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光纤通信系统PPT课件

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套塑光纤结构
48 .
现代通信系统 第4章 光纤通信系统
❖按传输波长分类 (1)短波长光纤
37 .
现代通信系统 第4章 光纤通信系统
(3)三角形光纤 纤芯折射
率分布曲线为 三角形。
38 .
现代通信系统 第4章 光纤通信系统
光纤折射率分布曲线 39 .
现代通信系统 第4章 光纤通信系统
❖按传导模的数目分类: 传导模指能够在光纤中远距离传输的传
播模式。 (1)多模光纤
当纤芯的几何尺寸(直径一般为50μm) 远大于光波波长(如1.55μm)时,光纤剖面折 射率分布为渐变型,外径125μm。光纤传输 的过程中会存在着几十种乃至几百种传输模 式,称为多模光纤。
40 .
现代通信系统 第4章 光纤通信系统
(2)单模光纤 当纤芯的几何尺寸较小(一般为
8μm~10μm),与光波长在同一数量级, 这时,光纤只允许一种模式(基模)在 其中传播,其余的高次模全部截止,这 样的光纤称为单模光纤。
单模光纤的折射率分布多呈阶跃性。
41 .
现代通信系统 第4章 光纤通信系统
目前光纤已成为信息宽带传输的主要媒 质,光纤通信系统将成为未来国家信息基础 设施的支柱。
7 .
现代通信系统 第4章 光纤通信系统
光纤通信系统是以光导纤维和激光 技术、光电集成技术为基础发展起来的 通信系统,它具有频带宽、重量轻、体 积小、节省能源,主要用于大容量国际、 国内长途通信干线,也用于短局间中继。 我国今后不再敷设新的长途电缆线路, 而全部采用光缆。
实用的光纤通信系统一般都是双向 的,每一端都有光发送机、光接收机和 电发送机、电接收机并且每一端的光发 送机和光接收机做在一起,称为光端机, 电发送机和电接收机组合起来称为电端 机。同样,中继器也有正反两个方向。

光纤通信-PowerPointPresentation

光纤通信-PowerPointPresentation
第一讲 光纤通信概述
主要内容 ●光纤通信的发展史与趋势 ●电磁波的波谱 ●光纤通信系统基本组成 ●光纤通信的特点
教学重点 ●了解光纤通信的发展史 ●理解光在电磁波谱中的位置 ●掌握光纤通信所用光-波的波长范围 ●光纤通信的特点及光纤通信系统的组
成。
1
光纤通信是以光纤为传输媒质,以光信号为信息载体 的通信方式.
光 接 收 机
电 接 收 机
信 息 宿
电信号 光信号 光信号 电信号
输入
输出
输入
输出
6
光发送机
组成------ 半导体光源(核心)、驱动器和调制器。 功能----- 将待发送的电信号进行电/光转换,并将转换
出的光信号最大限度的注入光纤中进行传输。
7
光纤线路
功能:是把来自光发射机的光信号,以尽可能小的畸变 (失真)和衰减传输到光接收机
2
光纤通信的发展史
1880年,美国科学家贝尔发明光电话 。光通信开始起源发展。 1960年,美国人梅曼发明第一台红宝石激光器 。 1966年,英籍华人高锟指出:如果能够减少玻璃中的杂质含量,就可以
制造出损耗低于20dB/km的光纤。 1970年是使光纤通信发展出现跨越的一年,美国康宁公司研制出了损耗
组成------ 光电检测器(核心)、放大器和相关电路 功能------ 将光纤传来的光信号进行光/电转换,并对
转换出的电信号进行放大和恢复.
9
光中继器
功能——将经过一段光纤线路传输后产生了失真的 光信号进行放大及再生后送入下一段光纤中传送从而 可延长光信号传输距离。
10
光纤通信的特点
• 传输衰减小,传输距离长。 • 传输频带宽,通信容量大。 • 抗电磁干扰,传输质量好。 • 体积小、重量轻、便于施工。 • 原材料丰富,节约有色金属,有利于环保。 • 易碎不易接续。

