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光纤通信系统 精品课件 精品

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第1章 光纤通信系统优秀课件

第1章 光纤通信系统优秀课件

§1.2 基本通信系统
▪ 被导引线路比大气信道成本更高 ▪ 但被导引信道有许多优点
图1.2 部分导体传输线
§1.2 基本通信系统
图1.3 一般的光纤通信系统
§1.2 基本通信系统--1.2.1信源
§信源有多种物理形式，最常见的是将非电信
号转化成电信号的变换器 u如麦克风、摄像头
§无论是在电通信还是光通信中，信息在传输
出来
§光纤通信系统最常用的检测器：半导体光电
二极管 u通过检测器转换得到的电流与输入光波的 功率成比例 u检测得到的电流是驱动光源的电流的再现
§1.2 基本通信系统--1.2.6检测器
图1.10 模拟系统中不同参考点处的信号
§1.2 基本通信系统--1.2.7信号处理器
§模拟传输：信号处理器包括放大和滤波
之前都必定是电形态。
§1.2 基本通信系统--1.2.2调制器
§调制器的功能
u将电信号转换成适合传输的形态 u将这种信号加载到由载波源产生的载波上
§调制格式
u模拟、数字
§1.2 基本通信系统--1.2.2调制器
图1.4 模拟调制
§1.2 基本通信系统--1.2.2调制器 §数据速率
ubps—比特每秒
光对准到光检测器 u光的辐射方向与光纤的接收锥角相同。 一般的光检测器有大的表面积及大的接 收角，能实现有效耦合
§1.2 基本通信系统--1.2.5信道
图1.9 由光纤到光检测器的高效率耦 合。检测器可以接收到由光纤辐射出 的绝大部分光波
§1.2 基本通信系统--1.2.6检测器
§解调：从信道接收到的信息从其载波上分离
§1.1 历史回顾
§1960年激光器的发明，是实现大容量光通

光纤通信系统PPT课件

光纤通信系统PPT课件
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。

(医学课件)光纤通信系统PPT演示课件

(医学课件)光纤通信系统PPT演示课件

G.653色散位移单模光纤 按照ITU-T建议 G.654最佳性能单模光纤 G.655非零色散位移单模光纤
在1.55μm处实现最低损耗与零色散波长一致。 在1.55μm处具有极低损耗（大约0.15dB/km） 这种光纤综合了标准光纤和色散位移光纤最好的传输 特性，
特别适合于密集波分复用传输，所以非零色散光纤是 新一代光纤通信系统的最佳传输介质。
由于OH-造成的损耗峰， 处于推广实用阶段 使光纤可利用的波长增加100nm左右
9
3. 光纤的折射率径向分布图
n(r) n1 n1
纤芯 纤芯
n(r)
n2 包层 n1 n2
纤芯 纤芯
n2 包层
n2 包层
包层
r
2a 2b (a) 阶跃型光纤折射率分布图 2a 2b (b) 渐变型光纤折射率分布图
光纤的传输特性描述的是光纤的传输损耗、色散和
非线性效应。
14
4.2.3光纤的传输特性
1 光纤的损耗特性 2 光纤的色散特性 3 成缆对光纤特性的影响
4 典型光纤参数
15
1、光纤的损耗特性
吸收损耗
吸收损耗是由制造光纤材料本身以及其中的过渡 金属离子和氢氧根离子(OH－)等杂质对光的吸收而产生 的损耗，前者是由光纤材料本身的特性所决定的，称为 本征吸收损耗。
本章首先对光纤通信的发展历史做出回顾，然后对光
纤通信的特点进行说明，重点阐述光纤的结构、分类、 光波传输机理以及光纤通信系统各组成部分的工作原理。 最后，简要介绍了一些光纤通信新技术。
2
4.1.1 光纤通信发展简史
1960年，美国加州休斯实验室第一台固体红宝石激 光器 1961年，美国贝尔实验室氦-氢气体激光器 1966年，高锟提出带有包层材料的石英玻璃光纤 1970年，美国康宁玻璃公司首次制成了损耗仅为 20dB/km的低损耗光纤 1970年，美国贝尔实验室砷化镓铝半导体激光器

