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1、第第1章章 光纤通信系统光纤通信系统第1页，此课件共67页哦1.1 1.1 历史回顾历史回顾1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统 1.3 1.3 光的属性光的属性1.4 1.4 光纤的优点光纤的优点1.5 1.5 光纤通信的应用光纤通信的应用1.6 1.6 总结和讨论总结和讨论第2页，此课件共67页哦1.1 1.1 历史回顾历史回顾早期的光通信早期的光通信早期的光通信早期的光通信u u目视形式的光通信：太阳为光源、手的运动目视形式的光通信：太阳为光源、手的运动改变或调制光波、眼睛是检测装置改变或调制光波、眼睛是检测装置u u使用烟作为信息载体的光波系统：对远距离传使用烟作为信息载体的光波系
2、统：对远距离传使用烟作为信息载体的光波系统：对远距离传使用烟作为信息载体的光波系统：对远距离传输十分有用输十分有用输十分有用输十分有用u u1880188018801880年贝尔发明了年贝尔发明了年贝尔发明了年贝尔发明了“光电话光电话光电话光电话”的光通信系统的光通信系统的光通信系统的光通信系统第3页，此课件共67页哦1.1 1.1 历史回顾历史回顾1960196019601960年激光器的发明，是实现大容量光通信的一年激光器的发明，是实现大容量光通信的一年激光器的发明，是实现大容量光通信的一年激光器的发明，是实现大容量光通信的一个主要突破个主要突破个主要突破个主要突破u u非导引的光通信系统
3、的发展，为光纤通信提非导引的光通信系统的发展，为光纤通信提非导引的光通信系统的发展，为光纤通信提非导引的光通信系统的发展，为光纤通信提供了理论基础供了理论基础供了理论基础供了理论基础1970197019701970年，低损耗光纤的发明，使光纤通信得以实年，低损耗光纤的发明，使光纤通信得以实年，低损耗光纤的发明，使光纤通信得以实年，低损耗光纤的发明，使光纤通信得以实现现现现第4页，此课件共67页哦n基本通信系统基本通信系统基本通信系统基本通信系统n n包括发送机、接收机和信道包括发送机、接收机和信道包括发送机、接收机和信道包括发送机、接收机和信道n n信道可分为：非导引信道和被导引信道信道可分为
4、：非导引信道和被导引信道信道可分为：非导引信道和被导引信道信道可分为：非导引信道和被导引信道1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统图图图图1.1 1.1 1.1 1.1 基本通信系统基本通信系统基本通信系统基本通信系统第5页，此课件共67页哦n被导引线路比大气信道成本更高被导引线路比大气信道成本更高被导引线路比大气信道成本更高被导引线路比大气信道成本更高n但被导引信道有许多优点但被导引信道有许多优点但被导引信道有许多优点但被导引信道有许多优点1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统图图图图1.2 1.2 1.2 1.2 部分导体传输线部分导体传输线部分导体传输线部分导体传输线第6页，此课件共
5、67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统图图图图1.3 1.3 1.3 1.3 一般的光纤通信系统一般的光纤通信系统一般的光纤通信系统一般的光纤通信系统第7页，此课件共67页哦信源有多种物理形式，最常见的是将非电信号信源有多种物理形式，最常见的是将非电信号信源有多种物理形式，最常见的是将非电信号信源有多种物理形式，最常见的是将非电信号转化成电信号的变换器转化成电信号的变换器转化成电信号的变换器转化成电信号的变换器u u如麦克风、摄像头如麦克风、摄像头如麦克风、摄像头如麦克风、摄像头无论是在电通信还是光通信中，信息在传输之无论是在电通信还是光通信中，信息在传输之无论是在电通信还是光通信中
6、，信息在传输之无论是在电通信还是光通信中，信息在传输之前都必定是电形态。前都必定是电形态。前都必定是电形态。前都必定是电形态。1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.2.1-1.2.1信源信源第8页，此课件共67页哦调制器的功能调制器的功能调制器的功能调制器的功能u u将电信号转换成适合传输的形态将电信号转换成适合传输的形态将电信号转换成适合传输的形态将电信号转换成适合传输的形态u u将这种信号加载到由载波源产生的载波上将这种信号加载到由载波源产生的载波上将这种信号加载到由载波源产生的载波上将这种信号加载到由载波源产生的载波上调制格式调制格式u u模拟、数字模拟、数字1.2 1.2 基本
7、通信系统基本通信系统-1.2.2-1.2.2调制器调制器第9页，此课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.2.2-1.2.2调制器调制器图图图图1.4 1.4 1.4 1.4 模拟调制模拟调制模拟调制模拟调制第10页，此课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.2.2-1.2.2调制器调制器图图图图1.5 1.5 1.5 1.5 数字调制数字调制数字调制数字调制数据速率数据速率数据速率数据速率u ubpsbpsbpsbps比特每秒比特每秒比特每秒比特每秒模数转换器模数转换器模数转换器模数转换器u u可将模拟信息转换成数字序列可将模拟信息转换成数字序列可将模
