部分光纤通信技术.ppt
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1、第一章 绪论(二),光纤通信中光的作用及特性;光纤通信系统的基本单元简介;光纤通信的基本问题;光纤通信系统的主要技术指标。,带宽大约为载波信号频率的十分之一,光纤通信中光的作用及特性,1.光作为载波,可以极大地提高信道的带宽,带宽是信号进行传输且没有明显衰减的频率范围,信道的带宽越大,信道容量就越大。,香农哈特利(Shannon-Hartley)定理:,载波频率越高,信道的带宽就越大,系统的信息传输能力也就越强。,信道带宽,信噪比,带宽可达50THz,光纤通信中光的作用及特性,2.光在光纤中传输的工作波长是由光纤特性决定的,低损耗是实现光信号长距离无中继传输的前提。,2dB/Km,0.5dB/
2、Km,0.2dB/Km,3.光在光发射机和光接收机中的工作基于光的辐射与吸收,光纤通信中光的作用及特性,我们可以通过控制半导体材料的成份来改变能带差,从而改变其发光波长。,自发辐射光是一种非相干光,即不是单一频率、相位和偏振方向相同的光。,(a)光的自发辐射(发光二极管LED),光纤通信中光的作用及特性,(b)光的受激发射(激光二极管),要实现受激发射需要两个条件:一是粒子数反转;二是在半导体激光器中产生谐振从而得到单色性和方向性好的激光输出。,(c)光的吸收(光检测器),光纤通信中光的作用及特性,第一章 绪论(二),光纤通信中光的作用及特性;光纤通信系统的基本单元简介;光纤通信的基本问题;光
3、纤通信系统的主要技术指标。,光纤通信系统的基本单元,1.光发射机,电信号到光信号的转换装置和光信号传输装置组成,光源是光发射机的核心部件。,目前常用光源有LED和LD两种。,LED外形图和输出特性,LD外形图和输出特性,光纤通信系统的基本单元,对光源的调制,(a)模拟电流信号对激光器的直接调制,工作在线性区,工作在截止区,工作在限流区,直接调制,间接调制,(b)数字电流信号对激光器的直接调制,光纤通信系统的基本单元,消光比(Extinction Ratio):,是衡量数字传输时光源的一项重要参数。,为保证接收机灵敏度不受或少受影响,消光比应尽量小,一般应小于0.1,外调制方式(间接调制):,光
4、纤通信系统的基本单元,不直接调制光源,而是在光源输出的通路上外加调制器来对光波进行调制(利用晶体的电光效应,磁光效应,声光效应),适用于各种类型的激光器。,光纤通信系统的基本单元,电光效应电场引起晶体折射率变化的现象,能够产生电光效应的变化称为电光晶体。,Mach-Zehnder Interferometer,(1)驱动电路。(2)自动功率控制电路APC(Automatic Power Control)。(3)自动温度控制电路ATC(Automatic Temperature Control)。控制在0.1的范围内。(4)光隔离器。,光纤通信系统的基本单元,2.光发射机的辅助电路,光发射模块功
5、能框图,光发射模块实物图,光纤通信系统的基本单元,2.光纤,光纤是一种高度透明的玻璃丝,由纯石英经复杂的工艺拉制而成。光纤中心部分(芯Core)同心圆状包裹层(包层Clad)涂覆层特点:ncorenclad 光在芯和包层之间的界面上反复进行全反射,并在光纤中传递下去。,光纤通信系统的基本单元,根据芯区折射率径向分布的不同,可分为:,不同的折射率分布,传输特性完全不同,光纤通信系统的基本单元,-数值孔径(NA),相对折射率差,n0、n1、n2-分别是空气、纤芯、包层折射率,c-芯包界面全反射临界角,代表光纤接收光的本领,大?,光纤通信系统的基本单元,阶跃型光纤,以不同入射角进入光纤的光线将经历不
6、同的途径,虽然在输入端同时入射并以相同的速度传播,但到达光纤输出端的时间却不同,出现了时间上的分散,导致脉冲严重展宽。,模间色散,所有大于临界角C的光线都被限制在纤芯内。,阶跃光纤,core,cladding,光纤通信系统的基本单元,光纤 光缆实物图,光纤通信系统的基本单元,光纤通信系统的基本单元,3.光接收机,由光信号到电信号的转换装置和电信号处理装置组成,具体由光电检测器、放大器和相关电路组成。,光CATV接收模块,光纤通信系统的基本单元,是指在保证系统误码率指标要求下,接收机的最低光功率和最大允许光功率之比,灵敏度,动态范围,第一,它可以对任何比特率和格式的信号都加以放大,这种属性称之为
7、光放大器对任何比特率和信号格式是透明的。第二,它不只是对单个信号波长,而是在一定波长范围内对若干个信号都可以放大。,光纤通信系统的基本单元,4.光放大器,光放大器的作用:,两个明显的优势:,光放大器是基于受激辐射机理来实现入射光功率放大,光纤通信系统的基本单元,掺铒光纤放大器的基本结构及工作原理:,Er3+能级图,光纤通信系统的基本单元,对光纤放大器的主要要求是:高增益,低噪声,高的输出光功率,低的非线性失真,掺铒光纤放大器,光纤通信系统的基本单元,第一章 绪论(二),光纤通信中光的作用及特性;光纤通信系统的基本单元简介;光纤通信的基本问题;光纤通信系统的主要技术指标。,损耗定义:,POUT-
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