第七讲(光纤通信技术).ppt

1、数据通信原理软件学院2006年，第7讲光纤通信技术、光通信技术的发展和现状，了解光通信系统的构成，了解光通信系统分类光通信系统功能，了解主要光源的特点和熟悉的光纤连接器的特点，如果适用，了解光纤接线台的作用，了解光接收器和光放大器的作用，了解光通信复用技术，数据通信原理软件大学2006年，现代光通信的起源，1880年，贝尔将一定的光束投射到麦克风的音膜上，并了解声音这一大胆的尝试可以说是现代光通信的开始。像贝尔光电化和烽火警报一样，都利用大气作为光纤通道，光波传播容易受到气候的影响，浓雾的天气能见度短，也影响下雨天。数据通信原理软件学院2006，波导的研究在大气光通信被阻止后，以地下光波通信实

2、验为重点，进行了反射波导和透镜波导等地下通信实验。数据通信原理软件学院2006年，光纤问世，1966年英国-中国高智(K.C.Kao，当时在英国标准通信研究所工作)博士发现了石英玻璃纤维中光传输造成严重损失的原因。当时世界上最好的光学玻璃衰减到1000dB/Km。1970年，美国康宁首次开发了衰减到20dB/Km的光纤。1980年，光纤衰减降至接近理论值的0.2dB/Km。数据通信原理软件学院2006，光源和光电探测器，光通信系统中使用的光源经过了从发光二极管到半导体激光器的发展。目前，半导体激光器不仅能在室温下工作，直接调制速度还能达到10Gbit/s以上，逐渐满足了高效、高速、低噪声、高功

3、率、长寿命等要求。随着光纤和光源的每年进行，衰减和色散问题得到了解决，最终提高了光纤系统的通信容量。光探测器也达到了GHz的响应灵敏度。光通信原理软件学院2006、光放大器、90年代初光放大器的出现引起了光通信技术的巨大变化，在光通信史上具有划时代的意义。光放大器节省了光转换的中继过程，实现了波长透明、速度透明和调制方式的透明光信号放大，从而诞生了使用波分多路复用(WDM)技术的下一代光纤系统商业化。数据通信原理软件大学2006，以光波为载体的光纤通信系统，以光纤通信系统作为传输介质。数据通信原理软件学院2006，光纤通信系统的组成，发射机：发射机的核心是将一个信息信号从电子格式转换为光格式。

4、可以使用发光二极管(LED)或激光二极管(LD)作为光源。光纤：光纤通信系统的传输介质是光纤。接收器：光接收器的核心设备是光探测器，其主要功能是将光信息信号转换回电信号(光电流)。今天的光纤通信系统中的光探测器分为半导体光电二极管(PD)、数据通信原理软件研究所2006、光纤通信系统的分类、基于光纤的传导模式数的多模式光纤通信系统和单模光纤通信系统；根据系统的工作波长，分为短波长光纤通信系统、长波长光纤通信系统、超长波长光纤通信系统。根据调制信号的类型，分为模拟光纤通信系统和数字光纤通信系统。根据光源的调制方式，分为直接调制光纤通信系统和间接调制光纤通信系统。数据通信原理软件研究所2006，光

5、纤通信的主要特征，频率带宽，通信容量；损失低，继电器距离长；防止电磁干扰；没有串扰，机密性好；细线直径薄，轻便柔软；原材料资源丰富，节约金属资源。，数据通信原理软件学院2006，光纤通信的主要特点，脆性，机械强度低；弯曲半径不能太小。连接困难，不容易中断。分割和耦合不方便。数据通信原理软件学院2006，光发射机，光发射机的主要核心是照明。常用光源主要是发光二极管。F-P腔半导体激光器；分布式反馈(DFB)半导体激光器；布拉格反射(DBR)半导体激光器的分布；数据通信原理软件学院2006，发光二极管，半导体发光二极管(LED)，一般使用镓铝砷(GaAlAs)和铟镓砷(InGaAsP)材料，整个光

