光纤通信论述.ppt

通信网及传输链路 通信网的基本构成 终端设备 传输链路 PCM传输系统 光纤传输系统 卫星传输系统 数字微波传输系统 转接交换设备 传 输 链 路 光纤通信 以光波为载频，以光导纤维为传输介质的通信方式 波长范围是近红外区，即0.8-1.6微米 目前所采用的三个实用通信窗口 短波波长段－－波长为0.85微米 长波波长段－－1.31微米和1.55微米 光纤传输基本原理 光纤通信所用的光波长范围在800－1600nm的近红外区 光的传播是通过电场、磁场的状态随时间变化的规律表现出来的。 光纤通信的优点 具有传输频带宽、通信容量大 传输衰减小，距离远 信号串扰小，传输质量高 抗电磁干扰，必威体育官网网址性好 光纤尺寸小，质量轻便于运输和敷设 耐化学腐蚀，适用于特殊环境 原料资源丰富 节约有色金属 光纤通信的基本组成 光 纤 光纤心线的剖面结构示意图 光 纤 光纤的传播模式 在光纤的数值 孔径角内，以某一角度射入光纤端面，并能在光纤的纤芯到包层界面上形成全反射的传播光线就可称为一个光的传输模式。 平面波的反射和折射 反射定律： ?1=?1` 折射定律： n 1 sin ?1 =n 2 sin ?2 (折射率 n= c/V ) 全反射： sin ?1 = n 2 / n 1 光纤的传输特性 损耗特性 色散特性 偏振模色散 光纤的非线性效应 损 耗 损耗－－表明光纤对光能的传输消耗。 光波在光纤中传播时，平均光功率沿光纤长度按照指数 规率减少: P(L)=P(0)10(α L/10) 式中： P(0)－在L＝0处注入光纤的光功率 P(L)－传输到轴向距离L处的光功率 衰减系数α（L） ＝－(10/L)㏒[P(L)/P(0)] dB/km 衰减谱 损耗起因（一） 损耗起因（二） 损耗起因 损耗起因（三）-附加损耗 微弯损耗：光纤侧面受到不均匀压力，轴向上发生微米级 弯曲，造成纤芯与包层界面微小凹凸，产生光辐射损耗。 弯曲损耗：光纤弯曲的曲率半径较小，光泄露到包层中，产生损耗。 接续损耗：光纤接续时，两纤芯间不完全吻合，致使一根光纤的出射光泄露到包层而辐射损耗掉。 色 散 光纤中的信号是由不同的频率成分和不同的模式成分来携带的，这些不同的频率成分和不同的模式成分的传输速度不同，到达光纤终端有先有后，从而引起波形畸变的一种现象－－色散。 色散的表示方法 色散的大小由时延差表示。 时延：指信号传输单位长度时，所需要的时间。 时延差：不同速度的信号在时延上的差别。 时延本身不代表色散的大小，因为任何光信号传输某个距离都需要时间，即都有时延，而信号中不同频率成分或不同模式成分之间的时延差才能表示色散的大小。时延差越大，色散越严重。单位：ps/km.nm 色散的特性 色散的分类 色度色散 *模间色散 *材料色散 *波导色散 偏振模色散 偏振模色散PMD 光纤中的光传输可描述成完全是沿X轴振动和完全是沿Y轴振动或一些光在两轴上的振动。 每个轴代表一个偏振“模” 两个偏振模的到达时间差－－偏振模色散PMD 偏振模色散PMD PMD产生机理及解决方法 由光纤的双折射引起,诸如应力、弯曲、扭绞、 温度等随机引入 产生信号间干扰; 当偏振相关损耗产生的二次效应可能产生PMD与 色度色散之间的耦合从而增加色散的统计分量; 解决办法之一是改进光纤工艺或在系统输入输出 端插入偏振控制器。 模间色散 多模光纤中，各传输模式路径不同，到达出射端时间不同， 从而引起光脉冲展宽，产生的色散。 材料色散 由于光纤材料的折射率随光波长而变化，使得信号各频率成分群速不同，引起脉冲展宽的色散现象。 波导色散 把具有一定波谱线宽的光源发出的光脉冲射入到光纤后，由于不同波长的光传输路程不完全相同，所以到达光纤出射端时间不同，从而使脉冲展宽的色散。 光纤的非线性效应 散射影响 受激布里渊散射（SBS） 受激拉曼散射 （SRS） 光纤克尔(折射率引起)效应 自相位调制（SPM） 交叉相位调制（XPM） 四波混频（FWM） 四波混频FWM效应 信道间相互作用产生新的频率 相关参数有信道数、信道间隔和信道功率等 光纤的类型（一） 按照折射率分布