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一、光纤通讯体系简介

光纤通讯体系是以光为载波,运用纯度极高的玻璃拉制成极细的光导纤维作为传输前言,通过光电改换,用光来传输信息的通讯体系。跟着国际互联网事务和通讯业的飞速开展,信息化给国际生产力和人类社会的开展带来了极大的推进。光纤通讯作为信息化的首要技能支柱之一,必将成为21世纪最重要的战略性工业。



二、光纤通讯体系特色

①在单位时刻内能传输的信息量大。90年代初光纤通讯的有用水平的信息率为2.488Gbit/s,即一对单模光纤可一起注册35000个电话,并且它还在飞速开展;

②经济。光纤通讯的建造费用跟着运用数量的增大而下降;

③体积小、分量轻,施工和保护等都比较便利;

④运用金属少,抗电磁搅扰、抗辐射性强,保密性好等。



三、光纤通讯体系根本构成

(1)光发信机

光发信机是完结电/光转化的光端机。它由光源、驱动器和调制器组成。其功用是将来自于电端机的电信号对光源宣布的光波进行调制,成为已调光波,然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。电端机便是惯例的电子通讯设备。

(2)光收信机

光收信机是完结光/电转化的光端机。它由光检测器和光扩展器组成。其功用是将光纤或光缆传输来的光信号,经光检测器转变为电信号,然后,再将这弱小的电信号经扩展电路扩展到满意的电平,送到接纳端的电端汲去。

(3)光纤或光缆

光纤或光缆构成光的传输通路。其功用是将发信端宣布的已调光信号,通过光纤或光缆的远间隔传输后,耦合到收信端的光检测器上去,完结传送信息使命。

(4)中继器

中继器由光检测器、光源和判定再生电路组成。它的效果有两个:一个是补偿光信号在光纤中传输时遭到的衰减;另一个是对波形失真的脉冲近行整形。

(5)光纤衔接器、耦合器等无源器材

因为光纤或光缆的长度受光纤拉制工艺和光缆施工条件的约束,且光纤的拉制长度也是有极限的(如1Km)。因而一条光纤线路或许存在多根光纤相衔接的问题。所以,光纤间的衔接、光纤与光端机的衔接及耦合,对光纤衔接器、耦合器等无源器材的运用是必不可少的。

惯例的光纤通讯体系系指发送端对光源进行强度调制,接纳端用光电检测器对收到的光信号进行直接检测(IM/DD)的体系,又称强度调制直接栓波光纤通讯体系,它是90年代初实际运用主。其根本结构以2.488Gbit/s体系为例,如图2所示。

图的左方为发送端电的时分复用器,它把输入的155Mbit/s的数字信号复合为2.488Gbit/s的信号。该信号直接强度调制一只散布反应激光器,再将已调光输出传送给单模光纤。图的右方先由光一电检测器把已调光直接检测,得出2.488Gbit/S的数字信号,再经时分化复器得出一组155Mbit/s的数字信号。惯例的光纤通讯体系的中继设备如图3所示。



四、光纤通讯体系原理

光纤通讯的原理是:在发送端首要要把传送的信息(如话音)变成电信号,然后调制到激光器宣布的激光束上,使光的强度随电信号的起伏(频率)改变而改变,并通过光纤发送出去;在接纳端,检测器收到光信号后把它改换成电信号,经解调后恢恢复信息.

