現(xiàn)代通信系統(tǒng)介紹光纖通信系統(tǒng)課件

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1、1光纖通信系統(tǒng)的基本概念2光纖通信系統(tǒng)的基本組成3光纖4光纜5波分復(fù)用第8章現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)介紹--光纖通信系統(tǒng)研究內(nèi)容：1.光纖通信系統(tǒng)的基本概念1.電通信與光通信電通信：信息數(shù)據(jù)加載于一個正弦電磁波光通信：信息的傳輸是通過改變光功率強度而實現(xiàn)2.光波頻段：紅外、可見光、紫外線3.光纖的組成：二氧化硅10110710210610310510410410510310610210710110810010910-1101010-2101110-3101210-4101310-5101410-61015ELFVFVL

2、FLFMFHFVHFUHFSHFEHF頻率(Hz)電力、電話無線電、電視微波紅外可見光雙鉸線同軸電纜光纖衛(wèi)星/微波AM無線電FM無線電通信波段劃分及相應(yīng)傳輸媒介頻段劃分傳輸介質(zhì)1.光纖通信系統(tǒng)的基本概念光纖通信系統(tǒng)的特點：1.頻帶寬，傳輸容量大2.損耗小、中繼距離長3.重量輕、體積小4.抗電磁干擾性能好5.泄露小、保密性好6.節(jié)約金屬材料，有利于資源合理使用1.光纖通信系統(tǒng)的基本概念1.光纖通信系統(tǒng)的基本概念1.光纖通信系統(tǒng)的基本概念2.光纖通信系統(tǒng)的基本組成光發(fā)射機的作用是把電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘栕⑷牍饫w傳輸光接

3、收機的作用是把經(jīng)光纖傳輸后的微弱光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺瑢ζ浞糯蟛⒔庹{(diào)出原基帶信號光中繼器的作用是對經(jīng)光纖傳輸衰減后的信號進行放大。光中繼器有光-電-光中繼器和全光中繼器2.光纖通信系統(tǒng)的基本組成光發(fā)射機的作用是把電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘栕⑷牍饫w傳輸，它通常由復(fù)用器、調(diào)制器和光源組成。復(fù)用器的作用是把多路信息信號復(fù)用為時分復(fù)用（TDM）信號或頻分復(fù)用（FDM）信號。調(diào)制器的作用是用復(fù)用信號直接調(diào)制（IM）激光器（LD）的光強，或通過外調(diào)制器調(diào)制LD的相位。光源是把電信號轉(zhuǎn)換為光信號，以便在光纖中傳輸。2.光纖通信系統(tǒng)的基

4、本組成光源：半導(dǎo)體二極管(LD)、發(fā)光二極管(LED)自發(fā)輻射：處于激發(fā)態(tài)的原子中，電子在激發(fā)態(tài)能量上只能停留一段很短的時間，就自發(fā)地躍遷到較低能級中去，同時輻射出一個光子。受激輻射:對于物質(zhì)中處于高能級上的原子，如果在它發(fā)生自發(fā)輻射以前，受到頻率的外來光子的作用，就有可能在外來光子的影響下，發(fā)射出一個同樣的光子，而由高能級躍遷到低能級上。光的調(diào)制：1.直接調(diào)制：光載波信號的強度隨調(diào)制信號的變化而變化2.間接調(diào)制：改變調(diào)制器的物理特性，當(dāng)激光通過晶體時，光波的特性將隨信號變化而變化2.光纖通信系統(tǒng)的基本組成光探

5、測器：PIN光電二極管、APD光電二極管受激吸收：處于低能級的原子（El），受到外來光子的激勵下，在滿足能量恰好等于低、高兩能級之差（△E）時，該原子就吸收這部分能量，躍遷到高能級（Eh），即△E=Eh-El。受激吸收與受激輻射是互逆的過程。2.光纖通信系統(tǒng)的基本組成3.光纖光纖的導(dǎo)光原理——全反射纖芯折射率為n1，包層折射率為n2，n1>n2n2n1包層纖芯光線光線將在纖芯和包層的界面上不斷地產(chǎn)生全反射而向前傳播。3.光纖光纖的分類：1.按傳輸模式分類：單模光纖和多模光纖2.按纖芯介質(zhì)的折射率的徑向分布分類：

6、●階躍型折射率光纖●漸變型折射率光纖3.光纖階躍光纖：在纖芯中折射率的分布是均勻的，在纖芯和包層的界面上折射率發(fā)生突變。漸變光纖:在纖芯中折射率的分布是變化的，而包層中的折射率通常是常數(shù)。相對折射率差：3.光纖n2n1包層纖芯光線光纖中傳輸?shù)墓庑盘柧哂幸欢ǖ念l譜寬度，也就是說光信號具有許多不同的頻率成分。同時，在多模光纖中，光信號還可能由若干個模式疊加而成，也就是說上述每一個頻率成份還可能由若干個模式分量來構(gòu)成光纖的色散：在光纖中傳輸?shù)墓庑盘柕牟煌l率成份或不同的模式分量以不同的速度傳播，到達一定距離后必然產(chǎn)生

7、信號失真，通常用時延差表示3.光纖3.光纖色散的種類：1.模式色散：傳輸?shù)哪Ｊ胶芏?，不同的模式，其傳輸路徑不同，所?jīng)過的路程就不同，達終點的時間也就不同，這就引起了脈沖的展寬2.材料色散：具有一定光譜寬度的光源發(fā)出的光脈沖射入光纖內(nèi)傳輸時，光的傳輸速度將隨光波長的不同而改變，到達終端時將產(chǎn)生時延差，從而引起脈沖波形展寬。3.波導(dǎo)色散：在交界面產(chǎn)生全反射時，就可能有一部分光進入包層之內(nèi)。這部分光在包層內(nèi)傳輸一定距離后，又可能回到纖芯中繼續(xù)傳輸。進入包層內(nèi)的這部分光強的大小與光波長有關(guān)，這就相當(dāng)于光傳輸路徑長度隨光

8、波波長的不同而異光纖的比特率與帶寬1.光纖的比特率：光纖能夠傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)速率2.最大比特率：3.光纖光纖的傳輸特性——衰減：衰減系數(shù)：1.吸收損耗：本征吸收：光纖材料二氧化硅雜質(zhì)吸收：氫氧根離子與金屬雜質(zhì)2.散射損耗：瑞利散射損耗、波導(dǎo)散射損耗等3.輻射損耗：由于光纖彎曲所產(chǎn)生的損耗4.外套損耗：光纖的外保護套將包層內(nèi)剩余的能量全部吸收掉3.光纖為了構(gòu)成實用的傳輸線路，同時便于工程上