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光纤通信系统与网络的背景知识PPT

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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

《光纤通信网络》课件

《光纤通信网络》课件

3 绿色能源技术
绿色能源技术将促进光 纤通信网络的能源可持 续发展。
总结
光纤通信网络具有大带宽、长距离传输和信号质量好的优势。未来，光纤通 信网络将进H技术和 ATM技术，实现高速、可靠的 数据交换。
优缺点
优点
光纤通信网络具有大带宽、长距离传输和信号质量好的优点。
缺点
光纤通信网络的成本高，且对电力依赖较大。
发展趋势
1 下一代传输技术
下一代传输技术将进一 步提高光纤通信网络的 速度和容量。
2 智能化网络管理
智能化网络管理将实现 光纤通信网络的自动化 和智能化运维。
《光纤通信网络》PPT课 件
介绍光纤通信网络的课件，内容涵盖了引言、技术基础、系统组成、优缺点、 发展趋势等方面，旨在向大家分享关于光纤通信网络的知识。
引言
光纤通信网络是一种高速、可靠的数据传输技术。本节将介绍光纤通信网络 的定义以及其发展历程。
技术基础
基本原理
光纤通信的基本原理包括折射、全反射和光 的传输。
光源
光纤通信使用的光源有激光器和LED。
主要器件
光纤通信的主要器件包括光纤、光纤连接器 和光纤衰减器。
检测器
光纤通信使用的检测器有光电二极管和光电 探测器。
系统组成
光纤传输系统
光纤传输系统采用WDM技术 和光纤放大器，实现高速、大 容量的数据传输。
光纤接入系统
光纤接入系统采用FTTH技术 和FTTB技术，将光纤引入用 户家庭和建筑物内部。

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。

光纤通信-PowerPointPresentation

光纤通信-PowerPointPresentation
第一讲 光纤通信概述
主要内容 ●光纤通信的发展史与趋势 ●电磁波的波谱 ●光纤通信系统基本组成 ●光纤通信的特点
教学重点 ●了解光纤通信的发展史 ●理解光在电磁波谱中的位置 ●掌握光纤通信所用光-波的波长范围 ●光纤通信的特点及光纤通信系统的组
成。
1
光纤通信是以光纤为传输媒质,以光信号为信息载体 的通信方式.
光 接 收 机
电 接 收 机
信 息 宿
电信号 光信号 光信号 电信号
输入
输出
输入
输出
6
光发送机
组成------ 半导体光源(核心)、驱动器和调制器。 功能----- 将待发送的电信号进行电/光转换,并将转换
出的光信号最大限度的注入光纤中进行传输。
7
光纤线路
功能：是把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变 (失真)和衰减传输到光接收机
2
光纤通信的发展史
1880年，美国科学家贝尔发明光电话 。光通信开始起源发展。 1960年,美国人梅曼发明第一台红宝石激光器 。 1966年，英籍华人高锟指出：如果能够减少玻璃中的杂质含量，就可以
制造出损耗低于20dB/km的光纤。 1970年是使光纤通信发展出现跨越的一年，美国康宁公司研制出了损耗
组成------ 光电检测器(核心)、放大器和相关电路 功能------ 将光纤传来的光信号进行光/电转换,并对
转换出的电信号进行放大和恢复.
9
光中继器
功能——将经过一段光纤线路传输后产生了失真的 光信号进行放大及再生后送入下一段光纤中传送从而 可延长光信号传输距离。
10
光纤通信的特点
• 传输衰减小，传输距离长。 • 传输频带宽，通信容量大。 • 抗电磁干扰，传输质量好。 • 体积小、重量轻、便于施工。 • 原材料丰富，节约有色金属，有利于环保。 • 易碎不易接续。

光纤通信概论课件

光纤通信概论课件

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THANKS
光纤放大技术
总结词
简化网络结构
详细描述
光纤放大技术简化了网络结构，减少了中继 站的数量，降低了网络的复杂性和成本。这 有助于提高网络的可靠性和可维护性，降低 运营和维护成本。
光纤放大技术
总结词
推动光网络发展
详细描述
光纤放大技术是推动光网络发展的重要支撑 技术之一。它促进了光网络的规模应用和发 展，使得光网络成为现代通信网络的主流技
光的衍射
光波在传播过程中遇到障碍物或孔隙时，会绕过障碍物或孔隙继续传播的现象。 衍射是光波的波动性的另一重要表现，它也是光学仪器和光通信中常用的技术手 段。
光的全反射
• 光的全反射：当光从光密介质射向光疏介质时，如果入射角大 于某一临界角，光波将在界面上完全反射回光密介质，而不能 进入光疏介质的现象。全反射是光纤通信中的重要原理之一， 它使得光波能够在光纤中实现低损耗、长距离的传输。
光纤通信面临的挑战
技术成熟度
虽然光纤通信技术已经取得了长 足的进步，但在一些特殊环境和 应用场景中，技术成熟度仍需进
一步提高。
成本与投资
光纤通信系统的建设和维护成本较 高，需要大量的资金投入，同时也 需要探索更加有效的商业模式。
网络安全与隐私
随着光纤通信网络的普及，网络安 全和隐私保护问题也日益突出，需 要加强技术和管理措施，保障网络 的安全和用户的隐私。
军事领域
光纤通信在军事领域中具有保 密性好、抗电磁干扰等优点， 广泛应用于军事通信。
企业和校园网络
光纤通信也广泛应用于企业和 校园网络的建设，提供高速、 稳定的数据传输服务。
02
光纤通信系统组成
光源和光发送机
光源

