【大学课件】光纤通信技术PPT
合集下载
《光纤通信技术》课件
3 更高密度
光纤连接器和光纤组件将变得更小型化和高密度，提高光纤通信系统的灵活性。
光纤通信技术的挑战和解决方案
信号衰减
长距离传输会导致信号衰减， 引入光纤放大器和衰减补偿 器解决。
色散
不同波长的光信号在光纤中 传输速度不同，引入分波复 用和调制解调技术解决。
光纤损伤
光纤损伤会导致传输质量下 降，引入纤芯修复和保护技 术解决。
光纤通信
光纤通信技术通过光信号传输语音、图像和数 据，使信息传输更可靠和高效。
光纤通信的工作原理
全内反射
光纤内部采用全内反射原理，使光信号在光纤中传输。
光纤传输模式
光纤可以传输单模式和多模式信号，以适应不同的通信需求。
光纤连接和接收
光纤连接器和光接收器是实现光纤通信的关键组成部分。
光纤通信系统的组成
《光纤通信技术》课件
欢迎来到《光纤通信技术》课件！通过本课程，我们将探索光纤通信技术的 发展、应用和挑战，了解这Байду номын сангаас革命性技术的工作原理和优势。
光纤通信技术概述
光纤传输
光纤通过内部的光信号传输数据，提供更高的 带宽和更快的传输速度。
光纤网络
光纤网络可以覆盖较长的距离，并支持大量的 数据传输，是现代通信的基础设施。
总结和展望
光纤通信技术的发展给我们带来了前所未有的通信体验和行业变革。我们期 待光纤通信在未来继续推动信息社会的发展。
2
低延迟
光信号在光纤中传播速度快，减少了通信的延迟。
3
抗干扰
光纤对电磁干扰和噪声具有很强的抵抗能力。
光纤通信广泛应用于电信、互联网、医疗、军事等领域，推动了信息社会的发展。
光纤通信的发展趋势
光纤连接器和光纤组件将变得更小型化和高密度，提高光纤通信系统的灵活性。
光纤通信技术的挑战和解决方案
信号衰减
长距离传输会导致信号衰减， 引入光纤放大器和衰减补偿 器解决。
色散
不同波长的光信号在光纤中 传输速度不同，引入分波复 用和调制解调技术解决。
光纤损伤
光纤损伤会导致传输质量下 降，引入纤芯修复和保护技 术解决。
光纤通信
光纤通信技术通过光信号传输语音、图像和数 据，使信息传输更可靠和高效。
光纤通信的工作原理
全内反射
光纤内部采用全内反射原理，使光信号在光纤中传输。
光纤传输模式
光纤可以传输单模式和多模式信号，以适应不同的通信需求。
光纤连接和接收
光纤连接器和光接收器是实现光纤通信的关键组成部分。
光纤通信系统的组成
《光纤通信技术》课件
欢迎来到《光纤通信技术》课件！通过本课程，我们将探索光纤通信技术的 发展、应用和挑战，了解这Байду номын сангаас革命性技术的工作原理和优势。
光纤通信技术概述
光纤传输
光纤通过内部的光信号传输数据，提供更高的 带宽和更快的传输速度。
光纤网络
光纤网络可以覆盖较长的距离，并支持大量的 数据传输，是现代通信的基础设施。
总结和展望
光纤通信技术的发展给我们带来了前所未有的通信体验和行业变革。我们期 待光纤通信在未来继续推动信息社会的发展。
2
低延迟
光信号在光纤中传播速度快，减少了通信的延迟。
3
抗干扰
光纤对电磁干扰和噪声具有很强的抵抗能力。
光纤通信广泛应用于电信、互联网、医疗、军事等领域，推动了信息社会的发展。
光纤通信的发展趋势
现代通信技术课件第9章光纤通信技术
多样化的需求。
光纤通信在城域网和接入网中的 应用，有助于提升城市信息化水
平和公共服务能力。
电力通信网
电力通信网是光纤通信的重要应用场 景之一，主要用于保障电力系统的安 全稳定运行。
光纤通信在电力通信网中的应用，有 助于提升电力系统的智能化水平和安 全防护能力。
电力通信网采用光纤传输技术，能够 提供高带宽、低时延、高可靠性的通 信服务，满足电力系统对实时监控和 数据传输的需求。
THANK YOU
感谢观看
光缆和光耦合器
光缆
传输光信号的介质，由多根光纤组成 。
光耦合器
将多路光信号合成为一路或从一路光 信号中分离出多路光信号。
03
光纤通信的关键技术
波分复用技术
