《现代光纤通信技术及应用》课件 第1章　概述

现代光纤通信技术及应用第1章概述目录CATALOG1.11.21.31.1光纤通信的概念1.2光纤通信的发展历史1.3现代光纤通信技术1.1光纤通信的概念PART011.1.1什么是光纤通信1.1.2光纤通信系统的组成12内容1.1.1什么是光纤通信什么是通信？“通”传送，“信”信息；信息的传送基本组成：发送、传输、接收什么是光纤通信？利用激光作为信息的载波信号，并通过光纤来传送信息的通信系统。1.1.1什么是光纤通信光纤通信是人类历史上的重大突破，现今的光纤通信已成为信息社会的神经系统1.1.2光纤通信系统的组成

现代通信方式示意图用户环路交换设备电复接设备卫星通信微波通信光纤通信移动通信发送机接收机传输系统用户终端用户终端信息信息用户终端用户终端用户环路交换设备电复接设备信息信息1.1.2光纤通信系统的组成

现代通信方式示意图用户环路交换设备电复接设备卫星通信微波通信光纤通信移动通信发送机接收机传输系统用户终端用户终端信息信息用户终端用户终端用户环路交换设备电复接设备信息信息信息指用户要求传送的语音、图像、数据以及它们的各种组合1.1.2光纤通信系统的组成用户环路交换设备电复接设备卫星通信微波通信光纤通信移动通信发送机接收机传输系统用户终端用户终端信息信息用户终端用户终端用户环路交换设备电复接设备信息信息

现代通信方式示意图用户终端交换设备接入网电复接设备传输系统1.1.2光纤通信系统的组成

现代通信方式示意图用户环路交换设备电复接设备卫星通信微波通信光纤通信移动通信发送机接收机传输系统用户终端用户终端信息信息用户终端用户终端用户环路交换设备电复接设备信息信息光纤通信经过30年的技术发展目前正在淘汰着其他的有线通信方式1.2光纤通信的发展历史PART021.2.1光纤通信的里程碑1.2.2爆炸性发展14内容1.2.1光纤通信的里程碑雏形：古代烽火、手旗、灯光1880年贝尔的光电话激光器(发送源）光纤(传输介质)1960Maiman发明红宝石激光器1962半导体激光器诞生(GaAs870nm)70年代室温工作LD(GaAsAI850nm)1300、1550nm多模LD单模LD1951医用玻璃纤维(损耗1000dB/km)1966高锟理论预言1970康宁制出低损耗光纤(20dB/km)1300(0.5dB/km),1550nm(0.2dB/km)低损耗窗口光纤开发单模光纤1.2.2爆炸性发展第一阶段1966年高锟博士提出利用带有包层材料的石英玻璃光学纤维作为通信介质，开创了光纤通信领域的研究工作。第二阶段第三阶段是0.85μm波段的多模光纤的第一代光纤通信系统。1977年，美国人在芝加哥相距7000m的两电话局之间，首次用多模光纤成功地进行了光纤通信试验。1981年实现的两电话局间使用1.3μm多模光纤的第二代光纤通信系统.1.2.2爆炸性发展第四阶段1984年实现的1.3μm单模光纤的第三代光纤通信系统第五阶段第六阶段20世纪80年代中后期实现的1.55μm单模光纤通信系统，即第四代光纤通信系统。20世纪末至21世纪初发明的第五代光纤通信系统，即用光波分复用技术提高速率、用光波放大技术增大传输距离的系统。第七阶段利用量子纠缠效应进行信息传递的量子通信方式，即第六代光纤通信系统。1.3现代光纤通信技术PART031.3.1光纤通信技术的特点1.3.2光纤通信新技术14内容特点一无串音干扰，保密性好文字内容文字内容1.3.1光纤通信技术的特点1234无串音干扰，保密性好点击输入简要文字内容，文字内容需概括精炼，不用多余的文字修饰，言简意赅的说明该项内容。市场占有率低点击输入简要文字内容，文字内容需概括精炼，不用多余的文字修饰，言简意赅的说明该项内容。市场认知度低1.3.1光纤通信技术的特点无串音干扰，保密性好1.3.1光纤通信技术的特点无串音干扰，保密性好频带极宽，通信容量大抗电磁干扰能力强损耗低，中继距离长光纤径细、质轻、柔软、易于铺设还有原材料资源丰富、成本低、温度稳定性好、寿命长等特点1.相干光通信相干光通信在发送端采用外调制方式将信号调制到光载波上进行传输。当信号光传输到达接收端时，首先与一本振光信号进行相干耦合，然后由平衡接收机进行探测。

相干光通信根据本振光频率与信号光频率不等或相等，可分为外差检测和零差检测。相干光通信灵敏度高，中继距离长，选择性好，通信容量大，并且具有多种调制方式。1.3.2光纤通信新技术2.光孤子通信光孤子通信是基本原理是光纤折射率的非线性（自相位调制）效应导致对光脉冲的压缩可以与群速色散引起的光脉冲展宽相平衡，在一定条件（光纤的反常色散区及脉冲光功率密度足够大）下，光孤子能够长距离不变形地在光纤中传输。光孤子通信和线性光纤通信相比，具有一系列显著的优点。（1）传输容量比最好的线性通信系统高1～2个数量级。（2）可以进行全光中继。1.3.2光纤通信新技术3.空间光通信空间光通信系统是指以激光光波作为载波，以大气作为传输介质的光通信系统。

自由空间光通信结合了光纤通信与微波通信的优点，既具有通信容量大、高速传输的优点，又不需要铺设光纤。1.3.2光纤通信新技术4.量子通信

1）量子通信的形式量子通信的主要形式包括基于量子密钥分发（QuantumKeyDistribution）的量子保密通信、量子密集编码（QuantumDenseCoding）和量子隐形传态（QuantumTeleportation）等。另外，量子通信传输的信息可以分为两类：经典信息和量子信息。量子密钥主要传输经典信息，量子密集编码和量子隐形传态主要传输量子信息。2）量子通信的发展优势（1）具有极高的安全性和保密性。（2）时效性高，传输速度快。（3）抗干扰性能好。（4）传输能力强。1.3.2光纤通信新技术4.量子通信3）中国量子通信发展环境（1）国家政策大力扶持量子通信发展。（2）信息安全威胁越来越严重，量子通信行业联盟成立。4）量子通信发展现状（1）世界主要发达国家优先发展量子通信。（2）中国量子通信发展现状。（3）中国量子通信项目建设。广域量子通信网络建设分三步走。①通过光纤构建城域量子通信网络。②通过加中继器构建城际网络。③通过卫星实现洲际、星际网络。