光纖通信原理

1、光纖通信原理光纖通信原理認(rèn)識認(rèn)識光纖、光纜光纖、光纜纖芯包層涂覆層護(hù)套層強(qiáng)度元件內(nèi)護(hù)層光纖纜芯外護(hù)層單模：810 m多模：50 m125 m第一章第一章 概概 論論光纖：光纖：光纜：光纜：1 光纖通信及網(wǎng)絡(luò)的概念光纖通信及網(wǎng)絡(luò)的概念一、光纖通信一、光纖通信 以光作為信息載體，以光纖作為傳輸媒質(zhì)以光作為信息載體，以光纖作為傳輸媒質(zhì)的通信的通信發(fā)送發(fā)送(光源調(diào)制光源調(diào)制)中繼中繼接收接收(探測解探測解調(diào)調(diào))技術(shù)。技術(shù)。二、光通信網(wǎng)絡(luò)二、光通信網(wǎng)絡(luò) 由光傳輸系統(tǒng)、光交換接點(diǎn)以及光終端設(shè)由光傳輸系統(tǒng)、光交換接點(diǎn)以及光終端設(shè)備組成的智能網(wǎng)絡(luò)。備組成的智能網(wǎng)絡(luò)。三、光纖通信的特點(diǎn)三、光纖通信的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)

2、：傳輸頻帶極寬，通信容量極大；傳輸頻帶極寬，通信容量極大； 傳輸距離遠(yuǎn)傳輸距離遠(yuǎn); 串?dāng)_小，信號質(zhì)量高；串?dāng)_小，信號質(zhì)量高； 抗電磁干擾，保密性好；抗電磁干擾，保密性好； 便于運(yùn)輸和鋪設(shè)；便于運(yùn)輸和鋪設(shè)； 原材料豐富原材料豐富; 耐化學(xué)腐蝕。耐化學(xué)腐蝕。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：光纖彎曲半徑不能過?。还饫w彎曲半徑不能過??； 光纖的切斷和連接分路和耦合技術(shù)復(fù)雜。光纖的切斷和連接分路和耦合技術(shù)復(fù)雜。四、光纖通信系統(tǒng)四、光纖通信系統(tǒng)發(fā)送端發(fā)送端光源經(jīng)過調(diào)制光源經(jīng)過調(diào)制中繼中繼放大整形再生恢復(fù)放大整形再生恢復(fù)再調(diào)制光源再調(diào)制光源接收端接收端光電轉(zhuǎn)換光電轉(zhuǎn)換放大整形放大整形再生恢復(fù)原信號再生恢復(fù)原信號中繼器：中繼器：

3、一般為光一般為光電電光模式。光模式。全光網(wǎng)絡(luò)全光網(wǎng)絡(luò)：采用光中繼器：采用光中繼器（光纖放大器）（光纖放大器）的光的光通信網(wǎng)絡(luò)。通信網(wǎng)絡(luò)。光纖光纖光光纖纖電纜電纜l19661966年年, ,華人高錕華人高錕(C. K. Kao)(C. K. Kao)博士發(fā)表論文博士發(fā)表論文“光頻介質(zhì)纖光頻介質(zhì)纖維表面波導(dǎo)維表面波導(dǎo)”，首次明確提出，首次明確提出 通過改進(jìn)制備工藝通過改進(jìn)制備工藝, ,減少原材料雜質(zhì)減少原材料雜質(zhì), , 可使石英光纖的可使石英光纖的損耗大為下降損耗大為下降, , 并有可能拉制出損耗低于并有可能拉制出損耗低于20dB/km20dB/km的光纖的光纖, ,從從而使光纖可用于實(shí)用通信技術(shù)

4、之中。而使光纖可用于實(shí)用通信技術(shù)之中。2 光纖通信的發(fā)展光纖通信的發(fā)展光纖技術(shù)的迅猛發(fā)展光纖技術(shù)的迅猛發(fā)展 l19701970年年, ,美國康寧玻璃公司美國康寧玻璃公司(Corning Glass Co.(Corning Glass Co.）率先研制成功損耗為率先研制成功損耗為20dB/km 20dB/km 的石英光纖的石英光纖, ,取得了取得了重要的技術(shù)突破；重要的技術(shù)突破；1977年中國武漢郵電科學(xué)研究年中國武漢郵電科學(xué)研究院研制成功院研制成功0.85 m階躍折射率多模光纖。階躍折射率多模光纖。l經(jīng)過近經(jīng)過近3030年的發(fā)展，當(dāng)前使用的單模光纖的損耗年的發(fā)展，當(dāng)前使用的單模光纖的損耗已經(jīng)降