总结词
提高光纤通信容量
详细描述
波分复用技术是一种将多个不同波长的光信号复合到同一根 光纤中传输的技术。通过将多个信号调制在不同波长上，可 以实现多路复用，大幅提高光纤的通信容量。
超高速光纤通信系统
要点一
总结词
随着技术的不断进步，超高速光纤通信系统正在成为现实 ，能够提供更高的数据传输速度和更大的带宽。
要点二
详细描述
超高速光纤通信系统通过采用先进的调制解调技术、光放 大技术和复用技术，实现了数据传输速度的大幅提升。这 将为高清视频、大数据和云计算等应用提供更好的支持。
光子计算机和光子路由器
总结词
光子计算机和光子路由器是光纤通信技术的 重要发展方向，它们利用光子代替电子进行 信息处理和路由，具有高速、低功耗和低延 迟等优势。
详细描述
光子计算机利用光子代替电子进行信息处理 ，能够实现更快的运算速度和更低的功耗。 而光子路由器则利用光子进行路由选择，能 够实现更低延迟和更高的路由效率。这些技 术的发展将为未来的云计算、物联网和人工
光纤通信在城域网和接入网中的 应用，有助于提升城市信息化水
平和公共服务能力。
电力通信网
电力通信网是光纤通信的重要应用场 景之一，主要用于保障电力系统的安 全稳定运行。
光纤通信在电力通信网中的应用，有 助于提升电力系统的智能化水平和安 全防护能力。
电力通信网采用光纤传输技术，能够 提供高带宽、低时延、高可靠性的通 信服务，满足电力系统对实时监控和 数据传输的需求。
THANK YOU
感谢观看
光缆和光耦合器
光缆
传输光信号的介质，由多根光纤组成 。
光耦合器
将多路光信号合成为一路或从一路光 信号中分离出多路光信号。
03
光纤通信的关键技术
波分复用技术
总结词
提高光纤通信容量
详细描述
波分复用技术是一种将多个不同波长的光信号复合到同一根 光纤中传输的技术。通过将多个信号调制在不同波长上，可 以实现多路复用，大幅提高光纤的通信容量。
超高速光纤通信系统
要点一
总结词
随着技术的不断进步，超高速光纤通信系统正在成为现实 ，能够提供更高的数据传输速度和更大的带宽。
要点二
详细描述
超高速光纤通信系统通过采用先进的调制解调技术、光放 大技术和复用技术，实现了数据传输速度的大幅提升。这 将为高清视频、大数据和云计算等应用提供更好的支持。
光子计算机和光子路由器
总结词
光子计算机和光子路由器是光纤通信技术的 重要发展方向，它们利用光子代替电子进行 信息处理和路由，具有高速、低功耗和低延 迟等优势。
详细描述
光子计算机利用光子代替电子进行信息处理 ，能够实现更快的运算速度和更低的功耗。 而光子路由器则利用光子进行路由选择，能 够实现更低延迟和更高的路由效率。这些技 术的发展将为未来的云计算、物联网和人工
光纤通信技术Chapter课件1
在受激散射过程中，新产生的斯托克斯光子与受激态粒子同原斯托克斯光子 与受激态粒子是同相位的。
因此，受激喇曼散射是在激励场和斯托克斯场的同时作用下产生的受激过程， 是非线性光学效应。
19
第1 章光纤的基本理论
受激喇曼散射的条件： 受激喇曼散射的阈值 受激喇曼散射的增益阈值
20
第1 章光纤的基本理论
1.6.1 受激散射效应 • 布里渊散射
在一般情况下，任何光学介质内部均存在着由大量质点统计热运动所形成的 自发的弹性力学的声波场，这种声波场可分解为无数多个单色简谐平面声波之和，每 一种单色平面声波场将引起介质密度随时间和空间的周期性变化，因此将引起对入射 光波的“衍射”效应，并且“衍射”光的频率将随声波场的速度和传播方向的不同而 产生变化，这就是普通布里渊散射的经典物理过程。
W 2 k02n22 2 a 0
k0n2
2 0
n2
传播常数与自由空间的一样，因此，LP01模式对波长没有限制，即没有截止现象。
11
第1 章光纤的基本理论
d. 单模光纤，保证LP01模式存在，阻止或截止其它高阶模式振荡，比较LP02和 LP11模式，得到只要使归一化频率V小于二阶模LP11模的归一化频率即可。
16