光纤通信基础知识ppt课件

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应用场景
光检测器广泛应用于光纤通信、光传 感、激光雷达等领域,特别是在高速、 长距离的光纤通信系统中,光检测器 的作用尤为关键。
光放大器
光放大器是光纤通信系统中的关键器件之一,主要分 为掺铒光纤放大器(EDFA)和拉曼光纤放大器(RA)
两类。
输入 标题
作用
光放大器的作用是对光信号进行放大,补偿光纤传输 过程中的光信号损耗,提高光纤通信系统的传输距离 和稳定性。
光检测器
分类
光检测器是光纤通信系统中的另一重 要器件,主要分为光电二极管(PIN) 和雪崩光电二极管(APD)两类。
性能参数
光检测器的性能参数包括响应度、带 宽、噪声等,这些参数直接影响着光 纤通信系统的接收灵敏度和动态范围。
作用
光检测器的作用是将光信号转换为电 信号,从而实现光信号的接收和检测。
模拟光纤通信系统的应用
03
在音频广播、视频传输等领域得到广泛应用。
光纤通信系统设计
01
光纤通信系统设计的基本原则
确保系统的传输性能、稳定性、可靠性和经济性。
02
光纤通信系统设计的主要内容
包括光源、光检测器、光纤、中继器和放大器等器件的选择和配置。
03
光纤通信系统设计的优化
通过采用先进的调制技术、编码技术等手段,提高系统的传输性能和容
性能参数
光源的性能参数包括波长、光谱宽度、输出功率、阈值电 流等,这些参数对光纤通信系统的性能和稳定性有着重要 影响。
作用
光源的作用是将电能转换为光能,为光纤通信系统提供光 信号。
应用场景
光源广泛应用于光纤通信、光传感、光谱分析等领域,特 别是在长距离、大容量的光纤通信系统中,光源的作用尤 为重要。
光纤通信发展历程

光纤通信原理-(全套)PPT课件

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为了描述光纤中传输的模式数目,在
此引入一个非常重要的结构参数,即光纤
的归一化频率,一般用V表示,其表达式 如下:
V k 0 n m a2 2 0n m a2 C n m a2
1. 多模光纤
顾明思义,多模光纤就是允许多个模 式在其中传输的光纤,或者说在多模光纤 中允许存在多个分离的传导模。
光纤的作用是为光信号的传送提供传 送媒介(信道),将光信号由一处送到另一 处。
中继器分为电中继器和光中继器(光放 大器)两种,其主要作用就是延长光信号的 传输距离。
1.3.2 光纤通信系统的分类
根据调制信号的类型,光纤通信系统 可以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,光纤通信系统 可以分为直接调制光纤通信系统和间接调 制光纤通信系统。
1.2 光纤通信的主要特性
1.2.1 光纤通信的优点
1. 光纤的容量大
光纤通信是以光纤为传输媒介,光波为载 波的通信系统,其载波—光波具有很高的 频率(约1014Hz)损耗低、中继距离长
目前,实用的光纤通信系统使用的光 纤多为石英光纤,此类光纤在1.55μm波长 区 的 损 耗 可 低 到 0 . 1 8 dB/km, 比 已 知 的 其 他通信线路的损耗都低得多,因此,由其 组成的光纤通信系统的中继距离也较其它 介质构成的系统长得多。
图2.2 光纤的折射率分布
光纤的折射率变化可以用折射率 沿半径的分布函数n(r)来表示。
n r n n 1 2
r a r a
2. 按传输模式的数量分类
按光纤中传输的模式数量,可以将光 纤分为多模光纤(Multi-Mode Fiber,MMF) 和单模光纤(Single Mode Fiber,SMF)。

