光纖通信緒論

1、光纖通信緒論 第一章 概述 重點：重點：光纖通信的主要特性；光纖通信系統(tǒng)的組 成。難點：難點： 通過光纖通信發(fā)展過程的學(xué)習(xí)，了解、掌 握新技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)化過程。要求：要求：通過對本章的學(xué)習(xí)，掌握光纖通信的主要 特性、光纖通信系統(tǒng)的組成及常用的分類 方法，了解光纖通信的基本概念，了解光 通信的發(fā)展過程和當(dāng)前的水平。1.1光纖通信的發(fā)展與現(xiàn)狀 原始的光通信： 以 “烽火狼煙”為號-驪山烽火臺 杜甫有詩云：“烽火連三月，家書抵萬金” 軍事應(yīng)用1880年，貝爾發(fā)明了第一個光 弧光燈透鏡透鏡話筒硅電池拋物鏡受話器貝爾電話系統(tǒng)貝爾 在晴好天氣通信距離可達(dá)數(shù)公里、甚至幾十公里，是現(xiàn)代光通信開端的標(biāo)志。提問：

2、以烽火通信和貝爾光提問：以烽火通信和貝爾光 為例，光為例，光通信系統(tǒng)由哪幾部分組成？通信系統(tǒng)由哪幾部分組成？ 貝爾 和烽火通信一樣都是利用大氣作為光信道，屬于大氣光通信。大氣光通信屬視距通信，受氣候影響很大，霧、雪、雨對它都有影響。氣候不好，則可能無法通信。所以一時間被人們所淡忘。光通信系統(tǒng)光通信系統(tǒng)光發(fā)送部分光信道光接收部分光發(fā)送部分光信道光接收部分現(xiàn)在應(yīng)用：外空通信 樓宇通信 海島、戰(zhàn)艦間通信 問題：有什么辦法能解決大氣問題：有什么辦法能解決大氣 環(huán)境對通信的影響嗎？環(huán)境對通信的影響嗎？1.1 .2 光纖通信光波導(dǎo)通信(a) 反射鏡波導(dǎo)(b) 透鏡波導(dǎo)你有更好的辦法嗎？你有更好的辦法嗎？

3、1966年，英籍華人高錕（，當(dāng)時工作于英國標(biāo)準(zhǔn)電信研究所）博士發(fā)表了一篇著名的論文介質(zhì)纖維表面光頻波導(dǎo)：1.提出了降低光纖損耗的方法提純材料、提高材料的均勻性。2.提出了光纖模型帶包層的玻璃纖維，芯線直徑約為一個光波長，總直徑約為100個光波長。3.帶寬可以超過100MHz光纖通信之父,獲2009年諾貝爾物理獎 1977年美國在芝加哥率先進(jìn)行現(xiàn)場實驗，1980年多模光纖通信系統(tǒng)投入商用。我國1976年拉出第一根可用于通信的多模光纖，并于1983年用武漢郵科院( wri )的產(chǎn)品建成連接武漢三鎮(zhèn)的8Mb/s實用光纖通信系統(tǒng)，1987年建成武漢荊州的長途光纖通信系統(tǒng)。1970年美國的康寧公司()拉

4、出了第一根損耗為20dB/km的光纖。同年貝爾實驗室（）研制成功室溫下可連續(xù)工作的半導(dǎo)體激光器，其體積小、功耗低，是理想的光源。 光纖通信元年第一代：第一代：0.85m多模光纖通信系統(tǒng)多模光纖通信系統(tǒng) 第二代：第二代：1.31m多模光纖通信系統(tǒng)多模光纖通信系統(tǒng)第三代：第三代：1.31m單模光纖通信系統(tǒng)單模光纖通信系統(tǒng)第四代：以第四代：以O(shè)A為標(biāo)志的為標(biāo)志的DWDM光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)第五代：光孤子通信系統(tǒng)第五代：光孤子通信系統(tǒng)當(dāng)前水平：當(dāng)前水平：單波道：商用單波道：商用10Gb/s，現(xiàn)場實驗，現(xiàn)場實驗40Gb/s多波系統(tǒng)：商用多波系統(tǒng)：商用160 10Gb/s 實驗室實驗室Essex 40

