光钎通信基础

1、光钎通信基础第1页，共37页，2022年，5月20日，5点17分，星期一光纤通信的优点通信容量大中继距离长不受电磁干扰资源丰富光纤重量轻、体积小第2页，共37页，2022年，5月20日，5点17分，星期一光通信发展简史2000多年前烽火台灯光、旗语1880年光电话无线光通信1970年光纤通信第3页，共37页，2022年，5月20日，5点17分，星期一光纤通信发展史1966年“光纤之父”高锟博士首次提出光纤通信的想法。1970年贝尔研究所林严雄在室温下可连续工作的半导体激光器。1970年康宁公司的卡普隆(Kapron) 之作出损耗为20dB/km光纤。1977年芝加哥第一条45Mb/s的商用线路

2、。第4页，共37页，2022年，5月20日，5点17分，星期一电磁波谱1cm 1mm 100um 10um 1um 100nm 10nm 1nm 波長10G 100G 1T 10T 100T 1015 1016 1017 f (Hz)1.6um 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0um 900 800 700 600nm光通信使用范围红外线紫外线第5页，共37页，2022年，5月20日，5点17分，星期一光的基本知识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、折射全反射第6页，共37页，2022年，5月20日，5点17分，星期一光的基本知识n

3、1n2n1 n2n1n2临界角900临界角n1n2全反射入射角=反射角12第8页，共37页，2022年，5月20日，5点17分，星期一光纤的结构纤芯包层保护套第9页，共37页，2022年，5月20日，5点17分，星期一光纤的结构纤芯 core：折射率较高，用来传送光；包层 coating：折射率较低，与纤芯一起形成全反射条件；保护套 jacket：强度大，能承受较大冲击，保护光纤。3mm光缆 橘色 MM 黄色 SM第10页，共37页，2022年，5月20日，5点17分，星期一常见光纤名词数值孔径（Numeric Aperture）NA=SIN 接收锥第11页，共37页，2022年，5月20日，

4、5点17分，星期一常见光纤名词输入输入输出输出低数值孔径NA高数值孔径NANANA第12页，共37页，2022年，5月20日，5点17分，星期一 外径一般为125um(一根头发平均100um)内径：单模9um 多模50/62.5um12595012562.5125光纤的尺寸第13页，共37页，2022年，5月20日，5点17分，星期一光纤的分类按材料分类：玻璃光纤：纤芯与包层都是玻璃，损耗小，传输距离长，成本高；胶套硅光纤：纤芯是玻璃，包层为塑料，特性同玻璃光纤差不多，成本较低；塑料光纤：纤芯与包层都是塑料，损耗大，传输距离很短，价格很低。多用于家电、音响，以及短距的图像传输。第14页，共37

5、页，2022年，5月20日，5点17分，星期一按照光纤的模式分类单模（Single-Mode）多模（Multi-Mode）按折射率分类阶越光纤渐变折射率光纤 光纤的分类第15页，共37页，2022年，5月20日，5点17分，星期一光纤的损耗1310 nm : 0.35 0.5 dB/Km1550 nm : 0.2 0.3dB/Km850 nm : 2.3 3.4 dB/Km光纤熔接点损耗：0.2dB/点光纤熔接点 1点/2km第16页，共37页，2022年，5月20日，5点17分，星期一常见光纤名词衰减：光在光纤中传输时的能量损耗单模光纤1310nm 0.40.6dB/km1550nm 0.2

6、0.3dB/km塑料多模光纤300dB/km第17页，共37页，2022年，5月20日，5点17分，星期一光纤的衰减光纤的衰减图0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 nm OH-OH-OH-第一窗口第二窗口第三窗口衰减(dB/km)水峰值6 54321第18页，共37页，2022年，5月20日，5点17分，星期一色散(Dispersion)：光脉冲沿着光纤行进一段距离后造成的频宽变粗。它是限制传输速率的主要因素。模间色散：只发生在多模光纤，因为不同模式的光沿着不同的路径传输。材料色散：不同波长的光行进速度不同。波导色散：发生原因是光能量在纤芯及包层中传

7、输时，会以稍有不同的速度行进。在单模光纤中，通过改变光纤内部结构来改变光纤的色散非常重要。常见光纤名词第19页，共37页，2022年，5月20日，5点17分，星期一光纤类型G.652零色散点在1300nm左右G.653零色散点在1550nm左右G.654负色散光纤G.655色散位移光纤全波光纤第20页，共37页，2022年，5月20日，5点17分，星期一常见光纤名词散射由于光线的基本结构不完美，引起的光能量损失，此时光的传输不再具有很好的方向性。光线缺陷第21页，共37页，2022年，5月20日，5点17分，星期一光纤系统基础知识一、基本光纤系统的构架及其功能介绍： 1.发送单元：把电信号转换

8、成光信号； 2.传输单元：载送光信号的介质； 3.接收单元：接收光信号并转换成电信号； 4.连接器件：连接光纤到光源、光检测以及其它光纤。第22页，共37页，2022年，5月20日，5点17分，星期一光纤系统基础知识二、基本光纤系统方框图： 信号光发射机光源中继器检测器光接收机信号电E/光O转换光纤光O/电E转换发送单元传输单元接收单元连接器件第23页，共37页，2022年，5月20日，5点17分，星期一常用连接器类型SC LC MT-RJ DSC VF-45 Opti-Jack第24页，共37页，2022年，5月20日，5点17分，星期一常用连接器类型FC TypeSC TypeSC2 Ty

9、peFDD Type第25页，共37页，2022年，5月20日，5点17分，星期一常用连接器类型BICONIC TypeD4 TypeSMA 905 TypeSMA 906 TypeMINI BNC Type第26页，共37页，2022年，5月20日，5点17分，星期一连接头端面类型Ferrule + Flange Insertion Loss(插入损耗) 40dB SPC45dB UPC50dB APC60dB第27页，共37页，2022年，5月20日，5点17分，星期一无源器件耦合器（coupler）主要功能再分配光信号重要应用在光纤网络尤其是应用在局域网在波分复用器件上应用第28页，共3

10、7页，2022年，5月20日，5点17分，星期一无源器件耦合器（coupler）基本结构耦合器是双向无源器件基本形式有树型、星型与耦合器对应的有分路器（splitter）第29页，共37页，2022年，5月20日，5点17分，星期一无源器件耦合器以图形表示 1423第30页，共37页，2022年，5月20日，5点17分，星期一无源器件波分复用器WDMWavelength Division Multiplexer在一条光纤中传输多个光信号，这些光信号频率不同，颜色不同。波分复用器就是要把多个光信号耦合进同一根光纤中；解波分复用器就是从一根光纤中把多个光信号区分出来。第31页，共37页，2022年

11、，5月20日，5点17分，星期一无源器件波分复用器（图例） 1传送器 2传送器 1+ 2 1+ 2 1接收器 2接收器第32页，共37页，2022年，5月20日，5点17分，星期一发送单元驱动器光源第33页，共37页，2022年，5月20日，5点17分，星期一接收单元检测器放大器 输出电路第34页，共37页，2022年，5月20日，5点17分，星期一光放大器 0 1输入（信号弱） 1输出（信号强）光放大器波分复用器耦合器 1光源监测第35页，共37页，2022年，5月20日，5点17分，星期一光纤数字通信数字系统中脉冲的定义：10%90%50%脉冲宽度上升时间下降时间周期振幅第36页，共37页，2022年，5月20日，5点17分，星期一1.振幅：脉冲的高度在光纤系统中表示光功率能量。2