光纖通信原理

1、精品文檔光纖通信原理大家好，這節(jié)課由我給大家講述光纖通信原理，那么，在上課之前，我們先來(lái)看看課題的字面意思， 光纖通信原理， 光纖、通信、原理；光纖，也就是一根根玻璃絲兒； 通信，就是信息之間的相互交流與傳遞， 那么光纖通信，說(shuō)白了，就是以一根玻璃絲兒為媒介來(lái)進(jìn)行信息溝通。好，下面我們來(lái)對(duì)光纖通信進(jìn)行具體研究，本節(jié)課主要分為三大部分：第一、什么是光纖通信；第二、光纖通信的優(yōu)點(diǎn)與應(yīng)用；第三、光纖通信系統(tǒng)的基本組成。一、什么是光纖通信在講光纖通信之前，我們先看看光通信發(fā)展的基本歷史，在古代的時(shí)候，咱們中國(guó)人用“烽火臺(tái)”報(bào)警，歐洲人用旗語(yǔ)傳送信息，這些都可以看成是原始形式的光通信，在望遠(yuǎn)鏡發(fā)明出來(lái)后

2、，又極大地延長(zhǎng)了這種目視通信的距離，這些是最原始的光通信。時(shí)間到了 19 世紀(jì)，在 1880 年的時(shí)候，美國(guó)人貝爾發(fā)明了一種用光波做載波傳送話音的 “光電話”。最原始的電話， 是用電流來(lái)作為傳遞信號(hào)的媒介，這種光電話說(shuō)白了就是在語(yǔ)音通話的時(shí)候，拋開(kāi)電線這個(gè)導(dǎo)體，直接用太陽(yáng)光來(lái)作為傳遞聲音的媒介。但是當(dāng)時(shí)沒(méi)有理想的光源，而且這種光電話的傳送距離也很短，所以在當(dāng)時(shí)并沒(méi)有實(shí)際的價(jià)值。但是這種光電話仍然是一項(xiàng)偉大的發(fā)明，因?yàn)樗C明了以光波作媒介的可行性。因此可以說(shuō)貝爾發(fā)明的光電話是現(xiàn)代光通信的雛。1歡迎下載精品文檔形。1960 年，美國(guó)人梅曼發(fā)明了一臺(tái)紅寶石激光器，也就是說(shuō)，梅曼發(fā)明了激光，這個(gè)激光的

3、發(fā)現(xiàn)是給光通信帶來(lái)了新的希望，因?yàn)榧す夂推胀ü庀啾?，它的波譜寬度窄，方向性好，亮度也高，它的特性和無(wú)線電波相似，所以說(shuō)激光是一種理想的載波媒介。激光器的發(fā)現(xiàn)，讓沉睡了 80 多年的光通信進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段。但是，新的問(wèn)題又來(lái)了，在利用光通信的時(shí)候不可能就一束光禿禿的激光在跑，得把它放在一個(gè)載體里面，那么這個(gè)載體是什么呢，一時(shí)半會(huì)兒還找不到，所以說(shuō)光通信的發(fā)展又走入到了低谷里。在 1966 年，英籍華裔學(xué)者高琨和霍克哈姆發(fā)表了一篇關(guān)于傳輸介質(zhì)的論文，這篇論文指出了利用光纖進(jìn)行信息傳輸?shù)目赡苄院图夹g(shù)途徑，這篇論文算是奠定了光纖通信的基礎(chǔ)。光纖，就是石英纖維，也可以說(shuō)是玻璃絲，如果用未經(jīng)過(guò)加工的石

4、英纖維做傳輸介質(zhì)的話，損耗會(huì)非常大，達(dá)到 1000dBkm；但是高琨的這篇論文提出了一個(gè)觀點(diǎn)，如果把石英纖維里的銅離子和鐵離子過(guò)濾掉，那么石英纖維的損耗會(huì)大大減少。在 1970 年的時(shí)候，作為光纖通信用的光源也取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。在美國(guó)的貝爾實(shí)驗(yàn)室成功研制出了雙異質(zhì)半導(dǎo)體激光器，由于光線和半導(dǎo)體激光器的進(jìn)步，因此 1970 年是光纖發(fā)展的一個(gè)重要時(shí)間。任何通信系統(tǒng)追求的最終技術(shù)目標(biāo)都是要可靠的實(shí)現(xiàn)最大可能的。2歡迎下載精品文檔信息傳輸容量和傳輸距離，也就是說(shuō)，你這種通信系統(tǒng)優(yōu)劣，主要取決于信息容量的大小和傳輸距離的遠(yuǎn)近， 傳輸?shù)娜萘吭蕉啵?距離越遠(yuǎn)，這種通信系統(tǒng)就越好，那我們看看，光纖通信有哪