8、拟信息转换成数字序列可将模拟信息转换成数字序列u u在接收端将数字信号转换成模拟形态在接收端将数字信号转换成模拟形态在接收端将数字信号转换成模拟形态在接收端将数字信号转换成模拟形态第11页，此课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.2.3-1.2.3载波源载波源载波源载波源载波源载波源u u射频通信系统：电振荡器产生射频通信系统：电振荡器产生射频通信系统：电振荡器产生射频通信系统：电振荡器产生u u光纤通信系统：光振荡器光纤通信系统：光振荡器光纤通信系统：光振荡器光纤通信系统：光振荡器LDLDLDLD、LEDLEDLEDLED强度调制（强度调制（强度调制（强度调制（IMIM
9、IMIM）u u发送的信息包含在光功率的变化中发送的信息包含在光功率的变化中发送的信息包含在光功率的变化中发送的信息包含在光功率的变化中u u信信号号电电流流有有正正、负负部部分分，但但光光辐辐射射输输出出始终为正始终为正第12页，此课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.2.3-1.2.3载波源载波源图图图图1.6 1.6 1.6 1.6 光载波的模拟和数字调制光载波的模拟和数字调制光载波的模拟和数字调制光载波的模拟和数字调制第13页，此课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.2.3-1.2.3载波源载波源半半导导体体LDLD和和LEDLED的的结结构
10、构使使其其在在一一定定的的频频段段内内辐辐射射，在在此此频频段段上上玻玻璃璃光光纤纤的的衰衰减减应应该该很很低低，这这样样才才能能有有可可能能实实现现光光信号的有效传输。信号的有效传输。光光光光源源源源辐辐辐辐射射射射频频频频率率率率和和和和光光光光纤纤纤纤低低低低损损损损耗耗耗耗区区区区域域域域的的的的匹匹匹匹配配配配是实现光纤通信的重要条件。是实现光纤通信的重要条件。是实现光纤通信的重要条件。是实现光纤通信的重要条件。第14页，此课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.2.4-1.2.4信道耦合器信道耦合器耦合器的功能：将功率送进信道耦合器的功能：将功率送进信道耦合器的
11、功能：将功率送进信道耦合器的功能：将功率送进信道u u无线电或电视广播系统：天线无线电或电视广播系统：天线u u电缆导引系统：连接器电缆导引系统：连接器电缆导引系统：连接器电缆导引系统：连接器u u大气光通信系统：透镜大气光通信系统：透镜u u光纤通信系统：光耦合器光纤通信系统：光耦合器光纤通信系统：光耦合器光纤通信系统：光耦合器第15页，此课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.2.4-1.2.4信道耦合器信道耦合器图图图图1.7 1.7 1.7 1.7 将光波耦合进光纤将光波耦合进光纤将光波耦合进光纤将光波耦合进光纤第16页，此课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统
12、基本通信系统-1.2.5-1.2.5信道信道信道：发送机和接收机之间的传输路径信道：发送机和接收机之间的传输路径信道：发送机和接收机之间的传输路径信道：发送机和接收机之间的传输路径光放大器光放大器光放大器光放大器适用于模拟和数字信号适用于模拟和数字信号适用于模拟和数字信号适用于模拟和数字信号中中继继器器（再再生生器器）只只只只能能能能用用用用于于于于数数数数字字字字系系系系统统统统，重建数字信号的幅度和波形重建数字信号的幅度和波形重建数字信号的幅度和波形重建数字信号的幅度和波形传输信号的失真限制了脉冲的发送速率传输信号的失真限制了脉冲的发送速率传输信号的失真限制了脉冲的发送速率传输信号的失真限
13、制了脉冲的发送速率u u较较较较大大大大的的的的接接接接收收收收角角角角与与与与低低低低的的的的信信信信号号号号失失失失真真真真是是是是一一一一对对对对相相相相互互互互矛矛矛矛盾盾盾盾第17页，此课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.2.5-1.2.5信道信道图图图图1.8 1.8 1.8 1.8 光脉冲的展宽光脉冲的展宽光脉冲的展宽光脉冲的展宽第18页，此课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.2.5-1.2.5信道信道大大大大气气气气电电电电信信信信系系系系统统统统：天天天天线线线线收收收收集集集集来来来来自自自自信信信信道道道道的的的的信信信信号
14、号号号，并并并并将将将将其传送到接收机其传送到接收机其传送到接收机其传送到接收机光光纤纤通通信信系系统统：输输出出耦耦合合器器将将来来自自光光纤纤的的光光对准到光检测器对准到光检测器u u光光光光的的的的辐辐辐辐射射射射方方方方向向向向与与与与光光光光纤纤纤纤的的的的接接接接收收收收锥锥锥锥角角角角相相相相同同同同。一一一一般般般般的的的的光光光光检检检检测测测测器器器器有有有有大大大大的的的的表表表表面面面面积积积积及及及及大大大大的的的的接接接接收收收收角角角角，能实现有效耦合能实现有效耦合能实现有效耦合能实现有效耦合第19页，此课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.
