第1光纖通信系統(tǒng)1

1、1光纖通信u本課程教學(xué)計(jì)劃 32學(xué)時(shí)u所選教材 光纖通信(第五版) 電子工業(yè)出版社 王江平 譯 2光纖通信u課程特點(diǎn) 內(nèi)容多 涉及知識(shí)多u教學(xué)方法 以概念為主3教材內(nèi)容簡(jiǎn)介教材內(nèi)容簡(jiǎn)介l 本書(shū)是美國(guó)亞利桑那大學(xué)palais教授撰寫(xiě)的一本享有盛譽(yù)的著作，全面講述光纖通信用到的主要器件，光纖傳輸原理，光信號(hào)的產(chǎn)生和接收，光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及光纖通信網(wǎng)絡(luò)。內(nèi)容主要涉及光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)成、光學(xué)和波動(dòng)學(xué)的簡(jiǎn)單回顧、光學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)、光纖和光纜、光源和光檢測(cè)器、無(wú)源器件、光源的調(diào)制技術(shù)、光信號(hào)的檢測(cè)和噪聲對(duì)光通信的影響，以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)中涉及的主要問(wèn)題。本書(shū)對(duì)光纖通信基礎(chǔ)知識(shí)的講授全面、系統(tǒng)而又深入淺出，

2、同時(shí)也非常注重近年來(lái)光纖通信中出現(xiàn)的最新技術(shù)。4光纖通信第第1章章 光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)5第第1章章 光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)l1.1 歷史回顧歷史回顧 l1.2 基本通信系統(tǒng)基本通信系統(tǒng) l1.3 光的屬性光的屬性 l1.4 光纖的優(yōu)點(diǎn)光纖的優(yōu)點(diǎn) l1.5 光纖通信的應(yīng)用光纖通信的應(yīng)用 l1.6 總結(jié)和討論總結(jié)和討論6第第1章章 光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)l1.1 歷史回顧歷史回顧 l1.2 基本通信系統(tǒng)基本通信系統(tǒng) l1.3 光的屬性光的屬性 l1.4 光纖的優(yōu)點(diǎn)光纖的優(yōu)點(diǎn) l1.5 光纖通信的應(yīng)用光纖通信的應(yīng)用 l1.6 總結(jié)和討論總結(jié)和討論7第第1章章 光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)l1探

3、索時(shí)期的光通信探索時(shí)期的光通信 原始形式的光通信：中國(guó)古代用原始形式的光通信：中國(guó)古代用“烽火臺(tái)報(bào)警烽火臺(tái)報(bào)警”8第第1章章 光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)l歐洲人用旗語(yǔ)傳送信息. 旗語(yǔ)產(chǎn)生于西方的大航海時(shí)代，艦船之間通過(guò)旗語(yǔ)來(lái)進(jìn)行聯(lián)絡(luò)；l直到現(xiàn)在，各種信號(hào)旗仍然在船舶上懸掛?，F(xiàn)在在F1的賽車(chē)場(chǎng)也使用到了旗語(yǔ)，可以說(shuō)它也是一種目視光通信的手段。910第第1章章 光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)l 不論是烽火臺(tái), 還是交通紅綠燈、旗語(yǔ)，它們都是光通信的不同形式，但是它們有一個(gè)共同點(diǎn)，就是利用大氣來(lái)傳播可見(jiàn)光，由人眼來(lái)接收。也正因?yàn)槿绱?，我們才?huì)對(duì)它們?nèi)绱说厥煜?，可是這些卻不是真正的意義上的光通信，更不是強(qiáng)大的

4、光通信，真正強(qiáng)大的光通信應(yīng)該是光纖通信。11第第1章章 光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)l光通信指的是一切運(yùn)用光作為載體而傳送信息的所有通信方式的總稱(chēng)，而不管傳輸所使用的媒質(zhì)是什么； 光通信的三要素：光源；傳輸介質(zhì)；光檢測(cè)；大氣光通信優(yōu)點(diǎn)：有一定的容量, 傳輸距離；方便靈活 缺點(diǎn)：大氣干擾；距離帶寬有限；通信兩點(diǎn)必須直線(xiàn)可見(jiàn)l光纖通信則是單純地依靠光纖作為媒質(zhì)來(lái)傳送信息的通信方式。12第第1章章 光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)l1880年，美國(guó)人貝爾(Bell)發(fā)明了用光波作載波傳送話(huà)音的“光電話(huà)”。貝爾光電話(huà)是現(xiàn)代光通信的雛型。l1960年，美國(guó)人梅曼(Maiman)發(fā)明了第一臺(tái)紅寶石激光器， 給光通信帶

5、來(lái)了新的希望。激光器的發(fā)明和應(yīng)用， 使沉睡了80年的光通信進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段。l在這個(gè)時(shí)期，美國(guó)麻省理工學(xué)院利用He - Ne激光器和CO2激光器進(jìn)行了大氣激光通信試驗(yàn)。l由于沒(méi)有找到穩(wěn)定可靠和低損耗的傳輸介質(zhì)， 對(duì)光通信的研究曾一度走入了低潮l理想光傳輸介質(zhì)的尋找 透明度很高的石英玻璃絲叫做光學(xué)纖維簡(jiǎn)稱(chēng)“光纖” 衰減損耗很大 20世紀(jì)60年代1000dB/Km 用玻璃纖維通信希望渺茫用玻璃纖維通信希望渺茫?13141966年7月，高錕就光纖傳輸?shù)那熬鞍l(fā)表了具有重大歷史意義的論文，論文分析了玻璃纖維損耗大的主要原因。大膽地預(yù)言，只要能設(shè)法降低玻璃纖維的雜質(zhì)，就有可能使光纖的損耗從每公里1000

