光纖傳輸技術(shù)

1、1光纖通信技術(shù)光纖通信技術(shù)制作制作 賈向宇賈向宇2內(nèi)容內(nèi)容 概述概述 光纖光纜光纖光纜 光源和光發(fā)送機光源和光發(fā)送機 光檢測器和光接收機光檢測器和光接收機 光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)3概述概述4一一 傳輸技術(shù)在通信領(lǐng)域里的地位傳輸技術(shù)在通信領(lǐng)域里的地位q通信的根本任務(wù)是跨越時間和空間的信息傳遞通信的根本任務(wù)是跨越時間和空間的信息傳遞q電信業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，其背后的技術(shù)支撐就是功電信業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，其背后的技術(shù)支撐就是功 能強大的傳輸網(wǎng)絡(luò)和傳輸技術(shù)能強大的傳輸網(wǎng)絡(luò)和傳輸技術(shù)q南北中國電信的競爭實力在于其所具有基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)南北中國電信的競爭實力在于其所具有基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施資源，其中很重要的一個部分就是覆蓋全

2、國的傳輸施資源，其中很重要的一個部分就是覆蓋全國的傳輸網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)q聯(lián)通、吉通、網(wǎng)通、鐵通等通信公司的發(fā)展，它們都聯(lián)通、吉通、網(wǎng)通、鐵通等通信公司的發(fā)展，它們都是基于這樣一個事實是基于這樣一個事實已經(jīng)有了一個強大的傳輸網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)有了一個強大的傳輸網(wǎng)絡(luò)體系的存在（原中國電信覆蓋全國的傳輸網(wǎng)絡(luò)）體系的存在（原中國電信覆蓋全國的傳輸網(wǎng)絡(luò)） 5q由于傳輸技術(shù)的發(fā)展，傳輸容量的極大提高和傳輸系由于傳輸技術(shù)的發(fā)展，傳輸容量的極大提高和傳輸系統(tǒng)性能價格比的大幅度增長以及傳輸質(zhì)量的優(yōu)化，帶動統(tǒng)性能價格比的大幅度增長以及傳輸質(zhì)量的優(yōu)化，帶動了通信領(lǐng)域內(nèi)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)致了多種業(yè)務(wù)的投入了通信領(lǐng)域內(nèi)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)

3、致了多種業(yè)務(wù)的投入應(yīng)用，通信協(xié)議的簡化，一些復(fù)雜的通信控制過程被物應(yīng)用，通信協(xié)議的簡化，一些復(fù)雜的通信控制過程被物理層的優(yōu)質(zhì)傳輸取代。直接啟動了諸如理層的優(yōu)質(zhì)傳輸取代。直接啟動了諸如IP over SDH、IP over WDM、全光網(wǎng)絡(luò)、多協(xié)議標記交換和接入體系、全光網(wǎng)絡(luò)、多協(xié)議標記交換和接入體系、終端技術(shù)、終端技術(shù)、3G、無線局域網(wǎng)等技術(shù)的研究和發(fā)展。、無線局域網(wǎng)等技術(shù)的研究和發(fā)展。 6二二 傳輸技術(shù)的發(fā)展歷史傳輸技術(shù)的發(fā)展歷史模擬時代模擬時代數(shù)字時代數(shù)字時代光纖數(shù)字傳輸光纖數(shù)字傳輸PDH制式制式SDH制式制式DWDM技術(shù)技術(shù)下一步將是全光網(wǎng)絡(luò)時代。下一步將是全光網(wǎng)絡(luò)時代。10110010

4、101000111110010010111000111101101010017常用的傳輸媒介有：電纜、微波、光纖光纜。常用的傳輸媒介有：電纜、微波、光纖光纜。1 1 電纜 在通信網(wǎng)中最常用的電纜是在通信網(wǎng)中最常用的電纜是雙絞線電纜和同軸電纜雙絞線電纜和同軸電纜。1.雙絞線電纜 多對雙絞線按一定規(guī)則排列成芯線組多對雙絞線按一定規(guī)則排列成芯線組, ,外層包以塑料或鉛皮則構(gòu)成雙絞線外層包以塑料或鉛皮則構(gòu)成雙絞線電纜。雙絞線由一對相互按一定扭距絞合在一起的銅導(dǎo)線組成電纜。雙絞線由一對相互按一定扭距絞合在一起的銅導(dǎo)線組成, ,每根導(dǎo)線表每根導(dǎo)線表面涂有絕緣層并用一定顏色標記。成對線的扭絞使電磁輻射和外部

5、電磁干面涂有絕緣層并用一定顏色標記。成對線的扭絞使電磁輻射和外部電磁干擾減至最小。擾減至最小。雙絞線按其電氣特性可分為兩大類雙絞線按其電氣特性可分為兩大類: : 100 100 非屏蔽雙絞線非屏蔽雙絞線(UTP,Unshie1ded Twisted Paired)(UTP,Unshie1ded Twisted Paired) 15O 15O 屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線(STP,Shielded Twisted Paired)(STP,Shielded Twisted Paired)。 UTPUTP原用于電話用戶線原用于電話用戶線, ,經(jīng)過不斷的改進與提高經(jīng)過不斷的改進與提高, ,目前已廣泛用于局域網(wǎng)

