[信息與通信]光通訊基本知識(shí)與理論培訓(xùn)-wenkub
2023-03-09 00:57:20 本頁面
【正文】 光纖通信的發(fā)展可以粗略地分為三個(gè)階段 ： ? 第一階段 (1966~1976年 )， 這是從基礎(chǔ)研究到商業(yè)應(yīng)用的開發(fā)時(shí)期 。 ? 1983年敷設(shè)了縱貫日本南北的光纜長途干線 。T)公司和日本電報(bào)電話公司研制成功發(fā)射波長為 μm的連續(xù)振蕩半導(dǎo)體激光器 。 ? 1973 年 ， 半導(dǎo)體激光器壽命達(dá)到 7000小時(shí) 。 ? 1976 年 ， 日本電報(bào)電話 (NTT)公司將光纖損耗降低到 dB/km(波長 )。把光纖通信的研究開發(fā)推向一個(gè)新階段 。 ? 在這個(gè)時(shí)期 ， 美國麻省理工學(xué)院利用 He Ne激光器和 CO2激光器進(jìn)行了大氣激光通信試驗(yàn) 。 ? 1880年 ， 美國人貝爾 (Bell)發(fā)明了用光波作載波傳送話音的 “ 光電話 ” 。貝爾光電話是現(xiàn)代光通信的雛型 。 由于沒有找到穩(wěn)定可靠和低損耗的傳輸介質(zhì) ， 對(duì)光通信的研究曾一度走入了低潮 。 ? 1972年 ， 康寧公司高純石英多模光纖損耗降低到 4 dB/km。 ? 在以后的 10 年中 ， 波長為 μm的光纖損耗： 1979 年是 dB/km， 1984年是 dB/km， 1986 年是 dB/km， 接近了 光纖最低損耗的理論極限 。 ? 1976年 ， 日本電報(bào)電話公司研制成功發(fā)射波長為 μm的銦鎵砷磷(InGaAsP)激光器 。 由于光纖和半導(dǎo)體激光器的技術(shù)進(jìn)步，使 1970 年成為光纖通信發(fā)展的一個(gè)重要里程碑 8 實(shí)用 光纖通信系統(tǒng) 的發(fā)展 ? 1976 年 ， 美國在亞特蘭大 (Atlanta)進(jìn)行了 世界上第一個(gè)實(shí)用光纖通信系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) 。 ? 隨后 ， 由美 、 日 、 英 、 法發(fā)起的第一條橫跨大西洋 TAT8海底光纜通信系統(tǒng)于 1988年建成 。 ? 第二階段 (1976~1986年 )， 這是以提高傳輸速率和增加傳輸距離為研究目標(biāo)和大力推廣應(yīng)用的大發(fā)展時(shí)期 。 隨著技術(shù)的進(jìn)步和大規(guī)模產(chǎn)業(yè)的形成 ， 光纖價(jià)格不斷下降 ， 應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大 。 13 光纖通信的 ? 容許頻帶很寬 ， ? 損耗很小 ， 中繼距離很長且誤碼率很小 ? 重量輕 、 體積小 ? 抗電磁干擾性能好 ? 泄漏小 ， ? 節(jié)約金屬材料 ， 有利于資源合理使用 14 光纖通信的 光纖可以傳輸數(shù)字信號(hào) ， 也可以傳輸模擬信號(hào) 。 信息源電發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)光接收機(jī)電接收機(jī)信息宿基本光 纖傳輸系統(tǒng)光纖線 路接 收發(fā) 射電信號(hào)輸入光信號(hào)輸出光信號(hào)輸入電信號(hào)輸出18 光纖線路 傳輸原理： 光的反射 ， 折射 ， 全反射 功能： 是把來自光發(fā)射機(jī)的光信號(hào) ， 以盡可能小的畸變 (失真 )和衰減傳輸?shù)焦饨邮諜C(jī) 組成 :光纖 、 光纖接頭 和 光纖連接器 低損耗 “ 窗口 ” ： 普通石英光纖在近紅外波段 ， 除雜質(zhì)吸收峰外 ， 其損耗隨波長的增加而減小 ， 在 μm、 μm和 μm有三個(gè)損耗很小的波長 “ 窗口 ” ， 見后圖 。 4 0。 設(shè) 纖芯 和 包層 的 折射率 分別為 n1和 n2， 光能量在光纖中傳輸?shù)谋匾獥l件是 n1n2。m 包層直徑： 125181。 特種單模光纖大幅度提高光纖通信系統(tǒng)的水平 偏振保持光纖 用在外差接收方式的相干光系統(tǒng) ， 這種系統(tǒng)最大優(yōu)點(diǎn)是提高接收靈敏度 ， 增加傳輸距離 。 帶狀式 把帶狀光纖單元放入大套管內(nèi) ， 形成中心束管式結(jié)構(gòu) ， 也可以把帶狀光纖單元放入骨架凹槽內(nèi)或松套管內(nèi) ， 形成骨架式或?qū)咏g式結(jié)構(gòu) 。 加強(qiáng)件 起著承受光纜拉力的作用 ， 通常處在纜芯中心 ， 有時(shí)配置在護(hù)套中 。 26 光纖基本參數(shù)： 1. 數(shù)值孔徑 (NA) ： NA表示光纖接收和傳輸光的能力 ， NA(或 θc)越大，光纖接收光的能力越強(qiáng)，從光源到光纖的 耦合效率 越高。 28 改變角度 θ， 不同 θ相應(yīng)的光線將在 纖芯 與 包層 交界面發(fā)生反射或折射 。 )， 如光線 2， ?當(dāng) θθc時(shí) ， 相應(yīng)的光線將在交界面折射進(jìn)入 包層 并逐漸消失 ， 如光線 3。 標(biāo)準(zhǔn)單模光纖的 NA公稱值一般為 ～ ，對(duì)應(yīng)的孔徑角約為 ~ 29 通信用光器件 通信用光器件可以分為 有源器件 和 無源器件 兩種類型。 無源光器件的要求： 插入損耗小 、 反射損耗大 、 工作溫度范圍寬 、 性能穩(wěn)定 、 壽命長 、 體積小 、 價(jià)格便宜 、 便于集成等 。 分布反饋激光器 (DFB LD)主要和 計(jì)的單模光纖耦合 ， 用于超大容量的新型光纖系統(tǒng) 。 光纖連接器原理 34 MU連接器 SC連接器 目前市場(chǎng)上常用的連接器 : FCPC， FCAPC , SCPC， SCAPC LCPC， LCAPC, MUPC， MUAPC MUJ STPC MTRJ MPO， MPX…… 35 光衰減器 光衰減器 是按照用戶的要求將光信號(hào)能量進(jìn)行預(yù)期地衰減的器件， 主要用于系統(tǒng)中吸收或反射掉光功率余量、評(píng)估系統(tǒng)的損耗及各類實(shí)驗(yàn)中。 衰減片型光衰減器 4。 尾纖式光衰減器 2。 制作方法：全光纖型，平面波導(dǎo)型。 ? 分光比： 被測(cè)波長在各輸出端口的輸出光功率的比值，實(shí)際中也可用相對(duì)總功率的百分比表示。 =%(%) =% =% =90% 10 lg (∑Pout / Pin) 偏振相關(guān)損耗（ Polarization Dependent Loss）： 當(dāng)傳輸光信號(hào)的偏振態(tài)發(fā)生 360176。單模器件標(biāo)準(zhǔn) PDL為 ,。 ISO(λi) = 10 lg [Pj(λi) / Pi(λi)] (dB) Pj(λi)—— 從第 j光路輸出端測(cè)到波長為 λi
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