6、通信系统的波长范围根据设备输出光的方式，可以将发光二极管分为三种类型：表面发光二极管、角发光二极管和超辐射发光二极管。指示灯通常用于低速系统。数据通信原理软件学院2006，发光二极管工作原理，当向LED添加适当的正向电压时，Pp接头之间的障碍(与腔相反)和Np接头之间的障碍(与电子相反)减少，许多腔和电子从p区扩散到p区，从n区扩散到p区(由于双异质结构，外部电子和腔在p区分别扩散到p区)，数据通信原理软件学院2006，激光二极管，结构上，半导体激光二极管(Laser Diode，LD)与其他类型的激光相同，主要由激励源、工作材料和谐振腔三部分组成。数据通信原理软件学院2006，LD工作原理，

7、向LD添加适当的正向电压时，由于源区粒子数的反向分布，首先发生自发辐射现象。传播方向垂直于谐振腔高反射率接口的自发辐射光子在有源层内部，在边缘发生刘涛辐射放大(其馀自发辐射光子衰减)之前，将反射回高反射率接口，刘涛辐射放大在其他方向再次传播。这样重复，直到能够充分克服活动层和高反射率接口的损失，激光将输出到高反射率接口之外。数据通信原理软件大学2006，光信号调制，向光源添加信号的方法有多种：内部调制，直接光源的电流调节；激光部分，调制部分，光活动连接器是允许光之间主动连接的光被动设备，还具有将光纤主动连接到其他手动部件、光纤以及系统和仪表的功能。数据通信原理软件大学2006，光纤连接器内部结

8、构，数据通信原理软件大学2006，光纤连接器公用结构，套管结构：套管结构的连接器由针和套管组成。双圆锥结构：双圆锥结构连接器使用圆锥面放置。v插槽结构：v插槽结构的光纤连接器将两个针脚放置在v插槽底座上，然后将针脚压入盖子，并使用对齐原理对齐核心。球形固定核心结构：球形固定核心结构由两部分组成，一个是带精密球的底座，另一个是带圆锥形(相当于灯的反射镜)的销。透镜耦合结构：也称为远场耦合，透镜耦合分为球透镜耦合和自聚焦透镜耦合两种。数据通信原理软件学院2006，V家庭结构，球透镜耦合结构，磁聚焦透镜耦合，数据通信原理软件大学2006，光纤连接器性能指标，光学性能，主要是插入损耗和回波损耗。连接丢

9、失插入丢失是由于连接器导入而导致的0.5dB以下链路有效光功率的损失。回波损耗，连接器对链路光功率反射的抑制功能，典型值为25dB必须大于；互兼容性和重复性可以任意组合使用相同类型的光纤，并可以多次重复使用，结果带来的额外损失通常为0.2dB低于。90N以下拉伸强度；工作温度-可在4070温度下正常使用。可插拔次数，超过1000次。data communication s institute of software 2006，FC型光纤连接器，FC是Ferrule Connector的缩写，表示外部强化方式为金属套，固定方式为螺丝扣。首先使用的陶瓷销的对接端是FC类型连接器，即平面接触方式(F

10、C)。这些连接器结构简单，操作容易，制作容易，但光纤端对微尘更敏感，更容易发生菲涅尔反射，提高回波损耗性能更困难。稍后，此类型的连接器使用外部结构未变更的球形针脚(PC)，大幅改善插入损耗和反向损耗的效能。数据通信原理软件大学2006，数据通信原理软件大学2006，SC型连接器，SC型光纤连接器外壳的结构尺寸与矩形型销和耦合套的结构尺寸完全相同，其中销端多采用PC型或APC型磨削方法。固定方法是插头销闩锁，无需旋转。这种接头价格低廉，插头操作方便，干预损失波动小，压缩强度高，安装密度高。数据通信原理软件学院2006，ST型光纤连接器，ST型光纤连接器外壳是圆的，销和耦合套的结构尺寸与FC型相同

11、，销端多采用PC型或APC型磨削方法。固定方式是螺丝扣。这些连接器适用于各种光网络，操作方便，互换性好。数据通信原理软件学院2006，MT-RJ连接器，MT-RJ与RJ-45 LAN电气连接器具有相同的闩锁机制，MT-RJ是用于数据传输的高密度光纤连接器，主要通过安装在小型套管两侧的导针对齐光纤，以便与光纤信号收发器轻松连接。数据通信原理软件学院2006，LC型光纤连接器，LC型光纤连接器，由著名的Bell institute研究开发，采用易于使用的模块化插孔(RJ)闩锁机制。此连接器使用的销和套筒的大小为一般SC、FC等使用的尺寸的一半，1.25m，从而增加光源布线框架中光纤连接器的密度。现