6、目前已廣泛用于局域網(wǎng), ,它它價格低價格低, ,布線使用十分方便。它可分類如下布線使用十分方便。它可分類如下: : EIA/TIA EIA/TIA第一、二類雙絞線：第一、二類雙絞線：三三 傳輸媒介傳輸媒介8(EIT/TIA(EIT/TIA：美國電氣工業(yè)協(xié)會：美國電氣工業(yè)協(xié)會/ /電信工業(yè)學(xué)會電信工業(yè)學(xué)會) )第一、二類雙絞線主第一、二類雙絞線主要用于電話用戶線要用于電話用戶線, ,其傳輸速率低于其傳輸速率低于1Mbith,1Mbith,很少用于數(shù)據(jù)網(wǎng)。很少用于數(shù)據(jù)網(wǎng)。(2)EIA/TIA(2)EIA/TIA第第三三類雙絞線：類雙絞線： 也也是為傳輸語音而設(shè)計的雙絞線是為傳輸語音而設(shè)計的雙絞線,

7、 ,但其性能明顯優(yōu)于一、二類線但其性能明顯優(yōu)于一、二類線, ,最高傳輸速率可達最高傳輸速率可達16Mbit/s,16Mbit/s,可用于可用于1OMbit/s1OMbit/s以太網(wǎng)。以太網(wǎng)。(3(3EIA/TIAEIA/TIA第四類雙絞線第四類雙絞線: : 是為傳輸數(shù)據(jù)而設(shè)計的雙絞線是為傳輸數(shù)據(jù)而設(shè)計的雙絞線, ,最高傳輸速率可達最高傳輸速率可達2OMbit/s,2OMbit/s,可用可用于于1OMbit/s1OMbit/s以太網(wǎng)。以太網(wǎng)。(4)EIA/TIA(4)EIA/TIA第五類雙絞線第五類雙絞線: : 是一種性能優(yōu)越的雙絞線是一種性能優(yōu)越的雙絞線, ,最高傳輸速率可達最高傳輸速率可達1

8、00Mbit/s,100Mbit/s,目目前廣前廣泛泛用于用于10/100Mbit/s10/100Mbit/s以太網(wǎng)和寬帶接入網(wǎng)。以太網(wǎng)和寬帶接入網(wǎng)。9 第一、二、三類雙絞線一般稱為音頻雙絞線：而四、五類雙絞線一第一、二、三類雙絞線一般稱為音頻雙絞線：而四、五類雙絞線一般稱為數(shù)據(jù)雙絞線，各類雙絞線的關(guān)鍵差別在于紐絞密度即單位距般稱為數(shù)據(jù)雙絞線，各類雙絞線的關(guān)鍵差別在于紐絞密度即單位距離的紐絞次數(shù)的多少。雙絞線紐絞密度越高，成本越高，傳輸性能離的紐絞次數(shù)的多少。雙絞線紐絞密度越高，成本越高，傳輸性能也越好。也越好。 150 STP是另外一類高性能屏蔽式是另外一類高性能屏蔽式22AWG或或24AW

9、G雙絞線電纜雙絞線電纜（美國線纜等級），最高傳輸速率大于（美國線纜等級），最高傳輸速率大于100Mbit/s。它價格昂貴，布。它價格昂貴，布線、使用不便，但適合在強干攏環(huán)境下工作。線、使用不便，但適合在強干攏環(huán)境下工作。10 2.同軸電纜 同軸電纜由同軸的內(nèi)外導(dǎo)體構(gòu)成，其內(nèi)外導(dǎo)體之同軸電纜由同軸的內(nèi)外導(dǎo)體構(gòu)成，其內(nèi)外導(dǎo)體之間有一層絕緣間有一層絕緣介質(zhì)用于防止內(nèi)外導(dǎo)體介質(zhì)用于防止內(nèi)外導(dǎo)體 之間出現(xiàn)徑向漏電電流。在外導(dǎo)體外面包一之間出現(xiàn)徑向漏電電流。在外導(dǎo)體外面包一層層塑料防護套塑料防護套, ,以保護外導(dǎo)體免受損害。以保護外導(dǎo)體免受損害。 同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體一般由實心銅導(dǎo)線制成，外導(dǎo)體除了傳輸高頻同軸

10、電纜內(nèi)導(dǎo)體一般由實心銅導(dǎo)線制成，外導(dǎo)體除了傳輸高頻電流外，還有屏蔽外界電磁干擾、防止電磁信號外泄的作用。外導(dǎo)電流外，還有屏蔽外界電磁干擾、防止電磁信號外泄的作用。外導(dǎo)體除了電阻體除了電阻 要小以外，還應(yīng)有較好的密封性能，可以采用密編銅網(wǎng)，要小以外，還應(yīng)有較好的密封性能，可以采用密編銅網(wǎng)，但造價高，還可以采用鋁塑復(fù)合膜加疏編銅網(wǎng)以提高屏蔽性能，降但造價高，還可以采用鋁塑復(fù)合膜加疏編銅網(wǎng)以提高屏蔽性能，降低成本。低成本。 同軸電纜用作高頻設(shè)備架內(nèi)、架間跳線同軸電纜用作高頻設(shè)備架內(nèi)、架間跳線, ,天線、饋線等天線、饋線等, ,并大并大量用于有線電視量用于有線電視(CATV,Cable Televis