15、2.5-1.2.5信道信道图图图图1.9 1.9 1.9 1.9 由光纤到光检测器的高效率耦合。由光纤到光检测器的高效率耦合。由光纤到光检测器的高效率耦合。由光纤到光检测器的高效率耦合。检测器可以接收到由光纤辐射出的绝大检测器可以接收到由光纤辐射出的绝大检测器可以接收到由光纤辐射出的绝大检测器可以接收到由光纤辐射出的绝大部分光波部分光波部分光波部分光波第20页，此课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.2.6-1.2.6检测器检测器解解调调：从从信信道道接接收收到到的的信信息息从从其其载载波波上上分分离离出出来来光光光光纤纤纤纤通通通通信信信信系系系系统统统统最最最最常常常
16、常用用用用的的的的检检检检测测测测器器器器：半半半半导导导导体体体体光光光光电电电电二二二二极极极极管管管管u u通通通通过过过过检检检检测测测测器器器器转转转转换换换换得得得得到到到到的的的的电电电电流流流流与与与与输输输输入入入入光光光光波波波波的的的的功功功功率成比例率成比例率成比例率成比例u u检测得到的电流是驱动光源的电流的再现检测得到的电流是驱动光源的电流的再现检测得到的电流是驱动光源的电流的再现检测得到的电流是驱动光源的电流的再现第21页，此课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.2.6-1.2.6检测器检测器图图图图1.10 1.10 1.10 1.10 模
17、拟系统中不同参考点处的信号模拟系统中不同参考点处的信号模拟系统中不同参考点处的信号模拟系统中不同参考点处的信号第22页，此课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.2.7-1.2.7信号处理器信号处理器模拟传输：信号处理器包括放大和滤波模拟传输：信号处理器包括放大和滤波模拟传输：信号处理器包括放大和滤波模拟传输：信号处理器包括放大和滤波u u滤滤除除直直流流成成分分、同同时时阻阻止止其其他他的的频频率率成成分分，允允许许传输信息所含有的频率成分通过传输信息所含有的频率成分通过u u信噪比（信噪比（信噪比（信噪比（SNRSNRSNRSNR）数字系统：放大器、滤波器、判决器数字系
18、统：放大器、滤波器、判决器数字系统：放大器、滤波器、判决器数字系统：放大器、滤波器、判决器u u误码率（误码率（误码率（误码率（BERBERBERBER）第23页，此课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.2.9-1.2.9一些数据一些数据表表表表1.31.31.31.3：字首：字首：字首：字首u u太、吉、兆、千、分、毫、微、纳、皮、飞太、吉、兆、千、分、毫、微、纳、皮、飞太、吉、兆、千、分、毫、微、纳、皮、飞太、吉、兆、千、分、毫、微、纳、皮、飞u u光波长量级：微米光波长量级：微米表表1.41.4：常用的模拟系统的带宽：常用的模拟系统的带宽第24页，此课件共67页哦1
19、.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.2.9-1.2.9一些数据一些数据模模模模拟拟拟拟信信信信号号号号采采采采用用用用数数数数字字字字传传传传输输输输时时时时，其其比比特特率率取取决决于于模模拟信号的拟信号的抽样定理抽样定理抽样定理抽样定理及及及及编码体系编码体系编码体系编码体系 图图图图 抽样概念示意图抽样概念示意图抽样概念示意图抽样概念示意图 第25页，此课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.2.9-1.2.9一些数据一些数据图图图图 信号抽样编码及传输原理信号抽样编码及传输原理信号抽样编码及传输原理信号抽样编码及传输原理第26页，此课件共67页哦1.2 1.