5、些優(yōu)點(diǎn)呢。二、光纖通信的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用現(xiàn)代通信網(wǎng)的三大支柱是光纖通信、衛(wèi)星通信和無(wú)線電通信，而其中光纖通信是主體。在我軍有線通信的力量中，光纖通信也占了很大比例，這是因?yàn)楣饫w通信本身具有許多突出的優(yōu)點(diǎn)：頻帶寬，通信容量大。 光纖可利用的帶寬約為 50000GHz，一對(duì)光纖能同時(shí)傳輸 24192 路電話，而 2.4Gb/s 系統(tǒng)，能同時(shí)傳輸 30000 多路電話。頻帶寬，對(duì)于傳輸各種寬頻帶信息具有十分重要的意義。損耗低，中繼距離長(zhǎng)。 目前實(shí)用石英光纖的損耗可低于 0.2dB/km ，比其它任何傳輸介質(zhì)的損耗都低。由于光纖的損耗低，所以能實(shí)現(xiàn)中繼距離長(zhǎng)，由石英光纖組成的光纖通信系統(tǒng)最大中繼距離可達(dá) 2

6、00 多千米，由非石英系極低損耗光纖組成的通信系統(tǒng)，其最大中繼距離則可達(dá)數(shù)千甚至數(shù)萬(wàn)千米，這對(duì)于降低海底通信的成本、提高可靠性和穩(wěn)定性具有特別的意義?？闺姶鸥蓴_。光纖是絕緣體材料， 它不受自然界的雷電干擾、 電離層的變化和太陽(yáng)黑子活動(dòng)的干擾，也不受電氣化鐵路饋電線和高壓設(shè)備等工業(yè)電器的干擾，還可用它與高壓輸電線平行架設(shè)或與電力導(dǎo)體復(fù)合構(gòu)成復(fù)合光纜。3歡迎下載精品文檔無(wú)串音干擾， 保密性好。 光波在光纜中傳輸， 很難從光纖中泄漏出來(lái)，即使在轉(zhuǎn)彎處，彎曲半徑很小時(shí)，漏出的光波也十分微弱，若在光纖或光纜的表面涂上一層消光劑效果更好，這樣，即使光纜內(nèi)光纖總數(shù)很多，也可實(shí)現(xiàn)無(wú)串音干擾，在光纜外面，也無(wú)法

7、竊聽(tīng)到光纖中傳輸?shù)男畔?。光纖線徑細(xì)、重量輕、柔軟。 光纖的芯徑很細(xì)，約為 0.1mm，它只有單管同軸電纜的百分之一；光纜的直徑也很小， 8 芯光纜的橫截面直徑約為 10mm，而標(biāo)準(zhǔn)同軸電纜為 47mm。利用光纖這一特點(diǎn)， 使傳輸系統(tǒng)所占空間小，解決地下管道擁擠的問(wèn)題，節(jié)約地下管道建設(shè)投資。此外，光纖的重量輕，光纜的重要比電纜輕得多，例如 18 管同軸電纜 1m的重量為 11kg，而同等容量的光纜 1m重只有 90g，這對(duì)于在飛機(jī)、宇宙飛船和人造衛(wèi)星上使用光纖通信更具有重要意義。還有，光纖柔軟可撓，容易成束，能得到直徑小的高密度光纜。光纖的原材料資源豐富， 用光纖可節(jié)約金屬材料。 光纖的材料主要

8、是石英 ( 二氣化硅 ) ，地球上有取之不盡用之不竭的原材料，而電纜的主要材料是銅，世界上銅的儲(chǔ)藏量并不多，用光纖取代電纜，則可節(jié)約大量的金屬材料，具有合理使用地球資源的重大意義。光纖除具有以上突出的優(yōu)點(diǎn)外，還具有耐腐蝕力強(qiáng)、抗核幅射、能源消耗小等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是質(zhì)地脆、機(jī)械強(qiáng)度低，連接比較困難，分路、耦合不方便，彎曲半徑不宜太小等。這些缺點(diǎn)在技術(shù)上都是可以克服的，它。4歡迎下載精品文檔不影響光纖通信的實(shí)用。近年來(lái)，光纖通信發(fā)展很快，它已深刻地改變了電信網(wǎng)的面貌，成為現(xiàn)代信息社會(huì)最堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并向我們展現(xiàn)了無(wú)限美好的未來(lái)。三、光纖通信系統(tǒng)的基本組成那么，光纖是由怎樣的一個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成的呢？光纖通信系

