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光纤通信技术ppt课件

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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(第二版)课件夏林中3

光纤通信技术(第二版)课件夏林中3

3
成本因素
光源的选择也要考虑成本因素。 LED 光源价格较低，激光器光源价格较高。 需要根据预算选择合适的方案。
4. 光电探测器
1
光电探测器的定义
光电探测器是一种将光信号转换为电信号的器件，它在光纤通信系统中扮演着至关重要的角色。
2
光电探测器的功能
光电探测器将接收到的光信号转化为电信号，以便进一步处理和放大，最终实现信号的还原和传输。
7.1 通信网络中的应用
核心网络
光纤通信网络的核心部分，实现高速数据传输。
接入网络
连接用户终端，提供高速宽带接入服务。
移动通信
支持移动通信网络，提供高速数据传输。
光纤到户
光纤连接到用户家中，提供高速互联网接入服务。
7.2 其他领域的应用
1
工业控制
光纤传感器用于工业自动化。
2
医疗领域
光纤内窥镜用于诊断和治疗。
LED 在光纤通信中的应用
LED 光源可用于短距离光纤通信系统，如局域网、光纤传感器等。
3.2 激光器光源
1
激光器简介
激光器是一种能够产生相干光束的装置。
2
激光器特点
激光器具有高方向性、高单色性、高亮度等特点。
3
激光器在光纤通信中的应用
激光器可用于长距离、高速光纤通信系统。
4
激光器类型
常见的激光器类型包括半导体激光器、气体激光器、固体激光器等。
4
纤芯直径
纤芯直径是光纤的重要参数，决定了光纤的传输模式和传输容量。
5
数值孔径
数值孔径是指光纤纤芯的聚光能力，反映了光纤的传输效率。
6
损耗
光纤损耗是指光信号在光纤中传播过程中衰减的程度，影响光纤的传输距离。

现代通信技术光纤通信技术 ppt课件

现代通信技术光纤通信技术 ppt课件
▪ 光纤色散的表示法：
• 光纤的色散系数D(λ) ——定义为单位光谱线宽光源在单位
长度光纤上所引起的时延差
D pk s m nm
• 最大时延差Δτ(群时延差）——描述光纤中速度最快和最慢
的光波成分的时延之差。时延差越大，色散就越严重。
• 光纤带宽——用光纤的频率特性来描述光纤的色散。
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• 衡量光纤损耗特性的参数为衰减系数（损耗系数）α，定义为单位 长度光纤引起的光功率衰减
10lgPi dBk m
L Po
α(λ)为在波长λ处的衰减系数；Pi为输人光纤的光功率；Po为光纤输出的 光功率；L为光纤的长度
• 光纤的损耗特性是光纤的一个很重要的传输参数，它对于评价光纤 质量和确定光纤通信系统的中继距离有着决定性的作用。
n0
1
nrn012ar g
2
n2
r 0 r a r a
g是折射率分布指数;a是纤芯 半径；r是纤芯中任意一点到轴 心的距离。
g GI F SIF
使群时延差减至最小的最佳 折射率分布指数g为2左右
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8
10lgPi dBk m
L Po
9.2.3 光纤的传输特性
光纤的损耗特性
• 光波在光纤中传输时，随着传输距离的增加，光功率会不断下降。 光纤对光波产生的衰减作用称为光纤的损耗。
▪ 瑞利(Relay)散射——由纤芯材料的微小颗粒或气孔等分子级的结构不均 匀引起的，瑞利散射系数与波长的四次方(λ4)成反比。
▪ 非线性散射：受激Raman散射；受激Brillouin散射。
• 其它损耗：
▪ 弯曲损耗：微弯损耗；宏弯损耗
▪ 连接损耗
▪ 耦合损耗
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光纤通信技术ppt课件

