光纤通信（第4版）全套PPT课件.pptx

第1章 绪论;1.1 光纤通信概念1.1.1 什么是光纤通信 通信是各种形式信息的有效传递，为了实现这一目的，需要相应的技术设备和传输介质。 我们以调幅广播为例，话音信号经过话筒后转变为电信号，然后借助于频率范围是526.5~1605.5kHz的载波，将信号“装载”到载波上通过发射天线发送出去，在接收端由接收天线再将其“卸载”下来，这个过程称为信号的调制和解调。调幅广播的传输介质是大气信道。 而光纤通信则是用光作为信息的载体，以光纤作为传输介质的一种通信方式。它首先要在发射端将需传送的电话、电报、图像和数据等信号进行光电转换，即将电信号变成光信号，再经光纤传输到接收端，接收端将接收到的光信号转变成电信号，最后还原成消息。图1.1.1为光纤通信系统示意图。;;;;;;;;;;;;2. 中继距离长所谓中继距离是指传输线路上不加放大器时信号所能传输的最大距离。当信号在传输线上传输时，由于传输线的损耗会使信号不断衰减，信号传输的距离越长，其衰减程度就越多，当信号衰减到一定程度后，对方就收不到信号。为了延长通信的距离往往要在传输线路上设置一些放大器，也称为中继器，将衰减了的信号放大后再继续传输，显然，中继器越多，传输线的成本就越高，通信的可靠性也会降低，若某一中继器出现故障，就会影响全线的通信。在通信系统设计中，传输线路的损耗是要考虑的基本因素，表1.1列出了电缆和光纤每千米传输损耗，可见，光纤的传输损耗较之电缆要小很多，所以能实现很长的中继距离，在1550nm波长区，光纤的衰减系统可低至0.2dB/km，它对降低通信成本，提高通信的可靠性及稳定性具有特别重大的意义。目前，光纤组成的光纤通信系统最大中继距离可达200多公里，而同轴电缆系统的最大中继距离仅为6公里。 ;;;5. 节约有色金属 光纤的主要原材料是来源丰富的二氧化硅。据测量，从上海至北京铺设一条电缆线路需要用铜800吨，铅300吨。如果用光纤代替铜、铅等有色金属。在保持同样的传输容量下，仅需要10公斤石英。因此，光纤通信技术的推广将节约大量的金属材料，具有???理使用地球资源的意义。 除上述列举的优势外，光纤还具有线径细、重量轻、寿命长等优点。光缆的直径很小，144芯光缆横截面直径不到18毫米，而标准同轴电缆为47毫米，利用光纤这个特点可以解决地下管道拥挤问题。由于光纤的重量轻，它被应用于飞机制造上，不但降低了通信设备的成本和飞机制造的成本，而且提高了通信系统的抗干扰能力和飞机设计的灵活性。 由于光纤通信的诸多许多优点，除了在公用通信和专用通信中使用外，它还在其它许多领域，如测量、传感、自动控制及医疗卫生等方面得到了广泛的应用。 光纤本身也存在一些缺陷。光纤在生产过程中光纤表面存在微裂纹，从而使光纤的抗拉强度低；光纤的连接必须使用专门的工具和仪表，光分路、耦合不是十分方便，光纤弯曲半径不能太小等，这些缺陷的影响在实际工程和维护工作中都可以避免或解决。;;;;;;;;（3）自动温度控制电路ATC(Automatic Temperature Control)。激光二极管的许多关键因素（波长、阈值电流、效率、P－I特性、斜率等）都与二极管的结温有着密切的关系，比如，对于1550nm器件，每增加摄氏1度，频率变化13GHZ。工作温度还与激光二极管的寿命密切相关。据估算，每30℃的温升会使其寿命降低一个数量级。因此，期望激光二极管工作时有尽可能低的和稳定的温度。帕尔帖（Peltier）温控装置是常用的一种激光二极管温度控制部件。它利用半导体材料的帕尔帖效应制成。P型和N型两种不同的半导体组成电偶，当直流电流通过时，一端吸收热量而另一端放出热量，这种效应就称之为帕尔帖效应，可见帕尔帖温控组件是一种转移热的热电半导体器件，也称热电制冷器。它的散热方向取决于电流流动的方向，通常，由反馈回路中的温度传感器（热敏电阻）控制供给温控装置组件电流的大小和极性。自动温度控制电路可使激光二极管的结温变化控制在0.1℃的范围内。（4）光隔离器。 光隔离器的作用是保护光源的激活区免受回射光的影响。实际上，当激光入射到光纤的端面时，其中的一部分将被反射回光源处。此外，连接器和机械接头也会将光反射回激光二极管。而光源（特别是激光二极管）对这一反射光是十分敏感的，它会增加LD的相对强度噪声（光源的一项噪声指标），从而影响整个光纤通信系统的性能。 ;现在，人们已经将激光二极管、监视光电二极管、光隔离器、热电制冷器、温度传感器、控制电路、驱动电路、自动温度控制电路、自动功率控制电路、尾纤等制成为光发射模块，集成在一个管壳内并组成光发射功能的器件，这样器件功能更加完善，性能也更加优异，用户使用更加方便，系统设计更加简便。所以说，器件的模块化已经成