光纤通信(Optical Fiber Communication)Optical FiberPPT课件

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tan
2
2E0x E0y cos
E02x E02y
2020/7/24
The Sch. Of Information Engineering, WHUT
14
CONTENT
2020/7/24
The Sch. Of Information Engineering, WHUT
15
CONTENT
When E0x E0 y E0 , 2 2m (m 0, 1, 2 )
CONTENT
Chapter2 Optical Fiber
2020/7/24
The Sch. Of Information Engineering, WHUT
1
OUTLINE
CONTENT
The nature of light The fabrication of optical fibers The structure of an optical fiber The propagation principle of light along a fiber The transmission character of fiber
CONTENT
In 1815, Fresnel gived the correct explanation of diffraction. In 1864, Maxwell theorized that light waves must be electromagnetic in nature. The observation of polarization effects indicated that light wave are transverse. It is no different from a radio wave except that the wavelength is much shorter.
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第三章 光纤通信器件
3.1 连接器 3.2 接头 3.3 耦合器 3.4 可调谐光滤波器 3.5 调制器 3.6 光开关 3.7 波长转换器
.
1
光纤通信主要器件: 连接器 耦合器 可调谐光滤波器 波分/复用/解复用器 调制器 光开关 光环形器 光隔离器 波长转换器 光分插复用器 光叉连接器
.
2
3.1 连接器
.
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❖滤波器通带
(0.82 ) /( Ln) (um ) :ATOF 选择的波长
n:材料双折射 L:产生 TE / TM 模式变化的宽带 SAW 在射频信号作用下使声 光 偏振态从 TE 模转化到 TM 模
.
14
❖典型的ATOF的特性
▪ 调谐范围宽(1.2um~1.6um)
▪带
宽 (1nm)
❖星型耦合器:N×N耦合器,N×M耦合 器
功能:把N根光纤输入的光功率组合在 一起,均分配给N根输出光纤。
.
9
3.4 可调谐光滤波器
1. 分类:
• 电子滤波器:低通、带通、带阻、高通,从 包含多个频率分量的电信号中提取所需要的 频率信号。
• 光滤波器:光通信系统的关键器件。
2. 原理分类:干涉型、衍射型和吸收型
连接型号组合:
光纤活动连接器有:PC/FC、 SC/PC、 SC/APC、ST/PC等类型
.
5
设计重点:端面(连接面) 设计目的:缩短光纤端面的间隙,减少费
涅尔反射,降低插入损耗,并 使部分反射光旁路,以增大回 波损耗。
.
6
3.2 接头
接头:永久性连接,在现代通信设施光纤光 缆线路建造中的重要技术
▪ 调谐块
(10us)
▪ 插入损耗<5dB
▪ 串话小<-20dB
▪ 波长稳定性好
▪ 极化无关
.
15
3.5 调制器
调制器:把电信号调制成光信号
▪ 直接调制:激光器的注入电流直接随承载信息 的信号而变化,容易引入线性调频(啁啾)
▪ 外调制:让激光器连续工作,把外调制器放于 激光器输出端之后,用承载信息的信号通过调 制器的连续输出进行调制。
1 2
n r3 0 22
V d
)
Ey
: 2
2n ' 2
L
2L
(n0
1 2
n r3 0 22
V d
)
1
2
2
(
n .
3 0
r22
LV d
)
20
于是施加的外电压 ,在两个电场分 量之间产生一个可调整的相位差,因此 出射光波的偏振态可被施加的外电压控 制。
.
21
2、相位调制器:用LiNbO3(铌酸锂)晶 体制成,引入系数 (0.5~0.7)
122 [n0 3r22 d LV]
3、声光调制器 基于光弹性效应,通过电极施加在压电 晶体上的射频调制信号,在晶体表面产 生压力,从而产生表面声波(SAW)。
.Hale Waihona Puke 161、电光调制器 基本原理:基于晶体和各向异性聚合物 中的线性电光效应,即电光材料的折射 率n随施加的外电场E而变化,从而实现 对激光的调制。
几种调制器:
▪ 相位调解器 ▪ 马赫-曾德尔幅度调制器 ▪ 耦合波导调制器
.
17
电光效应
对于一个入射偏振光, 施加的电场 E对折射率 n的影响为:
n ' n E E 2 n n1 n2
.
10
可调谐光滤波器:一种波长选择器件, 功能是从许多不同频率的输入光信号中, 选择出一个特定频率的光信号。
可调谐滤波器的要求:
▪ 调谐范围宽,滤波器带宽必须足够大,以传 输所选择信道的全部频谱成分
▪ 调谐速度快 ▪ 插入损耗小 ▪ 对偏振不敏感 ▪ 稳定性好 ▪ 环境、温度和震动影响小,成本低
.
2
n i
LLn30rijEj
n03rij
LU d
L:相互作用长 d:度 介质厚U度 :电位差
光传输方向为z轴
.
19
假设入射光与y轴成45度的线偏振光E,入
射光用沿x和y方向的偏振光Ex和Ey表示,
对应折射率
n,1'、于n2' 是沿Z轴传输距离
L后,引起的相位变化为:
Ex
: 1
2
n
' 1
L
2L
(n0
n1 E
珀克( pocvel )效应,线性电光效应
n E 2 克尔( kerr )效应,二阶电光效应 2
调制器通常利用线性电 光效应,此时:
n1
E
n3 0 2
rij E j
n

