光纤通信基础知识3教材
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光纤通信基本知识ppt课件
VC-3
VC-4
复用段层网络 再生段层网络 物理层网络
27
电路层
低阶 高阶
通道层
SDH 传送层
段层 传输 媒质层
完整最新ppt
SDH的承载业务
L5~7
Application
L4
TCP/UDP
L3
IP
L2 ATM FR PPP/HDLC LAPS SDL
L1
SDH
L0
WDM
FR: Frame Relay
6
7
MSOH
8
9
23
9列
261列
完整最新ppt
SDH开销字节的分层
分支
分支
--分支组装
POH
--分支取出
POH插入 MSOH
MSOH
POH提取 MSOH
插入
提取
RSOH RSOH RSOH RSOH RSOH
插入
提取/插入
提取
载波
载波
光接口
光接口
光接口
物理线路
物理线路
终端
再生器
终端
通道层 复用层 再生层 物理层
21
完整最新ppt
SDH的比特率
等级 STM-1
速率（Mb/s） 155.520
STM-4
622.080
STM-16 2488.320
STM-64 9953.280
22
完整最新ppt
SDH的帧结构
STM-1的帧结构
125us 9x270=2430个字节
第1行
2
RSOH
3
4 AU PTR
5
净荷（含POH）
35
《基本光纤光缆知识》PPT课件
当 =0.002时,BL<100<Mb/s>.km,10Mb/s的速率传 输10km,适用于一些局域网.
2. 渐变光纤P46
渐变光纤的芯区折射率不是一个常数,从芯区中心的最大值逐 渐降低到包层的最小值.光线以正弦振荡形式向前传播.
入射角大的光线路径长,由于折射率的变化,光速在沿路径变 化,虽然沿光纤轴线传输路径最短,但轴线上折射率最大,光传 播最慢.通过合理设计折射率分布,使光线同时到达输出端,降 低模间色散.
光纤的分类<3>
按材料分类：P36 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.
塑料光纤
聚合物<塑料>光纤<POF>：用于用户 接入.
塑料光纤图片
塑料光纤图片
3.1.2 光纤的分类<4>
特种光纤: 保偏光纤〔PMF〕 色散补偿光纤〔DCF〕 掺铒光纤〔EDF〕等
特种光纤-保偏光纤P36
polarization maintaining optical fiber
保偏光纤：保偏光纤传输线偏振光,广泛用于航天、航空、航海、工业制造技术及通信等国 民经济的各个领域.在以光学相干检测为基础的干涉型光纤传感器中,使用保偏光纤能够保证 线偏振方向不变,提高相干信躁比,以实现对物理量的高精度测量.保偏光纤作为一种特种光纤, 主要应用于光纤陀螺,光纤水听器等传感器和DWDM、EDFA等光纤通纤系统.由于光纤陀螺 及光纤水听器等可用于军用惯导和声呐,属于高新科技产品,而保偏光纤又是其核心部件,因而 保偏光纤一直被西方发达国家列入对我禁运的清单.