跟着信息技能传输速度日益更新,光纤技能已得到广泛的注重和运用。在多微机电梯体系中,光纤的运用充沛满意了很多的数据通讯正确、牢靠、高速传输和处理的要求。光纤技能在电梯上的运用,大大进步了整个操控体系的反应速度,使电梯体系的并联群控功用有了明显进步。电梯上所运用的光纤通讯设备首要由光源、光电接纳器和光纤组成。



五、光纤通讯体系运用领域

光纤通讯的运用领域是很广泛的,首要用于市话中继线,光纤通讯的长处在这里能够充沛发挥,逐渐替代电缆,得到广泛运用。还用于远程干线通讯曩昔首要靠电缆、微波、卫星通讯,现以逐渐运用光纤通讯并构成了占全球优势的比特传输办法;用于全球通讯网、各国的公共电信网(如我国的国家一级干线、各省二级干线和县以下的支线);它还用于高质量五颜六色的电视传输、工业生产现场监督和调度、交通监督操控指挥、乡镇有线电视网、共用天线(CATV)体系,用于光纤局域网和其他如在飞机内、飞船内、舰艇内、矿井下、电力部门、军事及有腐蚀和有辐射等中运用。

光纤传输体系首要由:光发送机、光接纳机、光缆传输线路、光中继器和各种无源光器材构成。要完结通讯,基带信号还有必要通过电端机对信号进行处理后送到光纤传输体系完结通讯进程。

它适合于光纤模仿通讯体系中,并且也适用于光纤数字通讯体系和数据通讯体系。在光纤模仿通讯体系中,电信号处理是指对基带信号进行扩展、预调制等处理,而电信号反处理则是发端处理的逆进程,即解调、扩展等处理。在光纤数字通讯体系中,电信号处理是指对基带信号进行扩展、取样、量化,即脉冲编码调制(PCM)和线路码型编码处理等,而电信号反处理也是发端的逆进程。对数据光纤通讯,电信号处理首要包含对信号进行扩展,和数字通讯体系不同的是它不需求码型改换。



六、光纤通讯六大开展意向

(一)完结超大容量通讯的近期趋势

社会的不断进步和开展对通讯提出了越来越高的需求,光纤通讯的容量也一直在不断的扩展再扩展,而技能难题也不断地再呈现。

1、TDM办法

时分复用办法(TDM)是进步光纤容量的有用手法。据测算,速率每进步一个等级,TDM的每比特的本钱会下降30%-40%。但码速率越高,光纤色散的影响也越严峻,因而有必要选用色散补偿技能。如10Gb/S体系便是如此。现在,国际上TDM实验室水平已到达40Gb/S。

2、WDM办法

波分复用(WDM)办法因装备灵敏、扩容便利,又能够节约光纤,所以其开展前景看好。可是国际上以2.5Gb/S还是以10Gb/S作为WDM的基群问题上呈现了不合。此外,因为G.653光纤在敞开WDM运用时会呈现四波混频效应(FWM),

所以最适合于WDM办法的光纤是G.655光纤。现在国际上WDM最高实验室水平为2640Gb/S。

3、OTDM办法

光时分复用(OTDM)和传统的TDM的区别是:光/电和电/光转化在体系中的方位不同。咱们现在选用的TDM办法,是把光/电和电/光转化放在高速率信道上。如先对线路信号进行光/电转化,然后对电信号进行解复用。而OTDM则是直接对高速率光信号进行复用宽和复用,然后再对分支光路信号进行光/电和电/光转化。现在OTDM最高实验室水平为200Gb/S。

4、光扩展技能

对光信号直接进行扩展,一直是人们的寻求方针。通过十多年的尽力已取得了可喜的开展。光扩展器能够分为两类,即光纤扩展器和半导体激光扩展器。光纤扩展器尤其是EDFA(掺铒光纤扩展器)现已老练并商品化,其作业波长为1550nm.。它具有高增益(最高50dB)、高速率(10Gb/S)、低噪声和失真小等长处。此外,还有NDFA(掺铷)和PDFA(掺镨),其作业波长为1310nm,但功用不如SOA。半导体激光扩展器(SOA)的作业波长为1310nm,它具有体积小、易驱动、高增益(20dB)等长处,开展前景十分达观。

