Transcript 光纤通信简介
？？让生活五彩缤纷 光纤通信简介 上海大学钱伟长学院 通信研讨课小组 徐轶伦 李韦岐 马正言 郭俊聪 光纤通信你知多少？ • 1、你了解光导纤维传输信号的基本原理吗？ • 2、光能也是一种能量，那么光信号在传输 过程中是否也会损耗？ • 3、………………………………..？？ 光纤是…… • 光纤是一种采用玻璃作为波导，以光的形 式将信息从一端传送到另一端的技术。今 天的低损耗玻璃光纤相对于早期发展的传 输介质，几乎不受带宽限制并具有独一无 二的优势。 光纤通信总览 光纤通信四大技术 • 光传输技术 • 器件技术 • 光放大技术 • 光交换技术 光传输技术 • • • • • • • • 光纤通信所用材料为光导纤维 应用光的全反射原理 如图所示： 中间为内芯，外围为外芯 最外层为外套（图中未画出） n,n1,n2为折射率 现取极限情况： Θ=90‘ B恰为临界角，n2约为1 光传输技术 Sin90’/sinA=n1 sinB=1/n1=cosA 解出n1=√2 所以要求内芯折射率 大于√2 这样可以保证光线不 会射到芯外 返回 光纤器件 光纤传输系统中对光路起转换、连 接和控制功能的单元，又称光无源 器件。主要有光连接器、光耦合器、 光开关、光衰减器、复用器和解复 用器等。 光纤传输系统 光纤传输系统主要由：光发送机、光 接收机、光缆传输线路、光中继器和各种 无源光器件构成。要实现通信，基带信号 还必须经过电端机对信号进行处理后送到 光纤传输系统完成通信过程。 10 光发送机 • 在光纤通信系统中，光发送机的作用是把从 电端机送来的电信号转变成光信号，并送入 光纤线路进行传输。 光发送机的组成 数字光发送机的基本组成包括均衡放大、码型变换、复用、扰码、时钟提 取、光源、光源的调制电路、光源的控制电路 （ATC和APC）及光源的监 测和保护电路等。 2015/4/8 光接收机 • 光接收机的主要作用是将经过光纤传输的 馒弱光信号转换成电信号，并放大、再生 成原来发射的信号。 光接收机的组成 • 主要包括光电检测器、前置放大器、主放 大器、均衡器、时 钟恢复电路、取样判决 器以及自动增益控制（AGC）电路等。 2015/4/8 光中继器 • 光中继器是在长距离的光纤通信系统中补偿光缆线路光信 号的损耗和消除信号畸变及噪声影响的设备。是光纤通信 设备的一种。其作用是延长通信距离。通常由光接收机、 定时判决电路和光发送机三部分及远供电源接收、遥控、 遥测等辅助设备组成。光中继器将从光纤中接收到弱光信 号经光检测器转换成电信号，再生或放大后，再次激励光 源，转换成较强的光信号，送入光纤继续传输。 光缆 • 光缆(optical fiber cable)主要是由光导纤维（细如头发的玻 璃丝）和塑料保护套管及塑料外皮构成，光缆内没有金、 银、铜铝等金属，一般无回收价值。光缆是一定数量的光 纤按照一定方式组成缆心，外包有护套，有的还包覆外护 层，用以实现光信号传输的一种通信线路。 即:由光纤(光 传输载体)经过一定的工艺而形成的线缆. 接下来播送一条新闻 光信号放大 光放大器的作用 z=L z=0 衰减 光放 大器 为什么进行光放大：光信号在光纤中传输时，其功率随着传输 距离的增加以指数形式衰减。光波通过光纤材料时，有一部分 光能变成热能，造成光功率的损失。 光放大器提供光信号增益(信号放大)，以补偿光信号 在通路中的传输衰减，增大系统的无中继传输距离。 光放大器的分类 光纤 放大器 掺稀土元素 放大器 非线性光学 放大器 光放 大器 半导体 放大器 拉曼（SRA） 布里渊（SBA） 掺铒光纤放大器 的工作原理 采用掺铒离子单模光纤为增益介质，在泵浦光作用下产生 粒子数反转，在信号光诱导下实现受激辐射放大。 输入信号 1530nm-1570nm 980nm or 1480nm 泵浦 放大后的输出信号 掺铒光纤 信号光与泵浦光同沿光纤传输，泵浦光的能量被光纤中的稀 土元素离子吸收而使其跃迁，转移为信号光的能量。信号光 沿光纤长度得到放大，泵浦光沿光纤长度不断衰减。 发展永无止境…… 光交换技术 主要内容 光交换概述 光交换的基本器件 光交换原理 光分组交换系统 1、光交换概述 光交换的产生 光交换特点 (1)、 由于光交换不涉及到电信号，所以不会受到电子器件处理速 度的制约，与高速的光纤传输速率匹配，可以实现网络的高速率。 (2)、光交换根据波长来对信号进行路由和选路，与通信采用的协 议、数据格式和传输速率无关，可以实现透明的数据传输。 (3)、光交换可以保证网络的稳定性，提供灵活的信息路由手段。 2、光交换的基本器件 光开关是完成光交换的最基本的功能器件 将一系列光开关组成一个阵列，构成一个多级互联 的网络，在这个阵列中完成光信号的交换。 2、光交换的基本器件 半导体光放大器 半导体光放大器 光输入 光输出 控制电流 2、光交换的基本器件 耦合波导开关 控制电极 输入 光信号通道 输出 3、光交换分类 光交换技术按交换方式可分为：电路交换和包交换 电路交换：空分、时分、波分/频分三种光交 换方式 包交换：ATM光交换等 空分光交换 空分光交换就是在空间域上对光信号进行交换 空分光交换的基本原理就是利用光开关组成开关 矩阵，通过对开关矩阵进行控制，建立任一输入 光纤到任一输出光纤之间的物理通路连接。 可以构成： 纵横式（crossbar）网络 双纵横式（double－crossbar）网络 Banyan网络、扩张的Banyan网络 Benes网络、扩张的Benes网络 空分光交换 输出 输入 1 2 平行状态 输入 输出 3 1 3 4 2 4 交叉状态 光交换技术的未来发展展望 • 市场和用户是决定光网络去向何方的重要因素。目前 光的电路交换技术已发展的较为成熟，进入实用化阶 段。光分组交换作为更加高速、高效、高度灵活的交 换技术，其能够支持各种业务数据格式——计算机通 信数据、话音、图表、视频数据和高保真音频数据的 交换 • 光网络已经由过去的点到点WDM链路发展到今天面 向连接的OADM/OXC和自动交换光网络(ASON)， 再演进到下一代DWDM基础上宽带电路交换与分组交 换融合的智能光网络。我们认为，光交换技术发展将 会在其中起到决定性的作用。 让我们一起展望光纤通 信的未来 谢 谢 观 赏 ！