20、2 基本通信系统基本通信系统-1.2.9-1.2.9一些数据一些数据抽样定理示意图抽样定理示意图：Y Ys()s()的的波波形形是是由由一一连连串串的的F F()()波波形形组组成成。在在s s22H H的的前前提提下下，输输出出样样值值信信号号的的频频谱谱Y Ys()s()就就不不会会发发生生重重叠叠现现象象，从从理理论论上上讲讲，就就可可以以通通过过一一个个截截止止频频率率为为H H的的理理想想低低通通滤滤波波器器将将Y Ys()s()中中的的第第一一个个F F()()滤出来，恢复出原始信号滤出来，恢复出原始信号f f(t t)。第27页，此课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通
21、信系统-1.2.9-1.2.9一些数据一些数据 若若不不满满足足s s22H的的的的条条条条件件件件，则则则则YYs()中中的的F F()就就会会出出现现重重叠叠（见见上上图图），以以致致于于无无法法用用滤滤波波器器提提取出一个干净的取出一个干净的F F()。第28页，此课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.2.9-1.2.9一些数据一些数据标准的单个数字电话的速率是标准的单个数字电话的速率是标准的单个数字电话的速率是标准的单个数字电话的速率是64kbps64kbps64kbps64kbpsu u音频带宽音频带宽音频带宽音频带宽4kHz4kHz4kHz4kHzu u信信信
22、信息息息息速速速速率率率率：每每每每秒秒秒秒抽抽抽抽样样样样8000800080008000次次次次，每每每每个个个个抽抽抽抽样样样样幅幅幅幅度度度度值值值值用用用用8 8 8 8比特代表编码，即为比特代表编码，即为比特代表编码，即为比特代表编码，即为64kbps64kbps64kbps64kbps时分复用技术时分复用技术时分复用技术时分复用技术u u在在在在发发发发送送送送端端端端，通通通通过过过过间间间间插插插插数数数数据据据据比比比比特特特特，可可可可将将将将不不不不同同同同信信信信息息息息复复复复用用用用成单路较高速率的数据流成单路较高速率的数据流成单路较高速率的数据流成单路较高速率的
23、数据流u u解复用解复用第29页，此课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.2.9-1.2.9一些数据一些数据时时时时分分分分复复复复用用用用技技技技术术术术的的的的应应应应用用用用表表表表1.5 1.5 1.5 1.5 美美美美国国国国电电电电话话话话系系系系统统统统的的的的数数数数字字字字传传传传输速率输速率输速率输速率u u基基基基本本本本信信信信息息息息块块块块T1T1T1T1（最最最最低低低低级级级级别别别别传传传传输输输输）系系系系统统统统，传传传传送送送送24242424路路路路话话话话音音音音信信信信息息息息u uT2T2T2T2级级级级别别别别由由由由4
24、4 4 4个个个个T1T1T1T1系系系系统统统统组组组组合合合合形形形形成成成成，传传传传送送送送4 4 4 424=24=96969696路路路路话话话话音音音音信息信息信息信息u u复复复复用用用用后后后后高高高高级级级级别别别别的的的的信信信信息息息息块块块块包包包包括括括括了了了了同同同同步步步步脉脉脉脉冲冲冲冲和和和和信信信信令令令令脉脉脉脉冲冲冲冲，需需需需要额外的比特率要额外的比特率要额外的比特率要额外的比特率第30页，此课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.2.9-1.2.9一些数据一些数据光纤的传输容量光纤的传输容量光纤的传输容量光纤的传输容量u u单
25、根光纤可达单根光纤可达单根光纤可达单根光纤可达2.5Gbps2.5Gbps2.5Gbps2.5Gbps、10Gbps10Gbps10Gbps10Gbps、甚至、甚至、甚至、甚至40Gbps40Gbps40Gbps40Gbps一个更新的传输标准一个更新的传输标准一个更新的传输标准一个更新的传输标准同步光网络同步光网络同步光网络同步光网络SONETSONETSONETSONETu u基本传输速率是基本传输速率是基本传输速率是基本传输速率是OC-1OC-1OC-1OC-1u u更高级别的更高级别的更高级别的更高级别的SONETSONETSONETSONET参考表参考表参考表参考表1.61.61.61
