光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)01緒論

光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)緒

論2?

教材

光纖通信（第5版）

光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然教材和參考書

Gerd

Keiser

電子工業(yè)出版社?

參考書

1）Rajiv

Ramaswami,

Kumar

N.

Sivarajan

and

Gelen.

H.

Sasaki,

Optical

Networks:A

Practical

Perspective

3rd

edition

2)

原榮

光纖通信網(wǎng)絡(luò)（第2版）電子工業(yè)出版社光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然

聯(lián)系方式?

教師——郝然?

辦公室——玉泉行政樓304?

電話

電子郵件：rhao@

課程QQ群：482737872

助教：葉高楊

3光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然4?

考試成績(jī)

60％?

平時(shí)成績(jī)

40％

作業(yè)

10%

專題研究報(bào)告

20%

出席等

10%成績(jī)?cè)u(píng)定光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然5學(xué)習(xí)本課程意義：掌握一些光纖通信技術(shù)是社會(huì)對(duì)很多專業(yè)提出的要求，也是形成相關(guān)人員合理知識(shí)結(jié)構(gòu)一個(gè)不可缺的重要組成部分。光纖通信技術(shù)在近30、40年里得到了極大的發(fā)展，目前它和移動(dòng)通信、數(shù)據(jù)通信已經(jīng)成為電信領(lǐng)域發(fā)展的基石。光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然6課程全面介紹了以下內(nèi)容：

1.

光纖通信系統(tǒng)的基本組成2.

光纖結(jié)構(gòu)、傳輸原理、光纖特性測(cè)量3.

光源、探測(cè)器和無源器件類型和原理4.

波分復(fù)用技術(shù)和非線性效應(yīng)5.

數(shù)字光纖通信系統(tǒng)6.

模擬光纖通信系統(tǒng)，包括副載波復(fù)用光纖通信系統(tǒng)7.

光纖通信新技術(shù)，如光孤子通信8.

光網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然7課程簡(jiǎn)介

光網(wǎng)絡(luò)以光纖為基礎(chǔ)傳輸鏈路所組成的一種通信體系結(jié)構(gòu)。

WDM技術(shù)

光傳送網(wǎng)

自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)

分組傳送網(wǎng)

光纖接入網(wǎng)

光通信技術(shù)……

光纖通信利用光導(dǎo)纖維傳輸光波信號(hào)的通信方式

光纖的基本理論

光源和發(fā)射機(jī)

光探測(cè)器和光接收機(jī)

光器件

光纖通信系統(tǒng)

光纖通信測(cè)量光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然8

迄今3000多年前，烽火通信昂貴用于軍事受天氣、光線的影響強(qiáng)烈光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然

旗語產(chǎn)生于西方大航海時(shí)代。

百度搜索“旗語兵舞蹈”雖然說F1是最高科技的競(jìng)技運(yùn)動(dòng)，不過這項(xiàng)賽車活動(dòng)最早開始舉辦的時(shí)間，距離現(xiàn)在已經(jīng)半個(gè)世紀(jì)了

(1950年為第一個(gè)賽季)，而在當(dāng)時(shí)沒有無線電通訊的時(shí)代，能夠與正在比賽中的車手進(jìn)行溝通的方式，只有工作人員手上的旗幟了。雖然時(shí)至今日，車手與維修區(qū)內(nèi)的工作人員已經(jīng)可以透過無線電作最實(shí)時(shí)的溝通，但是這項(xiàng)“傳統(tǒng)”卻始終沒有退下。再者，電子式的設(shè)備難保不會(huì)出問題，最傳統(tǒng)的揮旗方式，卻也是最能確保傳遞訊息的方式。

