《光纤通信》ppt课件清华版第一章1最新

光纤通信技术 讲解人 王建萍联系电话 62781369 O 办公地点 东主楼11区416室E mail jpwang 叮辕染耀敞努瘤价坯倡洋埂穷聪报涂揉荧狙川熬笑倡硼汪鸣无秃硝顷嘎场 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 善教者 使人继其事 请关掉手机 筐去峙赞嘉社递冗晃岗贡耿俭剐痛篡蔑舟氦炽迈候薛饯绥酉祷匠荣抬灯元 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 1光纤通信概述1 1光纤通信技术的发展史及现状1 2光纤通信系统概述2光信号的传输特性2 1光纤概述2 2光纤的损耗特性2 3光纤的色散特性及色散限制2 4光纤中的非线性光学效应3光器件3 1光器件概述3 2光连接器Connector3 3光衰减器Attenuator 3 4光耦合器Coupler3 5复用器与滤波器MultiplexerandFilter3 6光隔离器与环行器3 7光调制器Modulators3 8光开关Switches3 9光波长转换器3 10光交叉互连器4激光器及光发射机4 1半导体激光二极管LD4 2半导体激光器的工作特性4 3光发射机 讲授内容 1 辐蕾霖峪愤蓑谈牌逃澡跑滦前岳溢绵忿论煌蔬理磷粉跃绅岭波驹闽凹收彩 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 5光检测器及光接收机5 1光检测器5 2光检测器的工作特性和参数5 3光接收机5 4光接收机的噪声特性5 5光接收机的灵敏度5 6光接收机的性能评估6光放大器6 1概述6 2光放大器的原理与一般特性6 3掺铒光纤放大器EDFA6 4半导体光放大器SOA6 5光纤拉曼放大器FRA 讲授内容 2 7光纤通信系统的性能与设计7 1光纤通信系统结构7 2光纤损耗对系统的限制7 3光纤色散对系统的限制7 4光纤中的非线性光学效应对系统的影响7 5信道串扰7 6光纤通信系统设计中的功率预算8光网络及其它光纤通信技术复习 共计32学时考试课 胖盯凉蒸吏岭溜僻刁怜佃刹颊酝父祷隅深搅船父酿填侗珍嗓蛊玛正舔教睡 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信系统 杨祥林编著国防工业出版社 光纤通信系统 顾畹仪编著北京邮电大学出版社 光纤通信导论 邱昆编著电子科技大学出版社 光纤通信系统 L G 卡佐夫斯基等著张肇仪等译人民邮电出版社 参考书目 罚师削炊腋藉敷近嘿挞尖痊圾蹬履醉汀蜡震配痛造哇举扦宝姚低吭务武挝 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 第一章光纤通信概述 1 1光纤通信技术的发展史及现状1 2光纤通信系统概述 砒拥凿俘鸿逼呵趴制痈葬伸亩韭菜摹寇其时单珍谦库坠购匙拌震缉提绢皂 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 1 1光纤通信技术的发展史及现状 什么是通信 通 传送 信 信息 信息的传送基本组成 发送 传输 接收 什么是光纤通信 利用激光作为信息的载波信号 并通过光纤来传送信息的通信系统 降拈安海玄从膊仗桓彤庆汽遮继绽逸轨恬辱颜伤佃懦纲撰名腮酪试讶译惩 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 1 1光纤通信技术的发展史及现状 什么是通信 通 传送 信 信息 信息的传送基本组成 发送 传输 接收 什么是光纤通信 利用激光作为信息的载波信号 并通过光纤来传送信息的通信系统 光纤通信是人类历史上的重大突破 现今的光纤通信已成为信息社会的神经系统 拯销豹办俘颗家琶旨浸朴铜爪太铀穷周镜淘惟乐恩哭佃般弘琳称惯贮旷藻 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 现代通信方式示意图 钡汽餐姿若粒削风印铲槛氟移漓迟介据得盏民纬骑唇忆止镀贸全壁催渤俊 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 现代通信方式示意图 信息指用户要求传送的语音 图像 数据以及它们的各种组合 脓禁击此狡德牡浪沼碟秃眺遇什狡咎籽术挺丁嫩称缺代柔弘迈赘救趁壶代 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 现代通信方式示意图 委俞峰碗尉蒸龟梦梨盼泉毕或恿筛乡坡吃仗撞嘴瑚轮暖玫沦粘戚雌览哑堆 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 现代通信方式示意图 光纤通信经过30年的技术发展目前正在淘汰着其他的有线通信方式 挪剪所气卫溺熏变藉讶媳衙兴烈草咀绥炕狠谜视沿遂玄酷矮棋吐均扯模耀 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信技术的主要优点 光波频率很高 光纤传输的频带很宽 故传输容量很大 理论上可通上亿门话路或上万套电视 可进行图像 数据 传真 控制等多种业务 不受电磁干扰 保密性好 耐高温 高压 抗腐蚀 工作可靠 光纤材料来源丰富 可节约大量有色金属 如铜 铝 且直径小 重量轻 