11、ion)(CATV,Cable Television)的用戶分配網(wǎng)中。同軸的用戶分配網(wǎng)中。同軸電纜特性阻抗主要有電纜特性阻抗主要有5O5O 、7575 兩類兩類, ,在有線電視中統(tǒng)一使用衰耗量在有線電視中統(tǒng)一使用衰耗量較小、特性阻抗為較小、特性阻抗為7575 的同軸電纜。表的同軸電纜。表2.12.1為常用同軸電纜的部分參為常用同軸電纜的部分參數(shù)。數(shù)。11表表2-1 常用同軸電纜部分參數(shù)常用同軸電纜部分參數(shù)122 微波微波 微波通信是用微波作為載體傳送信息的一種通信手段。微波是指微波通信是用微波作為載體傳送信息的一種通信手段。微波是指波長為波長為1mm1m，或頻率為，或頻率為300MHz300G

12、Hz的電磁波。的電磁波。頻率3kHz 30kHzVLF(甚低頻)VLW(甚長波)(10GHz)13微波通信具有以下特點：(1)(1)微波波段頻帶寬微波波段頻帶寬(2)(2)天線增益高天線增益高, ,方向性強方向性強 (3)(3)外界干擾小外界干擾小 (4)(4)中繼中繼( (接力接力) )傳輸方式傳輸方式 由表2.2可見,全部長、中、短波波段總帶寬不到3OMHz,而就厘米波波段而言,其帶寬為27GHz,幾乎是前者1000倍。顯然微波占有頻帶較寬,則其通信容量就大。一套微波設(shè)備一般可傳送幾千路電話或多套電視節(jié)目。 當(dāng)天線面積給定時,其增益與波長的平方成反比,故在微波波段很容易制成高增益、方向性強

13、的天線,從而使微波發(fā)信機的功率減小,與其他通信方式的相互干擾小。在微波波段電磁波按直線傳播。考慮到地球表面呈球面狀,直線通信距離一般只有幾十公里。若要進行長距離通信,需采用如圖2.1所示的接力傳輸方式,即在高山、鐵塔、高層建筑物等頂部安裝微波轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備逐段轉(zhuǎn)發(fā)。例如一條2500kM的微波線路,中間大約需要有50個左右的中繼站。在微波波段,工業(yè)干擾、天電干擾等基本不起作用,這使通信質(zhì)量與穩(wěn)定性都能得以保證。 14衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信 衛(wèi)星通信亦工作在微波波段衛(wèi)星通信亦工作在微波波段, ,與地面的微波接力通信類似與地面的微波接力通信類似, ,但它利但它利用高空衛(wèi)星進行接力通信。用高空衛(wèi)星進行接力通信。(

14、1)(1)高軌道通信衛(wèi)星高軌道通信衛(wèi)星 (2)(2)低軌道通信衛(wèi)星低軌道通信衛(wèi)星 高軌道通信衛(wèi)星為運行在地面約36000km上空的同步衛(wèi)星。位于印度洋、大西洋、太平洋上空的三顆同步衛(wèi)星基本可覆蓋全球。因衛(wèi)星距離地面太遠,故要求地面站發(fā)射機有強大的發(fā)射功率,接收機靈敏度要高,天線增益要高。低軌道通信衛(wèi)星為運行在地面5001500kM上空的非同步衛(wèi)星。采用多顆小型衛(wèi)星組成一個星座,若能做到在世界任何地方上空能看到其中一顆星,則通過星際通信可覆蓋全球通信。低軌道通信衛(wèi)星主要用于移動通信和全球定位系統(tǒng)(GPS,Global Position System。 153 3 光纖與光纜光纖與光纜 結(jié)構(gòu)：纖芯

15、和包層使用：纖芯和包層使用sio2，一次涂層使用硅酮樹脂、硅膠等，套塑，一次涂層使用硅酮樹脂、硅膠等，套塑層為塑料。纖芯折射率為層為塑料。纖芯折射率為n1包層折射率為包層折射率為n2,對于任何光纖有對于任何光纖有 n1 n2，n1n2 1光纜 組成組成: :纜芯、護套和加強件。纜芯、護套和加強件。 種類種類: :光纜按其結(jié)構(gòu)可分為層絞式、骨架式、束管式和帶狀光纖式光纜按其結(jié)構(gòu)可分為層絞式、骨架式、束管式和帶狀光纖式, , 目前帶狀光纖的含纖量已達目前帶狀光纖的含纖量已達42004200芯芯, ,這種光纜特別適用于光這種光纜特別適用于光 纖接入網(wǎng)。纖接入網(wǎng)。16光纖通信是以光波為載頻，以光導(dǎo)纖維

