光纖通訊系統簡介

2021-08-22 20:10:21 字數 2307 閱讀 1296

光技術與光纖通訊

光纖是光導纖維的簡稱。光纖通訊是以光波為載頻,以光導纖維為傳輸媒質的一種通訊方式。光纖通訊使用的波長在近紅外區,即波長800~1800nm,可分為短波長波段(850nm)和長波長波段(1310nm和1550nm),這是目前所採用的三個通訊視窗。

光纖通訊是人類通訊史上一重大突破,現今的光纖通訊已成為資訊社會的神經系統,其主要優點是:

1、光波頻率很高,光纖傳輸頻帶很寬,故傳輸容量很大,理論上可通過上億門話路或上萬套電視,可進行影象、資料、傳真、控制、列印等多種業務;

2、損耗小,中繼距離長;

3、不受電磁干擾,保密性好,且不怕雷擊,可利用高壓電纜架空敷設,用於國防、鐵路、防爆等;

4、耐高溫、高壓、抗腐蝕,不受潮,工作十分可靠;

5、光纖材料**豐富,可節約大量有色金屬(如銅、鋁),且直徑小、重量輕、可撓性好,便於安裝和使用。

在20世紀70年代,光纖通訊由起步到逐漸成熟,這首先表現為光纖的傳輸質量大大提高,光纖的傳輸損耗逐年下降。1972~2023年,在850nm波段,光纖的傳輸損耗已下降到2db/km左右;與此同時,光纖的頻寬不斷增加。光纖的生產從頻寬較窄的階躍型折射率光纖轉向頻寬較大的漸變型折射率光纖;另外,光源的壽命不斷增加,光源和光檢測器件的效能也不斷改善。

光纖和光學器件的發展為光纖傳輸系統的誕生創造了有利條件。到2023年,第一條速率為44.7mb/s的光纖通訊系統在美國亞特蘭大的地下管道中誕生。

80年代是光纖通訊大發展的年代。在這個時期,光纖通訊迅速由850nm波段轉向1310nm波段,由多模光纖傳輸系統轉向單模光纖傳輸系統。通過理論分析和實踐摸索,人們發現,在較長波段光纖的損耗可以達到更小的值。

經過科學家和工程技術人員的努力,很快在1300nm和1500nm波段分別實現了損耗為0.5db/km和0.2db/km的極低損耗的光纖傳輸。

同時,石英光纖在1300nm波段時色度色散為零,這就促使1300nm波段單模光纖通訊系統的迅速發展。各種速率的光纖通訊系統如雨後春筍般在世界各地建立起來,顯示出光纖通訊優越的效能和強大的競爭力,並很快替代電纜通訊,成為電信網中重要的傳輸手段。

光纖通訊技術的發展,大致可以分為三個階段:

第一階段(1970~2023年):光導纖維與半導體雷射器的研製成功,使光纖通訊進入實用化。2023年美國亞特蘭大的光纖市話局間中繼系統稱為世界上第乙個光纖通訊系統。

第二階段(1979~2023年):光纖技術取得進一步突破,光纖損耗降至0.5dbm/km以下。

由多模光纖轉向單模光纖,由短波長向長波長轉移。數字系統的速率不斷提高,光纖連線技術與器件壽命問題都得到解決,光纖傳輸系統與光纜線路建設逐漸進入高速發展時期。

第三階段(2023年至今):光纖數字系統由pdh向sdh過渡,傳輸速率進一步提高。2023年摻鉺光纖放大器(edfa)的問世給光纖通訊技術帶來巨大變革。

edfa的應用不僅解決了長途光纖傳輸損耗的放大問題,而且為光源的外調製、波分復用器件、色散補償元件等提供能量補償,這些網路元件的應用,又使得光傳輸系統的調製速率迅速提高,並促成了光波分復用技術的實用化。

隨著我國國民經濟建設的持續、快速發展,通訊業務的種類越來越多,資訊傳送的需求量也越來越大,我國光通訊的產業規模不斷壯大,產品結構覆蓋了光纖傳輸裝置、光纖與光纜、光器件以及各類施工、測試儀表與專用工具。可以展望:光纖通訊作為一高新技術產業,將以更快的速度發展,光纖通訊技術將逐步普及,光纖通訊的應用領域將更加廣闊。

乙個實用的光纖通訊系統,要配置各種功能的電路、裝置和輔助設施才能投入執行。如介面電路、復用裝置、管理系統以及供電設施等等。根據使用者需求、要傳送的業務種類和所採用傳送體制的技術水平等來確定具體的系統結構。

因此,光纖通訊系統結構的形式是多種多樣的,但其基本結構仍然是確定的。圖0-1給出了光纖通訊系統的基本結構,也可稱之為原理模型。

光纖通訊系統主要由三部分組成:光發射機、傳輸光纖和光接收機。其電/光和光/電變換的基本方式是直接強度調製和直接檢波。

實現過程如下:輸入電訊號既可以是模擬訊號(如**訊號、**語音頻號),也可以是數碼訊號(如計算機資料、pcm編碼訊號);調製器將輸入的電訊號轉換成適合驅動光源器件的電流訊號並用來驅動光源器件,對光源器件進行直接強度調製,完成電/光變換的功能;光源輸出的光訊號直接耦合到傳輸光纖中,經一定長度的光纖傳輸後送達接收端;在接收端,光電檢測器對輸入的光訊號進行直接檢波,將光訊號轉換成相應的電訊號,再經過放大恢復等電處理過程,以彌補線路傳輸過程中帶來的訊號損傷(如損耗、波形畸變),最後輸出和原始輸入訊號相一致的電訊號,從而完成整個傳送

過程。根據所使用的光波長、傳輸訊號形式、傳輸光纖型別和光接收方式的不同,光纖通訊系統可分成:

(1)按光波長劃分可以分為短波長和長波長光纖通訊系統

(2)按光纖特點劃分

(3)按傳輸訊號形式劃分

(4) 按光調製的方式劃分

(5)其它

光纖通訊技術

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光纖通訊複習

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光纖通訊設計報告

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