光纤通信原理全套讲解课件
如果今后采用非石英光纤，并工作在 超长波长(＞2μm)，光纤的理论损耗系数可 以下降到10-3～10-5dB/km，此时光纤通信 的中继距离可达数千，甚至数万公里。
3. 抗电磁干扰能力强
我们知道，电话线和电缆一般是不能 跟高压电线平行架设的，也不能在电气铁 化路附近铺设。
4. 保密性能好
对通信系统的重要要求之一是保密性好。 然而，随着科学技术的发展，电通信方式 很容易被人窃听：只要在明线或电缆附近 (甚至几公里以外)设置一个特别的接收装 置，就可以获取明线或电缆中传送的信息。 更不用去说无线通信方式。
2.1 光纤的结构与类型 2.2 光纤的射线理论分析 2.3 均匀光纤的波动理论分析 2.4 光 缆
2.1 光纤的结构与类型
2.1.1 光纤的结构
光纤(Optical Fiber，OF)就是用来导 光的透明介质纤维，一根实用化的光纤是 由多层透明介质构成的，一般可以分为三 部分：折射率较高的纤芯、折射率较低的 包层和外面的涂覆层，如图2.1所示。
第一章 概 述
1.1 光纤通信的发展与现状 1.2 光纤通信的主要特性 1.3 光纤通信系统的组成和分类
1.1 光纤通信的发展与现状
1.1.1 早期的光通信
到了1880年，贝尔发明了第一个光电 话，这一大胆的尝试，可以说是现代光通 信的开端。
在这里，将弧光灯的恒定光束投射在 话筒的音膜上，随声音的振动而得到强弱 变化的反射光束，这个过程就是调制。
反射定律：反射光线位于入射光线和 法线所决定的平面内，反射光线和入射光 线处于法线的两侧，并且反射角等于入射
角，即：θ1′＝θ1。
折射定律 ：折射光线位于入射光线和 法线所决定的平面内，折射光线和入射光 线位于法线的两侧，且满足：
光纤通信基本知识课件
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 0.4~0.6dB/km 1550nm 0.2~0.3dB/km 塑料多模光纤 300dB/km
常见光纤名词
• 数值孔径（Numeric Aperture）
NA=SIN θ
θቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
接收锥
常见光纤名词
• 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。
光纤的结构
纤芯
包层
保护套
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。
光纤的尺寸
• 外径一般为125um(一根头发平均100um)
• 内径：单模9um 多模50/62.5um
125 9
125 50
12 62.5 5
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。
光纤数字通信
• 数字系统中脉冲的定义：
脉冲宽度
90% 50% 10%
上升时间
振幅 下降时间
周期
光纤数字通信
1.振幅：脉冲的高度在光纤系统中表示光功率能量。 2.上升时间：脉冲从最大振幅的10%上升到90%所需要的时
间。
3.下降时间：脉冲从振幅的90%下降到10%所需要的时间。 4.脉冲宽度：脉冲在50%振幅位置的宽度，用时间表示。 5.周期：脉冲特定的时间，就是完成一个循环所需要的工作
光纤通信基础知识3.pptx
EDFA
OADM
λ2 λ2
EDFA
data1
DeMUX
data2 data3
data4 O/E Receiver
光通讯网络
光纤通讯网络
电磁波谱
1cm 1mm 100um 10um 1um 100nm 10nm 1nm λ波長
10G 100G 1T 10T 100T 10^15 10^16 10^17
如果是一束白光， 我们能看到彩带。 即红、橙、黄、绿 、青、蓝、紫。
棱镜对光的折射
光的
n1 n2 n1<n2
空气 水
视觉位置
实际位置
光的基本知识
n1 n2
n1 > n2
临界角
n1 n2
入射角=反射角
θ1 θ2
n1
900
n2
临界角
全反射
光纤传输的基本原理
光的全反射
信息量及单位
• 二进制数字信号有0和1两个信号位，称为比特（bit）。这 就是数字信号常用的信息量单位b（或Kb、Mb、Gb等）。
• 信息量举例：
• 一位十进制数字 4b，
三分钟讲话 20Mb
• 一个汉字
16b，
三分钟音乐 100Mb
• 一页文字 一本书
20Kb， 5Mb，
一幅图片 5Mb 一场电影 200Gb
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
光通信发展简史
•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。
光纤通信第三版习题答案
