光纖通信原理課件-第01章概述

《光纖通信原理課件-第01章概述》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、第一章概述1.1光纖通信的發(fā)展與現(xiàn)狀1.2光纖通信的主要特性1.3光纖通信系統(tǒng)的組成和分類1.1光纖通信的發(fā)展與現(xiàn)狀1.1.1早期的光通信到了1880年，貝爾發(fā)明了第一個(gè)光電話，這一大膽的嘗試，可以說(shuō)是現(xiàn)代光通信的開端。在這里，將弧光燈的恒定光束投射在話筒的音膜上，隨聲音的振動(dòng)而得到強(qiáng)弱變化的反射光束，這個(gè)過(guò)程就是調(diào)制。圖1.1貝爾電話系統(tǒng)貝爾光電話和烽火報(bào)警一樣，都是利用大氣作為光通道，光波傳播易受氣候的影響，在大霧天氣，它的可見(jiàn)度距離很短，遇到下雨下雪天也有影響。1.1.2光纖通信在大氣光通信受阻之后，人們將研究的重點(diǎn)轉(zhuǎn)入到地下光波通信

2、的實(shí)驗(yàn)，先后出現(xiàn)過(guò)反射波導(dǎo)和透鏡波導(dǎo)等地下通信的實(shí)驗(yàn)，如圖1.2所示。圖1.2反射波導(dǎo)和透鏡波導(dǎo)1966年，英籍華人高錕(K.C.Kao，當(dāng)時(shí)工作于英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)電信研究所)博士深入研究了光在石英玻璃纖維中的嚴(yán)重?fù)p耗問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)這種玻璃纖維引起光損耗的主要原因是其中含有過(guò)量的鉻、銅、鐵與錳等金屬離子和其他雜質(zhì)，其次是拉制光纖時(shí)工藝技術(shù)造成了芯、包層分界面不均勻及其所引起的折射率不均勻，他還發(fā)現(xiàn)一些玻璃纖維在紅外光區(qū)的損耗較小。在高錕理論的指導(dǎo)下，1970年美國(guó)的康寧公司拉出了第一根損耗為20dB/km的光纖。1977年美國(guó)在芝加哥進(jìn)行了44.736Mb

3、it/s的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，1978年，日本開始了32.064Mbit/s和97.728Mbit/s的光纖通信實(shí)驗(yàn)；1979年，美國(guó)AT&T和日本NTT均研制出了波長(zhǎng)為1.35μm的半導(dǎo)體激光器，日本也做出了超低損耗的光纖(損耗為0.2dB/km，波長(zhǎng)為1.55μm)，同時(shí)進(jìn)行了多模光纖(同時(shí)允許多個(gè)方向的光線在其中傳送的光纖)1.31μm的長(zhǎng)波長(zhǎng)傳輸系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。到如今，光纖通信已經(jīng)發(fā)展到以采用光放大器(OpticalAmplifier，OA)增加中繼距離和采用波分復(fù)用(WavelengthDivisionMultiplexing，WDM)增加傳輸

4、容量為特征的第四代系統(tǒng)。1.2光纖通信的主要特性1.2.1光纖通信的優(yōu)點(diǎn)1.光纖的容量大光纖通信是以光纖為傳輸媒介，光波為載波的通信系統(tǒng)，其載波—光波具有很高的頻率(約1014Hz)，因此光纖具有很大的通信容量。2.損耗低、中繼距離長(zhǎng)目前，實(shí)用的光纖通信系統(tǒng)使用的光纖多為石英光纖，此類光纖在1.55μm波長(zhǎng)區(qū)的損耗可低到0.18dB/km，比已知的其他通信線路的損耗都低得多，因此，由其組成的光纖通信系統(tǒng)的中繼距離也較其它介質(zhì)構(gòu)成的系統(tǒng)長(zhǎng)得多。如果今后采用非石英光纖，并工作在超長(zhǎng)波長(zhǎng)(＞2μm)，光纖的理論損耗系數(shù)可以下降到10-3～10-

5、5dB/km，此時(shí)光纖通信的中繼距離可達(dá)數(shù)千，甚至數(shù)萬(wàn)公里。3.抗電磁干擾能力強(qiáng)我們知道，電話線和電纜一般是不能跟高壓電線平行架設(shè)的，也不能在電氣鐵化路附近鋪設(shè)。4.保密性能好對(duì)通信系統(tǒng)的重要要求之一是保密性好。然而，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電通信方式很容易被人竊聽(tīng)：只要在明線或電纜附近(甚至幾公里以外)設(shè)置一個(gè)特別的接收裝置，就可以獲取明線或電纜中傳送的信息。更不用去說(shuō)無(wú)線通信方式。5.體積小，重量輕6.節(jié)省有色金屬和原材料1.2.2光纖通信的缺點(diǎn)事物都是一分為二的，光纖通信有許多優(yōu)點(diǎn)，因而發(fā)展很快，但光纖通信也有以下缺點(diǎn)。1.抗拉強(qiáng)

6、度低2.光纖連接困難3.光纖怕水1.3光纖通信系統(tǒng)的組成和分類1.3.1光纖通信系統(tǒng)的組成光纖通信系統(tǒng)是以光纖為傳輸媒介，光波為載波的通信系統(tǒng)。主要由光發(fā)送機(jī)、光纖光纜、中繼器和光接收機(jī)組成。系統(tǒng)中光發(fā)送機(jī)的作用是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并將生成的光信號(hào)注入光纖。光發(fā)送機(jī)一般由驅(qū)動(dòng)電路、光源和調(diào)制器構(gòu)成，如果是直接強(qiáng)度調(diào)制可以省去調(diào)制器，這些將在后續(xù)章節(jié)中詳細(xì)介紹。光接收機(jī)的作用是將光纖送來(lái)的光信號(hào)還原成原始的電信號(hào)。它一般由光電檢測(cè)器和解調(diào)器組成，對(duì)于直接強(qiáng)度調(diào)制解調(diào)器可以省略。光纖的作用是為光信號(hào)的傳送提供傳送媒介(信道)，將光信號(hào)

7、由一處送到另一處。中繼器分為電中繼器和光中繼器(光放大器)兩種，其主要作用就是延長(zhǎng)光信號(hào)的傳輸距離。1.3.2光纖通信系統(tǒng)的分類根據(jù)調(diào)制信號(hào)的類型，光纖通信系統(tǒng)可以分為模擬光纖通信系統(tǒng)和數(shù)字光纖通信系統(tǒng)。根據(jù)光源的調(diào)制方式，光纖通信系統(tǒng)可以分為直接調(diào)制光纖通信系統(tǒng)和間接調(diào)制光纖通信系統(tǒng)。根據(jù)光纖的傳導(dǎo)模數(shù)量，光纖通信系統(tǒng)可以分為多模光纖通信系統(tǒng)和單模光纖通信系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)的工作波長(zhǎng)，光纖通信系統(tǒng)可分為短波長(zhǎng)光纖通信系統(tǒng)、長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖通信系統(tǒng)和超長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖通信系統(tǒng)。