9、統(tǒng)， 它即可以傳輸數(shù)字信號(hào)，也可以傳輸模擬信號(hào)。單向光纖傳輸系統(tǒng)，包括發(fā)射、傳輸和接收三大部分組成。1. 發(fā)射和接收部分。發(fā)射和接收部分包含信息源信息宿、電發(fā)射機(jī)和電接收機(jī)。假如一個(gè)信息傳過(guò)來(lái)了， 信息源的作用是把信息轉(zhuǎn)換為原始電信號(hào)， 這種信號(hào)我們把它稱作基帶信號(hào)。然后，將這種基帶信號(hào)傳送到電發(fā)射機(jī)中，那么，電發(fā)射機(jī)的作用是什么呢 ?模數(shù)轉(zhuǎn)換！利用編碼調(diào)制的方式，也就是 PCM，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)， 為什么要進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換呢， 這個(gè)時(shí)候就要給大家闡述一下什么是模擬信號(hào)什么是數(shù)字信號(hào)， 模擬信號(hào)，說(shuō)白了就是用波形表現(xiàn)出來(lái)，在傳輸過(guò)程中，容易受到干擾而導(dǎo)致失真，而數(shù)字信號(hào)，就是用高低電平表現(xiàn)

10、出來(lái)的， 0 就是沒(méi)電， 1 就是有電，數(shù)字信號(hào)的抗干擾能力強(qiáng)，在傳輸過(guò)程中不易受到外界的影響， 數(shù)字信號(hào)的傳輸質(zhì)量要高于模擬信號(hào)，所以電發(fā)射機(jī)的作用是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為可以傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)。之后，在將這種數(shù)字信號(hào)傳送到光發(fā)射機(jī)， 因?yàn)樵趥鬏數(shù)臅r(shí)候是以光纖傳輸?shù)?，所以光發(fā)射機(jī)的作用是將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光載波， 之后再通過(guò)光。5歡迎下載精品文檔纖傳給接收端。簡(jiǎn)單小結(jié)一下，光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸流程是先將原始信號(hào)轉(zhuǎn)化為可以傳輸?shù)幕鶐盘?hào)， 之后通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換， 將基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)，然后把數(shù)字電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光載波，通過(guò)光纖，傳送到接收端。2. 傳輸部分光纖通信系統(tǒng)的傳輸部分是由光發(fā)射機(jī)、 光纖線路、光接收機(jī)

11、組成。光發(fā)射機(jī)主要由光源、 驅(qū)動(dòng)器和調(diào)制器組成， 這里面光源是核心， 比如說(shuō)我們的半導(dǎo)體發(fā)光二極管就是就是光源的組成部分。 光發(fā)射機(jī)的功能是將輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)， 并用耦合技術(shù)將光信號(hào)最大限度的注入進(jìn)光纖線路中去。 那么，這種電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的過(guò)程是通過(guò)對(duì)光的調(diào)制而實(shí)現(xiàn)的，就是直接將電信號(hào)調(diào)制成發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)電流， 輸出的光隨著電信號(hào)的變化而實(shí)現(xiàn)。光纖線路的功能就是傳輸， 就是將來(lái)自光發(fā)射機(jī)的光信號(hào)傳送到光接收機(jī)。光纖線路中光纖是主體， 在接上一個(gè)光線接頭和光纖連接器。 在實(shí)際工程中使用的是容納許多根光纖的光纜。 目前使用的石英光纖有多模光纖和單模光纖兩種。 多模光纖可以通過(guò)多個(gè)通路進(jìn)行傳播， 但是它的有效傳輸距離很短；單模光纖只能傳輸一種模式的光， 但是它的傳輸距離很長(zhǎng)。多模光纖的線芯直徑為 5062.5 m，而單模光纖的直徑為 8.3 m，很細(xì)。目前，單模光纖的使用更為廣泛。光接收機(jī)是由光檢測(cè)器、 放大器和相關(guān)電路組成。 光接收機(jī)的功能就。6歡迎下載精