26、.6数字电视广播数字电视广播数字电视广播数字电视广播u u模模模模拟拟拟拟电电电电视视视视带带带带宽宽宽宽6MHz6MHz6MHz6MHz，每每每每个个个个抽抽抽抽样样样样值值值值用用用用8 8 8 8比比比比特特特特编编编编码码码码，数数数数据据据据速速速速率为率为率为率为268=96Mbps268=96Mbps268=96Mbps268=96Mbps第31页，此课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.2.9-1.2.9一些数据一些数据为了传输尽可能多的数字化图像，需要降低数据速率为了传输尽可能多的数字化图像，需要降低数据速率为了传输尽可能多的数字化图像，需要降低数据速率
27、为了传输尽可能多的数字化图像，需要降低数据速率u u压压缩缩数数字字图图像像技技术术可可可可以以以以将将将将普普普普通通通通图图图图像像像像的的的的数数数数据据据据速速速速率率率率从从从从接近接近接近接近100Mbps100Mbps100Mbps100Mbps降低到降低到降低到降低到5Mbps5Mbps5Mbps5Mbpsu u数数数数字字字字化化化化高高高高清清清清晰晰晰晰度度度度电电电电视视视视（HDTVHDTVHDTVHDTV）信信号号一一般般需需要要1Gbps1Gbps的的传传输输速速率率，经经过过压压缩缩后后大大约约只只需需要要20Mbps20Mbps的的传传输输速率速率第32页，此
28、课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.2.9-1.2.9一些数据一些数据各类信息与带宽之间的关系各类信息与带宽之间的关系各类信息与带宽之间的关系各类信息与带宽之间的关系u u以以以以太太太太局局局局域域域域网网网网运运运运行行行行速速速速率率率率为为为为10Mbps10Mbps10Mbps10Mbps，可可可可用用用用同同同同轴轴轴轴电电电电缆缆缆缆或或或或光光光光纤传输线实现纤传输线实现纤传输线实现纤传输线实现u u高高高高速速速速数数数数据据据据传传传传输输输输光光光光纤纤纤纤分分分分布布布布式式式式数数数数据据据据接接接接口口口口（FDDI)FDDI)FDDI)FD
29、DI)的的的的标标标标称运行速率为称运行速率为称运行速率为称运行速率为100Mbps100Mbps100Mbps100Mbpsu u更更快快的的局局域域网网如如如如高高高高性性性性能能能能并并并并行行行行接接接接口口口口（HPPI)HPPI)HPPI)HPPI)运运运运行行行行速速速速率为率为率为率为800Mbps800Mbps800Mbps800Mbps第33页，此课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.2.9-1.2.9一些数据一些数据带带带带宽宽宽宽与与与与速速速速率率率率是是是是信信信信息息息息本本本本身身身身的的的的特特特特征征征征，并并并并不不不不取取取取决决决
30、决于于于于所所所所用用用用的的的的传传传传输输输输类类类类型型型型，对对于于相相同同的的待待传传输输信信息息，光光通通信信系系统统和和射射频频通通信信系系统统需需要要相相同同的的传传输输带带宽宽和和数数据速率据速率第34页，此课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.2.9-1.2.9一些数据一些数据信号传输的质量信号传输的质量信号传输的质量信号传输的质量u u模拟线路模拟线路模拟线路模拟线路用信噪比（用信噪比（SNRSNR）表示）表示u u数字系统数字系统用误码率（用误码率（BERBER）表示）表示标准数字电话允许的误码率指标是多少？标准数字电话允许的误码率指标是多少？第3
31、5页，此课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.2.101.2.10以分贝表示功率以分贝表示功率分分分分别别别别(dB)(dB)(dB)(dB)是是是是表表表表示示示示通通通通信信信信系系系系统统统统中中中中相相相相对对对对功功功功率率率率电电电电平平平平的的的的一一一一个个个个十十十十分分分分方方方方便的量便的量便的量便的量u u若若若若P P P P1 1 1 1是输入，是输入，是输入，是输入，P P P P2 2 2 2是输出，是输出，是输出，是输出，P P P P2 2 2 2/P/P/P/P1 1 1 1是两点间的传输效率是两点间的传输效率是两点间的传输效率是两点
