f（t）
（量化、编码）
抽样信号 数字信号
…
f 1 1 0 1 0 0 0 0 t
… 1 2 … n 1 … n…
t
时分复用
3. 光纤通信 传输的是光信号、传输线路是光纤（光缆） 光纤通信与电通信的主要区别有两点： • 用光波作为载波信号传输来信号 • 用光纤作传输线路
目前使用的光纤通信系统，普遍采用的是数字编 码、强度调制，即用数字信号去直接调制光源 的光强，使之随信号电流呈线性变化（如“1”、 “0”分别使“有光”、“无光”）
阶跃型光纤的剖面折射率分布
n （ 1 r） n
0
渐变型光纤的剖面折射率分布
a
bnr
2.渐变型光纤
纤芯折射率n1随着半 径的增加而按一定规律减 小，到纤芯与包层交界处 为包层的折射率n2 ，即纤 芯中折射率的变化呈近似 抛物线型。这种光纤称为 渐变型光纤，可用 GI(Graded-Index)表示。
光通信系统
P C M 复 用 设 备
电信号
光 端 机
光 中 继 器
光 端 机
P C M 复 用 设 备
电信号
光信号
光缆通信传输系统的基本构成
2. 优缺点 优点：传输频带宽，通信容量大；损耗小，不受电磁 干扰，传输质量好，传输距离长；线径细，质量轻， 空间利用率高；资源丰富。 缺点：光纤质地脆、机械强度低；要求比较好的切断、 连接技术；分路、耦合比较麻烦等。 光波也是电磁波，其波长在微米级、頻率为1012~1016Hz 数量级。目前光纤通信使用的波长范围是在近红外区 内，即波长为0.8~1.8µ m 其中短波长波段波长为0.85µ m 长波长波段波长为1. 31µ m和1.55µ m 0.85µ m、1.31µ m和1.55µm是目前所采用的三个通信窗口
2a 2b
裸纤
纤芯
包层
一次涂敷
光 纤 结 构
二次涂敷（套塑）
2a
2b
光纤芯线的剖面构造
2.1.2光纤的分类 一、按照折射率分布不同来分
常用的是阶跃型光纤和渐变型光纤两种
2b 2a
1.阶跃型光纤
n1 n2
n
0 n1 a n2 b r
2
n1、n2都为常数，且 n1>n2，在纤芯和包层 的交界面处折射率呈阶 梯型变化，这种光纤称 为阶跃型光纤，又称为 突变型光纤，可用 SI(Step-Index)表示。
光纤通信系统中的主要组成部分将是激光 器和光纤，及其它光器件，是我们这门 课程的重要内容。
1.2 光纤通信系统 1.光纤通信系统基本组成
P3图1-2。与数字通信系统相比，即是数字通信 系统模型中数字传输信道部分。 l 光端机：把数字电信号转换为数字光信号，或 相反（用光电二极管把光检波为电脉冲 ）。 强度调制----直接检波通信系统（强度即光强，指 单位面积上的光功率）。即用信号去直接调制光源 的光强，使之随信号电流呈线性变化； 直接检波----把光信号直接在接收机的光频上检测 为电信号。 l 光中继器：光信号放大、再生
n
纤芯
包层
2、多模光纤（MM-multi mode fiber） 在一定的工作波长下，当有多个模式在光纤中传 输时，则这种光纤称为多模光纤。
包层 D C B A 芯（n1） 包层（n2） 阶跃型多模光纤（SI） 包层 2b 2a
10-4 10-6 10-8 10-10 10-12
毫米波 红外线 可见光 紫外线
X射线 γ射线
电磁波谱
1.3 光纤通信的发展 传输（长途、短途） 通信网示意图：
全光网
交换机
交换机
网络
终端
终端
1.4 主要内容与要求
第一章 概述
第二章
第三章 第四章
பைடு நூலகம்
光纤和光缆
光路无源器件 光端机
第五章
第六章 第七章
波长与频率 频率 关系 （Hz）
102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024
波长 （cm）
108 106 104
名称
kHz
MHz
GHz
1km
1m 1cm 1mm 1µm 1nm 1A0
音频 长波 中波 短波 微波 超短波
102
1
10-2
V(t)
f(t）
声音
模拟电信号
0.3
3.4
f
0.3 3.4
f
f1
f2
…
fn
1…n
1
2
…
n
f
频分复用

数字通信：把连续的模拟信号抽样、量化、 编码成离散的数字信号（0、1码）后传输。 时分复用：把n路信号分别占用不同的时间（时隙） 在同一条线路上传输 1）. 抽样频率为fs=8000Hz(周期125μs ）; 2）. 一路语音信号的速率为8000*8=64bit/s ; • PCM 一次群（或称基群， 30/32 路），速率为 64*32=2.048Mbit/s，简称2兆信号 ; • PCM二次群，速率为8.448 Mbit/s ; • 三次群 为34.368 Mbit/s ; • 四次群 为139.264 Mbit/s
光纤通信原理
第一章 概述
1.1 基本概念 1. 通信：传递信息的方式、方法及其过程。 2. 电通信：所谓电通信即是用电信号、通过 电线（或电缆）来传递信息。 电通信主要有两种方式： 模拟通信：用电信号模拟所要传递的信息 的大小、特征进行传输。 频分复用：用载频 f0 把多路音频信号调制到不 同的高频率位置，使多路信号可以在同一 条线路上同时传输。
2a
n1 n2
n
0 n1 a n2 b r
2
阶跃型光纤的剖面折射率分布
n （ 1 r） n
0
渐变型光纤的剖面折射率分布
a
bnr
二、按照传输的总模数来分
所谓模式，实质上是电磁场的一种分布形式。 根据光纤中传输模式数量来分，可分为单模光纤和多模光纤。 1、单模光纤（SM-Single mode fiber） 它的纤芯直径很小，约为4~10µ m ，理论上只传输一种模 式。即只传输主模，从而完全避免了模式色散，使得这种光纤 的传输频带很宽，传输容量很大，适用于大容量、长距离的光 纤通信。
光纤通信系统
光纤放大器 同步数字体系
第八章
光纤及光纤通信系统的测量
l 要求： 注意适时复习、总结，特别强调独立、按时、高质量 完成作业。
第二章 光纤和光缆 重点掌握光纤的结构、分类，光纤的导波 原理，光纤的损耗、色散特性。
2.1光纤的结构与分类 2.1.1光纤的结构 两层同心的石英玻璃组成。里面是纤芯，直径 2a，光折射率n1高；外层是包层，直径2b，折射率 n2低 (n1 > n2 )。