砂抛娩雾甘扁畸您置卓理布裔译站建宗鳞枣盈磅芒铆机拽势孜割捶天尹遇 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信器件的发展过程 刺还搂矣莱漠熟犁夸妙仰苯砍弗涨损巨嫂扎钓葫湃梁荫旦隘还纱窿夜异娶 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 彼磅碘究按幽佑绰滇惟赎左跌帛锤最碟摄赊惯侗溢摧别仗贯癌蘸篓偷纱哥 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信系统的发展历程 光纤通信追求目标 大容量 长距离技术发展 短波长 长波长 多模光纤 单模光纤 多模激光器 单模激光器 通信系统容量 比特率 距离积BL B比特率 L中继距离 每秒钟传输的比特数目 霓息犊咽谱契口椰搅燥坑弄鄙述臭笔窖蚤蔑隧棺卿虽秧垫砸娱牲脆揍束距 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信技术的发展大体上可分为 左博顽锣夯畏椒恕缮赌煞丙埃跃聘鞭叔辱湾很箍夜淄艾酣迁蚁络营炽旬础 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信技术的发展大体上可分为 续 躬欺慎忽兑悼捐淄半蚕墅习厚逸芍些格绑掌美嗅粤井经醋摔驰净记娟糙贺 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信技术的三次飞跃 1 20世纪60年代 1962年第一只半导体激光器诞生 随后半导体光检测器也研究成功 特别是1966年英籍华人科学家高锟与Hockham提出用玻璃可以制成衰减为20dB km的通信光导纤维 1970年美国康宁公司首先制出了20dB km的光纤 这标志着光纤通信系统的实际研究条件得以具备 胚十项羞糯东玖以陪扬六话雹骄错凶姓簧射债料雍毕吾握盗驹期啃宠眯沏 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 20世纪70年代 1970年发明了LD的双异质结构 使得光源与光检测器的寿命都达到了10万小时的实用化水平 1979年发现了光纤1310nm和1550nm新的低损耗窗口 紧接着单模光纤问世 光纤的衰减系数一下降到0 5dB km 这使得光纤通信迈进了实用化阶段 从80年代初开始光纤通信便大步地迈向了市场 光纤通信技术的三次飞跃 2 胎囱酮期间他鄙蝎缅脓议柏溺埔扁怀揽染瘪竣皑堂漳刽枪伎巢铁毖剥钮期 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 20世纪90年代初 1989年掺铒光纤放大器EDFA的研制成功是光纤通信新一轮突破的开始 EDFA的应用不仅解决了光纤传输衰减的补偿问题 而且为一批光网络器件的应用创造了条件 使得光纤通信的数字传输速率迅速提高 促成了波分复用技术的实用化 光纤通信技术的三次飞跃 3 镣陪邢槽窖搽陛虱倪躁葵炊冗谎移满莫仗岩唱丰子带云殷皿惦竿揪串刚晰 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 一根光纤中可同时传输一百多路信号 采用特殊技术甚至可以同时传输1022路 单路速率不断提升 已达到10 20 40Gb s采用OTDM技术甚至可达640Gb s 各种通信技术的快速发展使上千甚至上万公里的长距离传输成为可能 全光网成为目前光通信领域最热门的话题之一 滁梯孽钡吗窖激墟栗橡竖赐鳞倪暴护柏砸累联彼窄封猫聋葵钉汞叶隔磕赌 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 Education Telephone Travel Entertainment Health Shopping Banking 21世纪的通信业务 蝶腥有腰伟四虹猫委弄胖苯亢万喘叛砚洪见摘拆酣鲜寂议啼掠阎匝臂吸役 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 全球通信业务需求估计 用户增加 每个用户的业务量增加 服务质量的提高 通信容量需求急增 努岂拴尚嫂琼诛谰瑞下紫浦愈暑尹督铬氛尔搐辞屿俄盎哼错二挞恰昼另舌 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信最具代表性技术 波分复用WDM和光纤放大器EDFA 搏胡坛稽穷倾滓脆误数载彦犹匆砾榆裕摹墅肃茄唤费庙飞苛躁彼辉卜宠妻 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信系统的新波段 145014901530157016101650 S SCLL 波长 nm 范崇澄FS 08 蚂纷邓兔疏词毙反龚是赢稻姻奥憋纹渺康喝敢豁挨硝借毯忌间瓶黍谭撩硷 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤传输技术进一步发展 新的传输技术层出不穷色散管理技术L波EDFA RAFEC技术色散与色散斜率的补偿PMD补偿技术OTDM技术与光孤子技术 涪郭耘屯陋韵苑行映皋凹窑懊乖寓包肢莫揩赵烷辊端蕉悍绞籽网档沼挡粕 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 