0
E
0时材料的折射率、
rij:线性电光系数
i、j对应于适当坐标系统中 的各向异性材料
的轴线
.
18
相位差 和电场E强 的度 关系为:
❖物理原理:基于光弹性效应,即声光材料传输的声 波或超声波信号产生随声波幅度周期性变化的应力, 使该材料的分子结构产生局部的密集和疏松,相当 于使折射率产生周期性的变化,其结果是声波产生 了可以对光束衍射的光栅,因此对波长具有选择性。
❖组 成:一个表面声波器件(SAW: Surface Accoustic Wave );两个正交偏振器,两个光波 导(紧密结合)
11
四种光滤波器:
▪ 法布里-珀罗滤波器(F-P)滤波器 ▪ 马赫-曾德尔干涉滤波器(M-Z)干涉滤波
器 ▪ 光栅滤波器 ▪ 光纤环路谐振带通滤波器
上述可调谐滤波器各有优、缺点。
.
12
声光滤波器( ATOF:Acousto-optic Tunable Optical Filters )
❖特 点:光栅由声波动态产生,声波又由施加在 压电晶体(LiNbO3)上的射频信号产生。
连接器主要技术要求:
▪ 低的插入损耗 ▪ 好的重复性 ▪ 好的互换性 ▪ 低的反射损耗 ▪ 长的使用寿命 ▪ 环境温度变化性能稳定
.
4
连接型号:
▪ FC型 表示用螺纹连接 ▪ SC型 表示轴向插拔矩形外壳结构 ▪ ST型 表示弹簧带键卡口结构
光纤插针的端面类型:
▪ PC:平面/球面 ▪ APC:斜面
▪ 热溶连接 ▪ 机械连接 ▪ 毛细管黏结连接
.
7
3.3 耦合器
耦合器:类似于微波中的耦合器,将光信 号进行分路或合路、插入、分配 的一种器件。
结构四大类:
▪ 微光元件型 ▪ 光纤成型型 ▪ 光纤对接耦合型 ▪ 平面波导型
.
8
❖ T型耦合器:3端耦合器,2×2耦合器等 功能:把一根光纤输入的光功率分配给 两根光纤
连接器:光纤通信中应用最广泛最基本的 无源器件,是把两个光纤端面结合在一起, 以实现光纤与光纤之间可拆卸连接的器件。 连接器分类:
▪ 尾纤:用于和光源或检测器耦合,构成发射机 或接收机的输出或输入接口;或者构成光缆或 各种光无源器件两端的接口。
.
3
▪ 跳线:用于终端设备和光缆线路及各种光无 源器件之间的互连,以构成光纤传输系统。
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