第1 章光纤的基本理论
喇曼散射量子理论的观点：
在拉曼散射过程中，光子与微观粒子（原子、分子、电子及声子等）发生非弹性碰
撞，结果是入射光子散射成为一个能量和方向都与入射光子不同的散射光子，同时相
应的引起了粒子由初始态向终止态的跃迁。这种跃迁包括两种过程：一种是初始处于
较低能级 上的粒Eb子，在散射后跃迁到较高的能级 (分子内能E增a 加），而散射光
Km K
m
Wr a
因此，受激喇曼散射是在激励场和斯托克斯场的同时作用下产生的受激过程， 是非线性光学效应。
19
第1 章光纤的基本理论
受激喇曼散射的条件： 受激喇曼散射的阈值 受激喇曼散射的增益阈值
20
第1 章光纤的基本理论
1.6.1 受激散射效应 • 布里渊散射
在一般情况下，任何光学介质内部均存在着由大量质点统计热运动所形成的 自发的弹性力学的声波场，这种声波场可分解为无数多个单色简谐平面声波之和，每 一种单色平面声波场将引起介质密度随时间和空间的周期性变化，因此将引起对入射 光波的“衍射”效应，并且“衍射”光的频率将随声波场的速度和传播方向的不同而 产生变化，这就是普通布里渊散射的经典物理过程。
W 2 k02n22 2 a 0
k0n2
2 0
n2
传播常数与自由空间的一样，因此，LP01模式对波长没有限制，即没有截止现象。
11
第1 章光纤的基本理论
d. 单模光纤，保证LP01模式存在，阻止或截止其它高阶模式振荡，比较LP02和 LP11模式，得到只要使归一化频率V小于二阶模LP11模的归一化频率即可。
16
第1 章光纤的基本理论
喇曼散射量子理论的观点：
在拉曼散射过程中，光子与微观粒子（原子、分子、电子及声子等）发生非弹性碰
撞，结果是入射光子散射成为一个能量和方向都与入射光子不同的散射光子，同时相
应的引起了粒子由初始态向终止态的跃迁。这种跃迁包括两种过程：一种是初始处于
较低能级 上的粒Eb子，在散射后跃迁到较高的能级 (分子内能E增a 加），而散射光
Km K
m
Wr a
《光纤通信技术》课件第1章
第1章 光纤通信概论
1.1 光纤通信发展历程 1.2 光纤通信的系统构成 1.3 光纤通信的特点 1.4 光纤通信新技术
1.1 光纤通信发展历程
1.1.1 光纤通信的产生与发展 1.目视光通信 人类社会发展中的远距离通信的主流是光通信，电气通信
的历史不过一百多年。从古埃及、古中国、古希腊和古罗马时 代至发明莫尔斯电报的数千年间，远距离通信主要为目视光通 信。三千多年前我国周朝就利用烽火台的火光传送敌情消息， 到了近现代，战争中用信号弹指挥作战、城市使用信号灯指挥 交通等传递信息的方式均可称为目视光通信。我们现在经常提 到的光纤通信与这些简单的视觉光通信完全不同，光纤通信是 由光通信逐步发展、演变而来的，是指以光波作载波传送信息 的通信方式。
2）光纤通信迅速发展 1974年贝尔实验室发明了制造低损耗光纤的方法，使光 纤损耗下降到1dB/km；而日本电话电报公司研制出了更低 损耗的光纤，损耗下降到0.5dB/km。美国于1976年在亚特兰 大成功地进行了码速为44.7Mb/s的光纤通信系统试验；日本 也于同年开始了64km、32Mb/s光纤通信系统的室内试验。
1.1.2 光纤通信发展趋势 1.宽带通信业务需求激增、光纤通信向超高速系统发展 光纤产品的大规模采用成为全球宽带通信网络飞速发展
的有力基础。网络的扩张又带来全球性传送业务的大增长， 这些业务需求包括Internet的蓬勃发展、大量的全球数据传 送，以及其他一些不断增长的先进业务。
视频娱乐节目：采用速率高达几十兆比特的数字电视， 提供同实物一样大的高分辨率、3D、真彩色视频娱乐节目。
