光纤课件第一章

一、光纤通信的概念

什么是光纤？

光导纤维。可以传导光的玻璃纤维。是一种传输介质。定义：光纤是一种具有把光封闭在其中并进行传输的介质传输线（介质光波导）。什么是光纤通信？光纤通信则是用光波作为载波携带信息，以光纤作为传输介质传送光波信号的一种通信方式。定义：利用光导纤维（光纤）传输光信号的通信方式，称为光纤通信。光通信与光信号电通信：是以高频电磁波作为载波传输信息如：微波通信的电磁载波频率为GHz.传输的是电信号。光通信：是以光波作为载波传输信息

传输的是光信号。光波实质也是电磁波。频率高达1014Hz～1015Hz。光纤通信的光波波谱

光纤通信中的光波波谱在167THz～375THz之间，即波长在0.8μm～1.8μm之间，属于近红外波段。0.8μm～0.9μm称为短波长波段1.0μm～1.8μm称为长波长波段各种单位的换算公式如表所示。c＝3×108m/s1MHz（兆赫兹）＝106Hzλ＝c/f1GHz（吉赫兹）＝109Hz1μm（微米）＝10−6m1THz（太赫兹）＝1012Hz1nm（纳米）＝10−9m1PHz（拍赫兹）＝1015Hz1Å（埃）＝10−10m三、光纤通信系统简介

光纤通信是利用光纤传输光信号的通信方式。而现有的信号源产生的是电信号。

“光话”未能像“电话”那样得到发展，被冷落了。

原因有两个：

一是光源

没有可靠的高强度的光源

二是传输介质

没有稳定的低损耗的传输介质光话是一项伟大的发明，它证明了用光波作为载波传送信息的可行性。因此可以说贝尔的光话是现代光通信的雏型。2．光纤通信发展的实质性突破

1970年美国康宁公司制造出当时世界上第一根超低损耗为20dB/km的光纤。可以远距离传输。同年，美国贝尔实验室研制成功室温下可以连续工作的镓铝砷（GaAlAs）半导体激光器。

特点为：体积小，调制速率高，谱线宽度窄，功耗低，容易和光纤耦合，效率高，是光纤通信中的理想光源。

这两项研究成果的出现，使得光纤通信走上实用道路。1970年——称为光纤通信元年。

光纤通信的发展

光纤通信经过了40多年的发展，已经有五代光纤通信系统进行了使用。第一代光纤通信系统：

1977年在芝加哥相距7公里的两个电信局之间进行了数字光纤通信系统传输试验。使用的速率为44.736Mb/s，采用的光纤损耗为2.54dB/km，光源采用镓铝砷（GaAlAs）半导体激光器，工作波长为0.85μm（353THZ），

光电探测器采用硅材料制作。它成为第一代光纤通信的标志。第一代光纤通信的特征：

采用光波的工作波长为850nm（0.85μm），属于光纤的短波长波段，是光纤的第一个低损耗窗口。

使用的光纤为“多模光纤”

光纤损耗为2.5～3dB/km，光源采用镓铝砷半导体激光器，光电探测器采用硅材料的光电二极管

传输速率为50～100Mb/s中继距离为8～10公里用于城市内局间短距离数字传输系统、模拟电视。第二肝代光星纤通灯信系邮统：大约杂在19厕80年，诊进入勤了工丧作波辩长在1.绣31绪μm（13骗10造nm、23牵0T榨HZ）、伸使用多模展光纤传输方的第坏二代族光纤饥通信隔时代叼。该波广段是驳石英招光纤螺的第姿二个胁低损攻耗窗俘口，让光纤希损耗供为1dB童/k僵m，且皂有最低那的色藏散相应议的光烫源：长波育长铟草镓砷巷磷/铟磷晚（In严Ga互As问P/洗In前P）半府导体萍激光订器，光电责探测有器采跪用锗材份料的光纯电二况极管茂，传输柳速率逐为14面0Mb市/s，中继绑距离妄为20～40公里仓。第三崖代光贴纤通档信：19易83年实缝现了任使用单模灿光纤洽，在1.钓31订μm（13单10孙nm）波钞长传陷输的肥第三纺代光弦纤通泊信。单模叹光纤劲和多缎模光宋纤相评比：膊色散兰低得眼多，凝损耗堆也更会小，神损耗幻玉降至0.傍3～0.子5dB赢/k揪m中继腥距离什为50～60公里传输厕速率搜达1G筑b/粗s这一苹代光筒纤通晶信广宵泛地圆应用刑于长凶途干衣线和声跨洋兵海底油通信黎中。第四所代光扶纤通息信阶斥段：80年代准期后旦，进逆入了臣使用特种筋光纤在1.孩55鹿μm（15遇50鹅nm、19塑3T唉HZ）波编段上租传输园的第馅四代救光纤帜通信掘阶段蹄。1.隆55疗μm（15岁50挤nm）是石难英光逝纤的比最低翅损耗调窗口宰，狭为0.闸2dB叶/k蠢m，传沃输速瓶率可物达10悬Gb/舰s，中株继距狡离为80～15欣0公里勉。使用色散遗平坦睁光纤和非零晌色散啦光纤。光源与是分布变反馈狱激光吓器DF计B。在这课个时碧期，掺铒渠光纤你放大杂器(扇ED西FA取)的出面现成锐为光山纤通挑信发溪展史事上的赌重要榜里程磨碑。掺铒榜光纤揉放大煌器对1.秋55举μm波长台的光签信号当可以申直接蹄放大麦。掺铒腐光纤特放大踪蝶器研盖制的仆成功钟可进微行全慈光中角继。款降低共成本浓，提仪高传铺输质骂量。圆多方右面推强动了赶光纤茎通信忠的发错展。尤其贼是在波分撤复用WD画M光纤梢通信点系统渠中的橡应用宇。波分讽复用WD球M：将一辞根光毁纤分什割成踏多个穴光信脖道，李即在顺一根快光纤秃上传闹输多蚕路光甲波信讯号的磁一种院光纤赵通信派方式朝。从傻而可插以充梯分利期用光抓纤带框宽，稀有效论扩展膀通信储容量叙。这项伶技术郑使光毁纤通戴信进某入了狭高速桶光纤亭通信肾阶段算。波分郊复用瓣（WD隆M）一根领光纤涛同时驻传输几个距不同标波长的光跃载波预，每烦个光茶载波森携带不同泛的信估息--波分照复用剂（WD度M）1234

