《光纤传输技术》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。
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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。
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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。

波长（µm） 系统类型
0.85
IM/DD
光纤 多模
BL(Gb/s·km) 年代
2
1978
1.3
IM/DD
单模
第1章 绪论
1.1 光通信发展史 1.2 国内外光纤通信技术发展概况 1.3 光纤通信系统的基本构成
第1章 绪论
1.1 光通信发展史
1.1.1 现代通信的发展
人类社会出现后，人与人之间就需要信息交流。原始社会 人们可以靠声音（语言）、肢体动作（肢体语言）或面部表情 等交流信息，这就是原始的通信，是人们面对面的交流。
60年代最好的光纤传输衰减为1000dB/km，即传输1km， 光功率降到原来的1/10100≈0，因而这种光纤不可能用作通 信媒质。当时没有人相信光纤可以用于通信，也没有人从 事光纤用于通信的研究。英藉华人学者高锟博士的贡献在 于理论上证明这样大的传输衰减是由于光纤中杂质吸收和 散射引起的。如将光纤提纯，则传输衰减可以降到可在通 信中实用的程度（最初提出的指标是20dB/km）[1].这一贡 献具有深远意义，完全改变了通信容量不适应社会发展的 需求，推动了信息社会更快地到来。由于这一贡献，高锟 博士获得了2009年诺贝尔物理学奖。
第1章 绪论
2.半导体激光器性能的突破
1960年发明的第一个激光器是红宝石(固体)激光器，不久 （1961年）半导体激光器研制成功，但当时需要在低温(液氮) 下脉冲工作。后来采用异质结技术使激光器可在常温下连续 工作，但开始只有数小时甚至数分钟的寿命，由于寿命极短 不能实用化。经过一段时间的努力，才研制成功可实用的半 导体激光器。现在的半导体激光器的性能有了极大的提高， 其寿命可达106小时，甚至达108小时，功率可达10 毫瓦量级 (泵浦激光器可达几百毫瓦),可调谐范围几百GHz,线宽低到 1―10MHz(外腔激光器能达几十kHz)，适用于各种光通信系统， 为光纤通信实用化打下了基础。激光器价格也在不断下降， 干线通信系统所用激光器已降到千美元量级；几十美元，甚 至几美元的半导体激光器可用于接入网系统。

《光纤传输网简介》PPT 课件
光纤传输网是一种高速、高效的数据传输技术，通过光信号在光纤中传输数 据。本课件将介绍光纤传输网的定义、基本原理、组成部分、应用领域、优 势和局限以及发展趋势。
什么是光纤传输网？
光纤传输网是一种高速、高带宽的传输网络，利用光信号在光纤中传输数据。它的优势包括信号传输速 度快、抗干扰性能强、传输距离远等。
光纤传输网在医疗影像 传输、远程手术等方面 有着重要的应用。
光纤传输网的优势和局限
优势
• 高速传输 • 抗干扰性强 • 传输距离远
局限
• 光纤敷设成本高 • 对环境要求严格 • 维护困难
光纤传输网的发展趋势
1
更高带宽
随着数据需求的增加，光纤传输网将不断提升带宽，满足日益增长的数据传输需求。
2
智能化技术
光纤传输网将与智能化技术相结合，实现网络的自动化管理和智能化维护。
3
代
光纤传输网将与5G技术相结合，为5G时代的高速无线通信提供强大的支撑。
总结与展望
光纤传输网是现代通信技术的重要组成部分，具有广阔的应用前景。随着技 术的不断发展，光纤传输网将继续发挥重要作用，推动信息社会的发展。
光纤传输网的基本原理
光纤传输网利用光的全内反射原理，将信息转换成光信号，并通过光纤传输到目标地点。光信号的强弱 表示不同的数据，而光纤的高折射率和低损耗保证了信号的传输质量。
光纤传输网的主要组成部分
光纤
作为信息传输的介质，具有高折射率和低损 耗的特点。
光探测器
接收光信号并将其转换为电信号的设备，常 用的光探测器有光电二极管和光电晶体管。
光源
产生光信号的设备，常用的光源有激光器和 发光二极管。
光纤连接器