9光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然10不論是烽火臺(tái)、望遠(yuǎn)鏡，還是紅綠燈、旗語，它們都是光通信的不同形式，但是它們有一個(gè)共同點(diǎn)，就是利用大氣來傳播可見光，由人眼來接收。也正因?yàn)槿绱?，我們才?huì)對(duì)它們?nèi)绱说氖煜?，可是這些卻不是真正的意義上的光通信，更不是強(qiáng)大的光通信，真正強(qiáng)大的光通信應(yīng)該是光纖通信。光通信是一切運(yùn)用光作為載體傳送信息的所有通信方式的總稱，而不管傳輸所使用的媒質(zhì)是什么；而光纖通信則是單純地依靠光纖作為媒質(zhì)來傳送信息的通信方式。光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然11光在大氣中的傳送要受到氣象條件的很大限制，比如在遇到下雨臺(tái)風(fēng)等情況就會(huì)失效；此外，太陽光、燈光等普通光源，從通信技術(shù)上看都是帶有“噪聲”的光，不適合作為通信的光源。要真的用光來通信，必須要解決兩個(gè)最根本的問題：一是必須有穩(wěn)定的、低損耗的傳輸媒介（不能用空氣）；二是必須找到高強(qiáng)度的、可靠的光源。在此后的幾十年中，由于這兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)沒有得到解決，光通信就一直裹足不前。光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然12雖然困難很大，人們?nèi)匀粵]有對(duì)光通信失去性質(zhì)。近100年，光通信的發(fā)展開始起飛。20世紀(jì)60年代后，隨著人們對(duì)通信的需求變得越來越強(qiáng)烈，光通信獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。我們今天所說的光通信已經(jīng)不再是用可見光進(jìn)行的視覺通信，而是采用光波作為載波來傳遞信息的通信方式了?，F(xiàn)代人類已經(jīng)進(jìn)入了信息社會(huì)，光通信的魅力也逐步的展現(xiàn)在人們面前。美國大發(fā)明家貝爾在發(fā)明電話之后，嘗試用光來打電話，這被認(rèn)為是近代光通信的開始。?

1881年，貝爾宣讀了《關(guān)于利用光線進(jìn)行聲音的產(chǎn)生與復(fù)制》的論文，報(bào)導(dǎo)

了他的光電話裝置。?

在貝爾本人看來，在他所有的發(fā)明中，光電話是最偉大的發(fā)明。

13

光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然

貝爾光電話系統(tǒng)1876年，在發(fā)明了電話之后，貝爾也成功的進(jìn)行了光電話的實(shí)驗(yàn)，通話距離最遠(yuǎn)達(dá)到了213米。光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然弧光燈大氣傳播（a）He-Ne

氣體激光器光電二極管(c)雪崩光電

二極管

激光器或發(fā)光二極管光導(dǎo)纖維

(d)

14光電倍增管(b)氙燈透鏡陣列反射鏡陣列雨云硅光電池湍流光通信發(fā)展15

光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然

光纖通信面臨的關(guān)鍵問題1.低損耗的光纖；2.高可靠、長(zhǎng)壽命的光源及高響

應(yīng)的光檢測(cè)器件；3.光測(cè)量及光纖連接技術(shù)。16

光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然

光纖的誕生?

人類從未放棄過對(duì)理想光傳輸介質(zhì)的尋找，經(jīng)過不懈的努力，人們

發(fā)現(xiàn)了透明度很高的石英玻璃絲可以傳光。這種玻璃絲叫做光學(xué)纖

維，簡(jiǎn)稱“光纖”。?

人們用它執(zhí)照了在醫(yī)療上用的內(nèi)窺鏡，例如做成胃鏡，可以觀察到

距離一米左右的體內(nèi)情況。但是它的衰減太大了，只能傳送很短的

距離。?

光的衰減程度是用每千米的分貝為單位來衡量的。dB的定義是：

以dB為單位的功率比=10lg(P2/P1)P1P217

光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然

光纖的誕生?

直到20世紀(jì)60年代，最好的玻璃纖維的衰減損耗仍在每公里1000分

貝以上。每公里1000分貝的損耗是什么概念呢？?

每公里10分貝損耗就是輸入的信號(hào)傳送1公里后只剩下了十分之一，

20分貝表示剩下了多少？30分貝表示剩下了多少？1000分貝的含義

就是。。。，是無論無何也不可能用于通信的。?

之外，人們還考慮過一些比較復(fù)雜的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，但是最后也都放棄

了。?

