› 模间色散 › 材料色散 › 波导色散
光纤通信通信技术
散射
v 由于光线的基本结构不完美，引起的光能量 损失，此时光的传输不再具有很好的方向性。
光线
缺陷
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6.3 光纤通信系统
v 发送单元：把电信号转换成光信号 v 传输单元：载送光信号的介质 v 接收单元：接收光信号并转换成电信号 v 连接器件：连接光纤到光源、光检测以及其
它光纤
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光纤系统方框图
发送单元 传输单元 接收单元
信号
E/O转换
光纤
光发 射机
光源
中继器
O/E转换
检测器
光接 收机
信号
连接器件
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数字光通信系统框图
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v 光端机 v 由于光纤通信系统一般都是双向的，
因此将光发射机和接收机做在一起并称 为光端机。下面分别介绍光发射机和接 收机。 v 1.发射机 v 光发射机的作用是将电信号变成光信 号，然后送入光纤中传输出去。光发射 机主要由光源、光源驱动与调制以及信 道编码电路三部分组成，如图所示。
(dB/km)
光纤的衰减
信号传播
远 端
衰6
5 4 3
减2
近 端
第一窗口 OH-
第二窗口
OH-
OH-
水峰值 第三窗口
1
0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6
λ nm
光纤的衰减图
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光纤色散(Dispersion)
v 光脉冲沿着光纤行进一段距离后造成的 频宽变粗。它是限制传输速率的主要因 素。
2
ห้องสมุดไป่ตู้
n2
n2
900 n2
n1 > n2
临界角
全反射
产生全反射的条件：n1>n2 90º>θ>临界角
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光纤的传光原理(全反射)
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阶越型光纤性能参数
v 相对折射指数差： v 数值孔径(NA)：
θ
接收锥
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4.多模光纤
v 62.5/125 μm 的光纤在保安行业中应用最普 遍
› 多模光纤和单模光纤 v按折射率分布：
› 阶跃(突变)型(SI)、渐变(梯度)型(GI)和W型 v按材料：
› 石英光纤、塑料光纤等 v几种新型光纤：
› 色散位移光纤(DSF)、非零色散光纤(NZDF)、 色散平坦光纤(DFF)、色散补偿光纤(DCF)等
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ITU-T建议的光纤分类
v G.651光纤：计算机局域网或接入网 v G.652光纤：应用最广的单模光纤 v G.653光纤：较少采用 v G.654光纤：弯曲性能好 v G.655光纤：适用于高速、大容量、高密集波
v 典型距离达5英里
v 用于：
› CCTV › 门禁控制系统 › 内部通讯
多模 MMF
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5.单模光纤
v 无限带宽
v 8~10 μm v 典型距离超过5英里 v 用于：
› 长途电信 › 长途电视监控及多路切换 › 共用天线电视系统
单模 SMF
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单模光纤和多模光纤比较
项目 距离 数据传输率 光源 信号衰减 端接 造价
v 到1990年，光纤系统发展了几代(通信业务
40%) › 由多模光纤(70年代)过渡到单模光纤(80年代)
› 由短波长(0.85μm)过渡到长波长(1.31μm)
v 信息传输的容量和速率大大提高。
› 90年代：传输速率10000Mbit/s，同时开通 1250000 路电话。
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6.2 光纤与光缆
v 通信容量大
› 光载波频率在1014～1015Hz
v 传输距离长
› 20dB/km，即可实现通信 › 目前损耗0.2dB/km
v 抗电磁干扰 v 体积小、重量轻 v 机械强度低
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商用的光纤通信系统
v 1977年在美国芝加哥和圣塔摩尼卡之间首 次建成商用的光纤通信系统。
› 两根(直径0.1mm左右)光纤，同时开通8000路 电话！
› dB = 10 log10 ( Pout / Pin )
› Pout：输出功率；Pin：输入功率
v dBm(分贝毫瓦)：描述功率绝对值的单位
› dBm = 10 log10 ( P / 1mw)
› 1mw=0 dBm › 20mw=13 dBm › 40mw=16 dBm
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6.1 光纤通信概述
分复用系统
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2.光缆
v 按芯数分为单芯、双芯、
加元光强件纤
加强
多芯
元件
v 按结构分为层绞式、骨架 式、带状等
v 按敷设场合分为架空、直 埋、管道、移动、室内、 水下、海底等
v 按用途分为通信用光缆和 非通信用光缆
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3.光传播的基本知识
临界角
入射角=反射角
n1
n1
θθ
n1 1
v 发展史
› 光电话：1880年贝尔(通信距离213m) › 光源：激光器 梅曼(1960)
v 美国贝尔公司(1970) 半导体激光器 › 传光介质：光纤 高锟(1966)
v 美国康宁公司(1970) 低损耗光纤 v 工作波长
› 0.85μm、1.31μm和1.55μm
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光纤通信特点
作用
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光纤损耗主要存在的地点
v 光纤本身：与长度和类型有关
› 1310 nm：0.35 ~ 0.5 dB/Km › 1550 nm：0.2 ~ 0.3dB/Km › 850 nm：2.3 ~ 3.4 dB/Km
v 光纤连接点：0.2dB/点·2Km v 设备处：3dB
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2020/11/5
光纤通信通信技术
光纤通信
v 指利用光导纤维(简称光纤)传 输光波信号的一种通信方式。
v 电磁波：长波、中波、微波、 红外线、可见光、紫外线。
v 使用光(激光器)信号，使用光 缆作为传输介质。
波长是 0.8～1.8μm
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衰减的单位
v dB(分贝)：描述功率相对比值的单位
1.光纤的结构
› 石英玻璃、塑料 或晶体
› 纤芯(折射率大) 和包层
› 全反射
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125mm 62.55mm
光纤直径
纤芯 (Core)
多模
包层(Clad)
125mm 8mm
Core Clad
单模
人的头发 85μm
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光纤的分类
v按工作波长：
› 短波长(850nm)和长波长(1310nm、1550nm) v按传输模式：
单模光纤 长 高
激光 小
较难 高
多模光纤 短 低
发光二极管 大
较易 低
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光纤的主要损耗
v 损耗
› 吸收损耗：OH-和金属离子 › 散射损耗： › 其他损耗：光纤连接、弯曲
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光损耗与波长
v 光损耗单位： dB/km
v 与波长有关 v 单模损耗小 v 波长又称为窗口 v 波谱的红外部分起