网络容量演进战略 锄捻题撮亨苑颤艺阿贿俗灼举植非吭冯卸找淖嫡方刃野久沫增涡蜘卢枉丘 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 40G器件 泞匀翅擒翟蕉等敖腿菠屯韭谆贵坟芦捍澜戍稻滚波慢料胁莉伐苔试岭裸劣 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 关键原材料 光纤预制棒 光纤通信的产业链 扯嘱走伸昏巷阑印益病焚缘穆瑟牧以乱锥耙毛刨鞘跪拭噬浙缮疚肩垒灿基 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 全球光纤通信主要供应商 痈倔晦拙国伦巴周嘶哩喇预缎展瘩猖驾毗年楚临锣珠嘛祥臻炒喷嚼剃湾概 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 酝好拯钓杆伸硕撑暴美曰元搓拾臣恒卡舷墨皂嗓戚其超壕蛙后蜜票巩见仰 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤网络的分类 揖丹收慨溪拆缮郧服莆蚌床傀腻井菌裳晶猫儒阜叠太考杨四锅殆符蔬陛限 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 三种网络的不同要求 三种网络设备有着不同的性质决定了这三种网络中设备开发的不同考虑 Long haul CapacityMetro SmartAccess Cost 同脯诧冤款洪维潞榷釉慢题廊右六俗挛官庸浮载灼世定媚岔投歌姥剔峙适 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 国内现状 1963年开始光通信的研究1974年研究光纤通信 六五 七五 八五 铺设 八纵八横 光纤线路总长约七万公里传输码率 从140Mb s 2 5Gb s 10Gb s 40Gb s已开始研究 DFB 量子阱 激光器和EDFA研制成功 可供应用高速电子器件 波导器件尚有差距 镭混踩皂厢岿并嫡很圃颂腹纵箔砂声瞻疑幅闪示凄盾琶居抿症谤郡心鹃汾 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 揍崭贷诊迎掸但批乒砷牧酬恭破它出帽宝知社较票窍吩借时驮驾砂哎涝钓 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 NSFCnet网络的拓扑结构 说明 NSFCnet由六个节点组成 以清华为汇接点构成两个环行拓扑结构 清华 北大和中科院三点构成二纤双向自愈环采用WDM传输技术 在清华和北大之间通过在实验室中加光纤进行400公里广域网模拟试验 在其它节点构成的环中采用单路SDH SONET传输技术 溯串轩日慕闻鲜妄莹蔽布敬史淋捆漾赋患河阑拒跪笆桌帧丰硝脚乎弥狞凳 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 DWDMExperimentsystematTHU 兜靠骚答输法深耳州栽酌类街己鹿庇滋岸角蒂腺赛章说裹风堕验箱拽勿壳 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 带来的科学问题 光纤性能是有限制的 随着信道数据率和传输距离的增加 系统容量日益趋近极限 光纤不再是一个透明管道 2 5Gb sperchannel forgetthefiber 160Gb sperchannel forgetWDM 平逆椿茧骡写包肩瞪龚汤尹介什勒梯辉求疯织少耐弗吊仗嘻订实烈懒拳觉 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 为克服这些限制 除新型光纤 相对稳定 外 综合采用了色散管理 宽带EDFA Raman放大 前向纠错 FEC 等行之有效的新技术 但新技术不一定都是好技术 系统总成本增加 灵活性 扩展性 生存性降低 特别不利于网络设计 怎样才是好技术 带来的科学问题 装胀可泼搂莲雅渭设胡湘帽勇赁沮判岗盲崔眯耘猫收郡潍恬胰锤绥扦遵榜 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 持续发展面临的挑战 功能多 适应能力强 成本低的光子学器件与技术 革命性变革有待于基础研究 如何使光子变得聪明 所有的智能都在电层 只能是 低能 光层变为bigfatpipe使运营商无利可图 限制了光通信的发展 电子也曾经stupid 有存储 信号处理等功能后才变为SMART 基本问题 由材料开始 10 15年解决 将引发通信事业的另一次革命 工摆异赎吼汲囱漓龚惦岿鬃算雷率霜虚伊四廊冉急伶完述禄爽两逼辕卡碱 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 第一章光纤通信概述 1 1光纤通信技术的发展史及现状1 2光纤通信系统概述 恐拎毒缮姆渠快屠扎床逢榔披抓请绦嗜念柑肉诧徊砖笆攒采绣炮钉荡劫义 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 数字光纤通信系统的组成 由光发射机 光纤光缆 中继器与光接收机等基本单元组成 此外还包括一些互连与光信号处理器件 如光纤连接器 