光纤通信系统课件：1第一章 导论

1、光纤通信系统 导 论 光纤通信的特点与应用 光纤通信系统的组成 光纤通信的发展历程 光纤通信的定义本节内容2022/7/262XXXXXXXXX课程名称光纤通信的定义光纤通信是采用光波作为信息载体，并采用光导纤维作为传输介质的一种通信方式。 2022/7/263XXXXXXXXX课程名称通信波段划分及相应传输媒介10110710210610310510410410510310610210710110810010910-1101010-2101110-3101210-4101310-5101410-61015自由空间波长（m）电力、电话无线电、电视微波红外可见 光双铰线同轴电缆光纤卫星/微波AM

2、无线电FM无线电频段划分传输介质2022/7/264XXXXXXXXX课程名称18502000年间比特率距离积的变化2022/7/265XXXXXXXXX课程名称理论上光纤通信可容纳：电话：7.5亿路电视：30万路2022/7/266XXXXXXXXX课程名称光纤通信的发展历程原始光通信阶段；近代实验探索阶段；系统实验及实用化阶段。2022/7/267XXXXXXXXX课程名称原始光通信光通信是一种古老的信息传递方式，也是一种被普遍使用的信息交流方法。中国古代边防报警的烽火台的烟火、古埃及的烽烟塔、美洲印第安人利用烟火传递信息等都是原始性的一种光通信。这些都是用可见光进行的视觉通信，传输效率非

3、常低，不能称得上是完全意义上的光通信。 2022/7/268XXXXXXXXX课程名称近代实验探索大气光通信 1880年，A.G.贝尔用可见光进行光电话实验，证实光波可以携带信息，但这种形式的光通信并未得到发展，其主要原因有二： 光源：光谱频带太宽，无合适的光源； 传输媒质：光波在大气中的传输极不稳定。2022/7/269XXXXXXXXX课程名称地下光通信 为使光波不受大气层中各种因素的干扰，人们将光波的传输转入了地下，即透镜波导和反射镜波导的光波传输系统。 系统造价昂贵，并且调整、测试、维修都很困难，因此光波地下通信无实用意义。2022/7/2610XXXXXXXXX课程名称透镜波导202

4、2/7/2611XXXXXXXXX课程名称反射波导型2022/7/2612XXXXXXXXX课程名称两个关键技术的提出合适的光源；传输介质：2022/7/2613XXXXXXXXX课程名称光 源贝尔1960年7月8日，美国科学家梅曼(T.H.Maiman)发明了世界上第一台红宝石激光器；1970年，实验室的林彦雄成功研制了在室温下连续工作的半导体激光器，体积较小，耗电少，能直接用于电流调制，使用方便。2022/7/2614XXXXXXXXX课程名称(first) Ruby laser, T.H.Maiman, July, 1960, at the Hughes Research Laborat

5、ories The word laser has been generally accepted since about 19652022/7/2615XXXXXXXXX课程名称光 纤1854年，就认识到光纤导光传播的基本原理全内反射;十九世纪二十年代，制成了无包层的玻璃光纤；二十世纪五十年代，用包层可以改善光纤特性，当时的主要目的是传输图像;20世纪60年代中期，所研制的最好的光纤损耗在400dB以上。2022/7/2616XXXXXXXXX课程名称光纤理论突破1966年7月，英国标准电信研究所的英籍华人高锟（C.K.Kao）博士及Hockman首次从理论上预言光纤损耗可降至20dB/km以

6、下，并指出了进行信息传输的可能性和技术途径，从而奠定了光纤通信的基础。(著名论文“Dielectic-fiber Surface Waveguide for Optical Frequencies”) 光纤的损耗不是石英纤维本身的固有特性，而是由于材料中的杂质离子吸收产生的。提纯。里程碑（1）2022/7/2617XXXXXXXXX课程名称光纤之父高 锟2022/7/2618XXXXXXXXX课程名称国外光纤技术发展情况日本于1969年研制出第一根通信用光纤损耗为100 dB/km1970年，美国康宁玻璃公司（Corning Glass Works）马勒博士等三人的研究小组首次研制成功损耗为2

7、0 dB/km光纤 里程碑（2） 低损耗光纤的研制成功以及半导体激光器的实用化标志着近代光纤通信技术的开端。2022/7/2619XXXXXXXXX课程名称低损耗光纤的迅速发展1974年，贝尔实验室（Bell）发明了制造低损耗光纤的方法，称作改进的化学汽相沉积法（MCVD）.光纤损耗下降到1dB/km。1976年，日本电话电报公司研制出更低损耗光纤，损耗下降到0.5dB/km。1979年，日本电报电话公司研制出0.2dB/km的光纤(1.55m)，这一数值已经十分接近由Rayleigh散射所决定的石英光纤理论损耗极限.目前，光纤最低损耗为0.17dB/km 。2022/7/2620XXXXXX

