光纤通信.doc

光纤通信的概念：光纤通信是利用近红外线区波长l微米左右的光波作为信息的载波信号，把电话、电视、数据等电信号调制到光载波上，再通过光导纤维(简称光纤)传输信息的一种通信方式。
电信号对光的调制的实现方式：
直接调制： 用电信号直接调制半导体激光器或发光二极管的驱动电流，使输出光随电信号变化。技术简单，成本较低，容易实现，但调制速率受激光器的频率特性限制。
光纤的结构：纤芯：折射率较高，用来传送光；包层：折射率较低，与纤芯一起形成全反射；涂覆层：保护光纤。
光纤的损耗
当光在光纤中传输时，随着传输距离的增加，光功率逐渐减小，这种现象即称为光纤的损耗。
损耗一般用损耗系数α表示。（dB/km）
光纤损耗的主要来源是材料本身的本征吸收损耗和由于光纤中材料密度的微观变化，成分起伏，结构的不完善以及制造过程中产生的缺陷而引起的散射损耗。光纤在其低损耗窗口所能达到的理论最低损耗是由散射损耗决定的。
光纤的色散
由于光纤中所传信号的不同频率成分， 或信号能量的各种模式成分，在传输过程中，因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真，脉冲展宽的物理现象称为色散。光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变，从而限制了光纤的传输容量和传输带宽。从机理上说，光纤色散分为材料色散， 波导色散和模式色散。 前两种色散由于信号不是单一频率所引起，后一种色散由于信号不是单一模式所引起。
光纤的分类方法：
按光纤横截面的折射率分布分类：
阶跃光纤：阶跃型光纤在纤芯和包层交界处的折射率呈阶梯形突变，纤芯的折射率n1和包层的折射率n2是均匀常数。
渐变折射率分布光纤(简称渐变光纤 )
按光纤中的传导模式数量分类 ：
单模光纤：光纤中只传输一种模式，即基模（最低阶模式）。纤芯直径较细，通常在 4μm～10μm 范围内。单模光纤适用于长距离、大容量的光纤通信系统。
单模光纤的截止波长是指光纤的第一个高阶模LP11模（或HE21、TM01和TE01模）截止时的波长。
对于阶跃光纤，截止波长有
VC是光纤的第一个高次模LP11模的截止频率，VC = 
光源的两种调制方式
光发射机的组成
自动温度控制（ATC）

温度变化引起LD输出光功率的变化，虽然可以通过APC电路进行调节，使输出光功率恢复正常值。但是，如果环境温度升高较多，经APC调节后，IB增大较多，则LD的结温因此也升高很多，致使 继续增大，造成恶性循环，从而影响了LD的使用寿命。因此，为保证激光器长期稳定工作，必须采用ATC使激光器的工作温度始终保持在20度左右。
自动功率控制（APC）
电路APC部分，采用背向光反馈自动偏置控制方式，即用半导体激光器组件中的PIN光电二极管监测激光器背向输出光功率。因为背向输出光功率能跟踪前向输出光功率的变化，通过闭环控制系统就可以调节激光器的电流，达到输出稳定光功率的目的。从LD的背向输出光功率，经PD检测器检测、运算放大器A1放大后送到比较器A3的反相输入端，同时，输入信号参考电压和直流参考电压经A2比较放大后送到A3的同相端，A3和V3组成的直流恒流源调节LD的偏置电流Ib，使LD输出光功率稳定。
控制过程如下：
LD输出光功率下降 背向