光纤通信技术-第七章-光纤通信系统PPT课件

光纤通信技术-第七章-光纤通信系统PPT课件
能传输监控、公务和区间信号; 能实现比特序列独立性，即不论传输的信息
信号如何特殊，其传输系统都不依赖于信息 信号而进行正确的传输。
1. 扰码
为了保证传输的透明性，在系统光发射机 的调制器前，需要附加一个扰码器，将原始的 二进制码序列进行变换，使其接近随机序列。 它是根据一定的规则将信号码流进行扰码，经 过扰码后使线路码流中的“0”、“1”出现概 率相等，从而改善了码流的一些特性。但是它 仍然具有下列缺点：
2. 可以用再生中继，传输距离长。数字通信系 统可以用不同方式再生传输信号，消除传输 过程中的噪声积累，恢复原信号，延长传输 距离。
3. 适用各种业务的传输，灵活性大。在数字通 信系统中，话音、图像等各种信息都变换为 二进制数字信号，可以把传输技术和交换技 术结合起来，有利于实现综合业务。
4. 容易实现高强度的保密通信。只需要将明文 与密钥序列逐位模2相加， 就可以实现保密 通信。只要精心设计加密方案和密钥序列并 经常更换密钥， 便可达到很高的保密强度。
光纤部分可根据所传信号的质量要求、传 输距离、适用场合等指标选单模光纤、多模光 纤或其他特ห้องสมุดไป่ตู้光纤。
光接收部分则采用和光发射部分相反的操 作，将光信号转换为电信号，然后再进行解复 用，然后将基带信号送给相关用户。
7.1.2 光纤通信系统的分类
光纤通信系统根据不同的分类方法可以划分 为不同类型。 1. 按系统所用光纤类型可将光纤通信系统分为单模 光纤通信系统和多模光纤通信系统； 2. 按光纤通信系统应用的场合分为公用型光纤通信 系统和专用光纤通信系统，如专网中的电力光纤 通信系统，铁道光纤通信系统，军用光纤通信系 统等；
不能完全控制长连“1”和长连“0”序列的 出现；
没有引入冗余，不能进行在线误码检测； 信号频谱中接近于直流的分量较大。

光纤通信_第7章 光纤通信系统PPT课件

光纤通信_第7章 光纤通信系统PPT课件

FOH FOH FOH FOH
123 … N 1 … N 1 … N 1 … 时隙
一帧
图7.11 数字信号的时分复用
PDH（Plesiochronous Digital Hierarchy）是指准同 步数字体系。根据国际电报电话咨询委员会CCITT （现改为国际电联标准化组织ITU-T）G.702建议， PDH的基群速率有两种， 即PCM30/32路系统和PCM24 路系统。 我国和欧洲各国采用PCM30/32路系统， 其 中每一帧的帧长是125μs，共有32个时隙（TS0～ TS31），其中30个为话路（TS1～TS15和TS17～ TS31），时隙TS0被用作帧同步信号的传输，而时隙 TS16用作信令及复帧同步信号的传输。
每个时隙包含8 bit， 所以每帧有8×32=256 bit， 码速 率为256 bit×（1/125 μs）=2.048 Mb/s。 日本和北美使 用的PCM24路系统， 基群速率为1.544 Mb/s。 几个基 群信号（一次群）又可以复用到二次群， 几个二次群 又可复用到三次群……。 表7.1是PDH各次群的标准比 特率。
模拟信号
输出信号
6
6
抽 样4
4
滤波
2
2
0
0
量化 3
67
5 12
6 3
7
5
1
2
解码
编码
011 110 111 101 001 010 (3) (6) (7) (5) (1) (2)
011 110 111 101 001 010 (3) (6) (7) (5) (1) (2)
图7.10 PCM编码和解码过程
PCM编码包括抽样、 量化、 编码三个步骤， 如 图7.10左半部分所示。 把连续的模拟信号以一定的抽 样频率f或时间间隔T抽出瞬时的幅度值， 再把这些幅 度值分成有限的等级， 四舍五入进行量化。 如图中把 幅度值分为8种， 所以每个范围内的幅度值对应一个量 化值， 这8个值可以用3位二进制数表示， 比如0对应 000， 1对应001， 2对应010， 3对应011， 4对应100， 5对应101， 6对应110， 7对应111。

