct接ive触P到rod的uc光ts 学产品
有源器件（ACTIVE）-主动器件
1、信号光源：光信号的发射(LD/LED) 2、泵浦光源：光信号的放大(光纤激光器/LED/LD) 3、探测器：光信号的探测等(PIN/APD) 4、光调制器: 光信号的光调制和波长变换等 5、光放大器: 光信号的放大(EDFA/SOA)
光纤通信基本理论概述
光纤通信的优点
光纤通信的缺点
光纤技术的进步是 由光纤、光器件材 料、制造工艺的进
步共同推动的
IT产业链
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
Go Back
光纤光学
低损耗光纤的问世导致了光波技术领域的革命，开创了 光纤通信的时代。光纤在工程上的使用促使人们需要对光纤 进行深入研究，形成一门新的学科——光纤光学。
磁 电 分
时 空 分
纵横坐 标分离
边界 条件
离
离
波导场
方程
光线 轨迹
传输特性 分析本征解 源自征值光线理论和波动理论分析思路
波动理论的分析结果
突 变 型 多 模 光 纤 渐 变 型 多 模 光 纤 光 纤 单 模 光 纤
光线理论方法与波动光学方法的比较
Go Back
光纤通信器件与系统
产品超过 9000 品种
Active Products
Sourcing laser
CW1550
Uncooled TOSA
Cooled TOSA
Tunable
Pump laser
14xx 300mw
980 180/300/360
9xx 4w/uncooled
Modulator 10Gb/s 2.5Gb/s APE
OA
EDFA 15dBm