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《模拟光纤通信系统》PPT课件

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光纤通信课件 第 6 章 模拟光纤通信系统共132页

光纤通信课件 第 6 章 模拟光纤通信系统共132页
光纤通信课件 第 6 章 模拟光纤通信 系统
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——不 容忽视 的。— —爱献 生
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根

光纤通信系统模型介绍课件

光纤通信系统模型介绍课件
01
更宽频带：光纤通信系 统正在向更宽频带的方 向发展，以满足各种不 同应用的需求。
03
02
更长距离：光纤通信系 统正在向更长距离的方 向发展，以满足全球范 围内的通信需求。
04
更智能化：光纤通信系 统正在向更智能化的方 向发展，以满足网络管 理和维护的需求。
光纤通信系统的挑战与机遇
D
机遇：光纤通信技术不断发展，未来应用前景广阔
03
力、振动等物理量 光纤激光器：用于医疗、科研、
04
工业等领域的高精度激光设备
团队协作：鼓励学生组成团队，共同完成光纤 通信系统的设计和实施，培养团队协作能力。
光纤通信系统的研究方法
01
理论研究：研究光纤通信系 统的原理、技术、应用等
03
仿真研究：利用计算机仿真 技术，模拟光纤通信系统的 运行情况
05
跨学科研究：结合其他学科 的知识和技术，提高光纤通 信系统的性能和可靠性
02
光纤通信系统广泛应用于电信、互 联网、广播电视等领域。
光纤通信系统的组成
01
光源：产生光信号的设备，如激光 器或发光二极管
02
光纤：传输光信号的介质，如单模 光纤或多模光纤
03
光信号处理设备：对光信号进行放 大、调制、解调等处理的设备，如 光放大器、光调制器、光解调器等
05
网络设备：实现光纤通信系统互联 互通的设备，如交换机、路由器等
C 挑战：光纤网络的建设和维护成本较高
B 机遇：高速传输、大容量、长距离传输等优势
A 挑战：光纤损耗、传输距离、信号衰减等问题
光纤通信系统的教学策略
理论与实践相结合：讲解光纤通信系统的基本 原理，并让学生动手实践操作。

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。

模拟光纤通信系统99页PPT

模拟光纤通信系统99页PPT
模拟光纤通信系统
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对Байду номын сангаас不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根

光纤通信系统模型课件


谢谢您的聆听
THANKS
拉曼放大器
拉曼放大器利用拉曼散射 效应实现光的放大，具有 较宽的放大带宽和较低的 噪声。
半导体光放大器
半导体光放大器利用半导 体材料实现光的放大，具 有较高的响应速度和较低 的成本。
光接收技术
光电二极管
光电倍增管
光电二极管可以将光信号转换为电信 号，是光纤通信中的主要光接收器件 。
光电倍增管可以将微弱的光信号转换 为电信号，具有较高的灵敏度和较低 的噪声。
雪崩光电二极管
雪崩光电二极管具有较高的灵敏度和 较低的噪声，适用通信系统应用
电信网络
固定电话网络
光纤通信系统为固定电话网络提 供传输通道，支持语音通话和数
据传输。
长途和国际通信
光纤通信系统具有大容量和高速 度的传输能力，适用于长途和国
际通信网络的建设。
宽带接入
广播电视网
节目传输
光纤通信系统用于广播电视节目的传输，提供高 质量的视频和音频信号。
有线电视网络
光纤通信系统构建有线电视网络，实现信号的分 配和传输。
直播卫星
光纤通信系统支持直播卫星信号传输，为广播电 视节目的直播提供可靠保障。
05
光纤通信系统发展趋势
超高速率、超大容量、超长距离传
总结词
随着人们对信息传输需求的不断增长，光纤通信系统正朝着超高速率、超大容量 和超长距离的方向发展。
光纤通信系统可以提供高速宽带 接入服务，支持互联网接入、云
计算和大数据等应用。
电力通信网
调度自动化
光纤通信系统为电力通信网提供可靠的传输通道，支持调度自动 化系统的实时数据传输。
配电网自动化
光纤通信系统应用于配电网自动化建设，实现远程监控、控制和保 护等功能。

光纤通信系统 精品课件.ppt

❖ 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 光纤制备与应用的发展
❖1.1.2 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
1.2.2 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
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 ❖ 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
(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。
❖ 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.
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。