因此，當(dāng)時(shí)有很多科學(xué)家和發(fā)明家任務(wù)用玻璃纖維通信希望渺茫，

失去了信心，放棄了光纖通信的研究。18的折射率不均勻，他還發(fā)現(xiàn)一些玻璃纖維在紅外光區(qū)的損耗較小。1998

年在英國接受IEEE

授予的獎(jiǎng)?wù)?/p>

2009年高錕獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)

光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然

光通信

光纖通信

光纖通信之父——高錕1966年，英籍華人高錕(K.C.Kao，當(dāng)時(shí)工作于英國標(biāo)準(zhǔn)電信研究所)博士深入研究了光在石英玻璃纖維中的嚴(yán)重?fù)p耗問題，發(fā)現(xiàn)這種玻璃纖維引起光損耗的主要原因是其中含有過量的鉻、銅、鐵與錳等金屬離子和其他雜質(zhì)，其次是拉制光纖時(shí)工藝技術(shù)造成了芯、包層分界面不均勻及其所引起光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然19?

1966年7月，高錕博士就光纖傳輸?shù)那熬鞍l(fā)表了具有重大歷史意義的

論文，大膽地預(yù)測(cè)，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分貝降低到每公里20分貝，從而有可能用于

通信。?

這篇論文使許多國家的科學(xué)家受到鼓舞，加強(qiáng)了為實(shí)現(xiàn)低損耗光纖而努力的信心。?

1970年，美國康寧公司的三名科研人員馬瑞爾、卡普隆、凱克成功地

制成了傳輸損耗每千米只有20分貝的光纖，也是世界上第一根低損耗

的石英光纖。這是什么概念呢？我們用對(duì)比來說明，光通過玻璃功率

損耗一半（3分貝）的長(zhǎng)度分別是：普通玻璃為幾厘米；高級(jí)光學(xué)玻

璃最多只有幾米；而通過每千米損耗為20分貝的光纖的長(zhǎng)度可達(dá)150

米。也就是說，光纖的透明程度已經(jīng)比玻璃高出了幾百倍！在當(dāng)時(shí)，

制成損耗如此之低的光纖可以說是驚人之舉，這標(biāo)志著光纖用于通信

有了現(xiàn)實(shí)的可能性。光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然20?

1970年

光纖研制取得了重大突破，美國康寧公司按照高錕的思路，生產(chǎn)出了20

dB/km的石英光纖?

1972年

該公司生產(chǎn)的多模光纖損耗已下降到4dB/km

；?

1973年

美國貝爾（Bell）實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)的光纖損耗為

2.5

dB/km，1974年已下降到

1.1

dB/km；?

1976年

日本

NTT

公司已減小到

0.47

dB/km；?

80年代初

單模光纖在波長(zhǎng)

1550

nm

的損耗已降到

0.2

dB/km，接近了石英光纖的理論損耗極限；?

目前G.654光纖（衰減最小光纖）的損耗是0.151

dB/km

。？

ITU光纖光纜標(biāo)準(zhǔn)單模光纖G.652

色散位移光纖G.653

非零色散位移光纖G.655光纖發(fā)展進(jìn)展光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然21光源問題的解決光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然22?

1960年，美國人梅曼（Maiman）發(fā)明了第一臺(tái)紅寶石激光器，之后氦-氖（He-Ne）氣體激光器、二氧化碳（CO2）激光器也先后出現(xiàn)，并投入實(shí)際應(yīng)用，給光通信帶來了新的希望。?

激光（LASER）是取英文Light

Amplification

by

Stimulated

Emission

of

Radiation的第一個(gè)字母組成的縮寫詞，其意思是受激

發(fā)射的光放大。?

這種光與燃燒木材和普通光源鎢絲燈發(fā)出的光不一樣，它是由物質(zhì)

原子結(jié)構(gòu)的本質(zhì)決定的光，它的頻率超過微波一萬倍。它具有譜線

寬度窄，方向性好，亮度極高，以及頻率和相位一致的良好特性。

所以，光通信很有吸引力。激光器的發(fā)明光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然23光源---半導(dǎo)體激光器?

1970年，貝爾研究所的林嚴(yán)雄等人研制出半導(dǎo)體激光器，能夠在室溫下工作數(shù)小時(shí)，壽命短。?