当然这当中会有非线性的影响，但是在大部分数据区域是可行的
功放电路 因此，可以根据毫安表有无变化判断在信号传输过程中调制信号幅度是否过大，也可以判断是否有截止削波失真。
光电二极管的伏安特性及其测定方法
偏置电流Id
BG1 光纤 反向偏压情况下，在很大范围内光电流与偏压和负载电阻几乎无关，故在可视为恒流源。
0.00 3.69 7.00 10.94 14.09 17.56
0.00 3.70 7.02 10.95 14.09 17.59
Part 1 系统组成 取消了反向伏安特性的步骤，只测量SPD的光电曲线
LED偏置电流与无截止畸变最大调制幅度关系的测定
Part 2 LED驱动及调制电路： W1和W2的变化声音音质关系不明显。
因此可以把Po和Uo的关系联系起来。
LED驱动及调制电路
Part 3 光电二极管的伏安特性及其测定方法 YOF-B型音频信号光纤传输技术实验仪
把发送器的调制端接入便携式收录机的音频信号，连接功率放大电路，并接上小音箱，实验整个音频信号光纤传输系统的音响效果。
测定光电二极管的反向伏安特性曲线
Part 4 SPD特性 取消了放大电路幅频曲线的测定
把发送器的调制端接入便携式收录机的音频信号，连接功率放大电路，并接上小音箱，实验整个音频信号光纤传输系统的音响效果。
尝试编排一个适合文科学生的选修实验科目
实验仪器：
YOF-B型音频信号光纤传输技术实验仪 DF1027B低频函数信号发生器 双踪示波器 数字万用表 小型便携式收录机 外接小音箱 信号线﹑导线若干
实验原理：
偏置电流Id 当然这当中会有非线性的影响，但是在大部分数据区域是可行的 加了光功率计设计作为选作步骤 取消了反向伏安特性的步骤，只测量SPD的光电曲线 LED—传输光纤组件电光特性的测定 把发送器的调制端接入便携式收录机的音频信号，连接功率放大电路，并接上小音箱，实验整个音频信号光纤传输系统的音响效果。

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。

高速调制时激光器的输出谱线
动态单纵模激光器
为降低光纤色散，希望光源的谱宽尽可 能窄，要求激光器工作在单纵模状态。 在高速调制下仍然可以工作在单纵模的 半导体激光器称为动态单纵模激光器。 实现动态单纵模的方法很多，应用最为 广泛的是分布反馈式激光器。
分布反馈式激光器
结构与F－P激光器不同，不靠解理面形成 的谐振腔工作，而是依赖沿纵向分布的光栅 工作。
P-I特性
存在阈值电流Ith：当注入电流小于Ith时， 自 发 辐 射 发 光 ； 当 注 入 电 流 超 过 Ith 时 ， 受激辐射发光；输出功率与注入电流基 本保持线性关系。
对温度很敏感：随着温度的升高，阈值
电流增大，发光功率降低。需进行温度
控制。有
I th
(T
)
I0
exp
T ( T0
)
LD组件内部结构
半导体PN结光源
发光二极管的工作原理：PN结在正向偏 置时，N区的电子及P区的空穴会克服内建 电场的阻挡作用，穿过结区(扩散运动超过 漂移运动)，从P区到N区产生净电流。电子 与空穴在扩散运动中产生复合作用，释放 出光能，实现发光。这种发光是一种自发 辐射，所以发出的是荧光。由于这种发光 是正向偏置把电子注入到结区的，又称为 电致发光。
半导体激光器的光谱
半导体激光器的发光谱线较为复杂，会 随着工作条件的变化而发生变化。
当注入电流低于阈值电流时，激光器发 出的是荧光，光谱较宽；当电流增大到 阈值电流时，光谱突然变窄，强度增强 ，出现激光；当注入电流进一步增大， 主模的增益增加，而边模的增益减小， 振荡模式减少，最后会出现单纵模。
温度升高时激光器的发射谱的峰值波长 向长波长方向移动
调制特性——LD模拟调制

发展历程
追溯了光纤传感技术从非线性效应研究开始的 发展历程和里程碑事件，以及吸引人才和投资
光纤传感技术分类
光纤光栅传感技术
介绍光栅的原理和各种方 案，以及光纤光栅传感技 术在结构健康监测、生物 医学、石油勘探和环境监 测等方面的应用。
基于光纤拉曼效应的 传感技术
介绍拉曼散射等原理，以 及拉曼散射和光纤相互作 用的技术，包括其在温度、 压力、化学物质探测和医 学诊断中的应用。
光纤传感技术不受电磁干扰和化学物质影 响，具有极高的抗干扰能力。
光纤传感技术的未来发展
1
光学器件的进一步改进
随着科技的发展，光学器件的性能不
传感器的小型化和集成化
2
断提升，为光纤传感技术带来了更多 可能性。
随着智能物联设备越来越多地应用于
生活和工业领域，传感器的小型化和
集成化将是发展的一个重要趋势。
《光纤传感技术》PPT课 件
介绍光纤传感技术的定义，应用领域和优势，以及介绍本次课件将要探索的 内容分类和应用领域。让我们一起了解这项重大的技术进步！
光纤传感技术原理
基本原理
介绍了光纤传感技术的光波传输原理、光纤的 制作、以及光纤中不同波长的色散特性。
工作原理
讲解了光纤传感技术与不同物质之间的交互作 用原理，包括对温度、压力、声音、气体和液 体等的响应。
液位和流量检测
在化工和供水等行业中，使 用光纤传感技术来监测液位 和流量变化。
光纤传感技术的优势ຫໍສະໝຸດ 1 精度高2 可靠性强
光纤传感技术具有高灵敏度和高分辨率， 可提供精确的量测结果。
光纤传感技术在极端环境中依然可以工作 正常，并具有长时间的稳定性。
3 长寿命
4 抗干扰能力强