光纤通信第三版习题答案光纤通信第三版习题答案光纤通信是一种高速传输信息的技术，它利用光信号在光纤中传输数据。
光纤通信的发展已经进入到第三版，为了帮助读者更好地理解和掌握相关知识，本文将提供一些光纤通信第三版习题的答案。
第一章：光纤通信基础知识1. 什么是光纤通信？光纤通信是利用光纤作为传输介质，将信息以光信号的形式传输的一种通信方式。
2. 光纤通信的优点有哪些？光纤通信具有大带宽、低损耗、抗干扰能力强等优点。
3. 光纤通信的基本组成部分有哪些？光纤通信的基本组成部分包括光源、调制器、光纤、解调器和接收器等。
4. 光纤通信的工作原理是什么？光纤通信的工作原理是利用光的全反射特性将光信号在光纤中传输，通过调制器和解调器的处理，将光信号转换为电信号进行传输和接收。
第二章：光纤通信系统设计1. 光纤通信系统的设计包括哪些方面？光纤通信系统的设计包括光源的选择、光纤的布线和连接、调制器和解调器的设计等方面。
2. 光纤通信系统中如何选择合适的光源？选择合适的光源需要考虑光源的功率、频率范围和调制方式等因素。
3. 光纤通信系统中如何设计光纤的布线和连接？光纤的布线和连接需要考虑光纤的长度、弯曲半径和连接方式等因素，以保证光信号的传输质量。
4. 光纤通信系统中如何设计调制器和解调器？调制器和解调器的设计需要考虑调制方式、解调方式和信号处理的算法等因素，以实现光信号的调制和解调。
第三章：光纤通信的性能评估1. 光纤通信系统的性能评估指标有哪些？光纤通信系统的性能评估指标包括传输速率、误码率、信噪比和带宽等。
2. 如何评估光纤通信系统的传输速率？光纤通信系统的传输速率可以通过测量单位时间内传输的比特数来评估。
3. 如何评估光纤通信系统的误码率？光纤通信系统的误码率可以通过发送和接收的比特数之间的差异来评估。
4. 如何评估光纤通信系统的信噪比？光纤通信系统的信噪比可以通过测量信号和噪声的功率之间的比值来评估。
第四章：光纤通信的应用1. 光纤通信在哪些领域得到了广泛应用？光纤通信在通信、互联网、电视传输和医疗等领域得到了广泛应用。
光纤通信原理及基础知识ppt课件
第一章 光纤通信的基本原理
第二章 光纤的基本结构和分类
第三章 光纤的基本参数
第四章 光纤的制造方法
光纤的基本结构和分类
光纤的结构及组成
纤芯 (SiO2+Ge+F) (掺锗二氧化硅) 8.6-9.5 µm
纤芯
(掺锗二氧化硅) 50 µm / 62.5 µm / 100 µm 纤芯 (聚甲基丙烯酸甲酯 ) 980 µm
衰减单 模光纤 G655光纤：在1550nm窗口给定波长区间内色散不为零的色 散位移单模 光纤， 称为非零色散位移光纤 G655A ：单信道光纤(1995)
G655B、 G655C ：DWDM光纤(2000.10,2003.1) G656光纤：使用于DWDM 系统S+C+L波带的非零色散位移光纤 (2003.10提出，2004.4争取会议同意)
1 2
媒质1
折射率n1
1
媒质1 折射率n1
媒质2 折射率n2
2
媒质2 折射率n2
1=2
n1· Sin1=n2· Sin2
光纤通信的基本原理
光的全反射定律
折射率 n＝光在真空中的传播速度/光在该媒质中的传播速度
媒质 折射率 真空 空气 水 多模光纤 单模光纤
玻璃
钻石
1.0
1.0003 1.33
光纤的基本结构和分类
单模光纤的特性
单模光纤特性
G.652光纤 G.653光纤 G.654光纤 最成熟的单模光纤，但未把最小的衰 减与最小的色散有效的结合在一起。 过渡性的单模光纤，把零色散点移到 了衰减最小的波长。
过渡性的单模光纤，通过对光纤的截 止波长进行位移而获得极低的衰减。
一种新型的单模光纤，把最小的衰减 与小的色散结合在一起。
光纤通信讲义
• 在这个时期，美国麻省理工学院利用He - Ne激光器和
CO2激光器进行了大气激光通信试验。
由于没有找到稳定可靠和低损耗的传输介质， 对光通信的研究 曾一度走入了低潮。
1.1.2 现代光纤通信
1966 年 ， 英 籍 华 裔 学 者 高 锟 (C.K.Kao) 和 霍 克 哈 姆 (C.A.Hockham)发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用 光纤(Optical Fiber)进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了 现代光通信——光纤通信的基础。
型多模光纤通信系统， 以及速率为100 Mb/s的渐变型多模光纤通 信系统的试验。
• 1983年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线。
• 随后，由美、日、 英、法发起的第一条横跨大西洋 TAT-8
海底光缆通信系统于1988年建成。
