第1光纤通信系统1

1、1光纤通信u本课程教学计划 32学时u所选教材 光纤通信(第五版) 电子工业出版社 王江平 译 2光纤通信u课程特点 内容多 涉及知识多u教学方法 以概念为主3教材内容简介教材内容简介l 本书是美国亚利桑那大学palais教授撰写的一本享有盛誉的著作，全面讲述光纤通信用到的主要器件，光纤传输原理，光信号的产生和接收，光纤通信系统的设计以及光纤通信网络。内容主要涉及光纤通信系统的构成、光学和波动学的简单回顾、光学技术的基础知识、光纤和光缆、光源和光检测器、无源器件、光源的调制技术、光信号的检测和噪声对光通信的影响，以及系统设计中涉及的主要问题。本书对光纤通信基础知识的讲授全面、系统而又深入浅出，

2、同时也非常注重近年来光纤通信中出现的最新技术。4光纤通信第第1章章 光纤通信系统光纤通信系统5第第1章章 光纤通信系统光纤通信系统l1.1 历史回顾历史回顾 l1.2 基本通信系统基本通信系统 l1.3 光的属性光的属性 l1.4 光纤的优点光纤的优点 l1.5 光纤通信的应用光纤通信的应用 l1.6 总结和讨论总结和讨论6第第1章章 光纤通信系统光纤通信系统l1.1 历史回顾历史回顾 l1.2 基本通信系统基本通信系统 l1.3 光的属性光的属性 l1.4 光纤的优点光纤的优点 l1.5 光纤通信的应用光纤通信的应用 l1.6 总结和讨论总结和讨论7第第1章章 光纤通信系统光纤通信系统l1探

3、索时期的光通信探索时期的光通信 原始形式的光通信：中国古代用原始形式的光通信：中国古代用“烽火台报警烽火台报警”8第第1章章 光纤通信系统光纤通信系统l欧洲人用旗语传送信息. 旗语产生于西方的大航海时代，舰船之间通过旗语来进行联络；l直到现在，各种信号旗仍然在船舶上悬挂。现在在F1的赛车场也使用到了旗语，可以说它也是一种目视光通信的手段。910第第1章章 光纤通信系统光纤通信系统l 不论是烽火台, 还是交通红绿灯、旗语，它们都是光通信的不同形式，但是它们有一个共同点，就是利用大气来传播可见光，由人眼来接收。也正因为如此，我们才会对它们如此地熟悉，可是这些却不是真正的意义上的光通信，更不是强大的

4、光通信，真正强大的光通信应该是光纤通信。11第第1章章 光纤通信系统光纤通信系统l光通信指的是一切运用光作为载体而传送信息的所有通信方式的总称，而不管传输所使用的媒质是什么； 光通信的三要素：光源；传输介质；光检测；大气光通信优点：有一定的容量, 传输距离；方便灵活 缺点：大气干扰；距离带宽有限；通信两点必须直线可见l光纤通信则是单纯地依靠光纤作为媒质来传送信息的通信方式。12第第1章章 光纤通信系统光纤通信系统l1880年，美国人贝尔(Bell)发明了用光波作载波传送话音的“光电话”。贝尔光电话是现代光通信的雏型。l1960年，美国人梅曼(Maiman)发明了第一台红宝石激光器， 给光通信带

5、来了新的希望。激光器的发明和应用， 使沉睡了80年的光通信进入一个崭新的阶段。l在这个时期，美国麻省理工学院利用He - Ne激光器和CO2激光器进行了大气激光通信试验。l由于没有找到稳定可靠和低损耗的传输介质， 对光通信的研究曾一度走入了低潮l理想光传输介质的寻找 透明度很高的石英玻璃丝叫做光学纤维简称“光纤” 衰减损耗很大 20世纪60年代1000dB/Km 用玻璃纤维通信希望渺茫用玻璃纤维通信希望渺茫?13141966年7月，高锟就光纤传输的前景发表了具有重大历史意义的论文，论文分析了玻璃纤维损耗大的主要原因。大胆地预言，只要能设法降低玻璃纤维的杂质，就有可能使光纤的损耗从每公里1000