6、分貝降低到20分貝公里，從而有可能用于通信。15第第1章章 光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)世界上第一根低損耗的石英光纖:1970年，美國(guó)康寧玻璃公司年，美國(guó)康寧玻璃公司傳輸損耗傳輸損耗20dB/Km標(biāo)志著光纖用于通信有了現(xiàn)實(shí)的可能性重大突破16第第1章章 光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)1970年激光器和低損耗光纖這兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的年激光器和低損耗光纖這兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的重大突破，使光纖通信開(kāi)始從理想變成可能，這重大突破，使光纖通信開(kāi)始從理想變成可能，這立即引起了各國(guó)電信科技人員的重視，他們競(jìng)相立即引起了各國(guó)電信科技人員的重視，他們競(jìng)相進(jìn)行研究和實(shí)驗(yàn)。進(jìn)行研究和實(shí)驗(yàn)。1974年美國(guó)貝爾研究所發(fā)明了低損耗光纖制作年

7、美國(guó)貝爾研究所發(fā)明了低損耗光纖制作法法CVD法（化學(xué)汽相沉積法），使光纖損耗法（化學(xué)汽相沉積法），使光纖損耗降低到降低到1分貝公里；分貝公里；1977年，世界上第一條光纖通信系統(tǒng)在美國(guó)芝年，世界上第一條光纖通信系統(tǒng)在美國(guó)芝加哥市投入商用，速率為加哥市投入商用，速率為45Mbs。17第第1章章 光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)1976年和年和1978年，日本先后進(jìn)行了速率為年，日本先后進(jìn)行了速率為 34 Mb/s 的階躍多模光纖通信系統(tǒng)和速率為的階躍多模光纖通信系統(tǒng)和速率為100 Mb/s的漸變型多模光纖通信系統(tǒng)的試驗(yàn)的漸變型多模光纖通信系統(tǒng)的試驗(yàn)1980年，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化年，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化FT - 3光纖通信

8、系統(tǒng)投入商光纖通信系統(tǒng)投入商業(yè)應(yīng)用業(yè)應(yīng)用1983年，敷設(shè)了縱貫日本南北的光纜長(zhǎng)途干線(xiàn)年，敷設(shè)了縱貫日本南北的光纜長(zhǎng)途干線(xiàn)1988年，由美、日、年，由美、日、 英、法發(fā)起的第一條橫跨大英、法發(fā)起的第一條橫跨大西洋西洋TAT-8海底光纜通信系統(tǒng)海底光纜通信系統(tǒng)1989年，第一條橫跨太平洋年，第一條橫跨太平洋 TPC-3/HAW-4 海底海底光纜通信系統(tǒng)光纜通信系統(tǒng) 建成建成 1.2基本通信系統(tǒng) l所謂通信，從廣義上講就是信息從發(fā)信者傳輸?shù)绞招耪叩倪^(guò)程。l消息是用以載荷信息的有次序的序列或連續(xù)的時(shí)間函數(shù)。前者稱(chēng)為離散信息，后者稱(chēng)為連續(xù)信息。l通信系統(tǒng)中傳輸?shù)木唧w對(duì)象是消息，這種傳輸利用通信系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)

9、。完成通信過(guò)程的全部設(shè)備和傳輸媒質(zhì)，稱(chēng)為通信系統(tǒng).18l基本通信系統(tǒng)基本通信系統(tǒng) 191.2 基本通信系統(tǒng) 20l信息通過(guò)信道由發(fā)送機(jī)傳到接收機(jī)信息通過(guò)信道由發(fā)送機(jī)傳到接收機(jī)l信道可以分為兩類(lèi)信道可以分為兩類(lèi) 非導(dǎo)引信道非導(dǎo)引信道(大氣大氣) 被導(dǎo)引信道被導(dǎo)引信道(雙導(dǎo)線(xiàn)傳輸線(xiàn)雙導(dǎo)線(xiàn)傳輸線(xiàn), 同軸電纜同軸電纜)21第第1章章 光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)22第第1章章 光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)l信源信源 可以有多物理形式 最常見(jiàn)的是一 個(gè)將非電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的變換器23l調(diào)制器調(diào)制器 兩個(gè)主要功能兩個(gè)主要功能 將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合傳輸?shù)男螒B(tài);將這種信號(hào)加載到由載波源產(chǎn)生的載波上 2425第第1章章 光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)模擬調(diào)制l數(shù)字調(diào)制26圖 1.5 數(shù)字調(diào)制電流l半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）l半導(dǎo)體激光二極管（或稱(chēng)激光器）（LD） 光震蕩器2728光載波的模擬和數(shù)字調(diào)制光載波的模擬和數(shù)字調(diào)制29第第1章章 光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)l信道耦合器信道耦合器 其功能是將功率送進(jìn)信道. 在光纖通信系統(tǒng)中,耦合器需要有效的將來(lái)自光源的已調(diào)制光束傳給光纖30第第1章章 光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)l信道信道 信道是指發(fā)送機(jī)和接收機(jī)之間的傳輸路徑適宜的信道特征