WDM光纤波分泡复用煮（WD男M）第五陡代光咬纤通铜信阶么段：自19期95年以兴来，浙光纤串通信咳的发循展进霉入了庙第五凉代。威其主撕要特罚征是——采用围了密膨集波快分复披用DW叔DM，对光给纤系因统传宴输容盼量进愤行扩杀容。截至20他09年,商用DW形DM系统娱容量咳已达16锣0×座10视Gb/楚s(朴1.惨6T食b/子s)炉,实验滑室水栽平为25牙6×奖42毕.7翅Gb互/s诵(1猛0.龄93强2T元b/迅s)光纤极通信歌趋势——全光旱通信鼓网全光预通信胆是指岛所有慰的信是号都湿是用狭光学孝的方拥法来凳处理菌的。全光亮通信某网：伪不仅蜓用光享波系挨统传狗输信污号，凡信号敢的交押换、榨复用碧、控地制和芒路由喷选择匆等全路部是弃在光兼域内最完成及，构秋成真返正的籍光波腐通信羞网。一、撤光纤摔通信齿的特像点优点裹：通信器容量棉大，盈传输鄙频带研宽。通信突容量取大—导—载蝴波频序率高悟。载波--建--车光波直频率送高达1014Hz～1015Hz传输膨频带废宽—卵——祖传输雕介质贤光纤站带宽体宽传输非介质--悠-道路光纤待带宽录高达25优THz一、份光纤径通信粮的特字点优点捡：损耗绢很小则，中糠继距逮离很仪长且耻误码倦率很金小.重量介轻、脉体积购小，舱便于笋敷设秒抗电世磁干咏扰性的能好一般仔电磁姜辐射恰的频拴谱和育光波须的频稻谱相巧距很姥远。光检击测器柄只对制某一箩波段暂的光柄波信摊号响泳应。泄漏朽小，据保密粒性能帝好光信牢号封柳闭束砌缚在窃光纤罢纤芯劲中传五输,表面惰涂消锦光剂.资源纺丰富含，节字约有暑色金顶属和励能源眯，具昆有经锣济价价值。化学缠性能楚稳定拼。抗信腐蚀她、不斧怕潮腐湿。米寿命介长。光纤固通信典的特虫点缺点宽：(1统)器件所昂贵恐。有猴些光漠器件(如激按光器笔、光绣纤放泽大器)比较电昂贵颈。(2乖)光纤起的机抱械强雪度差享。为壮了提梁高强巷度,实际详使用足时要检构成俗包含担多条披光纤伍的光蜜缆,在光役缆中对要有际加强絮件和券保护浩套。(3拒)不能锤传送拍电力蒜。有救时需茎要为肉远处书的接仍口或唐再生毁设备点提供亲电能,光纤剂显然浴不能右胜任昆。为倚了传演送电点能,在光玻缆系特统中葡还必川须额穗外使谦用金悬属导妇线进昼行电筝力传肤送。(4随)光纤污的维锈修比磁较困益难,需要项专用隶工具浑。光纤联通信处系统棋的基片本组晋成基本振光纤着传输蜡系统基本德光纤槽传输役系统麻有三默个组凡成部工分：1.光发局射机2.光纤驾线路3.光接英收机光发准射机光发酷射机许的功换能：是把电信刺号转换脸为光信教号，实毕现电/光转换帽，并恢用耦祸合技雪术把词光信格号最辟大限规度地决注入贵光纤遮线路云中。光发驶射机开的组颠成形坦式光发面射机酷的组惰成形倦式光发戏射机钟的组要成光发生射机右由光源、驱动瞒器、涝调制魂器和信道岭耦合黑器组成做。光源是光夹发射狮机的饥核心锄。光发舍射机鸽的性食能基万本上伏取决居于光源重的特违性。光源举的种升类目前坚广泛岂使用奏的光谜源有引三种半导寻体激饼光器LD半导悟体发弃光二绘极管LE态D动态堆单纵志模分错布反禁馈激喝光器DF舰B半导匆体激白光器LD：调制借速率杰高、拖发光涝谱线菌窄、甜发散堤角小段、容霸易和介光纤续耦合雄。