光纤通信基础知识ppt课件

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。

光纤通信原理-(全套)PPT课件

光纤通信原理-(全套)PPT课件

为了描述光纤中传输的模式数目，在
此引入一个非常重要的结构参数，即光纤
的归一化频率，一般用V表示，其表达式 如下：
V k 0 n m a2 2 0n m a2 C n m a2
1. 多模光纤
顾明思义，多模光纤就是允许多个模 式在其中传输的光纤，或者说在多模光纤 中允许存在多个分离的传导模。
光纤的作用是为光信号的传送提供传 送媒介(信道)，将光信号由一处送到另一 处。
中继器分为电中继器和光中继器(光放 大器)两种，其主要作用就是延长光信号的 传输距离。
1.3.2 光纤通信系统的分类
根据调制信号的类型，光纤通信系统 可以分为模拟光纤通信系统和数字光纤通 信系统。
根据光源的调制方式，光纤通信系统 可以分为直接调制光纤通信系统和间接调 制光纤通信系统。
1.2 光纤通信的主要特性
1.2.1 光纤通信的优点
1. 光纤的容量大
光纤通信是以光纤为传输媒介，光波为载 波的通信系统，其载波—光波具有很高的 频率(约1014Hz)损耗低、中继距离长
目前，实用的光纤通信系统使用的光 纤多为石英光纤，此类光纤在1.55μm波长 区 的 损 耗 可 低 到 0 . 1 8 dB/km， 比 已 知 的 其 他通信线路的损耗都低得多，因此，由其 组成的光纤通信系统的中继距离也较其它 介质构成的系统长得多。
图2.2 光纤的折射率分布
光纤的折射率变化可以用折射率 沿半径的分布函数n(r)来表示。
n r n n 1 2
r a r a
2. 按传输模式的数量分类
按光纤中传输的模式数量，可以将光 纤分为多模光纤(Multi-Mode Fiber，MMF) 和单模光纤(Single Mode Fiber，SMF)。

《光纤通信》课件

《光纤通信》课件

总结词
海底光缆通信系统是光纤通信的重要应用之 一，它实现了跨洋、跨国之间的高速、大系统利用光纤作为传输介质， 通过海底光缆将各个国家和地区连接起来， 实现了高速、大容量的信息传输。这种系统 广泛应用于国际通信、广播电视、金融交易 等领域，对于全球信息交流和经济发展具有 重要意义。
光纤通信系统组成
光发信机
将电信号转换为光信号，通过光纤传输。
光纤
传输光信号的介质，具有低损耗、高带宽等 特点。
光收信机
将光信号转换为电信号，实现信息的接收和 解调。
中继器
用于延长传输距离和提高信号质量，包括光 放大器、光检测器等组件。
02
光纤基础知识
光的本质与传播
光的波粒二象性
光既具有波动特性，又具有粒子 特性。在光纤通信中，利用光的 波动特性进行信息传输。
《光纤通信》课件
目录 Contents
• 光纤通信概述 • 光纤基础知识 • 光纤通信技术 • 光纤通信应用 • 光纤通信发展趋势与挑战 • 案例分析
01
光纤通信概述
光纤通信定义
01
光纤通信是一种利用光波在光纤 中传输信息的通信方式。它通过 光信号的调制和传输，实现信息 的传递和交换。
02
光纤通信具有传输容量大、传输 距离远、传输损耗低、抗电磁干 扰等优点，是现代通信网络的重 要组成部分。
光纤通信发展历程
1960年代
激光的发明为光纤通信奠定了 基础。
1970年代
低损耗石英光纤的研制成功， 为光纤通信的实用化创造了条 件。
1980年代
光纤通信进入实用化阶段，广 泛应用于电话、有线电视等领 域。
1990年代至今
光纤通信技术不断发展，传输 速率和传输距离不断提高，成 为现代通信网络的主流技术。

光纤通信基础（PPT版）

光纤通信基础（PPT版）

光纤通信基础（PPT版）
光纤通信技术，简称光纤通信，由纤芯，包层和涂层组成，内芯一般为几十微米或几微米，中间层称为包层，通过纤芯和包层的折射率不同，从而实现光信号在纤芯内的全反射也就是光信号的传输，涂层的作用就是增加光纤的韧性保护光纤。