光通信在中国的发展
光通信在中国的发展
光纤网络的分类
SST终ST终MSTM终端ST端MS-终T1-终端MST1终6M-端ST6M1终端S-T6端M1S-终T1-终6端MST1终6M-端ST6M1终端S-T6端M1S-终T1-终6端MST1终6M-端ST6M1终端-T6端M1-终1-6端M16-端61-616光光中(光3中(光R继3中(光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器R)继3中(器R)继3器R)继器)器光光中(光3中(光R继3中(光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器R)继3中(器R)继3器R)继器)器
光光中(光3中R继中)继器继器器 (光3(光R3中(光R)3中(光R)继3中(光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中(器光R)继3中器R)继中器)继器继器器 (光3(R3中R) )继器 (3R)
SST终ST终MSTM终S端TSM端终-T终1-SM端T终1M6-S端TM6终1S端-TSM端6终1-T终1-SM端6T终1M6-S端TM6终1S端-TSM端6终1-T终1-SM端6T终1M6-S端TM6终1端-TM端6终1-1-M端616-端61-616
G.655
20 10
G.653
0 -10 -20
1300
1400
波长(nm)
1500
1600
1700

• OTN借鉴SDH的开销思想，引入丰富的开销，使OTN真正具有 OAM&P能力；
• OTN定义了OCH、OMSn、OTSn三个光层概念，其中OCH通过数字 域的三个子层OPUk、ODUk、OTUk来实现；
• OTN定义了网络接口（域内、域间）； • OTN引入了带外FEC，增强了线路的容差性；
OTN层次结构及接口
Reduced functionality OTM interface
OTN结构关联关
系 Client
OH
Client
Wrapper
Associate d overhead
OH
OPUk
OH
ODUk
OCh Payload Unit (OPUk) OCh Data Unit (ODUk) FEC OCh Transport Unit (OTUk)
12 3 4 56 78 1 23 4 56 7 81 2 34 56 7 8 12 3 4 5 67 81 23 4 5 67 8 1 23 4 5 6 7 8
O A 1
O A 1
O A 1
O A 2
O A 2
O A 2
T 1 5 4 2 5 1 0 - 0 0
• 复帧定位信号 － MFAS （1 Byte）, 256帧构成一
• 分层：OCH、OMSn、OTSn
Clients (e.g. STM-N, ATM, IP, Ethernet)
OCh substructure
• 接口：OTM-n.m、OTM-nr.m、OTM-0.m ➢ n表示最高容量时承载的波数； ➢ m表示速率，取值范围为1(OTU1)、2(OTU2)、
3(OTU3)、12(OTU1和OTU2混传)、23(OTU2和 OTU3混传)、123(OTU1、OTU2、OTU3混传)； ➢ r表示该OTM去掉了部分功能，这里表示去掉了 OSC功能；0表示单波； ➢ OTM-nr.m加上OSC信号就变成了OTM-n.m；

36字节
V1
V2
V3
V5
TU-12 V4
J2
N2
VC12 K4
C12
35字节
R TS0 R TS0 R TS0 R TS0
34字节 34字节
TS16 TS16 TS16 TS16 精选课件ppt
TS31 R TS31 R TS31 R TS31 R
26
2048KB/S 到STM-I的映射和复用
V4 K4 R
西侧线路信号 STM-N
OAM
REG
东侧线路信号 STM-N
精选课件ppt
9 9
基本网元----DXC
兼有同步复用、分插、交叉连接、网络 的自动
恢复与保护等多项功S能DH的支路S信D号H 设备。
STM-N
DXC
STM-N
PDH支路信号
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10
SDH网络拓扑
线形网
TM
ADM
树形网
TM
J1 高阶通道踪迹字节
B3 高阶通道误码监视BIP-8字节
C2 高阶通道信号标记字节
G1 通道状态字节
F2 高阶通道使用者通道字节
H4 位置指示器
F3 高阶通道使用者通道字节
K3 自动保护倒换（APS）通路，备用字节
N1 网络营运者字节
VC-3或VC-4
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32
高阶通高道阶开通销道开销
（2）高阶通道误码检视：B3。用于高阶通道的误码监测。 （3）高阶通道信号标记：C2。用来指示VC-3或VC-4。 （4）通道状态;用于将通道(VC3、VC4)终端接收器接收到 的通道状态和性能回送到始端。字节安排如下图。
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