1、光纤通信基础知识,光纤通信的优点,通信容量大 中继距离长 不受电磁干扰 资源丰富 光纤重量轻、体积小,光通信发展简史,2000多年前 烽火台灯光、旗语 1880年 光电话无线光通信 1970年 光纤通信,光纤通信发展史,1966年“光纤之父”高锟博士首次提出光纤通信的想法。 1970年贝尔研究所林严雄在室温下可连续工作的半导体激光器。 1970年康宁公司的卡普隆(Kapron) 之作出损耗为20dB/km光纤。 1977年芝加哥第一条45Mb/s的商用线路。,电磁波谱,光的基本知识,光是一种电磁波 可见光350nm750nm 光纤通信所用的波长 8001600nm 光的反射、折射 全反射,光的
2、基本知识,n1,n2,n1n2,1,2,3,入射,折射,反射,视觉位置,实际位置,空气,水,光的基本知识,光纤的结构,光纤的结构,纤芯 core：折射率较高，用来传送光； 包层 coating：折射率较低，与纤芯一起形成全反射条件； 保护套 jacket：强度大，能承受较大冲击，保护光纤。 3mm光缆 橘色 MM黄色 SM,常见光纤名词,数值孔径（Numeric Aperture） NA=SIN ,常见光纤名词,外径一般为125um(一根头发平均100um) 内径：单模9um 多模50/62.5um,光纤的尺寸,光纤的分类,按材料分类： 玻璃光纤：纤芯与包层都是玻璃，损耗小，传输距离长，成本高
3、； 胶套硅光纤：纤芯是玻璃，包层为塑料，特性同玻璃光纤差不多，成本较低； 塑料光纤：纤芯与包层都是塑料，损耗大，传输距离很短，价格很低。多用于家电、音响，以及短距的图像传输。,按照光纤的模式分类 单模（Single-Mode） 多模（Multi-Mode） 按折射率分类 阶越光纤 渐变折射率光纤,光纤的分类,光纤的损耗,1310 nm : 0.35 0.5 dB/Km 1550 nm : 0.2 0.3dB/Km 850 nm : 2.3 3.4 dB/Km 光纤熔接点损耗：0.2dB/点 光纤熔接点 1点/2km,常见光纤名词,衰减：光在光纤中传输时的能量损耗 单模光纤 1310nm 0.4
4、0.6dB/km 1550nm 0.20.3dB/km 塑料多模光纤 300dB/km,光纤的衰减,色散(Dispersion)：光脉冲沿着光纤行进一段距离后造成的频宽变粗。它是限制传输速率的主要因素。 模间色散：只发生在多模光纤，因为不同模式的光沿着不同的路径传输。 材料色散：不同波长的光行进速度不同。 波导色散：发生原因是光能量在纤芯及包层中传输时，会以稍有不同的速度行进。在单模光纤中，通过改变光纤内部结构来改变光纤的色散非常重要。,常见光纤名词,光纤类型,G.652零色散点在1300nm左右 G.653零色散点在1550nm左右 G.654负色散光纤 G.655色散位移光纤 全波光纤,常
5、见光纤名词,散射 由于光线的基本结构不完美，引起的光能量损失，此时光的传输不再具有很好的方向性。,光纤系统基础知识,一、基本光纤系统的构架及其功能介绍：1.发送单元：把电信号转换成光信号；2.传输单元：载送光信号的介质；3.接收单元：接收光信号并转换成电信号；4.连接器件：连接光纤到光源、光检测以及其它光纤。,光纤系统基础知识,二、基本光纤系统方框图：,常用连接器类型,常用连接器类型,FC Type,SC Type,SC2 Type,FDD Type,常用连接器类型,BICONIC Type,D4 Type,SMA 905 Type,SMA 906 Type,MINI BNC Type,连接头
6、端面类型,无源器件,耦合器（coupler）主要功能再分配光信号 重要应用在光纤网络 尤其是应用在局域网 在波分复用器件上应用,无源器件,耦合器（coupler）基本结构 耦合器是双向无源器件 基本形式有树型、星型 与耦合器对应的有分路器（splitter）,无源器件,耦合器 以图形表示,无源器件,波分复用器 WDMWavelength Division Multiplexer 在一条光纤中传输多个光信号，这些光信号频率不同，颜色不同。波分复用器就是要把多个光信号耦合进同一根光纤中；解波分复用器就是从一根光纤中把多个光信号区分出来。,无源器件,波分复用器（图例）,发送单元,接收单元,光放大器,
7、0,1输入 （信号弱）,1输出 （信号强）,光放大器,波分复用器,耦合器,1,光源,监测,光纤数字通信,数字系统中脉冲的定义：,1.振幅：脉冲的高度在光纤系统中表示光功率能量。 2.上升时间：脉冲从最大振幅的10%上升到90%所需要的时间。 3.下降时间：脉冲从振幅的90%下降到10%所需要的时间。 4.脉冲宽度：脉冲在50%振幅位置的宽度，用时间表示。 5.周期：脉冲特定的时间，就是完成一个循环所需要的工作时间。 6.消光比：1信号光功率于0信号光功率的比值。,光纤数字通信,光纤通信中常用单位的定义：1. dB = 10 log10 ( Pout / Pin )Pout :输出功率 ; Pin :输入功率2. dBm = 10 log10 ( P / 1mw)是通信工程中广泛使用的单位；通常表示以1毫瓦为参考的光功率；example: 10dBm表示光功率等于100uw。3. dBu = 10 log10 ( P / 1uw),光纤数字通信,