1973

年半導(dǎo)體激光器的壽命是

7

000

小時(shí)?

1977

年貝爾實(shí)驗(yàn)室已達(dá)到

10

萬小時(shí)，完全滿足實(shí)用化的要求。?

1977年，世界上第一條光纖通信系統(tǒng)在美國芝加哥市投入商用，速率為45Mb/s。?

1979

美國

ATT

公司和日本

NTT

公司又同時(shí)研制成功了長(zhǎng)波長(zhǎng)（1550

nm）連續(xù)振蕩半導(dǎo)體激光器，壽命達(dá)100萬小時(shí)。?

低損耗光纖和連續(xù)振蕩半導(dǎo)體激光器的研制成功，是光纖通信發(fā)展的重要里程碑。光纖通信發(fā)展歷史古代光通信烽火臺(tái)，夜間的信號(hào)燈，水面上的航標(biāo)燈1880年美國人貝爾發(fā)明了光電話（光源為陽光，接收器為硒晶體，傳輸介質(zhì)為大氣）20世紀(jì)60年代1960年，美國發(fā)明了第一臺(tái)紅寶石激光器，并進(jìn)行了透鏡陣列傳輸光的實(shí)驗(yàn)1961年，制成氦-氖（He-Ne）氣體激光器1962年，制成砷化鎵半導(dǎo)體激光器1966年，英籍華人高錕就光纜傳輸?shù)那熬鞍l(fā)表了具有歷史意義的論文，此時(shí)光纖損耗約為3000dB/km20世紀(jì)70年代1970年，美國康寧公司研制成功損耗20dB/km的石英光纖1970年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室和日本NEC先后研制成功室溫下連續(xù)振蕩的GaAlAs雙異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器20世紀(jì)80年代提高傳輸速率，增加傳輸距離，大力推廣應(yīng)用，光纖通信在海底通信獲得應(yīng)用20世紀(jì)90年代摻鉺光纖放大器（EDFA）的應(yīng)用迅速得到了普及，WDM系統(tǒng)實(shí)用化光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然24光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然25我國光通信大事記?

1960年7月世界上第一臺(tái)紅寶石激光器出現(xiàn)；1961年9月由中科院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械研究所研制成功了中國第一臺(tái)紅寶石激光器。?

1974年開始了低損耗光纖和光通信的研究工作，武漢郵科院和長(zhǎng)飛公司于1975年研制出室溫下可連續(xù)發(fā)光的半導(dǎo)體激光器。?

1979年分別在北京和上海建成了市話光纜通信試驗(yàn)系統(tǒng)，這比世界上第一次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)只晚了兩年多。?

這些成果使我國成為當(dāng)時(shí)世界上少有的幾個(gè)擁有光纜通信系統(tǒng)試驗(yàn)段的幾個(gè)國家之一，為我國光通信研究的良好開端。?

到80年代末，我國的光纖通信關(guān)鍵技術(shù)已達(dá)到國際先進(jìn)水平。?

從1991年開始，我國已經(jīng)不再建長(zhǎng)途電纜通信系統(tǒng)，而大力發(fā)展光纖

通信。在“八五”期間，建成了含22條光纜干線、總長(zhǎng)度達(dá)33000公

里的八橫八縱大容量光纖通信干線傳輸網(wǎng)。?

1999年1月，我國第一條國家一級(jí)干線（濟(jì)南-青島）8*2.5Gb/s密集波分復(fù)用系統(tǒng)（DWDM)系統(tǒng)建成）光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然26光纖通信的三次飛躍27

光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然

光纖通信技術(shù)的三次飛躍(1)20世紀(jì)60年代?1962年，第一只半導(dǎo)體激光器。?1966年，高錕提出衰減為20dB/km的光纖

。?1970年，美國康寧公司制出20dB/km的光

纖，這標(biāo)志著光纖通信系統(tǒng)的實(shí)際研究條件得

以具備。28。

光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然

光纖通信技術(shù)的三次飛躍(2)20世紀(jì)70年代?1970年發(fā)明了LD的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，使得光源