3.实现光联网 波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量，但基本上是以点到点 通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能 实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话，无疑将增加新 的威力。 根据这一基本思路，光的分插复用器（OADM）和光的交叉连接设 备（OXC）均已在实验室研制成功，前者已投入商用。鉴于光联网具有 潜在的巨大优势，发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行研究， 特别是美国国防部预研局（DARPA）资助了一系列光联网项目，如以 Be11core为主开发的“光网技术合作计划（ONTC）”，以朗讯公司为 主开发的“全光通信网”预研计划，“多波长光网络（MONET）”和 “国家透明光网络（NTON）”等，在欧洲和日本，也分别有类似的光 联网项目在进行。
1.1 光纤通信发展历程 1.2 光纤通信的系统构成 1.3 光纤通信的特点 1.4 光纤通信新技术
1.1 光纤通信发展历程
1.1.1 光纤通信的产生与发展 1.目视光通信 人类社会发展中的远距离通信的主流是光通信，电气通信
的历史不过一百多年。从古埃及、古中国、古希腊和古罗马时 代至发明莫尔斯电报的数千年间，远距离通信主要为目视光通 信。三千多年前我国周朝就利用烽火台的火光传送敌情消息， 到了近现代，战争中用信号弹指挥作战、城市使用信号灯指挥 交通等传递信息的方式均可称为目视光通信。我们现在经常提 到的光纤通信与这些简单的视觉光通信完全不同，光纤通信是 由光通信逐步发展、演变而来的，是指以光波作载波传送信息 的通信方式。
2）光纤通信迅速发展 1974年贝尔实验室发明了制造低损耗光纤的方法，使光 纤损耗下降到1dB/km；而日本电话电报公司研制出了更低 损耗的光纤，损耗下降到0.5dB/km。美国于1976年在亚特兰 大成功地进行了码速为44.7Mb/s的光纤通信系统试验；日本 也于同年开始了64km、32Mb/s光纤通信系统的室内试验。
1.1.2 光纤通信发展趋势 1.宽带通信业务需求激增、光纤通信向超高速系统发展 光纤产品的大规模采用成为全球宽带通信网络飞速发展
的有力基础。网络的扩张又带来全球性传送业务的大增长， 这些业务需求包括Internet的蓬勃发展、大量的全球数据传 送，以及其他一些不断增长的先进业务。
视频娱乐节目：采用速率高达几十兆比特的数字电视， 提供同实物一样大的高分辨率、3D、真彩色视频娱乐节目。
3.实现光联网 波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量，但基本上是以点到点 通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能 实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话，无疑将增加新 的威力。 根据这一基本思路，光的分插复用器（OADM）和光的交叉连接设 备（OXC）均已在实验室研制成功，前者已投入商用。鉴于光联网具有 潜在的巨大优势，发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行研究， 特别是美国国防部预研局（DARPA）资助了一系列光联网项目，如以 Be11core为主开发的“光网技术合作计划（ONTC）”，以朗讯公司为 主开发的“全光通信网”预研计划，“多波长光网络（MONET）”和 “国家透明光网络（NTON）”等，在欧洲和日本，也分别有类似的光 联网项目在进行。
光纤通信基础知识ppt课件
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
通信概论课件光纤通信技术
光中继器
光中继器用于对光信号进行整形、再生和放大，以延长通信距离和提高通信质量。
光缆与光缆线路
光缆
光缆是光纤通信系统中的传输介质，由多根光纤和保护层组成，具有传输容量大、传输距离长等优点 。
光缆线路
光缆线路是指由光缆组成的通信链路，它包括光缆线路的敷设、连接和保护等环节。