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12
3．按光纤构成的原材料分类
（1）石英系光纤
石英系光纤主要是由高纯度的 SiO2 并掺有适当的
. 杂质制成，如用 GeO2 SiO2 和 P2O5.SiO2
作芯子，用 B2O3.SiO2作包层。目前这种光纤损耗最低、
强度和可靠性最高、应用最广泛。
（2）多组分玻璃光纤
例如用钠玻璃掺有适当杂质制成的光纤。这种光纤 的损耗较低，但可靠性不高。
3-30MHz 100—10m
同轴电缆短波无线电
30—300MHz 同轴电缆超短波无线电 10～lm
0.3—3 GHz 波导分米波无线电 lO—l cm
3—30GHz 10—1cm
波导厘米波无线电
30一300GHz 10一lm
105—107 GHz O．3～3×10-6 cm
波导毫米波无线电 光纤激光空间传播
30
光纤的损耗特性是光纤的一个很重要的传输参数，
它对于评价光纤质量和确定光纤通信系统的中继距离
有着决定性的作用。目前光纤在 1.55μm处的损耗可以 做到0.2dB／km左右，接近光纤损耗的理论极限值。
光通信
4
9.1.2 光纤通信系统基本结构与特点
光纤通信是以光波为载频、以光纤（光导 纤维）为传输媒质的通信方式。
光纤通信系统的基本组成如图9.2所示， 它包括了电收发端机、光收发端机、光纤光缆 线路、中继器等。
LD/LED
PIN/APD
图9.2 光纤通信系统组成
5
光纤通信系统由于采用了光纤传输信号 实现通信，因此，和其他通信系统相比，具 有一系列独特的优点： （1）频带宽，通信容量大 （2）传输损耗低，无中继距离长 （3）抗电磁干扰 （4）光纤通信串话小，保密性强，使用安全 （5）体积小，重量轻，便于敷设 （6）材料资源丰富