與光檢測(cè)器的壽命都達(dá)到了10萬小時(shí)的實(shí)用

化水平。?1979年發(fā)現(xiàn)了光纖1310nm和1550nm新

的低損耗窗口，緊接著單模光纖問世。光纖

的衰減系數(shù)一下降到0.5dB/km，這使得光

纖通信邁進(jìn)了實(shí)用化階段。?1980年初開始光纖通信便大步地邁向了市場(chǎng)29

光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然

光纖通信技術(shù)的三次飛躍(3)20世紀(jì)90年代初?1989年摻鉺光纖放大器EDFA的研制成功是

光纖通信新一輪突破的開始。EDFA的應(yīng)用

不僅解決了光纖傳輸衰減的補(bǔ)償問題，而且

為一批光網(wǎng)絡(luò)器件的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。使得

光纖通信的數(shù)字傳輸速率迅速提高，促成了

波分復(fù)用技術(shù)的實(shí)用化。30

光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

·

第一講

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郝然

三代光纖通信系統(tǒng)的特點(diǎn)?

上世紀(jì)七十年代，第一代光纖通信系統(tǒng)是使用漸變多模光纖的短波長(zhǎng)（0.85

m）系統(tǒng)，光源采用發(fā)光二極管(LED)，速率為

34

Mb/s

或

45

Mb/s，無中距

傳輸距離僅為（10~20）km。?

上世紀(jì)八十年代，第二代光纖通信系統(tǒng)使用單模光纖的1.3

m系統(tǒng)，工作波長(zhǎng)

已由短波長(zhǎng)發(fā)展到長(zhǎng)波長(zhǎng)，光源使用多模激光器（LD），傳輸速率已提高到

140

Mb/s

和

565

Mb/s，無中距傳輸距離已增加到（100~150）km。?

上世紀(jì)九十年代以來，第三代光纖通信系統(tǒng)使用1.55

m的單模光纖，光源采

用單頻

DFB

激光器和外調(diào)制技術(shù)，單信道傳輸速率可達(dá)到

2.5

Gb/s

和

10

Gb/s

以上，采用色散補(bǔ)償技術(shù)無中繼傳輸距離已達(dá)到幾百千米。

光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

·

郝然光纖通信系統(tǒng)的組成?

用光纖傳輸信息的過程大致是這樣的，在發(fā)送端，把用戶要傳送的信號(hào)（如

聲音）變?yōu)殡娦盘?hào)，然后使光源發(fā)出的光強(qiáng)隨電信號(hào)變化，這個(gè)過程稱為調(diào)

制，它把電信號(hào)變?yōu)楣庑盘?hào)，最后用光纖把該光信號(hào)傳送到遠(yuǎn)方；?

在接收端，用光電探測(cè)器接收光信號(hào)，并把光信號(hào)還原為攜帶用戶信息（如

聲音）的電信號(hào)，這個(gè)過程稱為解調(diào)，最后再變成用戶能理解的信息（如聲

音）。

31光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然光探測(cè)器

光中繼器或

光放大器?

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)射

機(jī)、光纖光纜、中繼器和光接收機(jī)組成。?

光發(fā)射機(jī)的作用是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并將生成的光信號(hào)注入光纖。光

發(fā)送機(jī)一般由驅(qū)動(dòng)電路、光源和調(diào)制器構(gòu)成，如果是直接強(qiáng)度調(diào)制可以省去

調(diào)制器?

光接收機(jī)的作用是將光纖送來的光信號(hào)還原成原始的電信號(hào)。它一般由光電

檢測(cè)器和解調(diào)器組成，對(duì)于直接強(qiáng)度調(diào)制解調(diào)器可以省略。?

中繼器分為電中繼器和光中繼器(光放大器)兩種，其主要作用就是延長(zhǎng)光信號(hào)

的傳輸距離。

32解調(diào)

器光接收機(jī)光纖光纖調(diào)制

器光發(fā)射機(jī)光源信息復(fù)用

器信息解復(fù)用器33

光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然

光纖通信系統(tǒng)分類?

根據(jù)調(diào)制信號(hào)的類型，光纖通信系統(tǒng)可以分為模擬光纖通信系統(tǒng)和數(shù)字光

纖通信系統(tǒng)。?