05
光纤通信系统的性能指 标
色散容限
指光纤通信系统对信号色散的容忍程度。色 散会导致信号畸变，影响通信质量。光纤通 信系统的色散容限通常很高，可达数百至数 千公里。
06
光纤通信技术的发展趋 势
超高速光纤通信技术
总结词
随着信息社会的快速发展，对通信容量的需 求不断增加，超高速光纤通信技术成为研究 热点。
详细描述
超高速光纤通信技术通过提高信号传输速率 来提升通信容量，目前已经实现Tbps级别
散射损耗
光在光纤中传播时，由于光波与光纤中的物质发生相互作用而产生的损耗。包括 瑞利散射和米氏散射等。
光纤的色散特性
材料色散
由于不同波长的光在光纤材料中的传播速度不同而引起的色散。 通常只在短波长范围内显著。
波导色散
由于光纤的几何结构导致的不同波长的光在光纤中的传播常数不同 而引起的色散。主要影响多模光纤。
光子晶体光纤与光子束纤维
总结词
光子晶体光纤和光子束纤维是新型的光纤结构，具有独 特的光学特性和应用前景。
详细描述
光子晶体光纤是一种具有周期性折射率变化的光纤，可 以实现光的带隙传导和低散射损耗。光子束纤维则是一 种将光束约束在细小空间内的光纤结构，可以实现高功 率的光传输和激光加工。这两种光纤结构在光通信、光 学传感和激光雷达等领域具有广泛的应用前景。
THANKS FOR WATCHING
光中继器用于对光信号进行整形、再生和放大，以延长通信距离和提高通信质量。
光缆与光缆线路
光缆
光缆是光纤通信系统中的传输介质，由多根光纤和保护层组成，具有传输容量大、传输距离长等优点 。
光缆线路
光缆线路是指由光缆组成的通信链路，它包括光缆线路的敷设、连接和保护等环节。
05
光纤通信系统的性能指 标
色散容限
指光纤通信系统对信号色散的容忍程度。色 散会导致信号畸变，影响通信质量。光纤通 信系统的色散容限通常很高，可达数百至数 千公里。
06
光纤通信技术的发展趋 势
超高速光纤通信技术
总结词
随着信息社会的快速发展，对通信容量的需 求不断增加，超高速光纤通信技术成为研究 热点。
详细描述
超高速光纤通信技术通过提高信号传输速率 来提升通信容量，目前已经实现Tbps级别
散射损耗
光在光纤中传播时，由于光波与光纤中的物质发生相互作用而产生的损耗。包括 瑞利散射和米氏散射等。
光纤的色散特性
材料色散
由于不同波长的光在光纤材料中的传播速度不同而引起的色散。 通常只在短波长范围内显著。
波导色散
由于光纤的几何结构导致的不同波长的光在光纤中的传播常数不同 而引起的色散。主要影响多模光纤。
光子晶体光纤与光子束纤维
总结词
光子晶体光纤和光子束纤维是新型的光纤结构，具有独 特的光学特性和应用前景。
详细描述
光子晶体光纤是一种具有周期性折射率变化的光纤，可 以实现光的带隙传导和低散射损耗。光子束纤维则是一 种将光束约束在细小空间内的光纤结构，可以实现高功 率的光传输和激光加工。这两种光纤结构在光通信、光 学传感和激光雷达等领域具有广泛的应用前景。
THANKS FOR WATCHING
现代通信技术光纤通信技术 ppt课件
▪ 光纤色散的表示法：
• 光纤的色散系数D(λ) ——定义为单位光谱线宽光源在单位
长度光纤上所引起的时延差
D pk s m nm
• 最大时延差Δτ(群时延差）——描述光纤中速度最快和最慢
的光波成分的时延之差。时延差越大，色散就越严重。
• 光纤带宽——用光纤的频率特性来描述光纤的色散。
ppt课件
• 衡量光纤损耗特性的参数为衰减系数（损耗系数）α，定义为单位 长度光纤引起的光功率衰减
10lgPi dBk m
L Po
α(λ)为在波长λ处的衰减系数；Pi为输人光纤的光功率；Po为光纤输出的 光功率；L为光纤的长度
• 光纤的损耗特性是光纤的一个很重要的传输参数，它对于评价光纤 质量和确定光纤通信系统的中继距离有着决定性的作用。
n0
1
nrn012ar g
2
n2
r 0 r a r a
g是折射率分布指数;a是纤芯 半径；r是纤芯中任意一点到轴 心的距离。
