光纖通信自制 (第一章)

1、光纖通信光纖通信 主講教師 劉 敏（講師） 授課單位 三峽大學理學院 第一章 概述 Advanced Photonics Center Southeast University 課程概況 1. 總學時（40課時）=講授（32課時）+實驗（8課時） 2. 考試=平時成績（30%）+考試成績（70%） 3. 開課時間：第5周-第14周 4. 考試時間：第15周周末（具體視情況而定） 5. 授課教師：劉敏QQ：2837045728） 第一章 概述 Advanced Photonics Center Southeast University 講授（32課時） 第一部分 概述（

2、2課時） 第二部分 光纖與光纜（6課時） 第三部分 光源和光發(fā)射機（6課時） 第四部分 光檢測器與光接收機（6課時） 第五部分 光無源器件（6課時） 第六部分 波分復(fù)用技術(shù)（2課時） 第七部分 光網(wǎng)絡(luò)與測量（2課時） 總復(fù)習 （2課時） 第一章 概述 Advanced Photonics Center Southeast University 參考書目 第一章 概述 Advanced Photonics Center Southeast University 第一章 概述 Advanced Photonics Center Southeast University 光纖通信簡明教程 原榮 7

3、1.1 光纖通信發(fā)展史光纖通信發(fā)展史 1.2 光纖通信的優(yōu)點光纖通信的優(yōu)點 1.3 光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng) 1.4 光纖通信網(wǎng)絡(luò)分類光纖通信網(wǎng)絡(luò)分類 1.5 均勻介質(zhì)中的光波均勻介質(zhì)中的光波光是電磁波光是電磁波 第一章 概述 光纖通信簡明教程 原榮 8 1.1.1 古老的光通信設(shè)備古老的光通信設(shè)備-烽火臺烽火臺 光通信是利用光波作為載波來傳遞信息的通信。光通信是利用光波作為載波來傳遞信息的通信。 廣義地說，用光傳遞信息并不是什么新鮮的事。早在公元兩千多年以前，我們的祖先廣義地說，用光傳遞信息并不是什么新鮮的事。早在公元兩千多年以前，我們的祖先 就在都城和邊境堆起一些高高的土丘，遇到敵人入侵，

4、就在這些土丘上燃起煙火傳遞就在都城和邊境堆起一些高高的土丘，遇到敵人入侵，就在這些土丘上燃起煙火傳遞 受到入侵的信息，各地諸侯看見煙火就立刻領(lǐng)兵來救援。受到入侵的信息，各地諸侯看見煙火就立刻領(lǐng)兵來救援。 其中還有著名的其中還有著名的“周幽王烽火戲諸侯周幽王烽火戲諸侯”的故事。這種土丘就叫烽火臺，它就是一種古的故事。這種土丘就叫烽火臺，它就是一種古 老的光通信設(shè)備。老的光通信設(shè)備。 光纖通信簡明教程 原榮 9 1.1.2 中華民族對世界光學事業(yè)的貢獻中華民族對世界光學事業(yè)的貢獻 談到中華民族對世界光學事業(yè)的貢獻，我們還談到中華民族對世界光學事業(yè)的貢獻，我們還 可以追溯到早在公元前三世紀，我國周代

5、就會可以追溯到早在公元前三世紀，我國周代就會 用凹透鏡向日取火，可以說是奧林匹克向日取用凹透鏡向日取火，可以說是奧林匹克向日取 火的鼻祖，而西方國家直到公元十三世紀才相火的鼻祖，而西方國家直到公元十三世紀才相 傳有人用了三年時間，用金屬磨成一個凹面鏡，傳有人用了三年時間，用金屬磨成一個凹面鏡， 在太陽光下取火，這比我國至少落后十幾個世在太陽光下取火，這比我國至少落后十幾個世 紀。紀。 還有公元前還有公元前400年，我國先秦時代偉大的學者年，我國先秦時代偉大的學者 墨翟在他的墨翟在他的墨經(jīng)墨經(jīng)里就對光的幾何性質(zhì)在理里就對光的幾何性質(zhì)在理 論上作了比較完整的論述，它比歐幾里德著的論上作了比較完整的

6、論述，它比歐幾里德著的 光學光學也早也早100多年。多年。 光纖通信簡明教程 原榮 10 光纖通信史回顧 -古老的光通信 由于人們無法解決光向四面八方散射時，光強由于人們無法解決光向四面八方散射時，光強 減弱和不能通過障礙物的問題，減弱和不能通過障礙物的問題， 因此，直到上世紀六十年代初，光通信都沒有因此，直到上世紀六十年代初，光通信都沒有 什么重大的進展。它僅僅作為一種信號燈使用，什么重大的進展。它僅僅作為一種信號燈使用， 如如: 馬路上的紅綠燈；馬路上的紅綠燈； 機場上的跑道標志燈；機場上的跑道標志燈； 航標燈。航標燈。 光纖通信簡明教程 原榮 11 1.1.3 貝爾（貝爾（Bell）發(fā)明