根據(jù)光源的調(diào)制方式，光纖通信系統(tǒng)可以分為直接調(diào)制光纖通信系統(tǒng)和間

接調(diào)制光纖通信系統(tǒng)。?

根據(jù)光纖的傳導(dǎo)模數(shù)量，光纖通信系統(tǒng)可以分為多模光纖通信系統(tǒng)和單模

光纖通信系統(tǒng)。?

根據(jù)系統(tǒng)的工作波長(zhǎng)，光纖通信系統(tǒng)可分為短波長(zhǎng)光纖通信系統(tǒng)、長(zhǎng)波長(zhǎng)

光纖通信系統(tǒng)和超長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖通信系統(tǒng)。光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然34光纖通信的優(yōu)勢(shì)?

20世紀(jì)30年代，有人提出這樣的觀點(diǎn)：“總有一天光

通信會(huì)取代有線和微波通信而成為通信主流”。該觀點(diǎn)

反映出光纖通信技術(shù)在未來通信中已顯示出其重要性。?

今天，光通信技術(shù)已經(jīng)很成熟，光纖通信已是各種通信

網(wǎng)的主要傳輸方式，光纖通信在信息高速公路的建設(shè)中

扮演著至關(guān)重要的角色，世界各國都已經(jīng)把光纖通信放

在了國家發(fā)展的戰(zhàn)略地位?，F(xiàn)在光纖的使用已不局限于

陸地，光纜已廣泛鋪設(shè)到了大西洋、太平洋海底，這些

海底光纜使得全球通信變得非常簡(jiǎn)單快捷。?

現(xiàn)在不少發(fā)達(dá)國家又把光纜鋪設(shè)到住宅前，實(shí)現(xiàn)了光纖

到辦公室、光纖到家庭。光纖通信技術(shù)之所以發(fā)展這樣

迅速，除了人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的信息傳輸和交換需要外，主

要是由光纖通信本身的優(yōu)點(diǎn)決定的。光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然351.

允許頻帶很寬，傳輸容量大為了擴(kuò)大通信容量，有線通信從明線發(fā)展到電纜，無線通信從短波發(fā)展到微波和毫米波，它們都是通過提高載波頻率來擴(kuò)容的。光纖通信所使用的頻率要比以上使用的頻率高得多?？墒褂玫膸捑薮?。光纖通信的優(yōu)勢(shì)光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然36光纖通信的優(yōu)勢(shì)光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然372.

損耗很小，中繼距離很長(zhǎng)信號(hào)在線路上傳輸，由于傳輸線路并不是理想的，它會(huì)對(duì)信號(hào)造成衰減，信號(hào)的強(qiáng)度會(huì)減弱。當(dāng)信號(hào)衰減到一定程度，接收方無法辨認(rèn)出接收到的信號(hào)時(shí)，通信就不能繼續(xù)了。為了進(jìn)行長(zhǎng)距離的通信，需要在傳輸線路中設(shè)立許多中繼站，像接力賽跑一樣，將衰減了的信號(hào)進(jìn)行放大，接著傳遞。廣電的微波通信就是一個(gè)典型的例子。為了確保中央電視臺(tái)的電視節(jié)目能夠安全地到達(dá)全國各地，實(shí)際中采用了兩套傳輸模式，一種是衛(wèi)星電視，另外一種是微波接力。光纖通信的優(yōu)勢(shì)光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然38這兩種方式在本質(zhì)上都是“接力”，只不過衛(wèi)星通信之接力了一次，而微波通信則接力了好多次。衛(wèi)星通信接力的次數(shù)雖然少，但是質(zhì)量不高，并且傳輸?shù)膸挿浅Ｓ邢?，不能滿足多個(gè)用戶的需求；而微波通信相比較而言質(zhì)量好，但是中繼距離太短，最長(zhǎng)的中繼距離不會(huì)超過50公里，因而所需的中繼器很多。微波中繼越多，傳輸線路的成本就越高，維護(hù)越不方便，一旦某個(gè)中繼除了故障就會(huì)影響整個(gè)線路的通信。所以通信系統(tǒng)中，中繼越少越好。怎樣才能減少長(zhǎng)距離通信的中繼呢？最主要的方法就是盡可能的降低傳輸線路的損耗。從這個(gè)意義上講，光纖損耗比現(xiàn)有的電傳輸線路損耗要低的多，光纖通信適合長(zhǎng)距離通信。光纖通信的優(yōu)勢(shì)光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然39光纖的損耗已達(dá)0.2dB/km，甚至更低。0.2dB/km的損耗意味著什么？直觀地說就是，光傳送15公里以后，光的強(qiáng)度還有原來的一半。目前，單模光纖的最大中繼距離可達(dá)上百公里，比同軸電纜大幾十倍，如果再使用光纖放大器的話，則可以直通更遠(yuǎn)，而不需要再生中繼。中繼數(shù)量的減小，就大大降低了成本，提高了可靠性，也減少了日常維護(hù)的工作量和費(fèi)用。根據(jù)對(duì)我國目前城市的抽樣調(diào)查，市內(nèi)局間中繼距離小于15公里的占92.9%，用光纖基本可以做到局間無中繼傳輸。光纖通信的優(yōu)勢(shì)光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然403.