g GI F SIF
使群时延差减至最小的最佳 折射率分布指数g为2左右
ppt课件
8
10lgPi dBk m
L Po
9.2.3 光纤的传输特性
光纤的损耗特性
• 光波在光纤中传输时，随着传输距离的增加，光功率会不断下降。 光纤对光波产生的衰减作用称为光纤的损耗。
▪ 瑞利(Relay)散射——由纤芯材料的微小颗粒或气孔等分子级的结构不均 匀引起的，瑞利散射系数与波长的四次方(λ4)成反比。
▪ 非线性散射：受激Raman散射；受激Brillouin散射。
• 其它损耗：
▪ 弯曲损耗：微弯损耗；宏弯损耗
▪ 连接损耗
▪ 耦合损耗
ppt课件
• 光纤的色散系数D(λ) ——定义为单位光谱线宽光源在单位
长度光纤上所引起的时延差
D pk s m nm
• 最大时延差Δτ(群时延差）——描述光纤中速度最快和最慢
的光波成分的时延之差。时延差越大，色散就越严重。
• 光纤带宽——用光纤的频率特性来描述光纤的色散。
ppt课件
• 衡量光纤损耗特性的参数为衰减系数（损耗系数）α，定义为单位 长度光纤引起的光功率衰减
10lgPi dBk m
L Po
α(λ)为在波长λ处的衰减系数；Pi为输人光纤的光功率；Po为光纤输出的 光功率；L为光纤的长度
• 光纤的损耗特性是光纤的一个很重要的传输参数，它对于评价光纤 质量和确定光纤通信系统的中继距离有着决定性的作用。
n0
1
nrn012ar g
2
n2
r 0 r a r a
g是折射率分布指数;a是纤芯 半径；r是纤芯中任意一点到轴 心的距离。
g GI F SIF
使群时延差减至最小的最佳 折射率分布指数g为2左右
ppt课件
8
10lgPi dBk m
L Po
9.2.3 光纤的传输特性
光纤的损耗特性
• 光波在光纤中传输时，随着传输距离的增加，光功率会不断下降。 光纤对光波产生的衰减作用称为光纤的损耗。
▪ 瑞利(Relay)散射——由纤芯材料的微小颗粒或气孔等分子级的结构不均 匀引起的，瑞利散射系数与波长的四次方(λ4)成反比。
▪ 非线性散射：受激Raman散射；受激Brillouin散射。
• 其它损耗：
▪ 弯曲损耗：微弯损耗；宏弯损耗
▪ 连接损耗
▪ 耦合损耗
ppt课件
光纤通信技术ppt课件
12
3．按光纤构成的原材料分类
（1）石英系光纤
石英系光纤主要是由高纯度的 SiO2 并掺有适当的
. 杂质制成，如用 GeO2 SiO2 和 P2O5.SiO2
作芯子，用 B2O3.SiO2作包层。目前这种光纤损耗最低、
强度和可靠性最高、应用最广泛。
（2）多组分玻璃光纤
例如用钠玻璃掺有适当杂质制成的光纤。这种光纤 的损耗较低，但可靠性不高。
3-30MHz 100—10m
同轴电缆短波无线电
30—300MHz 同轴电缆超短波无线电 10～lm
0.3—3 GHz 波导分米波无线电 lO—l cm
3—30GHz 10—1cm
波导厘米波无线电
30一300GHz 10一lm
105—107 GHz O．3～3×10-6 cm
波导毫米波无线电 光纤激光空间传播
30
光纤的损耗特性是光纤的一个很重要的传输参数，
它对于评价光纤质量和确定光纤通信系统的中继距离
有着决定性的作用。目前光纤在 1.55μm处的损耗可以 做到0.2dB／km左右，接近光纤损耗的理论极限值。
光通信
4
9.1.2 光纤通信系统基本结构与特点
光纤通信是以光波为载频、以光纤（光导 纤维）为传输媒质的通信方式。
光纤通信系统的基本组成如图9.2所示， 它包括了电收发端机、光收发端机、光纤光缆 线路、中继器等。
LD/LED
PIN/APD
图9.2 光纤通信系统组成
5
光纤通信系统由于采用了光纤传输信号 实现通信，因此，和其他通信系统相比，具 有一系列独特的优点： （1）频带宽，通信容量大 （2）传输损耗低，无中继距离长 （3）抗电磁干扰 （4）光纤通信串话小，保密性强，使用安全 （5）体积小，重量轻，便于敷设 （6）材料资源丰富