6、分贝降低到20分贝公里，从而有可能用于通信。15第第1章章 光纤通信系统光纤通信系统世界上第一根低损耗的石英光纤:1970年，美国康宁玻璃公司年，美国康宁玻璃公司传输损耗传输损耗20dB/Km标志着光纤用于通信有了现实的可能性重大突破16第第1章章 光纤通信系统光纤通信系统1970年激光器和低损耗光纤这两项关键技术的年激光器和低损耗光纤这两项关键技术的重大突破，使光纤通信开始从理想变成可能，这重大突破，使光纤通信开始从理想变成可能，这立即引起了各国电信科技人员的重视，他们竞相立即引起了各国电信科技人员的重视，他们竞相进行研究和实验。进行研究和实验。1974年美国贝尔研究所发明了低损耗光纤制作年

7、美国贝尔研究所发明了低损耗光纤制作法法CVD法（化学汽相沉积法），使光纤损耗法（化学汽相沉积法），使光纤损耗降低到降低到1分贝公里；分贝公里；1977年，世界上第一条光纤通信系统在美国芝年，世界上第一条光纤通信系统在美国芝加哥市投入商用，速率为加哥市投入商用，速率为45Mbs。17第第1章章 光纤通信系统光纤通信系统1976年和年和1978年，日本先后进行了速率为年，日本先后进行了速率为 34 Mb/s 的阶跃多模光纤通信系统和速率为的阶跃多模光纤通信系统和速率为100 Mb/s的渐变型多模光纤通信系统的试验的渐变型多模光纤通信系统的试验1980年，美国标准化年，美国标准化FT - 3光纤通信

8、系统投入商光纤通信系统投入商业应用业应用1983年，敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线年，敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线1988年，由美、日、年，由美、日、 英、法发起的第一条横跨大英、法发起的第一条横跨大西洋西洋TAT-8海底光缆通信系统海底光缆通信系统1989年，第一条横跨太平洋年，第一条横跨太平洋 TPC-3/HAW-4 海底海底光缆通信系统光缆通信系统 建成建成 1.2基本通信系统 l所谓通信，从广义上讲就是信息从发信者传输到收信者的过程。l消息是用以载荷信息的有次序的序列或连续的时间函数。前者称为离散信息，后者称为连续信息。l通信系统中传输的具体对象是消息，这种传输利用通信系统来实现

9、。完成通信过程的全部设备和传输媒质，称为通信系统.18l基本通信系统基本通信系统 191.2 基本通信系统 20l信息通过信道由发送机传到接收机信息通过信道由发送机传到接收机l信道可以分为两类信道可以分为两类 非导引信道非导引信道(大气大气) 被导引信道被导引信道(双导线传输线双导线传输线, 同轴电缆同轴电缆)21第第1章章 光纤通信系统光纤通信系统22第第1章章 光纤通信系统光纤通信系统l信源信源 可以有多物理形式 最常见的是一 个将非电信号转换为电信号的变换器23l调制器调制器 两个主要功能两个主要功能 将电信号转换为适合传输的形态;将这种信号加载到由载波源产生的载波上 2425第第1章章 光纤通信系统光纤通信系统模拟调制l数字调制26图 1.5 数字调制电流l半导体发光二极管（LED）l半导体激光二极管（或称激光器）（LD） 光震荡器2728光载波的模拟和数字调制光载波的模拟和数字调制29第第1章章 光纤通信系统光纤通信系统l信道耦合器信道耦合器 其功能是将功率送进信道. 在光纤通信系统中,耦合器需要有效的将来自光源的已调制光束传给光纤30第第1章章 光纤通信系统光纤通信系统l信道信道 信道是指发送机和接收机之间的传输路径适宜的信道特征