16、為傳輸介質(zhì)光纖通信是以光波為載頻，以光導(dǎo)纖維為傳輸介質(zhì)的一種通信方式。其特點如下的一種通信方式。其特點如下1 傳輸頻帶寬，傳輸容量大。傳輸頻帶寬，傳輸容量大。2 傳輸損耗小，中繼距離長。傳輸損耗小，中繼距離長。3 抗干擾能力強，不受電磁干擾的影響?？垢蓴_能力強，不受電磁干擾的影響。4 重量輕，體積小便于施工。重量輕，體積小便于施工。四、光纖通信的特點四、光纖通信的特點17五、光通信的工作波長五、光通信的工作波長長波長波 中波中波 短波短波 超短超短 微波微波 光波光波 紫外線紫外線 X射線射線 射線射線f 300k 3M 30M 300M 300G 3E1.8 m 0.8 m1GHz=109H

17、z 1EHz=1015Hz 1 m=10-6 m =C/f C=3x108m/s光通信的波長范圍：光通信的波長范圍： 0.81.8m光通信的三個工作波長：光通信的三個工作波長：0.85m 1.31m 1.55m光波是人們可以用于通信上的最后一種電磁波！光波是人們可以用于通信上的最后一種電磁波！18六六 、 光纖通信系統(tǒng)的組成光纖通信系統(tǒng)的組成作用：數(shù)字設(shè)備：模作用：數(shù)字設(shè)備：模/數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)字復(fù)接數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)字復(fù)接 光端機：將電脈沖轉(zhuǎn)換為光脈沖光端機：將電脈沖轉(zhuǎn)換為光脈沖 光中繼機：再生光脈沖延長通信距離光中繼機：再生光脈沖延長通信距離 光纖：光纖： 信號的傳輸通路。信號的傳輸通路。數(shù)數(shù)字字設(shè)設(shè)備

18、備光光端端機機光光中中繼繼機機光光端端機機數(shù)數(shù)字字設(shè)設(shè)備備用用戶戶 用用戶戶 光纖光纖光纖光纖19數(shù)數(shù)字字設(shè)設(shè)備備光光端端機機光光中中繼繼機機光光端端機機數(shù)數(shù)字字設(shè)設(shè)備備用用戶戶 用用戶戶 注意：注意：1 電端機可以是模擬的也可以是數(shù)字的。電端機可以是模擬的也可以是數(shù)字的。 2 光端機的接口碼是電碼型光端機的接口碼是電碼型 有兩種，有兩種，HDB3和和CMI碼。碼。 3 光端機的線路碼是光碼型有三種，光端機的線路碼是光碼型有三種，NRZ、mBnB和和 插入比特碼。插入比特碼。 4 用戶種類：交換用戶、非交換用戶、轉(zhuǎn)接用戶和數(shù)字數(shù)據(jù)型用戶。用戶種類：交換用戶、非交換用戶、轉(zhuǎn)接用戶和數(shù)字數(shù)據(jù)型用戶

19、。 5 通信方式：光強度調(diào)制通信方式：光強度調(diào)制直接檢波的通信方式。直接檢波的通信方式。接口碼接口碼線路碼線路碼20七七 連接方式連接方式 配線架配線架機線設(shè)備機線設(shè)備機線設(shè)備機線設(shè)備機機線線設(shè)設(shè)備備機機線線設(shè)設(shè)備備機房連接主要包括設(shè)備與設(shè)機房連接主要包括設(shè)備與設(shè)備之間、設(shè)備與線路之間、備之間、設(shè)備與線路之間、設(shè)備與用戶之間。它們之間設(shè)備與用戶之間。它們之間的連接應(yīng)避免直接連接。因的連接應(yīng)避免直接連接。因機房線纜的布放是一次性的，機房線纜的布放是一次性的，直接連接意味著永久連接不直接連接意味著永久連接不可更改。這樣不利于調(diào)整、可更改。這樣不利于調(diào)整、調(diào)度、更換和測試電路，因調(diào)度、更換和測試電路

20、，因此它們之間的連接采用配線此它們之間的連接采用配線架方式將永久性線纜布放到架方式將永久性線纜布放到配線架上在配線架上通過跳配線架上在配線架上通過跳線或塞孔，完成它們之間的線或塞孔，完成它們之間的連接。連接。21 DDF2M2/8MUXDDF34M8/34MUX34/140MUXDDF140MOLTODFDDF8MPCM至VDF至VDF至SPC至SPCA方向光纜B方向光纜q 設(shè)備配置和連接圖設(shè)備配置和連接圖34M電路的另時調(diào)通如何操作？電路的另時調(diào)通如何操作？2M第一支路的環(huán)回如何操作？（內(nèi)外）第一支路的環(huán)回如何操作？（內(nèi)外）34M區(qū)122q 端子板分配圖端子板分配圖34M134M234M33

21、4M434M區(qū)區(qū)134M區(qū)區(qū)12M12M22M32M42M52M62M72M8Lhsf fLfhshsL低低次次群群側(cè)側(cè)高高次次群群側(cè)側(cè)f：發(fā)信支路：發(fā)信支路s：收信支路：收信支路L：低次群側(cè)：低次群側(cè)h：高次群側(cè)：高次群側(cè)23八八 環(huán)回操作的注意事項環(huán)回操作的注意事項q環(huán)回的類型環(huán)回的類型1軟件環(huán)回和硬件環(huán)回軟件環(huán)回和硬件環(huán)回軟件環(huán)回是通過網(wǎng)管進行設(shè)置的，硬件環(huán)回就是手工用尾纖、自環(huán)軟件環(huán)回是通過網(wǎng)管進行設(shè)置的，硬件環(huán)回就是手工用尾纖、自環(huán)電纜對光口、電口進行的環(huán)回操作。電纜對光口、電口進行的環(huán)回操作。2內(nèi)環(huán)回和外環(huán)回內(nèi)環(huán)回和外環(huán)回如果執(zhí)行環(huán)回后的信號是流向該網(wǎng)元內(nèi)部的，則這種操作稱為內(nèi)環(huán)如