• 第一条横跨太平洋 TPC-3/HAW-4 海底光缆通信系统于
1989年建成。从此，海底光缆通信系统的建设得到了全面展开， 促进了全球通信网的发展。
返回主目录
1.1
1.1.1 探索时期的光通信
• 原始形式的光通信:中国古代用“烽火台”报警，欧洲人
用旗语传送信息。
•
1880年，美国人贝尔(Bell)发明了用光波作载波传送
话音的“光电话”。贝尔光电话是现代光通信的雏型。
• 1960年，美国人梅曼(Maiman)发明了第一台红宝石激
光器， 给光通信带来了新的希望。激光器的发明和应用， 使沉睡了80年的光通信进入一个崭新的阶段。
第 2 章 光纤和光缆
2.1 光纤结构和类型
2.1.1 光纤结构 2.1.2 光纤类型
2.2 光纤传输原理
2.2.1 几何光学方法 2.2.2 光纤传输的波动理论
CO2激光器进行了大气激光通信试验。
由于没有找到稳定可靠和低损耗的传输介质， 对光通信的研究 曾一度走入了低潮。
1.1.2 现代光纤通信
1966 年 ， 英 籍 华 裔 学 者 高 锟 (C.K.Kao) 和 霍 克 哈 姆 (C.A.Hockham)发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用 光纤(Optical Fiber)进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了 现代光通信——光纤通信的基础。
型多模光纤通信系统， 以及速率为100 Mb/s的渐变型多模光纤通 信系统的试验。
• 1983年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线。
• 随后，由美、日、 英、法发起的第一条横跨大西洋 TAT-8
海底光缆通信系统于1988年建成。
• 第一条横跨太平洋 TPC-3/HAW-4 海底光缆通信系统于
1989年建成。从此，海底光缆通信系统的建设得到了全面展开， 促进了全球通信网的发展。
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1.1
1.1.1 探索时期的光通信
• 原始形式的光通信:中国古代用“烽火台”报警，欧洲人
用旗语传送信息。
•
1880年，美国人贝尔(Bell)发明了用光波作载波传送
话音的“光电话”。贝尔光电话是现代光通信的雏型。
• 1960年，美国人梅曼(Maiman)发明了第一台红宝石激
光器， 给光通信带来了新的希望。激光器的发明和应用， 使沉睡了80年的光通信进入一个崭新的阶段。
第 2 章 光纤和光缆
2.1 光纤结构和类型
2.1.1 光纤结构 2.1.2 光纤类型
2.2 光纤传输原理
2.2.1 几何光学方法 2.2.2 光纤传输的波动理论
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即当光以某一角度进入光纤芯层时，如果入射角大 于全反射临界角，则此时光参被封闭在芯层中传 输，而不会有能量的损失，这种现象叫全反射。
ncoresin(Øinc)=ncladdingsin(Øtrans)
光的基本知识
光的全反射
当入射光的角度达到或超过某一角度时， 折射光会 消失， 入射光全部被反射回来，这就是光的全反射 。光纤通讯就是基于以上原理而形成的。
Optical Network Products Innovator
光纤通信基础知识
易飞扬通信技术有限公司
光纤通信基础知识
光纤通信的优点
•传输容量大 •再生中继距离长 •不受电磁干扰，信息传输质量高 •抗腐蚀性强 •资源丰富 •重量轻 、体积小易于敷设
与其他传输方式比较
光纤
单波道微波系统
速率 中继距离 抗腐蚀性 抗电磁干扰
信息量及单位
• 二进制数字信号有0和1两个信号位，称为比特（bit）。这 就是数字信号常用的信息量单位b（或Kb、Mb、Gb等）。
• 信息量举例：
• 一位十进制数字 4b，
三分钟讲话 20Mb
• 一个汉字
16b，
三分钟音乐 100Mb
• 一页文字 一本书
20Kb， 5Mb，
一幅图片 5Mb 一场电影 200Gb
光导纤维
2.光纤的结构
纤芯 包层
保护套 （涂覆 层）
2.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
2.光纤的结构
• 光纤简单的说就是一种高度透明的玻璃丝，他是由二氧化 硅玻璃经复杂的工艺拉制而成，其全称为光导纤维。
• 光纤结构图
单模光纤： 芯层：直径8~10μm, 包层：直径125μm，涂层：外径250μm。 多模光纤： 芯层：直径50μm 或62.5μｍ，包层：直径125μm，涂层：外径250μm。
数值孔径
数值孔径
Acceptance / Emission Cone
NA = sin =
