光纤通信原理

1、光纤通信原理光纤通信原理认识认识光纤、光缆光纤、光缆纤芯包层涂覆层护套层强度元件内护层光纤缆芯外护层单模：810 m多模：50 m125 m第一章第一章 概概 论论光纤：光纤：光缆：光缆：1 光纤通信及网络的概念光纤通信及网络的概念一、光纤通信一、光纤通信 以光作为信息载体，以光纤作为传输媒质以光作为信息载体，以光纤作为传输媒质的通信的通信发送发送(光源调制光源调制)中继中继接收接收(探测解探测解调调)技术。技术。二、光通信网络二、光通信网络 由光传输系统、光交换接点以及光终端设由光传输系统、光交换接点以及光终端设备组成的智能网络。备组成的智能网络。三、光纤通信的特点三、光纤通信的特点优点优点

2、：传输频带极宽，通信容量极大；传输频带极宽，通信容量极大； 传输距离远传输距离远; 串扰小，信号质量高；串扰小，信号质量高； 抗电磁干扰，保密性好；抗电磁干扰，保密性好； 便于运输和铺设；便于运输和铺设； 原材料丰富原材料丰富; 耐化学腐蚀。耐化学腐蚀。缺点：缺点：光纤弯曲半径不能过小；光纤弯曲半径不能过小； 光纤的切断和连接分路和耦合技术复杂。光纤的切断和连接分路和耦合技术复杂。四、光纤通信系统四、光纤通信系统发送端发送端光源经过调制光源经过调制中继中继放大整形再生恢复放大整形再生恢复再调制光源再调制光源接收端接收端光电转换光电转换放大整形放大整形再生恢复原信号再生恢复原信号中继器：中继器：

3、一般为光一般为光电电光模式。光模式。全光网络全光网络：采用光中继器：采用光中继器（光纤放大器）（光纤放大器）的光的光通信网络。通信网络。光纤光纤光光纤纤电缆电缆l19661966年年, ,华人高锟华人高锟(C. K. Kao)(C. K. Kao)博士发表论文博士发表论文“光频介质纤光频介质纤维表面波导维表面波导”，首次明确提出，首次明确提出 通过改进制备工艺通过改进制备工艺, ,减少原材料杂质减少原材料杂质, , 可使石英光纤的可使石英光纤的损耗大为下降损耗大为下降, , 并有可能拉制出损耗低于并有可能拉制出损耗低于20dB/km20dB/km的光纤的光纤, ,从从而使光纤可用于实用通信技术

4、之中。而使光纤可用于实用通信技术之中。2 光纤通信的发展光纤通信的发展光纤技术的迅猛发展光纤技术的迅猛发展 l19701970年年, ,美国康宁玻璃公司美国康宁玻璃公司(Corning Glass Co.(Corning Glass Co.）率先研制成功损耗为率先研制成功损耗为20dB/km 20dB/km 的石英光纤的石英光纤, ,取得了取得了重要的技术突破；重要的技术突破；1977年中国武汉邮电科学研究年中国武汉邮电科学研究院研制成功院研制成功0.85 m阶跃折射率多模光纤。阶跃折射率多模光纤。l经过近经过近3030年的发展，当前使用的单模光纤的损耗年的发展，当前使用的单模光纤的损耗已经降

5、至已经降至0.2dB/km 0.2dB/km ；l各种光纤器件在光纤系统中获得广泛应用，构筑各种光纤器件在光纤系统中获得广泛应用，构筑所谓的所谓的“信息高速公路信息高速公路” ；l相关的应用产业日新月异地蓬勃发展，涉及的部相关的应用产业日新月异地蓬勃发展，涉及的部门包括邮电、电子、电力、化工以及机械等行业，门包括邮电、电子、电力、化工以及机械等行业，形成一个年产值形成一个年产值10001000多亿美元的巨大市场。多亿美元的巨大市场。国外情况：国外情况： 美国的康宁公司、日本的藤仓公司美国的康宁公司、日本的藤仓公司国内情况：国内情况： 中国无锡法尔胜集团，老总周建松原来中国无锡法尔胜集团，老总周

6、建松原来只是高中毕业。从制造麻绳开始，到生产纲只是高中毕业。从制造麻绳开始，到生产纲缆建造江阴长江大桥、虎门大桥；投资生产缆建造江阴长江大桥、虎门大桥；投资生产光纤光纤(目前国内的目前国内的No.1)WDM+EDFA的优势：的优势：数十、上百数十、上百信道，传输信道，传输数千公里；数千公里；第一年第一年第二年第二年第三年第三年第四年第四年第五年第五年 性能价格比翻番速度性能价格比翻番速度光纤通信的容量有多大光纤通信的容量有多大?光波中心波长光波中心波长1.5 m，中心频率，中心频率1014Hzn目前商用水平：目前商用水平：312万路电话万路电话/纤纤n速率：速率：2.510Gb/s提高数据率的

7、途径提高数据率的途径n电复用电复用n光复用光复用密集波分复用密集波分复用 (DWDM)： 的量级的量级光时分复用光时分复用 (OTDM)光纤中光信号衰减多大光纤中光信号衰减多大? 普通单模光纤的损耗谱：普通单模光纤的损耗谱： 窗口：窗口：1.31 m光纤在光纤在20-1000GHz 范围范围： 0.40dB/km；1.55 m光纤在光纤在20-1000GHz 范围范围： 0.25dB/km； EDFA的带宽的带宽 4THz；损耗更小；损耗更小； 全波段光纤，全波段光纤，1.31.5 m，带宽更大，损耗更小。，带宽更大，损耗更小。*色散的影响色散的影响不同频率分量传输速度不同，信号畸变。不同频率

8、分量传输速度不同，信号畸变。克服色散克服色散*改善信号源改善信号源*色散管理：色散位移光纤，小色散光纤，色散色散管理：色散位移光纤，小色散光纤，色散补偿光纤，负色散及负色散斜率光纤补偿光纤，负色散及负色散斜率光纤*色散补偿措施：啁啾光栅等色散补偿措施：啁啾光栅等 强光非线性效应的影响强光非线性效应的影响受激散射效应：受激散射效应： 受激拉曼散射受激拉曼散射(SRS)，受激布里渊散射，受激布里渊散射(SBS)光学克尔效应：光学克尔效应： 自相位调制自相位调制(SPM)，互相位调制，互相位调制(XPM)，四波，四波混频混频(FWM)解决措施：解决措施：降低信号功率；光纤段有效传输长度；色散管降低信号功率；光纤段有效传输长度；色散管理的综合考虑理的综合考虑如何延长传输距离？如何延长传输距离？ 光光-电电-光中继改为用直接光放光中继改为用直接光放大取代电中继相干光通信；大取代电中继相干光通