3．按光纤构成的原材料分类
（1）石英系光纤
石英系光纤主要是由高纯度的 SiO2 并掺有适当的
. 杂质制成，如用 GeO2 SiO2 和 P2O5.SiO2
作芯子，用 B2O3.SiO2作包层。目前这种光纤损耗最低、
强度和可靠性最高、应用最广泛。
（2）多组分玻璃光纤
例如用钠玻璃掺有适当杂质制成的光纤。这种光纤 的损耗较低，但可靠性不高。
3-30MHz 100—10m
同轴电缆短波无线电
30—300MHz 同轴电缆超短波无线电 10～lm
0.3—3 GHz 波导分米波无线电 lO—l cm
3—30GHz 10—1cm
波导厘米波无线电
30一300GHz 10一lm
105—107 GHz O．3～3×10-6 cm
波导毫米波无线电 光纤激光空间传播
30
光纤的损耗特性是光纤的一个很重要的传输参数，
它对于评价光纤质量和确定光纤通信系统的中继距离
有着决定性的作用。目前光纤在 1.55μm处的损耗可以 做到0.2dB／km左右，接近光纤损耗的理论极限值。
光通信
4
9.1.2 光纤通信系统基本结构与特点
光纤通信是以光波为载频、以光纤（光导 纤维）为传输媒质的通信方式。
光纤通信系统的基本组成如图9.2所示， 它包括了电收发端机、光收发端机、光纤光缆 线路、中继器等。
LD/LED
PIN/APD
图9.2 光纤通信系统组成
5
光纤通信系统由于采用了光纤传输信号 实现通信，因此，和其他通信系统相比，具 有一系列独特的优点： （1）频带宽，通信容量大 （2）传输损耗低，无中继距离长 （3）抗电磁干扰 （4）光纤通信串话小，保密性强，使用安全 （5）体积小，重量轻，便于敷设 （6）材料资源丰富
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ppt课件
信息量与已调载频的带宽有关，提高载频频率
理论上可增加有效传输带宽及系统的信息量。未来发展应尽可能提高
波段频率。
频率
波长
名称
紫外 线
10 0 TH z
1 m
可见 光线 (光 纤通信 用）
10 THz
10 m 10 0m
近红 外线 远红 外线
1 THz
• 1961年，氦氖气体激光器。 • 1970年，贝尔研究所的林严雄等人研制出能在室
温下连续工作的半导体激光器。
光源的问题得到解决！
ppt课件
12
1.1光纤发展简史
• 传输媒质的探索 1.大气传播
通信能力和质量受周围大气环境的影响很大，如雨可造 成30dB/km的损耗，浓雾衰减可达120dB/km
亚毫 米波
100 GH z
1 mm
毫米波(E H F)
10 GHz
10 mm
厘米 波(S H F )
10 0 mm
1 GHz
分米波(U HF)
1m 10 0 MHz
米波(VH F)
10 MHz
10 m
短波(H F)
1 MHz
10p0pmt课件 中波(MF)
4
1.1光纤发展简史
• 光通信的早期探索 • 目视光通信阶段（利用大气来传播可见光，由
几乎是一束平行线。如果把激光发射到月球上去，历经38.4万公里 的路程后，也只有一个直径为2km左右的光斑。
ppt课件
11
1.1光纤发展简史
• 1960年7月8日，美国科学家梅曼发明了第一台红 宝石激光器(LASER) ，给光通信带来了新的希望， 研究现代化光通信的时代开始。（在室温下不能 连续工作 ）
10dB/km的损耗意味着输入的信号传送1公里后只 剩下十分之一 20dB/km的损耗意味着输入的信号传送1公里后只 剩下百分之一 30dB/km的损耗意味着输入的信号传送1公里后只 剩下千分之一
ppt课件
13
1.1光纤发展简史
2.光学透镜波导管传输
ppt课件
14
1.1光纤发展简史
• 反射镜波导：用与光束传输方向成45度角的两个平行反射 镜代替透镜而构成。
光纤通信技术
ppt课件
1
第一章 光纤通信概述
• 光纤发展简史 • 光纤通信的特点 • 光纤通信应用类型 • 光纤通信系统涉及的产品
