第三章 光纤通信器件

VC-3
VC-4
复用段层网络 再生段层网络 物理层网络
27
电路层
低阶 高阶
通道层
SDH 传送层
段层 传输 媒质层
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SDH的承载业务
L5~7
Application
L4
TCP/UDP
L3
IP
L2 ATM FR PPP/HDLC LAPS SDL
L1
SDH
L0
WDM
FR: Frame Relay
6
7
MSOH
8
9
23
9列
261列
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SDH开销字节的分层
分支
分支
--分支组装
POH
--分支取出
POH插入 MSOH
MSOH
POH提取 MSOH
插入
提取
RSOH RSOH RSOH RSOH RSOH
插入
提取/插入
提取
载波
载波
光接口
光接口
光接口
物理线路
物理线路
终端
再生器
终端
通道层 复用层 再生层 物理层
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SDH的比特率
等级 STM-1
速率（Mb/s） 155.520
STM-4
622.080
STM-16 2488.320
STM-64 9953.280
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SDH的帧结构
STM-1的帧结构
125us 9x270=2430个字节
第1行
2
RSOH
3
4 AU PTR
5
净荷（含POH）
35

(4) 带状式光缆。
它是将4～12根光纤芯线排列成行, 构成带状光纤单元, 再将多个带状单元按一定方式排列成缆, 如图3-7(d)所示。
第三章 光纤通信系统
光纤 加强件 加强件 光纤
(a) 光纤 塑料骨架 隔热层
(b)
加强件 护套
综合护套 (c)
带状光纤 (d)
图 3-7 光缆的基本结构 (a) 层绞式; (b) 单位式; (c) 骨架式; (d) 带状
第三章 光纤通信系统 (1) 层绞式光缆。 这种光缆机械性能好, 具备优异的抗机械损伤能力, 特 别适用于架空敷设方式， 如图3-7(a)所示。
(2) 单位式光缆。
它是将几根至十几根光缆芯线集合成一个单位, 再由数 个单位以强度元件为中心绞合成缆, 如图3-7(b)所示。
(3) 骨架式光缆。
在铝带与阻水带之间放置撕裂绳以便于护套开剥， 如图3-7(c) 所示。
(2) 光 输 出 功 率 自 动 控 制 电 路 (APC, Automatic
Power Control)。 (3) ATC(自动温度控制电路)。 (4) 光监测。
第三章 光纤通信系统 4.光发射机的指标 (1) 有合适的输出光功率。
(2) 较好的消光比Ext。
(3) 调制特性要好。 3.3.2 光接收机 光接收机的作用是接收经光纤传输衰减后的十分微 弱的光信号, 从中检测出传送的信息, 放大到足够大后,
第三章 光纤通信系统
3.3 光端机的组成
3.3.1 光发射机 光发射机的作用是将电信号变成光信号, 然后送 入光纤中传输出去。 光发射机主要由光源、光源驱动 与调制以及信道编码电路三部分组成, 如图3-10所示。
第三章 光纤通信系统
AJC

本章对光的性质、光在光纤中的传输 和光纤通信的特点等加以介绍．
第一节 光纤通信的发展概况
光波的波长在微米级,频率为10＾14 HZ数量 级．由电磁波谱中可以看出,紫外线、可见光、红 外线均属于光波的范畴．
目前光纤通信使用的波长范围是在近红外区 内,即波长为0．8～1．8um．可分为短波长和长波 长波段,短波段是指波长为0．85um,长波长段是指 1．31um和1．55um,这是目前所采用的三个通信窗 口．
一．对光源的要求是：寿命长；有足够的
输出光功率；电光转换效率应不低于当前
半导体电子器件的转换率约10﹪；发射波长
必须在低损耗传输窗口附近；发光面积和
光束的发散角要小,谱线宽度要狭窄．
二、目前广泛使用的光源有半导体发光二极管和半 导体激光器,半导体光源有如下特点：
1、体积小,发光面积可以与光纤相比较,从而有较 高的耦合效率；
分路耦合不方便
第三节 光纤通信的基本组成
光纤通信是以光波做载波,以光缆作为
传输的通信系统．目前实用的光纤通信系
统,普遍采用的是数字编码、强度调制—直
接检波通信系统．它由常规的电端机、光
端机、光中继器及光缆传输线路组成,如图
2—2所示．该系统分为三大部分：光发送、
光传输和光接收,光发送完成电光转换任务,
2、光纤数字系统,它是用PCM数字电信号直接对光源进行强度调
制的系统．其通信距离长,传输质量高,是被广为采用的系统．
四、按传输的速率分类 1、低速光纤通信系统,一般传输信号为2Mbit/s或
8MBit/s． 2、高速光纤通信系统,它的传输信号速率为
34Mbit/s,140Mbit/s,以上的系统,有时把速率等于和高于 140Mbit/s的系统才称为高速光纤通信系统． 五、按应用范围分类 1、公用光纤通信系统,邮电部门应用的光纤系统称为公用 光纤通信系统．它包括光纤市话中继通信系统,光纤长途 通信系统,光纤用户环路系统． 2、专用光纤通信系统,指邮电部门以外的各部门应用的光 纤通信系统,例如电力、铁路、石油、广播电视,交通,军事 等的应用都称为专用光纤通信系统．

3、分类 光电二极管（PIN） 雪崩光电二极管（APD）
二、PIN光电二极管
1、结构
图3-13 光电二极管结构
2、工作原理画
PN结界面
电子和空穴 的扩散运动
内部电场N-----P 漂移运动
能带倾斜
当入射光作用在PN结时 如或果等光于子带的隙能( h量f ≥大E于g ) 发生受激吸收
在耗尽层
内部电场的作用，电子向 N区运动，空穴向P区运动
图 3 – 9 面发光型LED结构
② 边发光型LED结构 图3 - 10所示是采用双异质结InGaAsP/InP的边发 光型LED结构。 波长范围为1.3 μm 左右, 光束的水平反 散角为120°, 垂直反散角为25°～35°。 该型LED的 方向性好, 亮度高, 耦合效率高, 但发光面积小。
半导体激光器(LD)与发光二极管(LED)的比较
在光纤通信系统中, 最常用的光源器件便是半导体激 光器(LD)和发光二极管(LED), 二者均是用半导体材料构 成的, 能发出光波, 能通过调制技术携带数据信息, 实现 光传输。 这两种光源器件的比较见表3 - 1。 通过比较, 读者会进一步掌握这两种光源的异同及其应用。
光振荡的激励电流。某半导体激光器P - I曲线如图3 - 6 所示。
图 3 – 6 P - I曲
当激励电流I<Ith时, 有源区无法达到粒子数反转, 也无
法达到谐振条件, 自发辐射为主, 输出功率很小, 发出的是 荧光;
当激励电流 I>Ith时,有源区不仅有粒子数反转, 而且达
到了谐振条件, 受激辐射为主, 输出功率急剧增加, 发出的 是激光, 此时P - I曲线是线性变化的。 对于激光器来说, 要求阈值电流越小越好。
图 3 – 3 同质结砷化镓半导体激光器