32、间的传输效率u u分贝值为负说明存在损耗，分贝值为正数说明两点间有放大器分贝值为负说明存在损耗，分贝值为正数说明两点间有放大器分贝值为负说明存在损耗，分贝值为正数说明两点间有放大器分贝值为负说明存在损耗，分贝值为正数说明两点间有放大器P P P P2 2 2 2可由可由可由可由P P P P1 1 1 1求得求得求得求得第36页，此课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.2.101.2.10以分贝表示功率以分贝表示功率链路有元器件级联时，使用对数计算很方便，如图链路有元器件级联时，使用对数计算很方便，如图链路有元器件级联时，使用对数计算很方便，如图链路有元器件级联时，使用对
33、数计算很方便，如图u u用分贝表示相应的损耗为用分贝表示相应的损耗为用分贝表示相应的损耗为用分贝表示相应的损耗为u u即即即即以分贝为单位，以分贝为单位，以分贝为单位，以分贝为单位，总的效率是单个级联部分的效率之和总的效率是单个级联部分的效率之和总的效率是单个级联部分的效率之和总的效率是单个级联部分的效率之和第37页，此课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.2.101.2.10以分贝表示功率以分贝表示功率图图图图1.13 1.13 1.13 1.13 分贝计算分贝计算分贝计算分贝计算第38页，此课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.2.101.2.1
34、0以分贝表示功率以分贝表示功率图图图图1.14 1.14 1.14 1.14 放大的分贝尺度放大的分贝尺度放大的分贝尺度放大的分贝尺度第39页，此课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.2.101.2.10以分贝表示功率以分贝表示功率例例例例题题题题1.1 1.1 1.1 1.1 假假假假设设设设图图图图1.121.121.121.12所所所所示示示示的的的的三三三三个个个个级级级级联联联联部部部部分分分分的的的的损损损损耗耗耗耗分分分分别别别别为为为为-11dB-11dB-11dB-11dB，-6dB-6dB-6dB-6dB，-3dB-3dB-3dB-3dB。计计计计算算
35、算算此此此此系系系系统统统统的的的的总总总总损损损损耗耗耗耗。如如如如果果果果输输输输入入入入功功功功率率率率为为为为5mW5mW5mW5mW，试试试试计计计计算输出功率。算输出功率。算输出功率。算输出功率。第40页，此课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.2.101.2.10以分贝表示功率以分贝表示功率用分贝可以表示相对功率电平，也可以表示绝对功率。用分贝可以表示相对功率电平，也可以表示绝对功率。用分贝可以表示相对功率电平，也可以表示绝对功率。用分贝可以表示相对功率电平，也可以表示绝对功率。相对于相对于相对于相对于1mW1mW1mW1mW用分贝表示的功率值用用分贝表示的
36、功率值用用分贝表示的功率值用用分贝表示的功率值用dBmdBmdBmdBm表示，则有表示，则有表示，则有表示，则有u u利用图利用图利用图利用图1.131.131.131.13、图、图、图、图1.141.141.141.14同样可以进行同样可以进行同样可以进行同样可以进行dBmdBmdBmdBm运算运算运算运算u uP P P P2 2 2 2以以以以mWmWmWmW为单位，代替图中为单位，代替图中为单位，代替图中为单位，代替图中P P P P2 2 2 2/P/P/P/P1 1 1 1，纵坐标的刻度值就是，纵坐标的刻度值就是，纵坐标的刻度值就是，纵坐标的刻度值就是dBmdBmdBmdBm第41
37、页，此课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.2.101.2.10以分贝表示功率以分贝表示功率例例例例题题题题1.3 1.3 1.3 1.3 假假假假设设设设一一一一个个个个发发发发光光光光二二二二极极极极管管管管的的的的辐辐辐辐射射射射功功功功率率率率为为为为2mW2mW2mW2mW，计计计计算算算算与与与与此此此此辐辐辐辐射射射射功功功功率率率率相相相相对对对对应应应应的的的的dBmdBmdBmdBm值值值值。此此此此功功功功率率率率通通通通过过过过一一一一组组组组元元元元件件件件后后后后有有有有23dB23dB23dB23dB的的的的损损损损耗耗耗耗，计计计计算输出功