12、在，LC类型连接器在单模式SFF中实际处于领先地位，多模式应用程序的增长速度也很快。数据通信原理软件学院2006、MU型光纤连接器、微单元电路(MU)光纤连接器是基于SC型连接器开发的世界最小单核光纤连接器。MU连接器系列包括用于连接光缆的插座式光纤连接器(MU-A系列)、具有自己的裴珉姬机制的底板连接器(MU-B系列)，以及用于连接LD/PD模块和插头的简化插座(MU-SR系列)，这些连接器使用1.25毫米直径套管和自己的裴珉姬机制，可以进行高密度安装，数据通信原理软件学院2006，光纤配线柜、光纤配线柜(ODF，Optical Fiber Distribution Frame)是光传输系统

13、的重要匹配设备，主要用于光纤电缆终端的光纤焊接、光连接器安装、光路曹征、额外的未光纤存储和光缆保护等。光缆接线终端具有4项基本功能：固定功能、焊接功能、配置功能和存储功能。数据通信原理软件学院2006，壁挂式光纤配线柜、壁挂式光纤配线柜可以直接固定在墙上，一般是适用于光纤光缆条和光芯数少的场所的箱子结构。机架安装式光纤配线柜可直接安装在标准机柜中，适用于大型光纤网络。，数据通信原理软件学院2006，机架安装式光纤配线柜，机架安装式配线柜，固定配置配线柜，光纤耦合器直接固定到机箱；另一种模块化设计允许您根据光缆的数量和规格选择合适的模块，从而简化网络曹征和扩展。数据通信原理软件学院2006，光耦

14、合器，光耦合器(光耦合器)是分割或耦合、插入、分配光信号的设备。熔融推拔法是以一定方式接近去除涂层的两个或两个以上纤维，在高温加热下融化时向两侧拉伸，最终在加热区域形成双锥形式的特殊波导结构，实现传输光力耦合的一种方法。数据通信原理软件研究所2006，光电耦合器，数据通信原理软件研究所2006，光缆，光缆结构一般分为电缆核心和保护层两部分。数据通信原理软件学院2006，电缆芯、电缆芯、电缆芯采用适合与光纤电缆安全运行的结构。通常，电缆芯结构应满足以下基本要求：光纤在电缆芯内处于最佳位置和状态，光传输性能稳定，光缆受恒定张力、侧压力等外力保护时不受外力影响。其次，电缆芯的金属线对也要适当排列，并

15、保证电气特性。此外，缆核心截面应尽可能小，以降低成本并节省绕线空间。数据通信原理软件学院2006、保护层、电缆保护层等情况下由外部和外部保护层组成的多层组合体。光纤光缆保护层的作用是进一步保护光纤，使其可以放置在上台面、管道、直接卖场、室内、渡河、海底等多种场所。使用委外加强材料的光纤光缆结构，保护层对拉伸、压缩、弯曲等机械特性也要提供足够的能力。数据通信原理软件研究所2006，光缆的基本结构，光缆的基本结构一般可以根据电缆核心组件分为层扭曲、骨架、束管和带状四种。我国和欧亚国家更多地使用传统结构的层次感和骨架式两种。数据通信原理软件学院2006，层绞结构，层绞电缆以类似于传统电缆结构的方式被

16、称为经典光缆。数据通信原理软件卷边2006，骨架结构，塑料骨架的槽中位置光纤电缆，槽的横截面可以放置v型、u型或其他合理形状，槽纵向螺旋或正弦，空槽510个涂层纤维。数据通信原理软件大学2006，梁和管结构、梁和管结构的光缆近年来取得了快速发展。它就像把索尔斯利扩展到整个核心，变成管子，把光纤放入其中。数据通信原理软件大学2006，带状结构，带状结构光纤电缆首先将涂层光纤放入塑料带内，重叠多层光纤带构成光纤核心。数据通信原理软件大学2006，数据通信原理软件大学2006，光缆分类，光缆传输性能，距离和用途，光缆可以分为区域电话电缆、远距离光缆、海底电缆和用户光缆；根据光纤的种类，可以将光缆分为多模式光缆、单模光缆。根据光纤的种类，光缆可以分为紧光缆、松光缆、新束管和带状多核单