光纤通信-第1章 概述.pdf

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1、开场白拜个晚年希望新的一年里有新的收获解题Vs.解决问题知识vs.学习知识课程说明要求考试开卷作业（or实验）2011-2-271第1章概述1.1光纤通信的历史和现状1.2光纤通信的优点和应用领域1.3光纤通信系统的基本组成1.4光纤通信的发展和未来2011-2-272本章要点1.理解光纤通信的基本概念、光纤通信所使用的光波的频率；2.了解光纤通信的历史及发展情况；3.知道光纤通信的优点及原因；4.掌握光纤通信系统的各组成部分及功能。2011-2-2731.1光纤通信的历史和现状一.探索时期的光通信目视光通信阶段

2、利用大气来传播可见光，由人眼来接收。3千多年前，中国古代的烽火台1650年，望远镜1791年，法国人发明了灯信号和灯语欧洲人的旗语信号弹,交通灯新疆呼图壁县境内的烽火台良夜颐宫奏管簧，无端烽火烛穹苍。可怜列国奔驰苦，止博褒妃笑一场！光电话通信阶段现代光通信的历史，一般都从光电话的发明开始算起。1880年，美国人贝尔（Bell）发明了用光波作载波传送话音的“光电话”。利用太阳光作光源，用硒晶体作为光接收器件，成功进行了光电话的实验，传输距离200多米。意义：利用光波作为载波传送信息是可行的。要解决两个问题有稳定的、低损耗

3、的传输媒质光在大气中的传送要受到气象条件的很大限制使信号传输受到很大阻碍。高强度的、可靠的光源太阳光、灯光等普通的可见光源，都不适合作为通信的光源。光源的探索阶段认识一下激光激光（LASER）：LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation------------受激辐射的光放大。它基于伟大的科学家爱因斯坦在1916年提出的一套全新的理论。频率稳定，约为300THZ。这种光的频率比已经广泛应用的微波（1GHz～40GHz）的频率高近万倍。激光来传送信息从理论上来说，通信的容量可

4、以比微波通信的容量也大近万倍！和普通光源相比，激光的优点(1)单色性好：频率范围极窄，发散角很小，只有几毫弧，激光束几乎就是一条直线。氦氖激光的谱线宽度，只有10-8nm，颜色非常纯。这种光波在光纤中传输产生的噪声很小。(2)相干性高从激光器发出的光可以步调一致地向同一方向传播，可以用透镜把它们会聚到一点上，把能量高度集中起来，送入光纤。(3)方向性强几乎是一束平行线。如果把激光发射到月球上去，历经38.4万公里的路程后，也只有一个直径为2km左右的光斑。2011-2-2791960年7月8日，美国科学家梅曼发明了第一台红宝石激光器(L

5、ASER)，给光通信带来了新的希望，研究现代化光通信的时代开始。（在室温下不能连续工作）1970年，贝尔研究所的林严雄等人研制出能在室温下连续工作的半导体激光器。激光器的发明和应用，使沉睡了80年的光通信进入一个崭新的阶段。传输光路的探索第一种方式:使激光在大气中传输通信能力和质量受周围大气环境的影响很大，如雨可造成30dB/km的损耗，浓雾衰减可达120dB/km10dB/km的损耗意味着输入的信号传送1公里后只剩下十分之一20dB/km的损耗意味着输入的信号传送1公里后只剩下百分之一30dB/km的损耗意味着输入的信号传送1公里后

6、只剩下千分之一第二种方式：把光束限制在特定空间透镜波导：图透镜波导反射镜波导：用与光束传输方向成45度角的两个平行反射镜代替透镜而构成。首先：现场施工中校准和安装十分复杂；其次：地面活动对波导影响很大必须把波导深埋或选择在人车稀少的地区使用。二．现代光通信——光纤通信光纤的发展光纤即玻璃纤维（透明度很高的石英玻璃丝），人们用它制造了医疗上用的内窥镜，如做成胃镜，可以观察到距离体内1米左右的情况。但是它的衰减损耗特别大，只能传输很短的距离。直到20世纪60年代，最好的光纤的损耗仍在1000dB/km以上。这是不能用于通信的。196

7、6年7月，英籍华裔学者高锟大胆预言：只要能设法降低玻璃纤维的杂质，就有可能使光纤的损耗从1000dB/km降低到20dB/km，甚至更低，从而可以用于通信。光纤通信发明家高锟(左)1998年在英国接受奖章2011-2-27151970年美国康宁公司用高纯石英生产出世界上第一根低损耗光纤（20dB/km），开创了光纤通信的新篇章。1970年被称为光纤通信元年。1972年，康宁公司4dB/km1973年，美国Bell实验室2.5dB/km1974年，美国Bell实验室1.1dB/km1979年，0.2dB/km1984年，0.15

8、7dB/km1986年，0.154dB/km接近了光纤最低损耗的理论极限光纤通信发展的几个阶段1973年~1976年的第一代光纤通信系统。其特征是：采用0.85m短波长多