精品课件-光纤通信原理

精品课件-光纤通信原理

由此可知，全内反射只能发生在光由光密介质入射到与光疏介质的
界面上，对于圆柱形光波导（纤），如果使纤芯中心部分的折射率 高于外包层的折射率，就有可能在纤芯和包层之间满足全内反射， 从而使光线“限制”在芯层内并以锯齿形连续反射光纤形式在光纤 中向前传输，直至传播到信息终端。
单模光纤和多模光纤
在光纤的受光角内，以某一角度射入光纤端面，并能在光纤 纤芯-包层交界面上产生全反射的传播光线，就可以称为入射 光的一个传播模式
由动画可以直观地看出：在阶跃多模光纤中，
不同模式的光信号到达终点所需的时间不相等。
时延
时延产生的后果会使输入脉冲信号发生“脉冲展宽”，产生多路径色散 或模间色散，在接收端信号会产生码间干扰。
由于时延（模间色散）的原因，阶跃多模光纤的工作带宽会受到严重影 响。
举例：P39 最大时延公式
2.梯度多模光纤
当β= 900 时，光纤会沿着平 行于两介质的界面传播，如图 2-3所示的光线②。这时的入 射种角介写质成 的临α界0 角，，我如们式称（它2为-3两） 所示。
即临界角由两种介质的折射 率n1和n2的比值决定的。
对于入射角α大于临界角α0
的所有光线，在光疏介质中没 有对应的折射光线存在，这些 光线在界面上全部被反射回光 密介质中，这种现象称为全内 反射，如图2-3所示的光线③。
3. 相对折射率差
举例：P36 例2-1
单模玻璃光纤的相对折射率差是0.2%； 多模玻璃光纤的相对折射率差是1%；
熟料光纤的相对折射率差是0.22～12%
但要注意： Δ与数值孔径和光纤的接受角也存在着一定的
数量关系。
表2-2列出了几种不同光纤纤芯的折射率是1.50时，Δ与数值孔径 和光纤的接收角的关系。

《光纤通信系统绪论》课件

《光纤通信系统绪论》课件

Part
03
光纤通信系统的关键技术
光纤技术
01
光纤材料
光纤通常由石英或塑料制成，具有低损耗和高透明度的特性，是光信号
传输的媒介。
02 03
光纤类型
根据传输模式的不同，光纤可分为单模光纤和多模光纤。单模光纤只传 输单一模式的光信号，适用于长距离传输；多模光纤传输多个模式的光 信号，适用于短距离传输。
详细描述
光纤通信系统的网络化将实现不同网络之间的互联互通，形成一个全球化的信息传输网 络。这将促进信息社会的深度融合和智能化，推动各行业之间的跨界合作和创新发展。 同时，光纤通信系统的网络化也将带来新的安全挑战，需要采取有效的安全措施和技术
手段来保障网络的安全稳定运行。
THANKS
感谢您的观看
光的调制
2
在发送端，利用调制器将
需要传输的信息加载到光
信号上。
光的解调
3 在接收端，利用解调器将
加载了信息的光信号还原 为原始信号。
光纤通信系统的应用领域
长途通信
光纤通信具有传输距离远、传输 容量大等优点，广泛应用于长途 通信网络。
军事应用
光纤通信技术在军事领域也具有 广泛的应用，如军事通信网络、 导弹制导系统等。
1970年代
光纤通信进入实用化阶段，开始 出现光纤通信实验系统。
1980年代
光纤通信进入大规模商用阶段， 光纤开始应用于长途通信网络。
光纤通信系统的基本原理
光的传输
光线在光纤中传输，通过 1
全反射原理保持光信号的 稳定传输。
光的放大
4பைடு நூலகம்
在传输过程中，利用光放 大器对光信号进行放大， 以补偿光信号的损耗。
传输距离

