光纖通信電子教案第1章 概述

第1章概述1.1光纖通信的根本概念1.2光纖通信的優(yōu)越性1.3光纖通信系統(tǒng)的根本組成1.4光纖通信的開展趨勢1.1光纖通信的根本概念利用光導(dǎo)纖維傳輸光波信號的通信方式稱為光纖通信。光波屬于電磁波的范疇。屬于光波范疇之內(nèi)的電磁波包括紫外線、可見光和紅外線。1.1光纖通信的根本概念圖1-1電磁波的種類和名稱1.1光纖通信的根本概念圖1-2光波的波長范圍目前光纖通信的實用工作波長在近紅外區(qū)，即08～18μm的波長區(qū)，對應(yīng)的頻率為167～375THz1.1光纖通信的根本概念光導(dǎo)纖維〔簡稱為光纖〕本身是一種介質(zhì)，目前實用通信光纖的根底材料是SiO2，因此它是屬于介質(zhì)光波導(dǎo)的范疇。對于SiO2光纖，在上述波長區(qū)內(nèi)的三個低損耗窗口，是目前光纖通信的實用工作波長，即、及。1.2光纖通信的優(yōu)越性傳輸頻帶寬，通信容量大傳輸損耗抗電磁干擾的能力強另外，光纖線徑細、重量輕，而且制作光纖的資源豐富。1.3光纖通信系統(tǒng)的根本組成目前采用比較多的系統(tǒng)形式是強度調(diào)制/直接檢波〔IM/DD〕的光纖數(shù)字通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由光發(fā)射機、光纖、光接收機以及長途干線上必須設(shè)置的光中繼器組成。

1.3光纖通信系統(tǒng)的根本組成圖1-3光纖數(shù)字通信系統(tǒng)示意圖1.3光纖通信系統(tǒng)的根本組成在點對點的光纖通信系統(tǒng)中，信號的傳輸過程：〔1〕由電發(fā)射機輸出的脈碼調(diào)制信號送入光發(fā)射機，光發(fā)射機的主要作用是將電信號轉(zhuǎn)換成光信號耦合進光纖。 光發(fā)射機中的重要器件是能夠完成電-光轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體光源，目前主要采用半導(dǎo)體激光器〔LD〕或半導(dǎo)體發(fā)光二極管〔LED〕。1.3光纖通信系統(tǒng)的根本組成在點對點的光纖通信系統(tǒng)中，信號的傳輸過程：〔2〕在通信系統(tǒng)的線路上，目前主要采用由單模光纖制成的不同結(jié)構(gòu)形式的光纜，這是由于它具有較好的傳輸特性。1.3光纖通信系統(tǒng)的根本組成在點對點的光纖通信系統(tǒng)中，信號的傳輸過程：〔3〕光接收機的主要作用是將光纖送過來的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后經(jīng)過對電信號的處理以后，使其恢復(fù)為原來的脈碼調(diào)制信號送入電接收機。 光接收機中的重要部件是能夠完成光/電轉(zhuǎn)換任務(wù)的光電檢測器，目前主要采用光電二極管〔PIN〕和雪崩光電二極管〔APD〕。1.3光纖通信系統(tǒng)的根本組成在點對點的光纖通信系統(tǒng)中，信號的傳輸過程：〔4〕為了保證通信質(zhì)量，在收發(fā)端機之間適當距離上必須設(shè)有光中繼器。 光纖通信中光中繼器的形式主要有兩種，一種是光-電-光轉(zhuǎn)換形式的中繼器，另一種是在光信號上直接放大的光放大器。1.4光纖通信的開展趨勢先進的光纖通信技術(shù)必須建設(shè)和開發(fā)基于同步數(shù)字體系〔SDH〕和波分復(fù)用〔WDM〕的大容量超高速光纖傳輸網(wǎng)，并積極開展在光層上直接組網(wǎng)的光聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。同步數(shù)字體系〔SDH〕是當前電信網(wǎng)的主要傳輸體制。波分復(fù)用〔WDM〕系統(tǒng)由于可以在一根光纖上同時傳送多個波長的信號，因而通信容量將有很大程度的提高。1.4光纖通信的開展趨勢普通的點到點的波分復(fù)用系統(tǒng)雖然有巨大的通信容量，但只提供了原始的傳輸帶寬，必須要有靈活的節(jié)點才能實現(xiàn)高效靈活的組網(wǎng)能力。光分叉復(fù)用器〔OADM〕和光交叉連接器〔OXC〕是靠光層面上的波長連接來解決節(jié)點的容量擴展問題的，單個節(jié)點容量可從160Gbit/s增加到10Tbit/s。1.4光纖通