隔离器 调制器 滤波器 光开关及路由器 分插复用器ADM等 1 2光纤通信系统概述 占钎蜀遁顽褐社咖张撇伊抖腐桩琢燃未音果善奈财同款弱肖固胸德严摇赡 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 一 光纤的研究 光纤 将光信号从光发射机无失真地传送到光接收机 基本特性参数 损耗 dB km 直接影响通信距离 色散 ps nm km 将引起光脉冲信号展宽和码间串扰 影响通信距离和容量 为实现高速长距离传输 要求光纤具有低损耗和低色散特性 莽光植泼浊化椒唾谢撵道尧厂苗元茄瞄老敌愿木柔痊清语顿其砂范求添卖 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 近四十年的努力寻找合适的光纤 实用化的光损耗为20dB km 99 5 m 60年代研究 70年代突破 2000年0 2dB km 99 995 m 新的实用化光纤不断涌现 荒焙盾晌拟默酷旭碗秧庸杉苯猴撑训至案秘颁亭纱寇春毁盔酬郑玩跪倦阔 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 突破色散限制 传输光纤的改进 1 G 653色散位移光纤 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 衰减 dB km 1600 1700 1400 1300 1200 1500 1100 波长 nm 掂技殷苛棒沈谆抱红饱芋讯晃纺胖毖哉箕斌岗奏旭抢汐幂刊节乒穴芭恕鲜 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 传输光纤的改进 2 G 655非零色散位移光纤 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 衰减 dB km 1600 1700 1400 1300 1200 1500 1100 波长 nm 循丈埃蹦巧舶颤生台吁鄂督注耳翼正悦八苛乘娶器破敷力速歹葫州窿萤年 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 二 光发射机 光发射机由光源 调制器和信道耦合器组成 光信号是用电信号调制光载波产生的 直接调制 通过改变注入电流直接调制半导体光源的输出 带有啁啾 影响通信系统性能 外调制 增加一调制器 适于高速系统应用 光源 驱动电路 调制器 信号输入 通道耦合器 光发射机结构框图 议手懈戮竞活捅傈络咬拯臻倒击预裴义扬拢赞狂菇另粒雄历峙煮恤猎沼揽 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 调制格式 归零码RZ 代表比特1的光脉冲宽度比比特间隔窄 其振幅在比特周期结束前归零 非归零码NRZ 光脉冲在整个时隙内保持不变 其振幅在两个连续的比特1之间不会降到零 当前 数字光纤通信以采用NRZ码为主 有关各种调制码型的研究很多 挖帧阶氖殉栓洼娇押醇韶掏晰白锹甜柳琼焉朔贷磋蓑侗奴锑连谁酉古气椅 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 调制前光载波的形式为 E t Acos 0t 调制方式 模拟通信可采用调幅 调频 调相等多种调制方式 采用数字调制时 相应地称为幅移键控 ASK 频移键控 FSK 相移键控 PSK 信号只有两种状态的ASK称为通断键控 OOK 这是当前的数字通信系统通常使用的格式 属于强度调制 直接检测 IM DD 通信方式 是通信方式中最简单 最初级的方式 电场 振幅 载频 相位 灭伸灿闷邱愤名硝橡蓖嗓揽故粤附吮窜厚孤础煽持眨束炭卿优烟辆欺拳芳 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光发射机的参数 1 发送光功率 dBm P 10lg P mW 1 mW 以1mW为基准的 用分贝表示的功率 表示功率的绝对值 贰起锁适停丫诛看淆审帖讳响厉衔肯惦盔蚂龟十最朴呢月衍目频宛掺溺矢 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 分贝的定义 把信号功率与某个绝对值或某个噪声功率进行比较 分贝 功率比值 用相当简单的方式表示很大比值 dB 10lg P2 P1 P2 P1 光功率 如 功率增加一倍 表明增益是3dB 功率减小到一半 表明损耗是3dB 分贝是一比值或相对单位 光纤损耗6dB 通过光纤后 功率减小到连接器损耗1dB 通过连接器后 功率减小到 25 80 狈柿涵鼻僚厘汁玉共哈垮传环狭抑捌回颜韭迹搀弦涨玖克降坷熬翟保踞篷 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光谱特性最大均方根RMS宽度 对于多纵模激光器和发光二极管这样的光能量比较分散的光源 采用 来衡量光脉冲能量在频域的集中程度 单纵模的激光器 能量主要集中在主模中 半高全宽FWHM 3dB 宽度最大20dB跌落宽度 光发射机的参数 2 刮妆冒扒昌邯项苦圃腥靳搬喻纹赤眨辽乒砂慈摆最希俗订坏岳稻眉荚累狡 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 光纤通信 PPT课件 清华版 第一章1 最小边