光纤通信原理 精品课 讲义(全套)PPT课件

光纤通信原理 精品课 讲义(全套)PPT课件

第二章 光纤和光缆
光纤作为光纤通信系统的物理传输媒 介，有着巨大的优越性。
本章首先介绍光纤的结构与类型，然 后用射线光学理论和波动光学理论重点分 析光在阶跃型光纤中的传输情况，最后简 要介绍光缆的构造、典型结构与光缆的型 号。
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
在高锟理论的指导下，1970年美国的 康宁公司拉出了第一根损耗为20dB/km的 光纤。
1977年美国在芝加哥进行了 44.736Mbit/s的现场实验，1978年，日本开 始了32.064Mbit/s和97.728Mbit/s的光纤通 信实验；1979年，美国AT&T和日本NTT 均研制出了波长为1.35μm的半导体激光器，
2.1 光纤的结构与类型
2.1.1
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。
图2.1 光纤结构示意图
2.1.2
光纤的分类方法很多，既可以按照光纤截 面折射率分布来分类，又可以按照光纤中 传输模式数的多少、光纤使用的材料或传 输的工作波长来分类。
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。
图1.1 贝尔电话系统
贝尔光电话和烽火报警一样，都是利 用大气作为光通道，光波传播易受气候的 影响，在大雾天气，它的可见度距离很短， 遇到下雨下雪天也有影响。
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1.1
光纤制备与应用的发展
包层是环绕纤心的圆柱形套层，可以是一层或多层，由特 性与纤心不同的玻璃或塑料制成，其折射率略小于纤心折 射率。
涂敷层是一种涂料的敷层，其作用是保护光纤不受外来的 损害，以增强光纤的韧性。
护套是由塑料制成的圆形保护套，用来维持光纤的机械强 度。
1.1
1.1.2
信宿的作用是将复原的原始信号转换成相应的信息，是传
输信息的归宿点。
1.2
1.2.2
光纤通信技术的发展
通信系统的分类
通信系统有多种分类方法。
(1) 按传输媒质的不同进行分类
可分为有线通信和无线通信两大类。
(2) 按通信业务和用途进行分类 可分为常规通信和控制通信等。 (3) 按传输信号的特征进行分类 可分为模拟通信系统和数字通信系统。
1.2
光纤通信技术的发展
(4) 按信息传递的方向与时间关系进行分类 可分为单工通信、半双工通信和双工通信。 (5) 按调制方式进行分类 可分为基带传输通信和调制传输通信。
(6) 按传输信号的复用方式进行分类
可分为频分复用、时分复用、码分复用三种复用方式的通
信。
1.2
1.2.3
光纤通信技术的发展
光通信概述
该光纤通信系统称为短波通信系统。光电探测器为管（硅 光电二极管）或（硅雪崩光电二极管）。信道为均匀多模 光纤.
1.2
光纤通信技术的发展
19世纪末迅速发展起来的以电信号（或光信号）为信息载
体的通信系统，称为现代通信系统。通信系统的一般模型
如图1.2所示。
图1.2
通信系统的一般模型
1.2
字信源。
光纤通信技术的发展
信源的作用是产生（形成）消息。信源分为模拟信源和数 发信机的作用是将消息变换成适于在信道中传输的信号。 信道是将信号从发信机传输到收信机的媒质或途径。 收信机的作用与发信机相反，完成解调、解码等任务，将 信号转换为信息。
2 1.2.2 通信系统 的分类
3 1.2.3 光通信 概述
4
1.2.4 光纤通信 的发展过 程简介
1.2
1.2.1
过程。
光纤通信技术的发展
通信系统的组成
所谓通信，从广义上讲就是信息从发信者传输到收信者的
消息是用以载荷信息的有次序的序列或连续的时间函数。 前者称为离散信息，后者称为连续信息。 通信系统中传输的具体对象是消息，这种传输利用通信系 统来实现。完成通信过程的全部设备和传输媒质，称为通 信系统。
1.2
光纤通信技术的发展
在光通信系统中，除了一些特殊场合使用可见光之外，现 代光纤通信系统一般使用近红外光，典型波长为1300 nm 和 1500 nm 相应的频率分别为 230 THz 和193 THz 。
2．光通信系统的分类与特点
光通信系统可分为两类：大气激光系统（无线光通信）和 光纤通信系统（有线光通信）。
第 1章
绪
论
第1章
绪
论
1
1.1
光纤制备与应用的发展21.2源自光纤通信技术的发展3
1.3
光纤传感技术的发展
1.1
光纤制备与应用的发展
1.1.1 光纤的结构 光纤一般是由纤心、包层、涂敷层及护套构成的，是一个 多层介质结构的对称圆柱体，其基本结构如图1.1所示。
图1.1
光纤的基本结构
纤心一般是由某种类型的玻璃或塑料制成的圆柱体，其直 径约为 5~85 m。
光纤制备与应用的发展
光纤发展史
光纤自1841年由 Daniel Colladon 通过实验发现了光线能 够沿着盛水的弯曲通道而传播以来，经历了一百多年的发
展（参见表1.1），现已经是通信的主要干线。
此外，各种特殊需要的光纤也应运而生，目前已有几十种。
1.2
光纤通信技术的发展
1 1.2.1 通信系统 的组成
图1.3
光的频谱图
1.2
光纤通信技术的发展