7、了光電話）發(fā)明了光電話 1876年，美國人貝爾（年，美國人貝爾（Bell）發(fā)明了光電話，）發(fā)明了光電話， 他用太陽光或弧光燈作光源，通過透鏡把光束他用太陽光或弧光燈作光源，通過透鏡把光束 聚焦在送話器前的振動鏡片上，使光強度隨話聚焦在送話器前的振動鏡片上，使光強度隨話 音的變化而變化，實現(xiàn)話音對光強度的調(diào)制。音的變化而變化，實現(xiàn)話音對光強度的調(diào)制。 在接收端，用拋物面反射鏡把從大氣傳送來的在接收端，用拋物面反射鏡把從大氣傳送來的 光束反射到硅光電池上，使光信號變換為電流，光束反射到硅光電池上，使光信號變換為電流， 傳送到受話器。傳送到受話器。 在這種光波系統(tǒng)中，光源是太陽光或弧光燈，在這種光波

8、系統(tǒng)中，光源是太陽光或弧光燈， 接收器是硅光電池，傳輸介質(zhì)是大氣，如圖接收器是硅光電池，傳輸介質(zhì)是大氣，如圖 1.1.2。很顯然這種系統(tǒng)傳輸距離很短，沒有實。很顯然這種系統(tǒng)傳輸距離很短，沒有實 用價值。用價值。 光纖通信簡明教程 原榮 12 圖圖1.1.2 1876年貝爾（年貝爾（Bell） 光電話實驗裝置光電話實驗裝置 光纖通信簡明教程 原榮 13 1.1.4 誰發(fā)明了激光器誰發(fā)明了激光器 1960年，美國人梅曼（年，美國人梅曼（Maiman）發(fā)明了第一臺紅寶石）發(fā)明了第一臺紅寶石 激光器，之后氦激光器，之后氦-氖（氖（He-Ne）氣體激光器、二氧化碳）氣體激光器、二氧化碳 （CO2）激光器

9、也先后出現(xiàn)，并投入實際應(yīng)用，給光）激光器也先后出現(xiàn)，并投入實際應(yīng)用，給光 通信帶來了新的希望。通信帶來了新的希望。 激光（激光（LASER）是取英文）是取英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的第一個字母組成的縮的第一個字母組成的縮 寫詞，其意思是受激發(fā)射的光放大。寫詞，其意思是受激發(fā)射的光放大。 這種光與燃燒木材和鎢絲燈發(fā)出的光不一樣，它是由這種光與燃燒木材和鎢絲燈發(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，也就是說它的通信容量要比微波大

10、一萬倍。所萬倍，也就是說它的通信容量要比微波大一萬倍。所 以，光通信很有吸引力。以，光通信很有吸引力。 光纖通信簡明教程 原榮 14 1.1.5 最早的光通信系統(tǒng)最早的光通信系統(tǒng) 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 (d) 光導(dǎo)纖維 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 光纖通信簡明教程 原榮 15 透鏡波導(dǎo)和反射鏡波導(dǎo)透鏡波導(dǎo)和反射鏡波導(dǎo) 光波傳輸系統(tǒng)光波傳輸系統(tǒng) 實驗表明，大氣激光通信的性能受空氣的質(zhì)量和氣候?qū)嶒灡砻?，大氣激光通信的性能受空氣的質(zhì)量和氣候 的影響十分嚴重，不能實現(xiàn)全

11、天候通信；的影響十分嚴重，不能實現(xiàn)全天候通信； 為了克服氣候?qū)す馔ㄐ诺挠绊?，在為了克服氣候?qū)す馔ㄐ诺挠绊懀?960年提出了透年提出了透 鏡波導(dǎo)和反射鏡波導(dǎo)的光波傳輸系統(tǒng)，如圖鏡波導(dǎo)和反射鏡波導(dǎo)的光波傳輸系統(tǒng)，如圖1.1.3b和和c。 這兩種波導(dǎo)從理論上說是可行的，但是實現(xiàn)起來卻非這兩種波導(dǎo)從理論上說是可行的，但是實現(xiàn)起來卻非 常困難，地上人為的活動會使地下的透鏡波導(dǎo)變形和常困難，地上人為的活動會使地下的透鏡波導(dǎo)變形和 振動，為此必須把波導(dǎo)深埋或選擇在人車稀少的地區(qū)振動，為此必須把波導(dǎo)深埋或選擇在人車稀少的地區(qū) 使用。使用。 由于沒有找到穩(wěn)定可靠和低損耗的傳輸介質(zhì)，對光通由于沒有找到穩(wěn)定可