n2core - n2cladding
•1977年芝加哥第一条45Mb/s的商用线路。
光通讯网络
• 主要用途： 电话网络 数据通讯系统 有线电视的分类发送
光通讯网络
电话网络
• 长距离的通信网络，大于600km 的转发间距。总的连接长度可以 达到9000km。造价昂贵。主要 用在submarine, longhaul 。
• Access network (1 km - 20 km) local exchange, regional interexchange, FTTC, FTTH
如果是一束白光， 我们能看到彩带。 即红、橙、黄、绿 、青、蓝、紫。
棱镜对光的折射
光的基本知识
入
反射
射 θ1 θ3
θ2 折
射
n1 n2 n1<n2
空气 水
视觉位置
实际位置
光的基本知识
n1 n2
n1 > n2
临界角
n1 n2
入射角=反射角
θ1 θ2
n1
900
n2
临界角
全反射
光纤传输的基本原理
光的全反射
EDFA
OADM
λ2 λ2
EDFA
data1
DeMUX
data2 data3
data4 O/E Receiver
光通讯网络
光纤通讯网络
电磁波谱
1cm 1mm 100um 10um 1um 100nm 10nm 1nm λ波長
10G 100G 1T 10T 100T 10^15 10^16 10^17
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
光通信发展简史
•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。
f (Hz)
红外线
1.6um 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0um 900 800 700 600nm
紫外线
光通信使用范围
光的基本知识
光是一种电磁波 可见光350nm—750nm
光纤通信所用的波长 800——1600nm
光的反射、折射 全反射
光的基本知识
光的反射
反射定律：入射光线和反 射光线在同一平面内，分 居在法线的两侧，且有反 射角等于入射角。
入射光线
法线
n1 θ θ
分界面
n2
反射光线
光的基本知识
光的折射
当光线由一种介质进入
入射光线 法线
另一种介质时，光线在 两个介质的分界面上除 了被反射外，还有折射
α n1
光线。如右图所示。
n2 折射定律：入射光线和折射光线分
居在法线的两侧，且有
β
n1 sin n2 sin
折射光线
光的基本知识
实验表明，同一 种介质对不同波 长的光折射率是 不同的，这种现 象称为色散。
光通讯网络
其他网络 • 数据通信 (1 m - 500 m)
主要用在LAN, FDDI, GigabitEthernet, Fiber Channel
• 有线电视网(城市间的分类发送)
光通讯网络
光纤通讯系统
010011
010011
data1
λ1
data2
λ2
MUX
data3
λ3
data4
λ4
E/O Transmitter
10Gbit/s 100~200km
强 强
280Mbit/s 50km 、 弱
传输容量
大
一般
资源
丰富
、
同轴电缆 560Mbit/s
几公里 差 一般 一般 少
通信信息容量大
• 无线电波频率：300KHz • 微波频率：100GHz • 真空光速：Cc=33*10180m8 m/s/ s • 光纤中所用波长为1310nm、1550nm。 • 光波频率：f=V/λ≈1014Hz • 可通电话路数：N=f/ρf=2.5*1010路（250亿） • 可通电视路数：N=f/ρf=1.4*107路（1600万）
常用光纤名词
输入 NA
输入 NA
低数值孔径NA 高数值孔径NA
输出 输出
常用光纤名词
• 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
ncoresin(Øinc)=ncladdingsin(Øtrans)
光的基本知识
光的全反射
当入射光的角度达到或超过某一角度时， 折射光会 消失， 入射光全部被反射回来，这就是光的全反射 。光纤通讯就是基于以上原理而形成的。
Optical Network Products Innovator
光纤通信基础知识
易飞扬通信技术有限公司
光纤通信基础知识
光纤通信的优点
•传输容量大 •再生中继距离长 •不受电磁干扰，信息传输质量高 •抗腐蚀性强 •资源丰富 •重量轻 、体积小易于敷设
与其他传输方式比较
光纤
单波道微波系统
速率 中继距离 抗腐蚀性 抗电磁干扰
信息量及单位
• 二进制数字信号有0和1两个信号位，称为比特（bit）。这 就是数字信号常用的信息量单位b（或Kb、Mb、Gb等）。
• 信息量举例：