，介质中的波长为 m，则光的波长
根据定义，波长是光在一个周期时间内行进的距离。设真 空中光的波长为 和频率 f 之间的关系为
c/ f
m v / f / n
(1.1) (1.2)
式(1.1)和式(1.2)中，是真空中的光速， c 3 108 m/s ； n 为介质的折射率（石英光纤的折射率为1.5左右）； ν为光在介质中的速度 (n c / v) 。
1．基本概念 从广义上讲，凡是用光作为信息载波信号的通信称为光通 信。光通信系统使用电磁波谱中的可见光或近红外区域的 高频电磁波（约100 THz）。 有时又称为光波通信系统，以区别于频率低于5 个数量级 的微波（微波载波频率为1~10 GHz）通信系统。
1.2
光纤通信技术的发展
图1.3为光的频谱图，可以看出光的频率很高，响应带宽 也很宽，光通信充分利用了这一优点。
光纤通信技术是当代通信技术发展的最高成就，已成为现 代通信的基石。光纤通信得到如此飞速的发展，主要是因 为它具有一系列独特的优点：
1.2
光纤通信技术的发展
① 频带宽，信息容量大。
② 传输损耗低，传输距离远。
③ 制作光纤、光缆用的原材料资源丰富。 ④ 光纤作为信道具有体积小、质量轻的优点，便于通信 线路的敷设。 ⑤ 光纤通信系统的抗干扰能力强，使用安全。 但光纤信道也存在不足之处：①在敷设光纤、光缆时，弯 曲半径不能过小，否则光纤中传输的导模将成为辐射模而 损耗光能；②要求有比较好的光纤切断、连接技术；③分 路、耦合比较麻烦。
1.2
1.2.4
光纤通信技术的发展
光纤通信的发展过程简介
光纤通信经过 30 多年的发展，经历了5 个发展阶段，其 中已有五代光纤通信系统由试验研究进入了实用阶段。
(1) 第一代光纤通信系统 1978年，第一代光纤通信系统（多模光纤通信系统）正式 投入商业应用。光源为半导体激光器(GaAlAs LD)或发光 二极管(LED)，工作波长。
大气激光通信主要是指用激光作为信息的载波信号并以大
气为信道的通信系统。光纤通信系统主要是指用激光作为 信息的载波信号并以光纤为信道的通信系统
1.2
光纤通信技术的发展
大气激光通信系统和光纤通信系统构成了近代光通信系统。 下面对这两类光通信的特点做简要讨论 (1) 大气激光通信 大气激光通信是利用光波在空气中直线传播的特点，进行 大气传输的光通信。这种通信方式，其信道为大气，不需 要敷设任何通信线路，简单经济。 (2) 光纤通信