1第17章光纖通信技術217.1光纖通信概述第17章光纖通信技術主要內容17.2光纖通信原理17.3光纖通信系統的組成17.4幾種光纖通信技術17.5光纖通信的發展趨勢317.1光纖通信概述光通信 利用光信號進行的信息傳輸過程或方式。光纖 光導纖維。光纖通信 光纖通信就是以光波為載波，以光導纖維為傳輸介質的信息傳輸過程或方式。第17章光纖通信技術4光纖通信與電通信的主要區別（1）以很高頻率的光波作為載波傳輸信號；（2）用光導纖維構成的光纜作為傳輸介質。因此，在光纖通信中起主導作用的是產生光波的激光器和傳輸光波的光導纖維。第17章光纖通信技術5光纖通信使用的波長（1）光是一種電磁波，通常將紅外線、可見光、紫外線都歸入光波范圍。（2）可見光的波長范圍是0.39～0.76（3）大于0.76部分是紅外光，小于0.39部分是紫外光。光纖通信使用的波長范圍在近紅外區內，工作波長主要為短波波段的0.85，長波波段的1.31和1.55第17章光纖通信技術6光纖通信的特點（1）傳輸頻帶寬，通信容量大；（2）損耗低、中繼距離遠；（3）抗干擾能力強，保密性好；（4）重量輕，體積小；（5）資源豐富，成本低；第17章光纖通信技術717.2光纖通信原理光纖通信原理要實現光纖通信，首先必須在發信端對光波進行電信號調制，然后在光纖中傳輸光信號，最后在收信端將光信號解調為電信號，從而完成光纖通信過程。根據調制與光源的關系，光調制可分為直接調制和間接調制兩大類。第17章光纖通信技術8

直接調制方法僅適用于半導體光源（激光LD和發光二極管LED）把要傳送的信息轉變為電流信號注入LD或LED，從而獲得相應的光信號。直接調制后的光波電場振幅的平方正比于調制信號，是一種光強度調制（IM）的方法。第17章光纖通信技術9間接調制方法利用晶體的電光效應、磁光效應、聲光效應等性質來實現對激光輻射的調制既適應于半導體激光器，也適應于其他類型的激光器。最常用的是外調制的方法，即在激光形成以后加載調制信號。具體方法是在激光器諧振腔外的光路上放置調制器，在調制器上加調制電壓，使調制器的某些物理特性發生相應的變化，當激光通過它時得到調制。第17章光纖通信技術1017.3光纖通信系統的組成光纖通信系統的組成一個基本光纖通信系統必須包括信源端的光發射機（光調制設備）、信宿端的光接收機（光解調設備）和連接他們的光纖介質。第17章光纖通信技術11光纖通信系統可歸結為“電－光－電”的簡單模型，即需要傳輸的信號必須先變成電信號，然后轉換成光信號在光纖內傳輸，對端又將光信號變成電信號。整個過程中，光纖部分只起傳輸作用，對于信號的生成和處理，仍由電系統來完成。光纖通信系統分類：模擬通信和數字通信模擬光通信中的光信號強度隨電信號的變化而線性變化，通俗地講，就是光線有“明”“暗”之分。數字光通信中的光信號與數字電信號相似，只有兩種狀態：“亮”和“滅”。第17章光纖通信技術12數字光纖通信系統一般指以傳送數字話音為主的光纖通信系統，主要由PCM終端設備、數字復用設備、光端機、光纖和光中繼設備組成。第17章光纖通信技術13

光端機由于光纖通信系統一般都是雙向的，所以將光發射機和接收機做在一起并稱為光端機。第17章光纖通信技術14光發射機將電信號變成光信號，然后送人光纖中傳輸出去。主要由光源、光源驅動與調制以及信道編碼電路三部分組成。第17章光纖通信技術15光接收機接收經光纖傳輸衰減后的十分微弱的光信號，從中檢測出傳送的信息，放大到足夠大后，供終端處理使用。包括光電檢測器、光信號接收電路和信道解碼電路。第17章光纖通信技術16光中繼器為了延長通信距離，需在光波信號傳輸過一定距離以后，加一個光中繼器，以放大信號，補償光能的衰減，恢復波形。

光中繼器主要由光接收設備和光發送設備組成。此外，必須有電源、公務、告警、監控等設備。有的光中繼器還有區間通信接口，以提供一定的區間通信能力。第17章光纖通信技術17監控系統對光纖通信進行監測和控制的系統。監測的內容（1）誤碼率是否滿足指標要求；（2）各個中繼器是否有故障；（3）接收光功率是否滿足指標要求；（4）光源的壽命；（5）電源是否有故障；（6）環境的溫度、濕度是否在要求的范圍內，包括火災告警等。。第17章光纖通信技術18控制的內容（1）自動對通信線路的傳輸質量和各個組成設備的工作狀態進行監測。當光纖通信系統中的主用系統出現故障時，監控系統即由主控站發出自動倒換指令，遙控裝置就將備用系統接入，將主用系統退出工作。當經過維護值守人員維修主用系統恢復正常后，監控系統應再發出指令，將系統從備用倒換回主用系統。（2）當市電中斷后，監控系統還要發出啟動油機發電的指令。當中繼站溫度過高，則發出啟動風扇或空調的指令。還可根據需要設置其他控制內容。第17章光纖通信技術1917.4幾種光纖通信技術相干光通信技術采用單一頻率的相干光作為光源（載波），利用無線電技術中的外差接收方式，再配以幅移鍵控ASK，頻移鍵控FSK，相移鍵控PSK等調制方式的一種新型的光纖通信方式，稱為外差光纖通信系統，又稱為相干光通信系統。相干光通信，像傳統的無線電和微波通信一樣，在發射端對光載波進行幅度、頻率或相位調制，在接收端，則采用外差檢測，這種檢測技術稱為相干檢測。與原IM－DD方式相比，主要差別是光接收機中增加了外差接收需要的本機振蕩光源和光混頻器。第17章光纖通信技術20

把具有不同波長的幾個或幾十個光通路信號復用到一根光纖中進行傳送的方式或過程。由于光纖具有很寬的帶寬，因此可在一根光纖中傳輸多個不同波長的光載波，這就是波分復用，它類似于電通信中的頻分復用。采用這種技術可以擴大光纖通信的容量，實現大容量的光纖通信。光波分復用技術第17章光纖通信技術21第17章光纖通信技術22全光網絡技術全光網絡技術是指用戶與用戶之間的信號傳輸與交換全部采用光波技術的先進網絡，它包括光傳輸、光放大、光再生、光交換、光存儲、光信息處理、光信號多路復用/分插、進網/出網等許多先進的全光技術。全光網絡是光纖通信技術發展的最高階段，實現透明、具有高度生存性的全光通信網是寬帶通信網未來的發展目標。從發展趨勢看，形成一個真正的以WDM技術及光交換技術為基礎的光網絡層，建立純粹的“全光網絡”，消除光/電轉換的瓶頸已成為光通信發展的必然趨勢。第17章光纖通信技術23為了讓大家對光纖及全光網絡有一個更深刻的認識，圖17-6給出了幾種光纖連接器。第17章光纖通信技術2417.5光纖通信的發展趨勢光纖通信技術會朝以下幾個方向發展：1．向超高速系統的發展。2．向超大容量WDM系統的演進。3．實現光聯網——戰略大方向。4