《光纤通信》第一章概述

课程基本章节第一章概述第二章光纤与光缆第三章通信用光器件第四章光端机第五章数字光纤通信系统第六章模拟光纤通信系统第七章光纤通信新技术第八章光纤通信网络1第一章概述光通信比无线通信还要早

无线电通信:1896年(波波夫)

光通信:1880年(贝尔)光通信与光纤通信光通信：指一切运用光作为载体来传送信息，而不管传输媒质。光纤通信：单纯地以光纤作为媒质传送信息。21.1光纤通信发展的历史和现状甲乙距离很近：直接对话，声音在空气中传播距离稍远：找第三者传话距离很远：骑马、飞鸽等等31.1.1探索时期的光通信烽火传军情：烽火戏诸侯鸿雁传书清鸟传书：三清鸟风筝通信灯塔信号旗：主要是在船上使用，如A字母旗表示：我船下面有潜水员，请慢速远离我船；O字母旗表示：有人落水旗语：1817年英国海军编写了第一本国际承认的信号旗，信号旗共有40面，包括26面字母旗和10面数字旗，3面代用旗和1面回答旗古代41.1.1探索时期的光通信新疆某地烽火台51.1.1探索时期的光通信光源：太阳光或弧光灯调制：话音使振动镜改变光的强弱光载体：大气接收：硅光电池使光信号变换为电流

传输距离很短，没有实际应用价值。然而，光电话仍是一项伟大的发明，它证明了用光波作为载波传送信息的可行性。1880年贝尔发明了光电话没有理想的光源和传输介质61.1.1探索时期的光通信1960年梅曼发明了第一台红宝石激光器

（找到了光源）提出透镜波导和反射镜波导的光波传输系统

（寻找传输介质）71.1.1探索时期的光通信二氧化碳激光器氦氖激光器激光诞生梦幻激光81.1.2现代光纤通信

1966年高锟和霍克哈姆提出了利用光纤进行信息传输的可行性和技术途径

——奠定了光纤通信的基础光纤之父91.1.2现代光纤通信101.1.2现代光纤通信

传输介质的损耗1970年：20dB/km1972年：4dB/km1973年：2.5dB/km1974年：1.1dB/km1976年：0.47dB/km(波长1.2微米)1979年：0.20dB/km1984年：0.157dB/km1986年：0.154dB/km波长1.55微米111.1.2现代光纤通信

光源的寿命1970年：几个小时1973年：7000个小时1977年：10万个小时1976年：出现波长1.3微米的激光器1979年：出现波长1.55微米的激光器121.1.2现代光纤通信

光纤通信发展的四个阶段第一阶段(1966~1976年)，这是从基础研究到商业应用的开发时期。在这个时期，实现了短波长(0.85μm)低速率(45或34Mb/s)多模光纤通信系统，无中继传输距离(即中继器之间的间距，简称中继距离)约10km。第二阶段(1976~1986年)，这是以提高传输速率和增加传输距离为研究目标和大力推广应用的大发展时期。在这个时期，光纤从多模发展到单模，工作波长从短波长(0.85μm)，发展到长波长(1.31μm和1.55μm)，实现了工作波长为1.31μm(原因：见P33图2.16)、传输速率为140~565Mb/s的单模光纤通信系统，无中继传输距离为50~100km。131.1.2现代光纤通信

光纤通信发展的四个阶段第三阶段(1986~1996年)，这是进一步提高传输速率、增加传输距离并全面深入开展新技术研究的时期。在这个时期，实现了1.55μm色散移位单模光纤通信系统。采用外调制技术，传输速率可达2.5~10Gb/s，中继传输距离可达100~150km。实验室可以达到更高水平。第四阶段(1996年至今)实现了超大容量的波分复用(WDM，WavelengthDivisionMultiplexing,)光纤通信系统及基于WDM和波长选路的光网络；正在研究超长距离的光孤子(Soliton)通信系统(将在第7章作介绍)。141.1.2国内外光纤通信发展的现状技术不断创新：光纤从多模发展到单模，工作波长从0.85μm发展到1.31μm和1.55μm，传输速率从几十Mb/s发展到几十Gb/s。

应用范围不断扩大：从局间中继线到长途干线进一步延伸到用户接入网，从数字电话到有线电视(CATV)，从单一类型信息的传输到多种业务的传输。目前光纤已成为信息宽带传输的主要媒质。

光纤价格不断下降：技术的进步和大规模产业的形成。151.1.2国内外光纤通信发展的现状161.2光纤通信的优点和应用171.2.1光通信与电通信

载波电缆通信微波通信光纤通信：载波是光波，波长约为1微米微波通信：由金属导体制成的同轴电缆或波导管光纤通信：由绝缘的石英材料制成载波是电波，波长为0.1m-1mm

传输介质电磁波谱K19传输线路K20181.2.1光通信与电通信电磁波谱191.2.1光通信与电通信传输线路的损耗特性201.2.2光纤通信的优点几个重要概念

色散指同一束同颜色的光通过透光物质后被散开成不同颜色的光的现象

单模光纤和多模光纤211.2.2光纤通信的优点

光纤的三个窗口850nm,1310nm,1550nm221.2.3光纤通信的应用

通信网

计算机局域网和广域网

有线电视网的干线和分配网综合业务光纤接入网231.3光纤通信系统的基本组成光纤通信系统电信号处理部分光信号传输部分光发射机光纤传输线路光接收机发射基本光纤传输系统接收241.3.1发射和接收信息源电发射机发射:用户信息基带信号适合信道传输的信号话音图像数据视频电话机编码和复用0.3-3.4kHz1.544Mb/s(24路)2.048Mb/s(30路)摄像机6MHz251.3.1发射和接收说明:

电发射机的主要任务是PCM编码和信号的多路复用

一路话音如何转换成传输速率为64kb/s的数字信号的?

信号的多路复用技术:频分复用(FDM),时分复用(TDM),波分复用(WDM),码分多址(CDMA),空分多址(SDMA),其中波分复用是频分复用应用于光纤信道的一个变例接收端的功能和发射端相反261.3.1发射和接收TDM和FDM:时分多路复用：当信道达到的数据传输率大于各路信号的数据传输率总和时，可以将使用信道的时间分成一个个的时间片（时隙），按一定规则将这些时间片分配给各路信号，每一路信号只能在自己的时间片内独占信道进行传输，所以信号之间不会互相干扰。频分多路复用：当信道带宽大于各路信号的总带宽时，可以将信道分割成若干个子信道，每个子信道用来传输一路信号。或者说是将频率划分成不同的频率段，不同路的信号在不同的频段内传送，各个频段之间不会相互影响，所以不同路的信号可以同时传送。271.3.1发射和接收TDM和FDM:281.3.2基本光纤传输系统光发射机光接收机光纤线路说明:配置其他器件可以组成更多的网络

光中继长途系统:在光纤线路中插入光纤放大器

波分复用系统:配置波分复用器和解复用器无源光网络:配置耦合器或光开关291.3.2基本光纤传输系统组成:1、光发射机光源（核心）驱动器调制器LED:半导体发光二极管LD:半导体激光二极管301.3.2基本光纤传输系统组成:2、光纤线路光纤、光纤接头、光纤连接器850nm波长：单模光纤多模光纤模式:光纤的工作窗口:1310nm1550nm损耗：2dB/km0.4dB/km0.2dB/km注意:激光器的发射波长和光检测器的响应波长都要和光纤的这三