5、色散补偿技能

当码速率极高,呈现色散受限的情况下如10Gb/S运用在G.652光纤时,色散补偿技能是必不可少的。现在色散补偿光纤(DCF)现已到达商用化水平,其色散补偿规模可达-50~-800ps/km.nm。此外,光纤光栅补偿技能也日益遭到人们的注重。总归,光纤通讯技能尽管现已老练并成为现代通讯的首要传输手法,但它并没有停滞不前而是向更高水平,更深层次的方向开展。并引发了许多新课题,构成了许多新学科,然后促进了其它科学分支的开展。

(二)波分复用技能(WDM)

所谓波分复用,便是用一根光纤一起传输几种不同波长的光波以到达扩展通讯容量的意图。在体系的发送端,由各个分体系别离宣布不同波长的光波如λ1、λ2、λ3、λ4,并由合波器组成一束光波进入光纤进行传输,而在接纳端用分波器把几种光波分脱离,别离输入到各个分体系的光接纳机。能够看出波分复用的关键技能是光波的合波器与分波器。近几年现已呈现几

种办法的合波器与分波器,如半透镜与滤光片、自聚焦棒与滤光片以及平面光栅与偏振光栅等

(三)相干光通讯

迄今为止咱们所运用的光纤通讯都是选用强度调制与直接检波的作业办法,它只相当于原始的无线通讯所运用的调制与解调技能。在此办法下,光源器材的调制速率、光接纳机的灵敏度遭到限制而难以再进步,习惯不了超大容量、超长间隔通讯的要求。所谓相干光通讯,便是在发端由激光器宣布谱线极窄、频率安稳、相位安稳的相干光,并用先进的调制办法如FSK、ASK和PSK对之进行调制。在收端,把由光纤传输来的相干光载波与本振光源宣布的相干光,经光耦合器后加到光混混频器上进行混频与差频,然后把差频后的中频光信号进行扩展、检波。相干光通讯技能一则能够增大光纤的传输容量,二则能够大大进步光接纳机的灵敏度(可进步10~20dB)。相干光通讯的关键技能是光源器材、光波的匹配。由发送端的光源和接纳端的本振光源所宣布的光,有必要谱线十分狭隘(挨近单频)、频率十分安稳、相位也十分安稳,不然无法进行混频与差频。此外,本振光和从光纤传输来的光载波有必要具有杰出的匹配,这就要求光纤应该是偏振坚持光纤。

(四)超长波长光纤通讯

石英光纤的衰耗现在已挨近理论极限值,再无多大潜力可挖。经研讨发现,氟化物光纤在波长3.4微米处的衰耗理论极限,可低达10-3dB/km;而金属卤化物光纤的衰耗理论极限可低达10-2~10-5dB/km,若真的完结光纤衰耗小于10-3dB/km,中继间隔可达三万多公里,那么完结全球无中继的光纤通讯就会成为实际。人们把波长大于2微米的通讯称为超长波长光纤通讯。

(五)光集成技能

它和电子技能中的集成电路相相似,是把许多微型光学元件如光源器材、光检测器材、光透镜、光滤波器、光栅等集成在一块很小的芯片上,构成具有杂乱功用的光器材;还能够和集成电路等电子元件集成在一起构成功用更杂乱功用的光电部件如光发送机与光接纳机等。选用光集成技能,不只使设备的体积、分量大大削减,并且进步了安稳性与牢靠性。

(六)光孤子通讯

咱们知道,通讯容量越大,要求光脉冲越窄,如2.5Gb/s体系的光脉冲宽度约为400ps。窄光脉冲经光纤传输后因光纤的色散效果而呈现脉冲展宽现象而引最少间搅扰,因而脉冲展宽一直是限制大容量、长间隔传输的关键因素。经研讨发现,当注入光强密度满意大时会引起光脉冲变窄的独特现象,其光脉冲宽度可低达几个ps,即所谓光孤子脉冲。因而用孤子脉冲能够完结超大容量的光纤通讯。

作者:admin 分类:新闻世界 浏览:155 评论:0