光传输设备 光纤光缆及附件 光电器件 测试仪器与专用工具
ppt课件
2
1.1光纤发展简史
• 通信系统的基本组成：信号源，发送机，传输通 道，接收机，信宿。 信号源：将信息送入发送机。 发送机：将信息以信号的形式连接到传输通道。 传输通道：链接发送机与接收机的桥梁。 接收机：从通道中提取信号，还原成信息。 信宿：接收通过接收机还原的信息。
• 光电话原理
贝尔用弧光灯或者太阳光作为光源，光束通过透镜聚 焦在话筒的震动片上。当人对着话筒讲话时，震动片随着 话音震动而使反射光的强弱随着话音的强弱作相应的变化， 从而使话音信息“承载”在光波上（这个过程叫调制）。 在接收端，装有一个抛物面接收镜，它把经过大气传送过 来的载有话音信息的光波反射到硅光电池上，硅光电池将 光能转换成电流（这个过程叫解调）。电流送到听筒，就 可以听到从发送端送过来的声音了。
1966年7月，英籍华裔学者高锟大胆预言：只要 能设法降低玻璃纤维的杂质，就有可能使光纤的 损耗从1000dB/km降低到20dB/km，甚至更低， 从而可以用于通信。
ppt课件
16
1.1光纤发展简史
光纤通信发明家高锟(左) 1998年在英国接受IEE授予的奖章
ppt课件
17
1.1光纤发展简史
• 1970年美国康宁公司用高纯石英生产出世界上第 一根低损耗光纤（20dB/km），开创了光纤通信 的新篇章。
ppt课件
7
1.1光纤发展简史
• 利用太阳光作光源，用硒晶体作为光接收器件， 成功进行了光电话的实验 ，传输距离200多米。
• 由于没有合适的光源及传输媒质，未得到发展。
• 意义：利用光波作为载波传送信息是可行的。
ppt课件
8
1.1光纤发展简史
• 要解决两个问题 1.有稳定的、低损耗的传输媒质 光在大气中的传送要受到气象条件的很大限制 使信号传输受到很大阻碍。 2.高强度的、可靠的光源 太阳光、灯光等普通的可见光源，都不适合作 为通信的光源。
ppt课件
10
1.1光纤发展简史
• 和普通光源相比，激光的优点 • (1)单色性好：
频率范围极窄，发散角很小，只有几毫弧，激光束几乎就是一条直 线。氦氖激光的谱线宽度，只有10-8nm，颜色非常纯。这种光波在 光纤中传输产生的噪声很小。 • (2)相干性高
从激光器发出的光可以步调一致地向同一方向传播，可以用透镜把 它们会聚到一点上，把能量高度集中起来，送入光纤。 • (3)方向性强
• 缺点： 现场施工中校准和安装十分复杂； 地面活动对波导影响很大;
ppt课件
15
1.1光纤发展简史
3.玻璃纤维传输 玻璃纤维（透明度很高的石英玻璃丝） ，人们用它制造 了医疗上用的内窥镜，如做成胃镜，可以观察到距离体内 1米左右的情况。但是它的衰减损耗特别大，只能传输很 短的距离。直到20世纪60年代，最好的光纤的损耗仍在 1000dB/km以上。这是不能用于通信的。
人眼来接收） 3千多年前，中国古代的烽火台 1650年，望远镜 1791年，法国人发明了灯信号和灯语 欧洲人的旗语 信号弹,交通灯
这些都不是真正的光通信！
ppt课件
5
1.1光纤发展简史
• 光电话
• 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”。
ppt课件
6
1.1光纤发展简史
ppt课件
9
1.1光纤发展简史
• 光源的探索 激光（LASER）：受激辐射的光放大。 它的产生基于伟大的科学家爱因斯坦在1916年 提出的一套全新的理论。 它的频率稳定，约为300THZ。 这种光的频率比已经广泛应用的微波（1GHz～ 40GHz）的频率高近万倍。激光来传送信息从理 论上来说，通信的容量可以比微波通信的容量也 大近万倍！
• 1970年被称为光纤通信元年。
ppt课件
18
1.1光纤发展简史
• 光纤通信技术发展的四个阶段
• 第一阶段（1970-1979）光导纤维与半导体激光器的研制 成功，使光纤通信进入实用化。1977年美国亚特兰大的光 纤市话局间中继系统称为世界上第一个光纤通信系统。