5、00 1Gb/s Lucen 1022波波1.2光纖通信的主要特性光纖通信的主要特性1.2.1 光纖通信的優(yōu)點 1、光纖的容量大 0.10.20.30.40.50.6波長波長 (nm)衰減衰減 (dB/km)1200110016001700140013001500140 THz短距離應(yīng)用短距離應(yīng)用長距離應(yīng)用長距離應(yīng)用50 THz 50 GHz Spacing = 1,000 Channels20000GHz2、損耗低、中繼距離長 目前石英光纖：0.18dB/km 非石英超長波長光纖103105 dB/km3、抗電磁干擾、核輻射能力強(qiáng) 適合于鐵路、電力、核實驗場光導(dǎo)纖維是石英玻璃絲，是一種非導(dǎo)電

6、的介質(zhì)，交變電磁波在其中不會產(chǎn)生感生電動勢，即不會產(chǎn)生與信號無關(guān)的噪聲。 4、相對于電通信保密性能好 5、體積小，重量輕 6、節(jié)省有色金屬和原材料 適用于軍事應(yīng)用 500m長約一兩重 特別適用于航空、航天器、艦艇等1.2.2 光纖通信的缺點 1 1、抗拉強(qiáng)度低、抗拉強(qiáng)度低 2 2、光纖連接困難、光纖連接困難 3 3、光纖怕水、光纖怕水 1.3光纖通信系統(tǒng)的組成和分類 光纖通信系統(tǒng)的組成 光纖通信系統(tǒng)是以光纖為傳輸媒介，光波為載波的通信系統(tǒng)。主要由光發(fā)送機(jī)、光纖光纜、中繼器和光接收機(jī)組成。還包含了一些互連和光信號處理部件，如光纖連接器、隔離器、光開關(guān)等。 光發(fā)送機(jī)光發(fā)送機(jī)中繼器中繼器光接收機(jī)光接

7、收機(jī)光纖光纜光纖光纜光纖光纜光纖光纜TsignalRsignal光發(fā)送機(jī)是將處理處理好電信號轉(zhuǎn)換為光光發(fā)送機(jī)是將處理處理好電信號轉(zhuǎn)換為光信號，并且將生成的光信號注入光纖。信號，并且將生成的光信號注入光纖。光接收機(jī)是將接收到的光信號還原為電光接收機(jī)是將接收到的光信號還原為電信號，送到相應(yīng)的電路進(jìn)行電域處理。信號，送到相應(yīng)的電路進(jìn)行電域處理?，F(xiàn)行的光纖通信設(shè)備基本上是電域處理，光域傳輸。如時分復(fù)用/解復(fù)用都是在電域處理好。處理好的信號可以是模擬信號，也可以是數(shù)字信號。數(shù)字信號可以是SDH信號，也可以是其它信號。然后光發(fā)送機(jī)將處理好的電信號轉(zhuǎn)換為光信號，注入光纖進(jìn)行傳輸。光纖的作用是為光信號的傳送提

8、供傳送媒介（通道），將光信號由一處送到另一處。中繼器有電中繼和光中繼，目的是將光信號長距離的傳輸。光中繼器是利用光放大器直接對經(jīng)過長途傳送有衰減、畸變的光信號進(jìn)行透明的放大。電中繼器采用光電光的形式，用于對經(jīng)過長途傳送有衰減、畸變的光信號進(jìn)行再定時、整形、然后再生成規(guī)則的信號。光纖通信系統(tǒng)的分類 1.根據(jù)調(diào)制信號的類型:模擬光纖通信系統(tǒng)、數(shù)字光纖通信系統(tǒng)。例如：廣電的HFC網(wǎng)，就是模擬光纖通信系統(tǒng)；郵電的SDH傳送網(wǎng)就是數(shù)字光纖通信系統(tǒng)。后續(xù)課程中我們主要介紹數(shù)字光纖通信系統(tǒng)及設(shè)備。2.按光源的調(diào)制方式分： 直接調(diào)制光纖通信系統(tǒng)、間接調(diào)制光纖通信系統(tǒng)。3.按光纖中導(dǎo)模數(shù)分： 多模光纖通信系統(tǒng)、單模光纖通信系統(tǒng)?，F(xiàn)在的光纖通信系統(tǒng)絕大部