《数字信号光纤通信技术》课件

数字信号光纤通信技术辽宁科技大学理学院引言光纤是光导纤维的简写，是一种利用光的全反射原理实现光在玻璃或塑料制成的纤维中传导的工具。光导纤维由华裔物理学家高锟发明。引言高锟，华裔物理学家，1933年11月4日出生于上海，1949年随家前往香港。1954年赴英国伦敦大学攻读电机工程，并于1957年及1965年获学士和哲学博士学位。拥有英国、美国国籍并持中国香港居民身份，目前在香港和美国加州山景城两地居住。高锟为光纤通讯、电机工程专家，被世界誉为“光纤通讯之父”，曾任香港中文大学校长。2009年，与威拉德·博伊尔和乔治·埃尔伍德·史密斯共享诺贝尔物理学奖。瑞典皇家科学院表示，高锟教授获奖是因为他在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”做出了突破性成就。引言光纤的应用范围很广,光纤除应用在大量资讯传输之外,一般最常用的则是影像传送,例如工程师可在安全距离检查核能电厂的辐射区.光纤在医学上的应用也很多,例如内视镜,它是一根柔软可弯曲且内含数条光纤的管子.当它滑入病人的嘴,鼻,消化道及其它心脏等由体外看不到的地方时,医生便能由内视镜看到内部变化,而减少进行冒险性手术的需要.

光纤还应用于感应器或光纤装饰,交通,夜视感测器度量测量和控制工程显微镜学,显微镜学,机器视觉,照明,成像,健康,电荷耦合元件(CCD)汽车等.所以逐渐替代铜线成为主要的通讯媒介.引言我们通常说的光纤通信是指各种电信号对光波进行调制后，通过光纤进行传输的通信方式。光纤通信不同于有线电通信，后者是利用金属媒体传输信号，光纤通信则是利用透明的光纤传输光波。虽然光和电都是电磁波，但频率范围相差很大。一般通信电缆最高使用频率约9-24兆赫(106Hz)，光纤工作频率在(1014-1015)Hz之间。

引言光纤通信最主要的优点是：(1)容量大。光纤工作频率比目前电缆使用的工作频率高出8-9个数量级，故所开发的容量很大。(2)衰减小。光纤每公里衰减比目前容量最大的通信同轴电缆的每公里衰减要低一个数量级以上。(3)体积小，重量轻。同时有利于施工和运输。(4)防干扰性能好。光纤不受强电干扰、电气化铁道干扰和雷电干扰，抗电磁脉冲能力也很强，保密性好。(5)节约有色金属。一般通信电缆要耗用大量的铜、铝或铅等有色金属。光纤本身是非金属，光纤通信的发展将为国家节约大量有色金属。(6)成本低。目前市场上各种电缆金属材料价格不断上涨，而光纤价格却有所下降。这为光纤通信得到迅速发展创造了重要的前提条件。实验目的1、了解光纤的工作原理及分类等相关知识；2、熟悉半导体电光/光电器件的基本性能及主要特性的测试方法；3、了解数字信号光纤通信技术的基本原理；4、掌握数字信号光纤通信技术实验系统的检测及调试技术；实验原理1、光导纤维的结构及传光原理2、数字信号光纤通信的基本原理3、实验系统的硬件结构及工作原理4、半导体发光二极管及光电二极管1、光导纤维的结构及传光原理光纤依据光的全反射原理进行工作的，因此就折射率而言，纤芯的折射率比包层的折射率大。光纤按传输光的模式可分两大类：①单模光纤：纤芯直径只有5－10μm，在一定的条件下，只允许一种电磁场形态的光波在纤芯内传播。单模光纤一般用于远距离通讯，芯径为9μm。②多模光纤：纤芯直径为50μm或62.5μm，允许多种电磁场形态的光波传播。由于发光器件比较便宜以及施工简易的特性，广泛用于短距离的通讯上。光纤按其按折射率分布情况分可分为阶跃型和渐变型两种。2、数字信号光纤通信的基本原理3、实验系统的硬件结构及工作原理（一）实验系统的硬件结构1）、光端机实现数字信号电光/光电转换、再生调节和时钟提取;2）、电端机实现模拟信号的模数/数模转换、数字信号的并串/串并转换和编码、解码。3）、光纤信道多模光纤，长度60m左右，出头为标准ST插头。

3、实验系统的硬件结构及工作原理（二）数字信号的发送和电光转换、数字信号的光电转换及再生调节调节：图中W1或W2，使LED的工作电流与SPD无光照射时BG2饱和深度之间适当的配匹，既使在被传输的数据码中1码元和0码元随机组合的情况下，也能使接收端所接收到的数字信号在码元结构和码元宽度方面与发送的数字信号一致。4、半导体发光二极管结构、工作原理、特性5、半导体光电二极管的结构、工作原理及特性实验装置1、光端机2、电端机3、光纤信道实验步骤1、LED-电光特性的测量：（1）把发光二极管LED、光纤信道和光电二极管SPD接至光端机前面板的“LED插孔”和“SPD插孔”，光端机前面板的SPD切换开关K1拨至左侧，观测并记录光端机前面板光功率计的示值。以此示值作为光功率计的零点．调整光电探头的位置；（2）用导线连接“调制输入”和“GND”插孔，反时钟方向调节W1，使光端机前面板的毫安表为一最小值，然后顺时钟方向调节W1，使毫安表读数慢慢增加，每增加5mA读取一次光功率计的示值，直到毫安表示值为50mA止。根据实验读数，以毫安表读数为横坐标、光功率计读数（扣除零点后）为纵坐标,绘制LED的电光特性；（3）作出PLED－ILED曲线；（4）分析LED的电光特性；实验步骤2、ASCII字符代码的光纤传输实验：

实验步骤3、传输模拟信号时的模数、数模转换实验：

实验步骤4、整理实验台；数据记录表1LED电光特性测量数据

ILED/mA05.010.015.0……50.0

PLED/μW0I0=mAP0=μW