38、率。算输出功率。算输出功率。算输出功率。第42页，此课件共67页哦1.2 1.2 基本通信系统基本通信系统-1.2.101.2.10以分贝表示功率以分贝表示功率微瓦是另外一个常用的参考电平。微瓦是另外一个常用的参考电平。微瓦是另外一个常用的参考电平。微瓦是另外一个常用的参考电平。相对于相对于相对于相对于1 1 1 1W W W W用分贝表示的功率值用用分贝表示的功率值用用分贝表示的功率值用用分贝表示的功率值用dBdBdBdB表示，则有表示，则有表示，则有表示，则有第43页，此课件共67页哦1.3 1.3 光的属性光的属性-1.3.11.3.1光的波动性光的波动性“光光光光”这这这这一一一一术术
39、术术语语语语指指指指的的的的是是是是频频频频谱谱谱谱中中中中的的的的红红红红外外外外光光光光、可可可可见见见见光光光光、紫紫紫紫外外外外光光光光部部部部分的电磁波。分的电磁波。分的电磁波。分的电磁波。这这这这样样样样划划划划分分分分是是是是因因因因为为为为这这这这些些些些频频频频段段段段范范范范围围围围内内内内应应应应用用用用的的的的许许许许多多多多分分分分析析析析方方方方法法法法、技技技技术术术术和器件都相同。和器件都相同。和器件都相同。和器件都相同。可见光的波长范围可见光的波长范围可见光的波长范围可见光的波长范围0.40.4 mm（蓝光）到（蓝光）到（蓝光）到（蓝光）到0.70.7 mm（
40、红光）。（红光）。（红光）。（红光）。可见光频段、紫外线，在石英玻璃光纤中的衰减较大。可见光频段、紫外线，在石英玻璃光纤中的衰减较大。可见光频段、紫外线，在石英玻璃光纤中的衰减较大。可见光频段、紫外线，在石英玻璃光纤中的衰减较大。红红红红外外外外区区区区域域域域，0.850.85 mm附附附附近近近近，1.261.26 mm 1.751.75 mm之之之之间间间间为为为为光光光光纤纤纤纤的的的的传传传传输输输输窗窗窗窗口。口。口。口。第44页，此课件共67页哦1.3 1.3 光的属性光的属性-1.3.11.3.1光的波动性光的波动性第45页，此课件共67页哦1.3 1.3 光的属性光的属性-1
41、.3.11.3.1光的波动性光的波动性第46页，此课件共67页哦1.3 1.3 光的属性光的属性-1.3.11.3.1光的波动性光的波动性光光光光波波波波的的的的频频频频率率率率比比比比射射射射频频频频电电电电磁磁磁磁波波波波高高高高得得得得多多多多，但但但但两两两两者者者者都都都都遵遵遵遵循循循循相相相相同同同同的规律。的规律。的规律。的规律。由由于于光光波波长长很很短短，在在光光纤纤通通信信系系统统中中的的大大部部分分器器件件的的线线度度都都要要比比波波长长大大得得多多。但但低低频频器器件件的的尺尺寸寸可能在一个波长左右或更小。可能在一个波长左右或更小。第47页，此课件共67页哦1.3 1
42、.3 光的属性光的属性-1.3.21.3.2光的粒子性光的粒子性单个光子的能量是单个光子的能量是单个光子的能量是单个光子的能量是例例例例1.41.4如如如如果果果果光光光光功功功功率率率率是是是是1 1 WW，波波波波长长长长是是是是0.80.8 mm，计计计计算算算算1s1s内内内内投投投投射射射射到到到到检检检检测器上的光子数。测器上的光子数。测器上的光子数。测器上的光子数。电电电电子子子子伏伏伏伏特特特特（eVeV），由由由由一一一一个个个个电电电电子子子子在在在在1V1V的的的的电电电电势势势势差差差差中中中中加加加加速速速速得得得得到到到到的的的的动动动动能来定义，即能来定义，即能来
43、定义，即能来定义，即0.80.8 mm光子的能量用电子伏特表示为光子的能量用电子伏特表示为光子的能量用电子伏特表示为光子的能量用电子伏特表示为第48页，此课件共67页哦1.3 1.3 光的属性光的属性-1.3.21.3.2光的粒子性光的粒子性图图图图1.17 1.17 1.17 1.17 光子能量光子能量光子能量光子能量光光光光的的的的粒粒粒粒子子子子理理理理论论论论可可可可以以以以解解解解释释释释LEDLED、激激激激光光光光器器器器和和和和半半半半导导导导体体体体激激激激光光光光器器器器等等等等光光光光源源源源的的的的发发发发光机理，也可以用来解释将光辐射转换成电流的光检测过程。光机理，也
44、可以用来解释将光辐射转换成电流的光检测过程。光机理，也可以用来解释将光辐射转换成电流的光检测过程。光机理，也可以用来解释将光辐射转换成电流的光检测过程。第49页，此课件共67页哦1.4 1.4 光纤的优点光纤的优点玻玻玻玻璃璃璃璃光光光光纤纤纤纤的的的的基基基基础础础础材材材材料料料料二二二二氧氧氧氧化化化化硅硅硅硅取之不尽。取之不尽。取之不尽。取之不尽。光光光光缆缆缆缆传传传传输输输输比比比比金金金金属属属属电电电电缆缆缆缆传传传传输输输输更更更更为为为为便宜，铺设更为容易。便宜，铺设更为容易。便宜，铺设更为容易。便宜，铺设更为容易。光光光光纤纤纤纤和和和和光光光光缆缆缆缆机机机机械械械械强
