光纤通信原理.pptx

第一章概述3000多年前,人们就开始利用光进行通信,但光通信的真正飞跃是在光纤出现之后,由于光纤无可比拟的优越性,在短短的几十年中迅速地取代了电通信的地位,通信速率由几M发展到单信道10G,40G。1-1光纤通信的发展与现状1-1-1早期的光通信几千年前,中国就有火光通信:烽火台,它是世界上最早的光通信,因为它具有光通信的基本要素:光源、接受器、信息加在光波上和光通道。1880年,贝尔发明了光电话,它是现代光通信的开端,但由于找不到实用的传输手段而夭折。1-1-2光纤通信1950年曾出现过导光用的玻璃纤维,但损耗高达1000db/Km,这天文数字的损耗量,使有人认为光纤传输无实际意义。1960年,英籍华人高锟指出:如能将光纤中过渡金属离子减少到最低限度,有可能使光纤的损耗减少到1db/Km,信息容量可能超过100MHz。1970年美国康宁公司拉出了损耗20db/Km的光纤。现在光纤的无中继传输已达几万公里,NEC公司在实验室完成了10T以上容量的传输。光纤通信的前途一片光明。1-2光纤通信的主要特性1-2-1光纤通信的优点1、容量大目前商用系统单信道10G,多信道1600G。如果能消除OH吸收峰,带宽可达140T。2、损耗低、中继距离长目前,,比已知的其他通信线路的损耗低得多。如果今后采用非石英光纤,并工作在超长波长(大于2微米),光纤损耗的理论系数可以下降到1/1000-1/100000db/Km,光纤的无中继传输可达几万公里,在任何情况下都可以不要再生中继。3、抗干扰能力强光导纤维是不导电的,电磁波在其中不会产生感生电动势,即不会产生与信号无关的噪声。4、保密性好电通信方式很容易被人窃听,而光纤中传送的光波被限制在光纤内部,很少会跑到光纤之外。即使在弯曲半径很小的位置光泄漏也十分微弱。5、体积小,重量轻目前常用的光纤纤芯直径只有几微米,加上包层直径是125微米,500米只有50克。一公里四管同轴电缆重4400公斤,而一公里四芯光缆只200公斤,是电缆的二十分之一也不到。6、节约有色金属和原材料光纤的主要成分是二氧化硅,占地球重量的24%,而生产电缆需要大量的铜和铅,在地球上快成为“稀有金属”了。1-3-2光纤通信系统的分类根据调制信号的类型:模拟、数字。根据光源的调制方式:直接、间接。根据光纤的传导模数量:多模、单模。根据工作波长:短波长、长波长、超长波长。第二章光纤和光缆众所周知,光具有波粒二象性,光既可以看成电磁波,有可以看成粒子流(光子)。因此,分析光纤中光的传输理论也有两套:波动光学理论和几何光学理论。