光纤通信与光电子器件(转杭电资料库1.ppt

1、授课教师：王天枢 电话:Email: ,光通信器件与技术,2,http:/,参考资料,光纤通信用光电子器件和组件,黄章勇,北京邮电大学出版社 光通信器件与系统，J.H.Franz，徐宏杰等译，电子工业出版社 光通信器件, (德)N. Grote, H. Venghaus 王景山，沈欣捷，孙玮译，国防工业出版社 光纤通信, Joseph C.Palais, 王江平等译, 电子工业出版社 Fiber-Optic Communications Technology, Djafar K. Mynbaev, Lowell L. Scheiner eds., Pearson Ed

2、ucation,Inc.,2001. 光纤通信技术，科学出版社，2002 (国外高校电子信息类优秀教材) IEEE 多模光纤MM多模光纤的纤芯直径为5062.5m，包层外直径125m，单模光纤的纤芯直径为8.3m，包层外直径125m,根据折射率分布: 阶跃（Step-index），渐变折射率（graded-index,根据工作波长: short 0.80.9m；long 1.01.7m； Ultra long above 2m,18,http:/,普通单模光纤的衰减随波长变化示意图,19,http:/,G.652光纤 即常规单模光纤，在1310nm波长工作时，理论色散值为零；在1550nm波长

3、工作时，传输损耗最低，但色散系数较大。单通路速率达到STM-64时，需要采取色散调节手段。 G.653光纤 在1550nm波长工作时性能最佳，又称为色散移位光纤。零色散点从1310nm移至1550nm波长区。 G.654光纤 截止波长移位的单模光纤，它的设计重点是降低1550nm波长处的衷减。主要应用于需要很长再生段距离的海底光纤通信。 G.655光纤 又称之为非零色散移位单模光纤，零色散点移至1570nm或15101520nm附近，使1550nm处具有一定的色散值。色散受限距离达数百公里。可以有效的减少波分复用系统的四波混频的影响,根据ITU标准,20,http:/,光纤通信频谱,21,ht

4、tp:/,光是一种电磁波 可见光350nm750nm 光纤通信所用的波长8001600nm 光的反射、折射 全反射,22,http:/,频带宽，通信容量大 理论上讲一根单模光纤可利用的带宽达20THz(1THz=1012Hz)以上，现在最先进的光纤通信系统达400GHz，而一路电话带宽约占4KHz频带，一路彩色电视约占6MHz频带。 损耗低，中继距离长 铜缆的损耗特性与缆的结构尺寸及所传输信号的频率有关，光缆的损耗特性仅与玻璃的纯度(或者说透明度)有关，高质量望远镜的镜头其损耗超过500dB/km，目前通信用光纤的最低损耗可低于0.2 dB/km,光纤通信的优点,23,http:/,具有抗电磁

5、干扰能力 光导纤维是绝缘体材料，不受输电线,电气化铁路及高压设备等电器干扰，可以与高压电线平行架设，还可制成复合光缆。 无串话，保密性好 通信质量高。 线径细，重量轻，柔软 可制成大芯数高密度光缆。 单芯光缆可安装在飞机、火箭、潜艇及航天飞机上。 节约有色金属，原材料资源丰富 可节约大量铜金属,24,http:/,光纤的缺点,质地脆，机械强度低 光纤切断和接续需要一定的工具，设备和技术 分路，耦合不灵活 光纤，光缆弯曲半径不能过小(20CM) 在偏僻地区存在有供电困难问题,25,http:/,光纤通信系统,26,http:/,光纤通信链路基本结构,27,http:/,1988年，在美国与英国、

6、法国之间敷设了越洋的海底光缆（TAT-8）系统，全长6700公里。这条光缆含有3对光纤，每对的传输速率为280Mbs，中继站距离为67公里。这是第一条跨越大西洋的通信海底光缆，标志着海底光缆时代的到来。 1989年，跨越太平洋的海底光缆（全长13200公里）也建设成功，从此，海底光缆就在跨越海洋的洲际海缆领域取代了同轴电缆，远洋洲际间不再敷设海底电缆。 第一个在中国登陆的国际海底光缆系统是1993年12月建成的中国日本（C-J）海底光缆系统。 1996年2月中韩海底光缆建成开通，分别在我国青岛和韩国泰安登陆、全长549公里。 1997年11月，我国参与建设的球海底光缆系统（FLAG）建成并投入

7、运营，这是第一条在我国登陆的洲际光缆系统，分别在英国、埃及、印度、泰国、日本等12个国家和地区登陆，全长27000多公里，其中中国段为622公里。 1999年。中国电信和新加坡等地的电信公司共同发起的亚欧海底光缆系统，该系统连接亚洲、欧洲和大洋洲，在33个国家和地区登陆，全长达38000公里，是世界上最长的海底光缆，采用先进的8波长波分复用技术，主干路由的设计容量高达40Gb/s Sea-Me-We 3 。 光纤通信将朝着交换智能化和光电子器件集成化的方向发展,28,http:/,29,http:/,单向传输的光纤通信系统，包括发射、接收和作为广义信道的基本光纤传输系统,光纤通信器件,30,h

8、ttp:/,1、光发送机 组成框图,结构参数：发送功率，dbm概念,光源光谱特性：输出光功率足够大，调制频率足够高，谱线宽度和光束发散角尽可能小，输出功率和波长稳定， 器件寿命长,31,http:/,电信号对光的调制的实现方式 直接调制 用电信号直接调制半导体激光器或发光二极管的驱动电流，使输出光随电信号变化而实现的。 这种方案技术简单，成本较低，容易实现，但调制速率受激光器的频率特性所限制。 外调制 把激光的产生和调制分开，用独立的调制器调制激光器的输出光而实现的。 外调制的优点是调制速率高，缺点是技术复杂，成本较高，因此只有在大容量的波分复用和相干光通信系统中使用,32,http:/,a) 直接调制； (b) 间接调制(外调制,33,http:/,2、光接收机 功能：是把从光纤线路输出、产生畸变和衰减的微弱光信号转换为电信号，并经放大和处理后恢复成发射前的电信号 组成部分：耦合器，光电检测器，解调器 组成框图,结构参数：接收机灵敏度，定为BER10-9条件下，所要 求的最小平无接收功率。 检测方式：直接检测和外差检测,34,http:/,光放大器,35,http:/,光无源器件,光耦合器couplers 光隔离器isolators 光衰减器attenuators 光纤连接器connectors 波分复用器/解复用器wavelength-division mu