45、强强强度度度度高高高高，柔柔柔柔韧韧韧韧性好。性好。性好。性好。光纤可以获得很低的损耗。光纤可以获得很低的损耗。光纤可以获得很低的损耗。光纤可以获得很低的损耗。图图图图1.18 1km1.18 1km1.18 1km1.18 1km长的同轴线和玻璃长的同轴线和玻璃长的同轴线和玻璃长的同轴线和玻璃光纤的等效衰减。光纤的光纤的等效衰减。光纤的光纤的等效衰减。光纤的光纤的等效衰减。光纤的3-dB3-dB3-dB3-dB带宽是带宽是带宽是带宽是500MHz500MHz500MHz500MHz。对对对对于于于于高高高高频频频频应应应应用用用用，与与与与光光光光纤纤纤纤系系系系统统统统相相相相比比比比，电
46、电电电缆缆缆缆传传传传输输输输系系系系统统统统的的的的线线线线路路路路长长长长度度度度和和和和放放放放大大大大器器器器之之之之间间间间的间隔距离要小得多。的间隔距离要小得多。的间隔距离要小得多。的间隔距离要小得多。第50页，此课件共67页哦1.4 1.4 光纤的优点光纤的优点光纤具有巨大的传输能力。光纤具有巨大的传输能力。u u对对对对于于于于模模模模拟拟拟拟传传传传输输输输单单单单根根根根光光光光纤纤纤纤可可可可以以以以传传传传输输输输调调调调制制制制带带带带宽宽宽宽达达达达数百兆赫兹甚至更高的信息。数百兆赫兹甚至更高的信息。数百兆赫兹甚至更高的信息。数百兆赫兹甚至更高的信息。u u在数字系
47、统中，光信号的失真限制了传输速率。在数字系统中，光信号的失真限制了传输速率。在数字系统中，光信号的失真限制了传输速率。在数字系统中，光信号的失真限制了传输速率。第51页，此课件共67页哦图图图图1.18 1.18 1.18 1.18 信号随调制频率变化的典型曲线信号随调制频率变化的典型曲线信号随调制频率变化的典型曲线信号随调制频率变化的典型曲线u u当调制频率较低时，传输当调制频率较低时，传输当调制频率较低时，传输当调制频率较低时，传输1km1km时光纤有时光纤有时光纤有时光纤有4dB4dB的损耗。的损耗。的损耗。的损耗。u u当当当当频频频频率率率率提提提提高高高高到到到到500MHz500
48、MHz时时时时，传传传传输输输输损损损损耗耗耗耗会会会会增增增增加加加加3dB3dB，称称称称光光光光纤纤纤纤在在在在这这这这个个个个长长长长度度度度上上上上有有有有500Mhz500Mhz的的的的3-dB3-dB带带带带宽宽宽宽，用用用用f f3-dB3-dB表表表表示示示示。高高高高于于于于这这这这个个个个调调调调制制制制频率，衰减会进一步增加。频率，衰减会进一步增加。频率，衰减会进一步增加。频率，衰减会进一步增加。第52页，此课件共67页哦高高高高频频频频衰衰衰衰减减减减不不不不是是是是因因因因为为为为诸诸诸诸如如如如光光光光纤纤纤纤吸吸吸吸收收收收这这这这样样样样的的的的功功功功率率率
49、率损损损损耗耗耗耗引引引引起起起起的的的的。实实实实际际际际上上上上无论调制频率多高，光纤的传输损耗仍然是无论调制频率多高，光纤的传输损耗仍然是无论调制频率多高，光纤的传输损耗仍然是无论调制频率多高，光纤的传输损耗仍然是4dB4dB4dB4dB。对于高频调制出现的问题，图对于高频调制出现的问题，图对于高频调制出现的问题，图对于高频调制出现的问题，图1.191.191.191.19给出了解释。给出了解释。给出了解释。给出了解释。图图图图1.19 1.19 1.19 1.19 对对对对于于于于不不不不同同同同的的的的调调调调制制制制频频频频率率率率，光光光光缆缆缆缆输输输输出出出出口口口口的的的的
50、光光光光功功功功率率率率。3-dB3-dB3-dB3-dB带带带带宽宽宽宽用用用用f f f f3-3-3-3-dBdBdBdB表示，其意义是光功率的峰值变化降低到低频调制时的一半。表示，其意义是光功率的峰值变化降低到低频调制时的一半。表示，其意义是光功率的峰值变化降低到低频调制时的一半。表示，其意义是光功率的峰值变化降低到低频调制时的一半。第53页，此课件共67页哦1.4 1.4 光纤的优点光纤的优点典型的有线电缆电话系统和光缆系统之间的比较：典型的有线电缆电话系统和光缆系统之间的比较：典型的有线电缆电话系统和光缆系统之间的比较：典型的有线电缆电话系统和光缆系统之间的比较：u u典典典典型型