适合瞎长距页离通胞信。半导宴体发富光二沈极管LE普D：寿命假长、六线性远好、棵温度蹄特性虽好、疼价格没低。适合罗短距辱离通参信。动态壁单纵世模分减布反甲馈激嗓光器DF续B：用于有线坚电视破网、密集斤波分茶复用岩系统DW吧DM。光源带材料在短扬波长吊波段顾使用镓铝坝砷（Ga尊Al温As）材料局的半符导体调激光虎器和肿半导半体发控光二摘极管在长挖波长盟波段虑使用铟镓退砷磷/铟磷帅（In畏Ga炎As发P/秒In手P）半导坟体激简光器电/光调斜制光发膝射机蚀把电酿信号嗓电转装换为递光信钉号的邀过程(常简戏称为屡电/光或E/凯O转换)，是参通过梨电信搞号对谜光波栗的调仁制而拳实现伤的。实现虚光通佣信，塔首先酸要解哈决如签何将隔信号银加载打到光建源发夏射的阁光载制波上握，即菜光的钱调制饭。在光结纤通暂信中卖根据划调制龟和光堂源的秃关系程，光傅调制姜可以化分为究两种前。电/光调撤制方鱼式有适两种滚：直接炊调制年（内者调制黄）间接叹调制(外调误制)直接摄调制游（内太调制缘瑞）直接纸调制水是用征电信溪号直鸽接作断用于烂电源鉴的驱最动电询流，重即成获为驱跌动电但流信悠号。属使半搭导体时激光番器或痒发光乎二极漂管的寸输出吗光波间的功繁率随栽驱动偷电流个信号牺变化圆而变姐化。星称为光强筝调制IM。直接苗调制——光源找和调退制器膀成为富一体咬。内调祖制：帆光波葛的产钞生和繁调制少同时珠在光品源内挡部完敏成。吧光波冷产生是的同资时信炊息就周加载梳了。优点帖：这现种方皮案技承术简沃单，赌成本盟较低旷，容鼠易实详现。缺点户：调乐制速转率受渴激光打器的其频率恨特性猾所限城制。光纤光纤肿线路停的性教能主怠要由屈缆内百光纤我的传塞输特罚性决阶定。光纤非的两渠个传便输特装性：损耗和色散对光腹纤的言要求列是：损耗和色散这两辅个传被输特寺性参界数都裁尽可织能地孙小。要有补足够此好的困机械筛特性探和环颠境特天性。例如堂，在扁不可榴避免注的应库力作理用下台和环脾境温杰度改迷变时借，保胖持传枪输特漫性稳捆定。光纤石英喂光纤颤分为多模照光纤和单模弱光纤单模阻光纤降的传悟输特迹性比预多模缝光纤却好，道价格胃比多别模光桥纤便激宜，戏因而我得到疾更广个泛的叫应用接。单模辛光纤乘配合暮半导本体激神光器毕，适割合大岩容量卵长距突离光缓纤传智输系炼统。多模辛光纤哀配合黑半导鸣体发挨光二许极管垃更加评合适仔小容伐量短凯距离沿系统蝴。如半局域刷网。光纤在0.魂85哥μ否m、1.研31村μ井m和1.扔55毁μ浆m是三论个损胖耗很倡小的永波长淋“窗谜口”立。在这郑三个让波长沃窗口置损耗若分别欧小于2d县B/畜km、0.盗4秒dB善/k抗m和0.之2雪dB泰/k柔m。光纤棉通信是系统奸的工抹作波口长都冒选择街在0.芳85捕μ煎m、1.令31鸣μ为m或1.晓55厌μ自m，特扰别是1.宗31傍μ术m和1.棋55详μ惨m应用裙更加霜广泛此。3.光接辱收机光接语收机传的功记能：把从誉光纤割线路步输出摸、产荡生畸贷变和意衰减担的微苹弱光喘信号休转换婆为电即信号旱，并纷恢复消成发两射前怀的电塌信号筑。光接艘收机津由光检柜测器、前置金放大通器、放大弃器和相关鸽电路组成施。光接裁收机坡最重能要的鄙特性杏参数