光纤通信知识讲座.ppt

1、光纤通信,主讲:刘红,第1章 概述,1.1 光纤通信的基本概念 1.2 电信的基本理论 1.3 光纤通信系统的基本组成 1.4 光纤通信的优越性 1.5 光纤工业的现状与未来趋势,1.1 光纤通信的基本概念,什么是光纤通信? 利用光导纤维传输光波信号的通信方式 称为光纤通信。 属于光波范畴之内的电磁波包括紫外线、可见 光和红外线。,1.1 光纤通信的基本概念,图1-2 光波的波长范围,1.2 电信的基本理论1.2.1 电信是什么?,电信是什么? 电信是借助某种设备在相隔一定距离的条件 下进行信息交换。,被交换的信息有三种基本类型：语音、视频 和数据。,1.2.2 电信:点到点系统和网络,一个点

2、到点的电信通信系统,图 1-3 一个点到点的通信系统,1.2.2 电信:点到点系统和网络,电信网络,图 1-4 电信网络 a) 网状拓扑 b)星形拓扑 c)环形拓扑 d)总线拓扑,1.2.3 运载信息的能力,人们究竟想从现代电信中获得什么呢？ 能力 什么是运载信息的能力? 它是指通信链路在单位时间内发送特定 数量的信息的能力。,1.2.3 运载信息的能力,1、为什么产生更多的信息？ 发达国家已经从后工业时代进入信息时代。 这些国家现在制造的信息要比它们所制造的 实实在在的产品要多，而且已经使制造业在 经济中沦为次要的地位。 电信系统必须无损地及时传送信息。 对现代社会的重要性是如何评估不过份的

3、。,1.2.3 运载信息的能力,2、为什么走数字化道路？ 数字技术比模拟技术可靠得多 使用数字信号要付出一定的代价： 数字传输比模拟传输需要更大的信道能力。,1.2.3 运载信息的能力,图 1-5 脉冲编码调制(PCM技术) a)初始信号 b)采样过程 c)信号的采样结果 d)量化 e)二进制编码 f)以数字格式传送的电信号,1.2.3 运载信息的能力,总结: 因为产生的信息数量增长过快,当前对电 信系统的主要要求是更大的运载信息的能力. 另外，因为数字技术在传输中提供了高可靠 性和高质量，所以我们不得不采用数字技术. 而数字技术需要一定的代价：它需要更高的 运载信息的能力。,1.2.4 对光

4、纤通信系统的需要,电信系统的主要特征无疑是它的运载信息的 能力,除此之外还有一些其他重要特征。 我们不能把线路的能力想提高多少就提高多 少。链路的主要能力由香农-哈特利定理算出: C=BW * log2(1+SNR) 结论:香农公式说明运载信息能力与信道带宽成 正比，其中带宽就是信号进行传输且没有 明显衰减的频率范围。,1.2.4 对光纤通信系统的需要,什么限制了带宽？ 信号载体的频率。 载体的频率越高，信道的带宽就越大， 系统的信息传输能力也就越大。对该值进行 估算的经验规则是带宽大概是载波频率的 10%,1.2.4 对光纤通信系统的需要,总结： 电信系统的运载信息的能力与带宽成正 比，而带

5、宽与载体的频率成正比。光纤通信 系统的信息载体采用光所有可用信号中 具有最高频率的载体，这也正是光纤通信系 统具有最高的运载信息能力以及它们之所以 成为现代电信的关键技术的原因。,1.2.4 对光纤通信系统的需要,一个主要电信提供商所做的陈述: “因特网通信量的飞速增长，解除管制以及 用户不断增长的需要使我们的客户承担巨大 的压力，并促使他们增加其网络的能力。只有 光纤网络能够提供这样的能力，对带宽的需 要现在实际上等同于对波长的需要。”,1.3光纤通信系统的基本组成1.3.1基本框图,图 1-6 光纤通信链路的基本框图,1.3.2 光发送器,光发送器的核心是一个光源。光源的主要功能就是将一个

6、信息信号从电子格式转换成 光格式。 光纤通信系统采用发光二级管（light-emitting diode,LED）或激光二级管（laser diode,LD）作为光源。两者都是小型的半导体设备，可以有效地将电信号转换成光信号。另外它们需要与电源相连，并且需要调制电路。所有这些部件都组装在一个集成包内。,图 1-6 光纤发送器 a) 功能图及LED装配,1.3.2 光发送器,1.3.2 光发送器,图 1-6 光纤发送器 b) DIP发送器模块,1.3.2 光发送器,图 1-6 光纤发送器 c) 蝴蝶发送器模块,1.3.3 光纤,光纤是光纤通信中的传输介质。 光纤是透明易弯曲的长纤维，可用于将光从

7、 发送器引导至接收器。提供了发送器与接受器间的连接。 光纤对光信号进行传导。,1.3.3 光纤,图1-7 光纤和光纤电缆 a)一卷裸光纤,1.3.3 光纤,图1-7 光纤和光纤电缆 b)典型的光纤光缆,1.3.4 光接受器,光接收器的关键设备是光检测器 光检测器的主要功能就是把光信息信号转换回电信号(光电流). 当今光纤通信系统中的光检测器是个半导体光电二级管(photodiode, PD)。这个小型装置 常和相应电子电路组合起来构成集成包，提供电源连接和信号放大的功能。,1.3.4 光接受器,图1-7 光纤接收器 a)功能图 b)光电二级管装配,1.3.4 光接受器,图1-7 光纤接收器 c) DIP接收器模型,1.3.4 光接受器,图1-7 光纤接收器 d) 蝴蝶接收器模型,1.4 光纤通信