22、果執(zhí)行環(huán)回后的信號是流向該網(wǎng)元內(nèi)部的，則這種操作稱為內(nèi)環(huán)回；如果環(huán)回后的信號是流向該網(wǎng)元外部的，則這種操作稱之為外回；如果環(huán)回后的信號是流向該網(wǎng)元外部的，則這種操作稱之為外環(huán)回環(huán)回外外環(huán)環(huán)回回外外環(huán)環(huán)回回網(wǎng)元網(wǎng)元設(shè)備設(shè)備內(nèi)環(huán)回內(nèi)環(huán)回內(nèi)環(huán)回內(nèi)環(huán)回支路支路線路線路243本地環(huán)回和遠端環(huán)回本地環(huán)回和遠端環(huán)回業(yè)務(wù)輸入信號經(jīng)本地網(wǎng)元直接環(huán)回到本地網(wǎng)元的輸出端口，稱為本業(yè)務(wù)輸入信號經(jīng)本地網(wǎng)元直接環(huán)回到本地網(wǎng)元的輸出端口，稱為本地環(huán)回；本地業(yè)務(wù)信號在傳輸?shù)侥康木W(wǎng)元后，經(jīng)目的網(wǎng)元環(huán)回再傳地環(huán)回；本地業(yè)務(wù)信號在傳輸?shù)侥康木W(wǎng)元后，經(jīng)目的網(wǎng)元環(huán)回再傳輸?shù)奖镜鼐W(wǎng)元業(yè)務(wù)輸出端口，稱為遠端環(huán)回。輸?shù)奖镜鼐W(wǎng)元業(yè)務(wù)輸出端口，

23、稱為遠端環(huán)回。網(wǎng)元網(wǎng)元設(shè)備設(shè)備支路支路線路線路本地本地網(wǎng)元網(wǎng)元支路支路遠端環(huán)回遠端環(huán)回目的目的網(wǎng)元網(wǎng)元支路支路本地環(huán)回本地環(huán)回線路線路25q環(huán)回操作的注意事項環(huán)回操作的注意事項1、環(huán)回測試會導(dǎo)致正常業(yè)務(wù)的中斷，因此，一般只有在出現(xiàn)業(yè)務(wù)、環(huán)回測試會導(dǎo)致正常業(yè)務(wù)的中斷，因此，一般只有在出現(xiàn)業(yè)務(wù) 中斷等重大事故和系統(tǒng)調(diào)測時才被使用。中斷等重大事故和系統(tǒng)調(diào)測時才被使用。2、正確判明環(huán)回端口、正確判明環(huán)回端口網(wǎng)元網(wǎng)元設(shè)備設(shè)備2M支路支路線路線路 DDFODF對端要求線路側(cè)環(huán)回對端要求線路側(cè)環(huán)回本地自回的線路側(cè)環(huán)回本地自回的線路側(cè)環(huán)回指定的指定的2M端口的交換機側(cè)環(huán)回端口的交換機側(cè)環(huán)回對端要求的指定對端要

24、求的指定2M口的環(huán)回口的環(huán)回263、本地光口環(huán)回時需加光衰減器、本地光口環(huán)回時需加光衰減器 光接收機動態(tài)范圍為光接收機動態(tài)范圍為12dB，目前的設(shè)備可以達到，目前的設(shè)備可以達到20dB左右左右 光接收機靈敏度通常為光接收機靈敏度通常為-38dBm 平均發(fā)送光功率通常為平均發(fā)送光功率通常為0dBm以下以下 光接收機的最大接收光功率為光接收機的最大接收光功率為-18dBm 因此本地光口環(huán)回需加因此本地光口環(huán)回需加20dB以上的衰減。以上的衰減。27光纖與光纜光纖與光纜28一一 光纖光纖1、結(jié)構(gòu)和種類、結(jié)構(gòu)和種類結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 纖芯和包層使用纖芯和包層使用sio2，一次涂層，一次涂層使用硅酮樹脂、硅膠

25、等，套塑使用硅酮樹脂、硅膠等，套塑層為塑料。纖芯折射率為層為塑料。纖芯折射率為n1包包層折射率為層折射率為n2,對于任何光纖有對于任何光纖有 n1 n2，2b=125m。折射率定義為：折射率定義為： n = C/V 一次涂覆層一次涂覆層 套塑層套塑層纖芯纖芯 包層包層 =2a =2bC為真空中的光速，為真空中的光速，V為介質(zhì)為介質(zhì)中的光速。中的光速。29種類：種類： 按折射率分布分：階躍光纖，漸變光纖。按折射率分布分：階躍光纖，漸變光纖。按傳輸模式分：多模光纖，單模光纖。按傳輸模式分：多模光纖，單模光纖。單模光纖單模光纖 2a c 時入射光可以在光纖中傳播時入射光可以在光纖中傳播當(dāng)當(dāng) 1 n2