重量輕，體積小通信設(shè)備的體積和重量對(duì)于許多領(lǐng)域，尤其是航空航天以及軍事領(lǐng)域來說，具有非常重要的意義。光纖的體積小，重量輕，顯示出特有的優(yōu)越性。4.

泄露小，保密性高光纖都有包層包裹，無泄露，并且不同波長(zhǎng)的光互不影響相對(duì)透明。光纖通信的優(yōu)勢(shì)光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然415.

節(jié)約有色金屬，降低成本光纖的原材料是資源非常豐富的二氧化硅。而電線基于貴金屬銅和鉛，世界上銅和鉛的儲(chǔ)藏量并不多，據(jù)統(tǒng)計(jì)，按照現(xiàn)在的開采速度，世界上的銅礦資源將在50年內(nèi)開采完畢。光纖的主要構(gòu)成材料是石英（二氧化硅），說的更通俗一點(diǎn)就是隨處可見的砂子，這種材料在地球上可以說是取之不盡、用之不竭的。用一公斤高純度的石英玻璃可以拉制上萬公里的光纖，相比之下，制作一公里18管同軸電纜需要耗120公斤的銅，或500公斤的鉛！用光纖取代電纜，可以節(jié)約大量的有色金屬。光纖通信的優(yōu)勢(shì)類型頻帶(或頻率)損耗(dB/km)傳輸容量（話路/線）粗同軸電纜

2.4/9.4

1MHz60MHz2.4218.771800漸變折射率多模光纖0.85

m1.31

m200~1000MHz

km≥1000MHz

km≤3≤1.0200單模光纖1.31

m1.55

m>100GHz10~100GHz0.360.232000(2.5Gb/s)

光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然表

電纜和光纖的損耗和頻帶比較光纖在

1

280

nm

~

1

620

nm的近紅外波段，具有

6個(gè)傳輸窗口，采用密集波分復(fù)用技術(shù)，這

6

個(gè)窗口從理論上講可以提供多達(dá)

10

000

個(gè)信道。

42光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然436.

抗電磁干擾性能好任何的通信系統(tǒng)都應(yīng)有一定的抗干擾能力。否則通信系統(tǒng)不能正常工作，更談不上通信的穩(wěn)定性和可靠性了。光纖通信為什么有這么強(qiáng)的抗干擾能力呢？原因有二：一是光纖是由非金屬的石英玻璃材料構(gòu)成的，它本身是絕緣體，不怕雷電和高壓，不受電磁干擾；二是光纖中傳輸?shù)氖穷l率很高的光波，而各種干擾的頻率都比較低，不能干擾頻率比它高很多的光波。有試驗(yàn)表明，在核爆炸發(fā)生時(shí)，地球上所有的電通信將中斷，而唯有光通信幾乎不受影響。光纖通信的優(yōu)勢(shì)光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然44銅線三代通信網(wǎng)絡(luò)介紹

光纖光纖通信與光網(wǎng)絡(luò)

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第一講

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郝然

光纖