8、XXX课程名称国内光纤技术发展情况在70年代国外的低损耗光纤获得突破后，我国从1974年开始了低损耗光纤和光通信的研究工作，并于70年代中期研制出低损耗光纤和室温下可连续发光的半导体激光器。1979年分别在北京和上海建成了市话光缆通信实验系统。这些成果成为我国光通信研究的良好开端，并使我国成为当时少数几个拥有光缆通信系统试验段的几个国家之一。到80年代末，我国的光纤通信的关键技术已达到国际先进水平。2022/7/2621XXXXXXXXX课程名称系统实验及实用化国 外1976年，美国首先在亚特兰大成功的进行了44.763 Mb/s传输10公里的光纤通信系统的现场实验。 1978年，日本开始了速

9、率为100 Mbit/s多模光纤通信系统的现场试验。1981年，日本F100M光纤通信系统商用。2022/7/2622XXXXXXXXX课程名称光纤通信的五代2022/7/2623XXXXXXXXX课程名称 第一代: 工作波段为0.8m，BL约为500Mb/s.km 第二代: 工作波段为1.3m的光波，BL约为85Gb/s.km 第三代: 工作波段为1.55m的光波，BL约1000Gb/s.km 第四代: 采用光放大器增加中继距离，采用频分和波分复用增加比特率为特征，BL约为2000Gb/s.km 第五代: 以光孤子脉冲为通信载体，采用OTDM和WDM联合复用为通信手段，以超大容量、超高速率为

10、特征的通信方式2022/7/2624XXXXXXXXX课程名称国外最新进展1999年，美国朗讯 1Tb/s(10010Gb/s) 1200万话路.2000年，日本NEC 3.2Tb/s(16020Gb/s)试验。2001年，日本NEC 10.92Tb/s (27340Gb/s)试验。(1.32亿路)2022/7/2625XXXXXXXXX课程名称我国光纤通信系统的发展1978年：在全国科学大会上，展出了PCM24路信号和彩色电视信号的光纤传输试验。 1979年：多模光纤的损耗降至1dB/Km。建成8Mb/s、5.7km光缆中继线路试验段。1981年： 研制出三次群34Mb/s(480路)光传输

11、设备.1982年：研制出四次群140Mb/s(1920路)光传输设备。1991年： 研制出五次群565Mb/s(7680路)光传输设备。2002年：研制出320Gb/s(3210Gb/s) (387万路)光传输设备。2022/7/2626XXXXXXXXX课程名称光纤通信系统组成信源电发射机光发射机光中继光接收机电接收机信 宿2022/7/2627XXXXXXXXX课程名称单信道全光中继数字通信光-电-光中继的数字通信典型通信链路方框图2022/7/2628XXXXXXXXX课程名称光纤通信的优点频带宽，通信容量大 ；损耗低，中继距离长 ；抗电磁干扰 ；无串音干扰，保密性好 ；光纤线径细、重量

12、轻、柔软 ；原材料资源丰富，可节约金属材料；耐腐蚀，寿命长。 2022/7/2629XXXXXXXXX课程名称光纤通信的缺点光纤质地脆、机械强度低；需要比较好的切割及连接技术；分路、耦合比较麻烦；弯曲半径不宜太小。2022/7/2630XXXXXXXXX课程名称光纤通信系统的应用 电信应用 数据通信 视频图像通信 2022/7/2631XXXXXXXXX课程名称光纤通信发展趋势及关键技术光波分复用技术； 相干光纤通信技术 ；超长波长光纤通信 ；光孤子通信 ；全光通信 。2022/7/2632XXXXXXXXX课程名称思 考 题与传统的电通信相比较，谈谈光纤通信的主要特点。1光纤通信系统的基本组

13、成部分是什么？并说明各部分的作用。22022/7/2633XXXXXXXXX课程名称网络工程系光通信教研室Thank You !电信应用光纤通信主要用于遍及全球的电信网中作数字语言通信。电信应用又分二类：长距离和短距离。长距离通信（包括越洋洲际通信）系统要求有大容量的干线，光纤通信系统可发挥最大的优势。短距离通信像城市之间，距离几十至几百公里。光纤通信的发展通常由长途电信应用推动，光波系统的每一代系统都力争能工作于更高的比特率和更长的通信距离。2022/7/2635XXXXXXXXX课程名称数据通信早期主要用于计算机数据和传真信息的通信，距离一般比较短，速率较低，如工矿企业、办公大楼、宾馆医院、船舶、飞机、列车等场合，距离几百米到几公里。现在已开始向高