《模拟光纤通信系统》课件


光纤传输特性
探讨模拟光纤通信系统中光纤的传输特性，如衰减、 色散和非线性。
不同波长的光信号传输
研究模拟光纤通信系统中不同波长光信号的传输情 况，对比分析其优劣。
模拟光纤通信系统的调制与解调
1
调制方式
介绍模拟光纤通信系统中光信号的调制
解调方式
2
方式，如振幅调制、频率调制和相位调 制。
讲解模拟光纤通信系统中光信号的解调
发展趋势
展望模拟光纤通信系统的未来发展趋势，包括技术 进步和应用拓展。
优点
分析光纤通信系统的优势，如高速传输、大容量和抗干扰能力强。
缺点
探讨光纤通信系统的局限性，如高成本、易受损和安装复杂。
模拟光纤通信系统概述
基本原理
介绍模拟光纤通信系统的基本工作原理，包括光信 号的调制和解调。
构成要素
讲解模拟光纤通信系统的组成部分，如传感器、调 制器、接收器等。
模拟光纤通信系统的信道特性
பைடு நூலகம்
方式，如幅度解调、频率解调和相位解
调。
模拟光纤通信系统的应用
通信领域的应用
介绍模拟光纤通信系统在通信领域的广泛应用，如 电话、电视和互联网。
其他领域的应用
探讨模拟光纤通信系统在其他领域的应用，如医疗 设备、工业控制和科学研究。
结论
比较分析
对比分析光通信系统与模拟光纤通信系统的优劣， 以及各自的适用场景。
《模拟光纤通信系统》 PPT课件
这是一份关于模拟光纤通信系统的PPT课件，探讨了光纤通信系统的原理、优 劣，以及模拟光纤通信系统的概述。
光纤通信系统原理
1
基本原理
介绍光纤通信系统的基本工作原理，包括光信号传输和光纤传输特性。

光纤通信--模拟光纤通信系统(ppt 92页)