26、。 b 入射光線必須在數(shù)值孔徑以內(nèi)。入射光線必須在數(shù)值孔徑以內(nèi)。322漸變光纖的傳光過程漸變光纖的傳光過程n0n2a brnn0n2因此漸變光纖又稱為自聚焦光纖因此漸變光纖又稱為自聚焦光纖333、 單模光纖單模光纖 單模光纖以其傳輸帶寬很寬，傳輸性能優(yōu)良被廣泛使用。單模光纖以其傳輸帶寬很寬，傳輸性能優(yōu)良被廣泛使用。模式：光的場型分布稱為光的傳輸模式。模式：光的場型分布稱為光的傳輸模式。用射線光學(xué)的方法解釋如下：用射線光學(xué)的方法解釋如下：a 每一條入射光線代表光的一個傳輸模式。每一條入射光線代表光的一個傳輸模式。b 入射角小的光線對應(yīng)低階模，入射角大的光線對應(yīng)高階模。入射角小的光線對應(yīng)低階模，入

27、射角大的光線對應(yīng)高階模。c 低階模容量傳輸，高階模不容量傳輸。低階模容量傳輸，高階模不容量傳輸。d 數(shù)值孔徑以內(nèi)的光線稱為傳導(dǎo)模，數(shù)值孔徑以外的光線稱數(shù)值孔徑以內(nèi)的光線稱為傳導(dǎo)模，數(shù)值孔徑以外的光線稱 為幅射模。為幅射模。34121235211數(shù)值孔徑以內(nèi)數(shù)值孔徑以內(nèi)2數(shù)值孔徑以外數(shù)值孔徑以外單模光纖只傳一個模式，并只傳基模！單模光纖只傳一個模式，并只傳基模！36給定一個光纖其傳輸模式的數(shù)量是多少？（即傳導(dǎo)模的數(shù)量）給定一個光纖其傳輸模式的數(shù)量是多少？（即傳導(dǎo)模的數(shù)量）37二二 光纖的傳輸特性光纖的傳輸特性1、光纖的損耗特性、光纖的損耗特性P1P2L損耗大小的衡量：損耗大小的衡量： = 10

28、lg (dB/km)光纖每公里損耗為：光纖每公里損耗為：P1P2L1L公里光纖總損耗為：公里光纖總損耗為： = 10 lg (dB)P1P2P1-P2= 10 lg P1 10 lg P238光纖損耗產(chǎn)生的原因光纖損耗產(chǎn)生的原因瑞利散射損耗瑞利散射損耗雜質(zhì)吸收損耗雜質(zhì)吸收損耗結(jié)構(gòu)損耗結(jié)構(gòu)損耗微彎曲損耗微彎曲損耗接頭損耗接頭損耗固有損耗固有損耗附加損耗附加損耗光纖損耗光纖損耗39損耗主要影響系統(tǒng)的中繼距離損耗主要影響系統(tǒng)的中繼距離工程和維護工作中用來測光纖損耗的儀表叫工程和維護工作中用來測光纖損耗的儀表叫OTDR，光時域反射儀。，光時域反射儀。OTDR可測試光纖的總損耗、每公里損耗、接頭損耗、可

29、測試光纖的總損耗、每公里損耗、接頭損耗、光纖長度、斷點位置等。光纖長度、斷點位置等。雜質(zhì)吸收是指金屬離子和雜質(zhì)吸收是指金屬離子和- OH造成的能量吸收。造成的能量吸收。40結(jié)構(gòu)損耗又稱為波導(dǎo)損耗是由于波導(dǎo)結(jié)構(gòu)不理想造成的。結(jié)構(gòu)損耗又稱為波導(dǎo)損耗是由于波導(dǎo)結(jié)構(gòu)不理想造成的。微彎曲是指曲率半徑為微米級的彎曲和形變。通常彎曲微彎曲是指曲率半徑為微米級的彎曲和形變。通常彎曲半徑在半徑在5cm以上對光信號沒有什么影響。以上對光信號沒有什么影響。5cm41微調(diào)架微調(diào)架顯微鏡顯微鏡放電針放電針待接光纖待接光纖放電控制放電控制光纖熔接機的組成光纖熔接機的組成42不同波長之間的色散為不同波長之間的色散為t2 t

30、1模式之間的色散為模式之間的色散為t2 t12、光纖的色散特性、光纖的色散特性定義：不同的光信號在光纖中傳輸時產(chǎn)生的時延差。定義：不同的光信號在光纖中傳輸時產(chǎn)生的時延差。 不同的光信號是指不同模式和不同波長的光信號。不同的光信號是指不同模式和不同波長的光信號。12t1t2 1 2t1t243色散的影響色散的影響色散造成脈沖展寬，導(dǎo)致碼間干擾，降色散造成脈沖展寬，導(dǎo)致碼間干擾，降低傳輸速率，因此色散主要影響系統(tǒng)的低傳輸速率，因此色散主要影響系統(tǒng)的傳輸容量。傳輸容量。44色散的種類色散的種類模式色散：不同模式的光信號在光纖中傳播的途徑不模式色散：不同模式的光信號在光纖中傳播的途徑不 同引起的時延差