《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。
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光通信
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9.1.2 光纤通信系统基本结构与特点
光纤通信是以光波为载频、以光纤（光导 纤维）为传输媒质的通信方式。
光纤通信系统的基本组成如图9.2所示， 它包括了电收发端机、光收发端机、光纤光缆 线路、中继器等。
LD/LED
PIN/APD
图9.2 光纤通信系统组成
5
光纤通信系统由于采用了光纤传输信号 实现通信，因此，和其他通信系统相比，具 有一系列独特的优点： （1）频带宽，通信容量大 （2）传输损耗低，无中继距离长 （3）抗电磁干扰 （4）光纤通信串话小，保密性强，使用安全 （5）体积小，重量轻，便于敷设 （6）材料资源丰富
第9章 光纤通信技术
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
光纤通信概述 光纤传输原理与特性 光发送机与光接收机 光纤通信系统 光纤通信新技术
1
9．1 光纤通信概述 9.1.1 电磁波谱
信息的传输是以电磁波为媒介进行的。电 磁波的波谱很宽，如图9.1所示。通信所用的 波段是在波长为千米至微米数量级范围。
（2）松套光纤
典型的松紧套光纤的护套为松套管，光纤 能在其中松动。管内空间填充油膏，以防水份 渗入。松套光纤的机械性能、防水性能都比较 好，便于成缆。若一根管内放入2－20根光纤， 可制成光纤束，称为松套光纤束。
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9.2.2 光纤的导光原理*
光具有波粒二象性，既可以将光看成光波，也可以
3-30MHz 100—10m
同轴电缆短波无线电
30—300MHz 同轴电缆超短波无线电 10～lm
0.3—3 GHz 波导分米波无线电 lO—l cm
3—30GHz 10—1cm
波导厘米波无线电
30一300GHz 10一lm
105—107 GHz O．3～3×10-6 cm
波导毫米波无线电 光纤激光空间传播
9
第9章 光纤通信技术
（2）渐变光纤： 图（C）为渐变光纤横截面的折射率分布，
包层的折射率为n2，是均匀的，而在纤芯中 折射率则随着纤芯的半径的加大而减小，是 非均匀的、且连续变化。
此外，还有三角型折射率光纤n2 ，其纤芯折 射率分布曲线为三角形；双包层光纤、四包 层光纤等，如图9．5所示。
10
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主要用途
潜艇通信、矿井通信．
潜艇通信、远程导航、远 程无 线电通信 中远距离通信、地下通信、 无 线电导航 调幅广播、导航、业余无线电
调幅广播、移动通信、军用通 信
调幅广播、电视、移动通信、 电
离层散射通信 微波接力、移动通信、空间遥 测雷达、电视
雷达、微波接力、卫星和空间 通信 雷达、微波接力、射电天文
2．按光纤中的传导模式数量分类 光是一种电磁波，它沿光纤传输时可能存在多种不
同的电磁场分布形式（即传播模式），能够在光纤中 远距离传输的传播模式称为传导模式。根据传导模式 数量的不同，光纤可以分为单模光纤和多模光纤两类。 (1) 单模光纤
光纤中只传输一种模式，即基模（最低阶模式）。单 模光纤的纤芯直径约为 4－10μ m范围，包层直径为 125μ m。单模光纤适用于长距离、大容量的光纤通信 系统。 (2) 多模光纤 光纤中传输的模式不止一个，即在光纤中存在多个传 导模式。多模光纤的纤芯纤芯直径一般为 50μ m，其 横截面的折射率分布为渐变型，包层的外径125μ m。 多模光纤适用于中距离、中容量
极高频(EHF) 毫米波
紫外、可见光、红外
频率范围和波长
9 范围
30-3000Hz 0.1-l 000km
3-30kHz 1 000-lOkm
传输媒质
有线线对极长波无线电 ●
有线线对超长波无线电 ●
30-300kHz lO-1 km
有线线对长波无线电 ●
O．3-3MHz 同轴电缆中波无线电 l 000-100m
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3．按光纤构成的原材料分类
（1）石英系光纤
石英系光纤主要是由高纯度的 SiO2 并掺有适当的
. 杂质制成，如用 GeO2 SiO2 和 P2O5.SiO2
作芯子，用 B2O3.SiO2作包层。目前这种光纤损耗最低、
强度和可靠性最高、应用最广泛。
（2）多组分玻璃光纤
例如用钠玻璃掺有适当杂质制成的光纤。这种光纤 的损耗较低，但可靠性不高。
（3）塑料包层光纤
光纤的芯子是用石英制成，包层是硅树脂。
（4）全塑光纤
光纤的芯子和包层均由塑料制成，其损耗较大，可
靠性也不高。
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4．按光纤的套塑层分类
（1）紧套光纤
典型的紧套光纤各层之间都是紧贴的，光 纤被套管紧紧箍住，不能在其中松动。在光纤 与套管之间放置了一个缓冲层，以减小外面应 力对光纤的作用。紧套光纤的结构简单，使用 和测试都比较方便。
6
9.2 光纤传输原理与特性 9.2.1 光纤的结构和分类
光纤是圆截面介质波导(图9.3 )。光纤由纤芯、 包层和涂覆层构成。纤芯由高度透明的材料构成；
包层的折射率略小于纤芯，从而可以形成光波导 效应，使大部分的光被束缚在纤芯中传输；
涂覆层的作用是增强光纤的柔韧性。 为了进一步保护光纤，提高光纤的机械强度，在 带有涂覆层的光纤外面在套一层热塑性材料，成为套 塑层（或二次涂覆层）。在涂覆层和套塑层之间还需 填充一些缓冲材料，成为缓冲层（或称垫层）。 光纤大多为石英光纤。它以纯净的二氧化硅材料为 主，中间掺以合适的杂质。掺锗和磷使折射率增加， 掺硼和氟使折射率降低。
通信的容量与电磁波频率成正比 探索将更高频率的电磁波用于通信技术是 人们追求的目标。 各种频段电磁波的划分和常用传输媒质如 表9.1所示。
2
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频段和波段名称 极低频(ELF)极长波
甚低频(TLF)超长波
低频(LF)长波
中频(MF)中波 高频(HF)短波 甚高频(VHF)超短波
特高频(UHF) 分米波
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1．按光纤横截面的折射率分布分类
根据光纤横截面折射率分布的不同，常用 的光纤可以分成阶跃折射率分布光纤（简称阶 跃光纤）和渐变折射率分布光纤（简称渐变光 纤〕两种类型，其折射率分布如图9．4所示。
图（a）是光纤的横截面图，其纤芯直径 为2a，包层直径为2b。
(1) 阶跃光纤：
图(b)为阶跃光纤横截面的折射率分布，纤 芯折射率为n1，包层折射率为n2。纤芯和包层 的折射率都是均匀分布，折射率在纤芯和包层 的界面上发生突变。