第六章光纖通信技術(shù)

第六章光纖通信技術(shù)第一頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四2、光纖通信系統(tǒng)組成①概念：以光波作載波，以光纖作傳輸介質(zhì)的系統(tǒng)。②組成信息源信宿電發(fā)射機電接收機光發(fā)射機光接收機光纖線路基本光纖傳輸系統(tǒng)③分類模擬光纖通信系統(tǒng)：數(shù)字光纖通信系統(tǒng)：傳輸?shù)男盘柺悄M信號。小容量、短距離傳輸?shù)男盘柺菙?shù)字信號。高速率、大容量、長距離第二頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四第二節(jié)光纖與光纜一、光纖（光導(dǎo)纖維）（一）結(jié)構(gòu)多模纖芯直徑50-80μｍ包層直徑125μｍ包層纖芯纖芯：傳導(dǎo)光波。包層：使光波封閉在光纖中傳播、減少損耗、增加光纖機械強度。纖芯包層n1n2第三頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四（二）材料：主要成分：石英（siO2）GeO2·SiO2----鍺硅系光纖。P2O5·SiO2----磷硅系光纖。纖芯折射率較石英高包層：SiO2中摻B2O3或氟折射率較石英低光在光纖中傳輸?shù)谋匾獥l件是：n1＞n2（三）分類階躍折射率光纖梯度折射率光纖按折射率變化情況n1n2n1n2軸向距離n1n2折射率折射率軸向距離單模光纖按模式分多模光纖只傳輸單一的電磁場模式同時傳輸多種電磁場模式第四頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四φθirθ（四）光纖導(dǎo)光的原理n1n2n0第五頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四二、光纜第六頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四第三節(jié)光源與光檢測器一、光源（一）概述1、種類2、材料:半導(dǎo)體激光器：單色性好、相干性好、方向性強、用于長距離通信半導(dǎo)體發(fā)光二極管：發(fā)光功率小、方向性差、短距離通信砷化鎵（GaAs)（二）發(fā)光的基本原理（光吸收、光反射）其中：H--普朗克常數(shù)6.626×10-34J·S能級E1E2E1-E2=h1γ21第七頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四1、光的自發(fā)輻射（無外界作用）2、光的受激輻射（外界影響）特點：受輻射產(chǎn)生的光子，與外來的光子特征完全相同。即頻率、相位、偏振態(tài)、振動方向和傳播方向均相同（全同光子），經(jīng)光的放大作用后形成相干光即激光。自發(fā)躍遷E2→E1釋能以熱能形式以光子的形式特點：光子頻率可能不同，光子方向隨機、相位、偏振態(tài)彼此無關(guān)。即熒光。第八頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四3、光的受激吸收電子吸收光子E1→E2正常情況下，低能態(tài)的電子比高能級的多，因此總是表現(xiàn)為光的吸收，為實現(xiàn)光的放大效應(yīng)必須使高能級的電子數(shù)大于低能級的電子數(shù)這就是所謂的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。（三）半導(dǎo)體激光器1、簡單的砷化鎵（GaAs)激光器構(gòu)造激光出激活媒質(zhì)解理面NP砷化鎵摻雜N區(qū)：摻TeP區(qū)：摻Zn第九頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四2、半導(dǎo)體激光器的工作原理半導(dǎo)體光源利用在注入電流的作用下，電子從低能態(tài)躍遷至高能態(tài)形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，電子再從高能態(tài)躍遷至低能態(tài)產(chǎn)生光子，經(jīng)諧振腔放大后光被進一步放大并產(chǎn)生振蕩向外輸出。PN自建電場空間電荷區(qū)導(dǎo)帶價帶P區(qū)N區(qū)第十頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四二、光電檢測器原理PN結(jié)反向偏壓半導(dǎo)體光電檢測器則在注入光的作用下,電子由低能態(tài)向高能態(tài)躍遷,并在外加電場作用下形成光生電流效應(yīng)PN自建電場空間電荷區(qū)第十一頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四第四節(jié)光接收機與光發(fā)射機一、光接收機作用：經(jīng)光纖傳輸后幅度被衰減，波形被展寬，微弱光信號轉(zhuǎn)換成光信號，并進行放大處理，恢復(fù)為原來信號（一）組成光電檢測器前置放大器主放大器均衡器判決器時鐘恢復(fù)AGC電路光信號第十二頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四（二）光發(fā)送機線路編碼調(diào)制電路光源控制電路數(shù)字信號數(shù)字信號LD作用：將電信號變換成光信號，送入光纖傳播出去第五節(jié)數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的

兩種傳輸體制第十三頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四STM-nSTM-n同步時分復(fù)用TDMTMSTM-n低速信號ADMDXCADMTM低速信號TMSTM-n低速信號ADMDXCADMTM低速信號TMn<NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSTM-NSDH拓撲結(jié)構(gòu)PPH—準同步數(shù)字系列中低速率點對點傳輸SDH---同步數(shù)字系列點對點或多點間的網(wǎng)絡(luò)傳輸STM-N第十四頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四TM—SDH終接設(shè)備或SDH終接復(fù)用器作用：復(fù)接/分接和提供業(yè)務(wù)適配例：DMXMUXSTM-NE1E2E1E2STM-NADM—復(fù)接分接設(shè)備作用：利用分接功能將輸入信號所承載的信息分成兩部分：一部分直接轉(zhuǎn)發(fā)，另一部分卸下給本地用戶。然后信息又通過復(fù)接功能將轉(zhuǎn)發(fā)部分和本地上送的部分合成輸出。第十五頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四例：STM-nDMXMUX中繼線STM-nSTM-n中繼線STM-nDXC作用：它有多個輸入和多個輸出，通過適當(dāng)配置可提供不同的端到端連接（交叉連接）1:m1:m1nm:11m:1n配置管理交叉連接矩陣DXC—數(shù)字交叉連接設(shè)備第十六頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四SDH特點（1）SDH采用世界上統(tǒng)一的標(biāo)準傳輸速率系列，有利于不同通信系統(tǒng)互聯(lián)（2）SDH各網(wǎng)絡(luò)單元的接口有嚴格的標(biāo)準規(guī)范（3）簡化復(fù)接分接的實現(xiàn)設(shè)備，由低