光检测器量子效率(%)，B为噪声带宽。
设光检测器为PIN PD, 光波长λ=1.31 μm, η=0.6，噪声带宽B=8 MHz，系统要求SNR=50 dB。 由式(6.14) 得到P s,min=2.86×107 mW, 或Pr=10lgP s,min=65.4 dBm。当然， 实际系统必须考虑光检测器的暗电流和前置放大器的噪声。 因而，实际灵敏度比极限灵敏度要低得多。
一般光纤线路有足够的带宽，可以假设信号在传输过程不 存在失真，只受到exp(αL)的衰减，式中α为光纤线路平均损耗 系数， L为传输距离。由于到达光检测器的信号很弱，光接收 机引起的信号失真可以忽略。在这些条件下，光检测器的输出 光电流
is=I0(1+m cosωt) (6.4)
均方信号电流
is2
Im
这种独特优点是：在光纤上传输的等幅、不等宽的方波 调频(SWFM)脉冲不含基带成分，因而这种模拟光纤传输系统 的信号质量与传输距离无关。此外，SWFMIM系统的信噪比 也比DIM系统的信噪比高得多。
上述光纤电视传输系统的传输距离和传输质量都达到了 实际应用的水平，而且技术比较简单，容易实现，价格也比 较便宜。 尽管如此， 这些传输方式都存在一个共同的问题： 一根光纤只能传输一路电视。这种情况，既满足不了现代社 会对电视频道日益增多的要求，也没有充分发挥光纤大带宽 的独特优势。因此，开发多路模拟电视光纤传输系统，就成 为技术发展的必然。
2. 脉冲频率调制(PFM)
脉冲频率调制方式是先用承载信息的模拟基带信号对脉冲 载波进行调频，产生等幅、等宽的频率受调的脉冲信号，其脉 冲频率随输入的模拟基带信号的瞬时值而变化。然后用这个脉 冲调频信号对光源进行光强调制，形成PFMIM光纤传输系统。
3. 方波频率调制(SWFM)
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本章主要介绍一些已经实用化或者有重要应用前景
的新技术，如光放大技术，光波分复用技术，光交
换技术，光孤子通信，相干光通信，光时分复用技
术和波长变换技术等。
h
2
7.1 光 纤 放 大 器
光放大器有半导体光放大器和光纤放大器两种类型。半 导体光放大器的优点是小型化，容易与其他半导体器件集成； 缺点是性能与光偏振方向有关，器件与光纤的耦合损耗大。 光纤放大器的性能与光偏振方向无关，器件与光纤的耦合损 耗很小， 因而得到广泛应用。
h
11
7.2 光波分复用技术
在 光 纤 通 信 系 统 中 除 了 大 家 熟 知 的 时 分 复 用 (TDM) 技术外， 还出现了其他的复用技术，例如光时分复 用 (OTDM) 、 光 波 分 复 用 (WDM) 、 光 频 分 复 用 (OFDM)以及副载波复用(SCM)技术。 本节主要讲述 WDM技术。
信号分开(解复用)，并作进一步处理，恢复出原信号
后送入不同的终端，因此将此项技术称为光波长分割
复用， 简称光波分复用技术。
h
13
衰 减 / (d B－·k)1 m
4.0 信 道间 隔
3.0 1~10 GHz
2.0
… 载00 1400 1600 1800
波 长 / nm
波长为980 nm的泵浦光转换效率更高，达10 dB/mW， 而且噪声较低，是未来发展的方向。
h
8
增 益 / dB
35.0
30.0
增 益 / dB
25.0
20.0
15.0
输 出 光 功 率 / dBm
10.0
I
I
I
I
5.0
I
0.0
I
噪 声 指 数 / dB
－ 5.0
I
－ 10.0 － 40 － 35 － 30 － 25 － 20 － 15 － 10 － 5 0
图7.6
中心波长在1.3 μm和1.55 μm的硅光纤低损耗传输窗口 (插图表示1.55h μm传输窗口的多信道复用) 14
h
15
TotBalitrateBitra/Cteh TotBalW ChanSnpealcing
1300
h
1500
1700 1n6m
h
17
2. WDM系统的基本形式
光波分复用器和解复用器是WDM技术中的关键 部件，将不同波长的信号结合在一起经一根光纤输 出的器件称为复用器(也叫合波器)。反之，经同一传 输光纤送来的多波长信号分解为各个波长分别输出 的器件称为解复用器(也叫分波器)。 从原理上讲， 这种器件是互易的(双向可逆)，即只要将解复用器的 输出端和输入端反过来使用， 就是复用器。因此复 用器和解复用器是相同的(除非有特殊的要求)。
h
12
7.2.1光波分复用原理
1. WDM的概念
光 波 分 复 用 (WDM ： Wavelength Division
Multiplexing)技术是在一根光纤中同时传输多个波长
光信号的一项技术。其基本原理是在发送端将不同波
长的光信号组合起来(复用)，并耦合到光缆线路上的
同一根光纤中进行传输，在接收端又将组合波长的光
光纤放大器实际上是把工作物质制作成光纤形状的固体激光 器，所以也称为光纤激光器。 20世纪80年代末期，波长为1.55 μm的掺铒(Er)光纤放大器 (EDFA： Erbium Doped Fiber Amplifier)研制成功并投入 实用，把光纤通信技术水平推向一个新高度，成为光纤通信 发展史上一个重要的里程碑。
WDM系统的基本构成主要有以下两种形式：
h
18
(1) 双纤单向传输。单向WDM传输是指所有光通路同时在一
根光纤上沿同一方向传送。如图7.7所示，在发送端将载有各
种信息的、具有不同波长的已调光信号λ1,λ2,…,λn通过光复用 器组合在一起，并在一根光纤中单向传输。 由于各信号是通
过不同光波长携带的，因而彼此之间不会混淆。在接收端通过
光解复用器将不同波长的信号分开， 完成多路光信号传输的
任务。反方向通过另一根光纤传输的原理与此相同。
1 光发射机 1
输 入 光 功 率 / dBm
图7.4 掺铒光纤放大器增益、 噪声指数和输出光功率与输
入光功率的关系曲线
h
9
7.1.3掺铒光纤放大器的优点和应用
EDFA有许多优点， 并已得到广泛应用。
EDFA的主要优点有：
(1)工作波长正好落在光纤通信最佳波段(1500～1600 nm)； 其主体是一段光纤(EDF)，与传输光纤的耦合损耗很小， 可达 0.1 dB。
h
3
7.1.1 掺铒光纤放大器EDFA工作原理
图 7.1掺铒光纤放大器的工作原理
(a) 硅光纤中铒离子的能级图； (b) EDFA的吸收和增益频谱
h
4
图7.2掺铒光纤放大器的特性
(a) 输出信号光功率与泵浦光功率的关系； (b) 小信号增益与泵浦光功率的关系
h
5
7.1.2 掺铒光纤放大器的构成和特性
h
6
图7.3光纤放大器构成方框图
(a)
光纤放大器构成原理图；
(b)
实用光纤放大器外形图及其构成方框图
h
7
掺铒光纤(EDF)和高功率泵浦光源是关键器件，把泵浦光与 信号光耦合在一起的波分复用器和置于两端防止光反射的光 隔离器也是不可缺少的。
对 泵 浦 光 源 的 基 本 要 求 是 大 功 率 和 长 寿 命 。 波 长 为 1480 μm的InGaAsP多量子阱(MQW)激光器， 输出光功率高达 100 mW, 泵浦光转换为信号光效率在6 dB/mW以上。
第 7 章 光纤通信新技术
7.1 光纤放大器
7.2 光波分复用技术
7.3 光交换技术
7.4 光孤子通信
7.5 相干光通信技术
7.6 光时分复用技术
7.7 波长变换技术
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第7章 光纤通信新技术
光纤通信发展的目标是提高通信能力和通信质量， 降低价格，满足社会需要。进入20世纪90年代以后， 光纤通信成为一个发展迅速、 技术更新快、新技术 不断涌现的领域。
(2) 增益高，约为30～40 dB; 饱和输出光功率大， 约为 10～15 dBm; 增益特性与光偏振状态无关。
(3) 噪声指数小， 一般为4～7 dB; 用于多信道传输时， 隔 离度大，无串扰，适用于波分复用系统。
h
10
(4) 频带宽，在1550 nm窗口，频带宽度为20～40 nm， 可 进行多信道传输，有利于增加传输容量。