• 一位十进制数字 4b，
三分钟讲话 20Mb
• 一个汉字
16b，
三分钟音乐 100Mb
• 一页文字 一本书
20Kb， 5Mb，
一幅图片 5Mb 一场电影 200Gb
光导纤维
2.光纤的结构
纤芯 包层
保护套 （涂覆 层）
2.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
2.光纤的结构
• 光纤简单的说就是一种高度透明的玻璃丝，他是由二氧化 硅玻璃经复杂的工艺拉制而成，其全称为光导纤维。
• 光纤结构图
单模光纤： 芯层：直径8~10μm, 包层：直径125μm，涂层：外径250μm。 多模光纤： 芯层：直径50μm 或62.5μｍ，包层：直径125μm，涂层：外径250μm。
数值孔径
数值孔径
Acceptance / Emission Cone
NA = sin =
n2core - n2cladding
•1977年芝加哥第一条45Mb/s的商用线路。
光通讯网络
• 主要用途： 电话网络 数据通讯系统 有线电视的分类发送
光通讯网络
电话网络
• 长距离的通信网络，大于600km 的转发间距。总的连接长度可以 达到9000km。造价昂贵。主要 用在submarine, longhaul 。
• Access network (1 km - 20 km) local exchange, regional interexchange, FTTC, FTTH
如果是一束白光， 我们能看到彩带。 即红、橙、黄、绿 、青、蓝、紫。
棱镜对光的折射
光的基本知识
入
反射
射 θ1 θ3
θ2 折
射
n1 n2 n1<n2
空气 水
视觉位置
实际位置
光的基本知识
n1 n2
n1 > n2
临界角
n1 n2
入射角=反射角
θ1 θ2
n1
900
n2
临界角
全反射
光纤传输的基本原理
光的全反射
EDFA
OADM
λ2 λ2
EDFA
data1
DeMUX
data2 data3
data4 O/E Receiver
光通讯网络
光纤通讯网络
电磁波谱
1cm 1mm 100um 10um 1um 100nm 10nm 1nm λ波長
10G 100G 1T 10T 100T 10^15 10^16 10^17
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
光通信发展简史
•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。
f (Hz)
红外线
1.6um 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0um 900 800 700 600nm
紫外线
光通信使用范围
光的基本知识
光是一种电磁波 可见光350nm—750nm
光纤通信所用的波长 800——1600nm
光的反射、折射 全反射
光的基本知识
光的反射
反射定律：入射光线和反 射光线在同一平面内，分 居在法线的两侧，且有反 射角等于入射角。
入射光线
法线
n1 θ θ
分界面
n2
反射光线
光的基本知识
光的折射
当光线由一种介质进入
入射光线 法线
另一种介质时，光线在 两个介质的分界面上除 了被反射外，还有折射
α n1
光线。如右图所示。
n2 折射定律：入射光线和折射光线分
居在法线的两侧，且有
β
n1 sin n2 sin
折射光线
光的基本知识
实验表明，同一 种介质对不同波 长的光折射率是 不同的，这种现 象称为色散。
光通讯网络
其他网络 • 数据通信 (1 m - 500 m)
主要用在LAN, FDDI, GigabitEthernet, Fiber Channel
• 有线电视网(城市间的分类发送)
光通讯网络
光纤通讯系统
010011
010011
data1
λ1
data2
λ2
MUX
data3
λ3
data4
λ4
E/O Transmitter
10Gbit/s 100~200km
强 强
280Mbit/s 50km 、 弱
传输容量
大
一般
资源
丰富
、
同轴电缆 560Mbit/s
几公里 差 一般 一般 少
通信信息容量大
• 无线电波频率：300KHz • 微波频率：100GHz • 真空光速：Cc=33*10180m8 m/s/ s • 光纤中所用波长为1310nm、1550nm。 • 光波频率：f=V/λ≈1014Hz • 可通电话路数：N=f/ρf=2.5*1010路（250亿） • 可通电视路数：N=f/ρf=1.4*107路（1600万）
常用光纤名词
输入 NA
输入 NA
低数值孔径NA 高数值孔径NA
输出 输出
常用光纤名词
• 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