光纤结构
光纤由纤芯，包层和涂层组成，内芯一般为几十微米或几微米，中间层称为包层，通过纤芯和包层的折射率不同，从而实现光信号在纤芯内的全反射也就是光信号的传输，涂层的作用就是增加光纤的韧性保护光纤。

光纤通信是利用光波作载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式。

发展历史
1966年英籍华人高锟博士发表了一篇划时代性的论文，他提出利用带有包层材料的石英玻璃光学纤维，能作为通信媒质。

从此，开创了光纤通信领域的研究工作。

1977年美国在芝加哥相距7000米的两电话局之间，首次用多模光纤成功地进行了光纤通信试验。

0.85微米波段的多模光纤为第一代光纤通信系统。

1981年又实现了两电话局间使用1.3微米多模光纤的通信系统，为第二代光纤通信系统。

1984年实现了1.3微米单模光纤的通信系统，即第三代光纤通信系统。

20世纪80年代中后期又实现了1.55微米单模光纤通信系统，即第四代光纤通信系统。

20世纪末或21世纪初发明了第五代光纤通信系统，用光波分复用提高速率，用光波放大增长传输距离的系统，光孤子通信系统可以获得极高的速率，在该系统中加上光纤放大器有可能实现极高速率和极长距离的光纤通信。

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5. Gigabit Ethernet (1Gb/s) 8 Channels
SuperNet Applications
100 miles
DARPA
100 miles
DOD Information Superiority Requires Terabit Battlefield Communications
3 光接收机
功放
线放
预放
N
光接收机
第三代光纤传输系统(3rd G)
光发射机 1 光发射机 2
MUX
EDFA+Raman
DEMUX
1 光接收机 2 光接收机 3 光接收机
光发射机 3
光发射机 N

功放
线放
预放
N
光接收机
拉曼泵浦系统放大
Beginning
From a paper
IEEE Communication Magazine,.
Review, Schawlow and Townes
Invent the Laser
Masers and Maser Communications System Laser Patent Number(s) 2,929,922
1960 Maiman世界上第一个红宝石激光器问世
Dr. T H Maiman with the first ruby laser
Outline
相关背景知识 光交换 光分组交换（OPS,OBS,OLS） 自动交换光网络（ASON) 城域光网络
背景知识
光纤通信的产生 ----------激光与光纤的发明 光纤通信系统的演变 ----------EDFA+DWDM的突破 光纤通信网的快速发展 ---------- 呼唤Switching+Buffering技术
next-generation optical network
A Road map of an all-optical Network
Technologies Innovations example:
Evolution of High Capacity DWDM system
OXC
Selected Paper ended
September 2003 Vol.41 No.9
After the Optical Bubble: The Reality Check Sudhir S. Dixit and Jacek Chrostowski
Next-Generation Optical Networks as a Value Creation Platform Botaro Hirosaki, Katsumi Emura, Shinichiro Hayano, and Hiroyuki Tsutsumi, NEC Corporation
Current optical networks
Key techniques Networks evolution
How Much is 10 Gb/s
1. ASCII Character (8 bit) 109 Char./s
(1000 books) 2. Voice Channel (64Kb/s) 155,000 Channels 3. HDTV (600Mb/s) Compressed (20Mb/s) 4. HIPPI (800Mb/s) 16 Channels 500 Channels 12 Channels
1966 高锟 理论预言 1970 康宁制出低损耗光纤(20dB/km)
1300、1550nm低损耗窗口光纤开发 单模光纤
静态单模LD
动态单模LD
1958 发表红宝石激光器论文
1958 scientific paper,
Infrared and Optical Masers, by Arthur L. Schawlow, and Charles H. Townes, Physical
光纤通信的产生--激光与光纤的发明
•雏形：古代烽火、手旗、灯光 1880年 贝尔的光电话 激光器
1960 Maiman发明红宝石激光器
光纤
1951 医用玻璃纤维（损耗1000dB/km）
1962 半导体激光器诞生（GaAs 870nm) 1965 ler 透镜光波导 70 年代室温工作LD(GaAsAI 850nm) 1300、1550nm 多模LD
st 光纤通信系统（1
G)
E D M U X
电解复用
E M U X
光发送
再生 中继
再生 中继 ( O/E/O )
光 接收
电复用
传统的光纤传输系统(第一代光纤传输系统）
第二代光纤传输系统(2nd G)
光发射机 1 光发射机 2 光发射机 3 光发射机 N
MUX
EDFA
DEMUX
1 光接收机 2 光接收机
1966 高锟 理论预言
1998 International Lecture by IEE, Prof Charles Kao inventor of fibre optics,
1970 康宁制出低损耗光纤(20dB/km)
2000， President Clinton announced the winner of National Medal of Technology of 2000 to Corning inc. Of inventors of low loss optical fiber For the 1970 team of corning scientists honored for breakthrough that transformed telecommunications, paved way for the internet. Donald B. Keck. Robert D. Maurer Peter C Schultz
Contents
Background of fiber optics Current optical networks Future of optical networks
Background of fiber optics
Optical fiber Laser Optical fiber Communication system