31、，同引起的時延差，ns/km.材料色散：不同波長的光在光纖中的傳播速度不同引材料色散：不同波長的光在光纖中的傳播速度不同引 起的時延差，起的時延差，ps/km.波導(dǎo)色散：由于光纖結(jié)構(gòu)不完善引起的時延差，波導(dǎo)色散：由于光纖結(jié)構(gòu)不完善引起的時延差，ps/km.通常：模式色散通常：模式色散材料色散材料色散波導(dǎo)色散波導(dǎo)色散451.31m 材料色散材料色散波導(dǎo)色散波導(dǎo)色散Ps/km零色散波長和波長位移零色散波長和波長位移由圖可見材料色散和波由圖可見材料色散和波導(dǎo)色散在導(dǎo)色散在1.31 m處相處相互抵消，稱之為零色散互抵消，稱之為零色散波長，該波長處光纖帶波長，該波長處光纖帶寬極大。零色散波長還寬極大。零

32、色散波長還可以人為向長波長方向可以人為向長波長方向移動，構(gòu)成所謂的色散移動，構(gòu)成所謂的色散位移光纖。位移光纖。46常規(guī)單模光纖：常規(guī)單模光纖：G.652光纖，工作波長光纖，工作波長1.31 m，典型損耗值，典型損耗值 0.33dB/km。 色散位移光纖：色散位移光纖：G.653光纖，工作波長光纖，工作波長1.55 m，典型損耗值，典型損耗值 0.21dB/km。非零色散光纖：非零色散光纖： G.655光纖，用于波分復(fù)用系統(tǒng)，工作波段為光纖，用于波分復(fù)用系統(tǒng)，工作波段為 1.535-1.565 m，通過引入色散限制光纖的非線性，通過引入色散限制光纖的非線性 效應(yīng)，提高波分復(fù)用的密度。效應(yīng)，提高波

33、分復(fù)用的密度。色散補償光纖：色散補償光纖：DCF光纖，用于補償光纖，用于補償G.652光纖在光纖在1.55 m處的正色散。處的正色散。實用光纖的四種類型實用光纖的四種類型47光源和光發(fā)送機光源和光發(fā)送機48一、光纖通信中使用的光源一、光纖通信中使用的光源1 波粒二象性波粒二象性 光即是電磁波又是粒子，古來就有這兩種說法，其代光即是電磁波又是粒子，古來就有這兩種說法，其代表人物分別是惠更斯和牛頓，近代的代表人物是麥克斯表人物分別是惠更斯和牛頓，近代的代表人物是麥克斯韋和愛因斯坦。其理論依據(jù)是電磁場理論和量子理論，韋和愛因斯坦。其理論依據(jù)是電磁場理論和量子理論，光現(xiàn)象必須用這兩種理論同時解釋，才能

34、得到比較園滿光現(xiàn)象必須用這兩種理論同時解釋，才能得到比較園滿的結(jié)果。的結(jié)果。粒子說粒子說：光是許許多多以光速運動的粒子流，這些粒子：光是許許多多以光速運動的粒子流，這些粒子稱為光量子，簡稱光子，光子的能量由其頻率所決定。稱為光量子，簡稱光子，光子的能量由其頻率所決定。波動說波動說：光是電磁波，光波具有干涉、衍射、偏振等波：光是電磁波，光波具有干涉、衍射、偏振等波動現(xiàn)象。動現(xiàn)象。492 光與物質(zhì)的相互作用光與物質(zhì)的相互作用光與物質(zhì)的相互作用由量子理論來解釋，量子理論指出有光與物質(zhì)的相互作用由量子理論來解釋，量子理論指出有三種作用方式。三種作用方式。自發(fā)幅射自發(fā)幅射：普通光源的發(fā)光過程。：普通光源

35、的發(fā)光過程。受激幅射受激幅射：具有光的放大作用，激光光源的發(fā)光過程。：具有光的放大作用，激光光源的發(fā)光過程。受激吸收受激吸收：光的衰減過程。：光的衰減過程。50種類：種類：1、半導(dǎo)體激光器、半導(dǎo)體激光器LD：發(fā)激光。：發(fā)激光。 2、半導(dǎo)體發(fā)光二極管：發(fā)熒光。、半導(dǎo)體發(fā)光二極管：發(fā)熒光。材料：化合物半導(dǎo)體如，材料：化合物半導(dǎo)體如，GaAlAs、GaAs、InGaAsP等。等。結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：PN結(jié)結(jié)構(gòu)，加正向電壓工作。結(jié)結(jié)構(gòu)，加正向電壓工作。符號：符號：3 光通信中使用的光源光通信中使用的光源激光：由受激幅射產(chǎn)生的光稱為激光，或由光振蕩器產(chǎn)生激光：由受激幅射產(chǎn)生的光稱為激光，或由光振蕩器產(chǎn)生的光，光