5、至已經(jīng)降至0.2dB/km 0.2dB/km ；l各種光纖器件在光纖系統(tǒng)中獲得廣泛應(yīng)用，構(gòu)筑各種光纖器件在光纖系統(tǒng)中獲得廣泛應(yīng)用，構(gòu)筑所謂的所謂的“信息高速公路信息高速公路” ；l相關(guān)的應(yīng)用產(chǎn)業(yè)日新月異地蓬勃發(fā)展，涉及的部相關(guān)的應(yīng)用產(chǎn)業(yè)日新月異地蓬勃發(fā)展，涉及的部門包括郵電、電子、電力、化工以及機(jī)械等行業(yè)，門包括郵電、電子、電力、化工以及機(jī)械等行業(yè)，形成一個年產(chǎn)值形成一個年產(chǎn)值10001000多億美元的巨大市場。多億美元的巨大市場。國外情況：國外情況： 美國的康寧公司、日本的藤倉公司美國的康寧公司、日本的藤倉公司國內(nèi)情況：國內(nèi)情況： 中國無錫法爾勝集團(tuán)，老總周建松原來中國無錫法爾勝集團(tuán)，老總周

6、建松原來只是高中畢業(yè)。從制造麻繩開始，到生產(chǎn)綱只是高中畢業(yè)。從制造麻繩開始，到生產(chǎn)綱纜建造江陰長江大橋、虎門大橋；投資生產(chǎn)纜建造江陰長江大橋、虎門大橋；投資生產(chǎn)光纖光纖(目前國內(nèi)的目前國內(nèi)的No.1)WDM+EDFA的優(yōu)勢：的優(yōu)勢：數(shù)十、上百數(shù)十、上百信道，傳輸信道，傳輸數(shù)千公里；數(shù)千公里；第一年第一年第二年第二年第三年第三年第四年第四年第五年第五年 性能價格比翻番速度性能價格比翻番速度光纖通信的容量有多大光纖通信的容量有多大?光波中心波長光波中心波長1.5 m，中心頻率，中心頻率1014Hzn目前商用水平：目前商用水平：312萬路電話萬路電話/纖纖n速率：速率：2.510Gb/s提高數(shù)據(jù)率的

7、途徑提高數(shù)據(jù)率的途徑n電復(fù)用電復(fù)用n光復(fù)用光復(fù)用密集波分復(fù)用密集波分復(fù)用 (DWDM)： 的量級的量級光時分復(fù)用光時分復(fù)用 (OTDM)光纖中光信號衰減多大光纖中光信號衰減多大? 普通單模光纖的損耗譜：普通單模光纖的損耗譜： 窗口：窗口：1.31 m光纖在光纖在20-1000GHz 范圍范圍： 0.40dB/km；1.55 m光纖在光纖在20-1000GHz 范圍范圍： 0.25dB/km； EDFA的帶寬的帶寬 4THz；損耗更小；損耗更?。?全波段光纖，全波段光纖，1.31.5 m，帶寬更大，損耗更小。，帶寬更大，損耗更小。*色散的影響色散的影響不同頻率分量傳輸速度不同，信號畸變。不同頻率

8、分量傳輸速度不同，信號畸變?？朔⒖朔?改善信號源改善信號源*色散管理：色散位移光纖，小色散光纖，色散色散管理：色散位移光纖，小色散光纖，色散補(bǔ)償光纖，負(fù)色散及負(fù)色散斜率光纖補(bǔ)償光纖，負(fù)色散及負(fù)色散斜率光纖*色散補(bǔ)償措施：啁啾光柵等色散補(bǔ)償措施：啁啾光柵等 強(qiáng)光非線性效應(yīng)的影響強(qiáng)光非線性效應(yīng)的影響受激散射效應(yīng)：受激散射效應(yīng)： 受激拉曼散射受激拉曼散射(SRS)，受激布里淵散射，受激布里淵散射(SBS)光學(xué)克爾效應(yīng)：光學(xué)克爾效應(yīng)： 自相位調(diào)制自相位調(diào)制(SPM)，互相位調(diào)制，互相位調(diào)制(XPM)，四波，四波混頻混頻(FWM)解決措施：解決措施：降低信號功率；光纖段有效傳輸長度；色散管降低信號功率；光纖段有效傳輸長度；色散管理的綜合考慮理的綜合考慮如何延長傳輸距離？如何延長傳輸距離？ 光光-電電-光中繼改為用直接光放光中繼改為用直接光放大取代電中繼相干光通信；大取代電中繼相干光通