11光通信2-2

目录第一章信息与信号第二章光通信的一般概念第三章传输光路第四章光发射机第五章光接收机与基本光纤数字通信系统第六章基于电复用的光纤通信系统第七章光放大第八章光路复用技术第二章光通信的一般概念第一节通信的一般概念第二节光纤通信的特点2.2.1光通信与光纤通信2.2.2光信号的基本特征2.2.3光纤信道的基本特性第三节光纤通信系统的基本组成第二节光纤通信的特点2.2.1光通信与光纤通信2.2.2光信号的基本特征2.2.3光纤信道的基本特性2.2.1光通信和光纤通信光通信：以光信号作为信息载体的通信方式无纤光通信：大气光通信外层空间光通信光纤通信：以光纤作为传输介质的通信•光纤通信技术的主要优点光波频率很高，光纤传输的频带很宽，故传输容量很大，理论上可通上亿门话路或上万套电视，可进行图像、数据、传真、控制等多种业务；不受电磁干扰，保密性好；耐高温、高压、抗腐蚀，工作可靠；光纤材料来源丰富，可节约大量有色金属(如铜、铝)，且直径小、重量轻。光纤通信超高速大容量长距离网络化一根光纤中可同时传输一百多路信号，采用特殊技术甚至可以同时传输1022路单路速率不断提升，已达到10、20、40Gb/s采用OTDM技术甚至可达640Gb/s各种通信技术的快速发展使上千甚至上万公里的长距离传输成为可能全光网成为目前光通信领域最热门的话题之一光纤通信系统的新波段145014901530157016101650S+SCLL+波长(nm)波段波长范围(nm)带宽(THz)光放大器应用C1530-15705.0有长途干线C+L1530-16109.7有长途干线S+C+L1490-161015.0无城/局域网S++S+C+L+L+1450-165025.1无城/局域网全波1300-165048.9无城/局域网2.2.2光信号的基本特征1.波动性频率（真空中的波长）幅度相位偏振态2.量子性光子能量（频率）光子数Ｎ光子动量（波数k）光子偏振态2.2.2光信号的基本特征1.频率极高的电磁波，可承载信息量极大7.5亿条话路2.相位与偏振方向不能直接检测出来调幅调频调相调偏3.强度调制的光信号非负的双极性码HDB3RS-232-C无法时钟提取量子噪声两个问题1.偏振态与偏振度2.相干性（1）偏振态--复矢量实矢量rxyˆˆ32rxyyrxˆˆ32irxy000ˆˆˆˆ(32i)exp(i)3exp(i)2exp[i(/2)]tttxyxy复矢量（1）偏振态---斯托克斯矢量偏振态是对单一频率分量而言的；是一个频域量可以用斯托克斯矢量描述，这时永远有23222120ssss220322212sin22cos2yxyxyxyxEEsEEsEEsEEs斯托克斯参量具有功率的量纲邦加球s1,s2,s3就是以s0为半径的球面上一点的笛卡尔坐标，一个点对应于一个偏振态。邦加球赤道对应于线偏振态两极表示圆偏振态其余代表椭圆偏振态注意:斯托克斯矢量是一个虚构的矢量，是偏振态的一种形象描述。运算规则和常规矢量的运算规则不相同。偏振态的分解与叠加，并不对应于斯托克斯矢量按照平行四边形法则分解与合成；两个偏振态的正交并不对应于斯托克斯矢量的垂直；两个正交偏振态的斯托克斯矢量将处于同一条直径上。（2）偏振度—频域是对多频率分量而言的；偏振度理解为不同频率分量偏振态一致性的度量)(S如何表示的一致性？用分布函数的矩（方差）、用变化率？两个频率分量的情形如果二者一致)()(2211SSS)()(2211SSS)()(2211SSS2S1SS1S2SSiiiSS)(DOP如果二者不一致连续光谱的情形d)(d)(DOPSS0232221DOPSSSSd)(00sSd)(11sSd)(22sSd)(33sS(2)偏振度（时域）偏振度不同频率分量偏振一致性的度量时域相干矩阵22,yyxyxxyyyxyxxxyxyxEEEEEEEEEEEEEEEEEE22211211def22JJJJEEEEEEEEEEEEEEyyxyxxyyyxyxxxJ(2)偏振度频域相干矩阵厄米性djJijij2expyxyxTyyyxxyxxEEEET~~~~21limξ1032321021SSjSSjSSSS0232221SSSSP(2)偏振度时域相干矩阵偏振度的定义22211)(41JJpJminmaxminmaxIIIIp(2)偏振度minmax222211IIEEJJyx2112JJpIIJIIIIIIJJJJJJJJJJJp2minmax212minmaxminmaxminmax2122221122112112221122211)(414)()(4)((2)偏振度yx20i2212de1tTEEJTtyx0de10itTTtpp0de10iTttT1de120iTttT1p0p相干长度:在这段长度内，光有稳定的相位关系相干时间光源的稳定发光时间有关，也就是与光源的频带宽度有关tvLgcft/12MHz150fMHz10fμs1.0MHz1fFP-LD激光器，6ns，1.2mDFB激光器20m外腔激光器200m(3)相干性相干时间相干长度2.2.3光纤信道的基本特征(1)实际的光信道（传输光路）包括光纤、光有源器件和光无源器件。带宽1.2到1.6um20亿个话路如光纤放大器、光连接器、光耦合器、光纤光栅、波分复用器、偏振控制器等几乎没有噪声光信道的噪声主要来自于光源和探测器最重要的噪声源是光纤放大器的自发辐射噪声ASE，量子噪声串音（耦合器隔离度不好时），反射(2)容量和噪声(3)相位敏感和偏振不稳定使用调相方式，不仅不能提高信噪比，反而会降低信噪比。(4)光纤信道的组网灵活性问题光信号可复制性差光信号的反馈问题(5)光纤通信系统的保护监测问题将光路的参数变换成电信号后进行监测。但是经电光转换后，原有的光信号的许多特性将消失。(6)光能和其他形式的能量转换问题电光，磁光，声光，弹光，热光，转换效率低，结构复杂，价格高。(7)供电问题“光池”第三节光纤通信系统的基本组成---1光端机光端机电端机电端机电信号输入电信号输出传输光路光纤通信系统的基本组成---2电/光光/电前端前端网卡电信号输入网卡电信号输出传输光路光纤通信系统的基本组成---3电/光光/电前端前端主机电信号输入主机电信号输出传输光路光卡光卡光卡：具有光通信功能，可以直接插在计算机总线插槽上的网卡光纤通信系统的基本组成---传输光路光纤连接器隔离器耦合器放大器滤波器衰减器波分复用器光源光探测器光纤通信系统的基本组成---光端机包括光发送机和光接收机接口编解码光发送光接收谢谢！