36、振蕩器又稱為量子振蕩器。的光，光振蕩器又稱為量子振蕩器。激光的特點：單色、同相、方向性強。激光激光的特點：單色、同相、方向性強。激光 又稱為相干光。又稱為相干光。51二二 光發(fā)送機光發(fā)送機1 對光發(fā)送機的要求對光發(fā)送機的要求 1合適的輸出光功率合適的輸出光功率 2消光比要小消光比要小 Ex = 10% 3調(diào)制性能要好調(diào)制性能要好 目前最高調(diào)制速率已達到目前最高調(diào)制速率已達到10GHz大小合適大小合適 0.015mw之間之間幅度穩(wěn)定幅度穩(wěn)定 與標稱值偏差在與標稱值偏差在5%-10%全全0光功率光功率全全1光功率光功率調(diào)制速率要高調(diào)制速率要高調(diào)制效率要高調(diào)制效率要高52輸入接口：均衡電纜特性，并將

37、接口碼轉(zhuǎn)換為機內(nèi)碼。輸入接口：均衡電纜特性，并將接口碼轉(zhuǎn)換為機內(nèi)碼。擾碼：使碼流中擾碼：使碼流中0和和1等概出現(xiàn)，統(tǒng)計性避免長連等概出現(xiàn)，統(tǒng)計性避免長連0。線路編碼：將碼流轉(zhuǎn)換為光的線路碼，便于在光纖中傳輸。線路編碼：將碼流轉(zhuǎn)換為光的線路碼，便于在光纖中傳輸。驅(qū)動電路：給光源提供合適的工作電流，驅(qū)動光源發(fā)光。驅(qū)動電路：給光源提供合適的工作電流，驅(qū)動光源發(fā)光。光源：完成信號的電光源：完成信號的電/光轉(zhuǎn)換。光轉(zhuǎn)換。2 光發(fā)送機組成光發(fā)送機組成輸入輸入接口接口告告 警警ATCAPC擾擾 碼碼線路線路編碼編碼驅(qū)驅(qū) 動動光源光源53輸入輸入接口接口告告 警警ATCAPC擾擾 碼碼線路線路編碼編碼驅(qū)驅(qū) 動

38、動光源光源APC：自動光功率控制電路，保證光源輸出恒定。：自動光功率控制電路，保證光源輸出恒定。ATC：自動溫度控制電路，給光源提供恒溫環(huán)境。：自動溫度控制電路，給光源提供恒溫環(huán)境。告警：監(jiān)測光源工作情況，并提供告警信號告警：監(jiān)測光源工作情況，并提供告警信號 。54光檢測器和光接收機光檢測器和光接收機55一一 光檢測器光檢測器1 光電效應(yīng)光電效應(yīng) 因光的照射而引起物體電學(xué)特性的改變，稱為光電因光的照射而引起物體電學(xué)特性的改變，稱為光電效應(yīng)（包括發(fā)射電子、導(dǎo)是率發(fā)生變化或產(chǎn)生光生電效應(yīng)（包括發(fā)射電子、導(dǎo)是率發(fā)生變化或產(chǎn)生光生電動勢）。動勢）。 光電效應(yīng)中的能量關(guān)系由愛因斯坦公式表示光電效應(yīng)中的能

39、量關(guān)系由愛因斯坦公式表示 mV2 = hf 125612mV2 = hf 陽極陽極陰極陰極愛因斯坦公式愛因斯坦公式m: 電子質(zhì)量電子質(zhì)量hf：光子能量：光子能量h：普朗克常數(shù)：普朗克常數(shù) ：電子的逸出功：電子的逸出功 0光子的能量只與光的頻率有關(guān)光子的能量只與光的頻率有關(guān)hf572 半導(dǎo)體光電檢測器半導(dǎo)體光電檢測器種類：種類：1、PIN光電二極管，噪音小光電二極管，噪音小。 2、APD雪崩光電二極管，有內(nèi)部放大作用。雪崩光電二極管，有內(nèi)部放大作用。材料：單質(zhì)或化合物半導(dǎo)體如，材料：單質(zhì)或化合物半導(dǎo)體如，Si、Ge、InGaAsP等。等。結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：PN結(jié)結(jié)構(gòu)，加反向電壓工作。結(jié)結(jié)構(gòu)，加反向電壓

40、工作。符號：符號：58光檢測器：將接收到的光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。光檢測器：將接收到的光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴７糯螅禾岣咝盘柗龋纳菩旁氡?。放大：提高信號幅度，改善信噪比。均衡：將信號均衡為便于判決電路工作的波形，減少碼間干擾。均衡：將信號均衡為便于判決電路工作的波形，減少碼間干擾。判決：確定信號是判決：確定信號是0還是還是1，并還原為數(shù)字脈沖。，并還原為數(shù)字脈沖。線路解碼：將線路碼型轉(zhuǎn)換為機內(nèi)碼。線路解碼：將線路碼型轉(zhuǎn)換為機內(nèi)碼。二二 光接收機組成光接收機組成輸出輸出接口接口光檢光檢測器測器AGC放大放大線路線路解碼解碼判決判決解擾解擾均衡均衡59輸出輸出接口接口光檢光檢測器測器AGC放大放大線路線路解碼解碼判決判決解擾解擾解擾：擾碼的反變換。解擾：擾碼的反變換。輸出接口：將機內(nèi)碼轉(zhuǎn)換為接口碼。輸