12、靠和低損耗的傳輸介質(zhì)，對光通 信的研究曾一度走入低潮。信的研究曾一度走入低潮。 光纖通信簡明教程 原榮 16 1.1.6 光纖是怎樣傳光的光纖是怎樣傳光的 光纖由纖芯和包皮兩層組成，它們都是玻璃，只是材料成分稍有不同。光纖由纖芯和包皮兩層組成，它們都是玻璃，只是材料成分稍有不同。 一種光纖的芯徑只有一種光纖的芯徑只有50100 微米，包皮直徑約為微米，包皮直徑約為120140 微米，一微微米，一微 米等于千分之一毫米，所以光纖很細，比頭發(fā)絲還細。米等于千分之一毫米，所以光纖很細，比頭發(fā)絲還細。 假定光線對著纖維以一定入射角射入光纖，當光線傳輸?shù)叫竞推さ慕唤缂俣ü饩€對著纖維以一定入射角射入光纖，

13、當光線傳輸?shù)叫竞推さ慕唤?面上時，會發(fā)生類似鏡子反射光的現(xiàn)象，當碰到對面的交界面時，又一面上時，會發(fā)生類似鏡子反射光的現(xiàn)象，當碰到對面的交界面時，又一 次反射回來。當光線傳輸?shù)焦饫w的拐彎處時，來回反射的次數(shù)就會增多，次反射回來。當光線傳輸?shù)焦饫w的拐彎處時，來回反射的次數(shù)就會增多， 只要彎曲不是太厲害，光線就不會跑出光纖。光線就是這樣在光纖內(nèi)往只要彎曲不是太厲害，光線就不會跑出光纖。光線就是這樣在光纖內(nèi)往 返曲折地向前傳輸。返曲折地向前傳輸。 光纖通信簡明教程 原榮 17 1.1.7 光纖通信的鼻祖光纖通信的鼻祖高錕高錕 但是到了上世紀六十年代中期，情況就發(fā)生了根本的變但是到了上世紀六十年代中期

14、，情況就發(fā)生了根本的變 化。而且這種變化還是由于一位中國人引起的，他就是化。而且這種變化還是由于一位中國人引起的，他就是 高錕！高錕！ 早在早在1966年，英籍華人高錕發(fā)表了關(guān)于通信傳輸新介質(zhì)年，英籍華人高錕發(fā)表了關(guān)于通信傳輸新介質(zhì) 的論文，當時他還是一個在英國工作的年輕工程師，他的論文，當時他還是一個在英國工作的年輕工程師，他 指出利用光導(dǎo)纖維進行信息傳輸?shù)目赡苄院图夹g(shù)途徑，指出利用光導(dǎo)纖維進行信息傳輸?shù)目赡苄院图夹g(shù)途徑， 從而奠定了光纖通信的基礎(chǔ)。從而奠定了光纖通信的基礎(chǔ)。 在高錕早期的實驗中，光纖的損耗約為在高錕早期的實驗中，光纖的損耗約為3 000 dB/km，他，他 指出這么大的損耗

15、不是石英纖維本身的固有特性，而是指出這么大的損耗不是石英纖維本身的固有特性，而是 由于材料中的雜質(zhì)離子的吸收產(chǎn)生的。由于材料中的雜質(zhì)離子的吸收產(chǎn)生的。 光纖通信簡明教程 原榮 18 高高 錕錕-光纖通信發(fā)明家（左）光纖通信發(fā)明家（左） 1998 年在年在 英國英國 接受接受 IEE 授予授予 的的 獎?wù)陋務(wù)?光纖通信簡明教程 原榮 19 2009年年 高錕高錕 獲得獲得 諾貝諾貝 爾物爾物 理學理學 獎獎 光纖通信簡明教程 原榮 20 高錕提出光纖通信高錕提出光纖通信 高錕指出，如果把材料中金屬離子含量的比重高錕指出，如果把材料中金屬離子含量的比重 降低到降低到10 6以下，光纖損耗就可以減小

16、到以下，光纖損耗就可以減小到 10 dB/km。 再通過改進制造工藝，提高材料的均勻性，可再通過改進制造工藝，提高材料的均勻性，可 進一步把光纖的損耗減少到幾進一步把光纖的損耗減少到幾dB/km。這種想。這種想 法很快就變成了現(xiàn)實。法很快就變成了現(xiàn)實。 1970年，光纖進展取得了重大突破，美國康寧年，光纖進展取得了重大突破，美國康寧 （Corning）公司研制成功損耗）公司研制成功損耗20 dB/km的石英的石英 光纖。目前光纖。目前G.654光纖在光纖在1.55 m波長附近僅為波長附近僅為 0.151 dB/km，接近了石英光纖的理論損耗極，接近了石英光纖的理論損耗極 限。限。 光纖通信簡明

17、教程 原榮 21 光源光源-半導(dǎo)體激光器也發(fā)明了半導(dǎo)體激光器也發(fā)明了 作為光纖通信用的光源，半導(dǎo)體激光器也發(fā)明作為光纖通信用的光源，半導(dǎo)體激光器也發(fā)明 了，并取得了實質(zhì)性的進展。了，并取得了實質(zhì)性的進展。 1973 年半導(dǎo)體激光器的壽命是年半導(dǎo)體激光器的壽命是 7 000 小時小時 1977 年貝爾實驗室已達到年貝爾實驗室已達到 10 萬小時，完全滿萬小時，完全滿 足實用化的要求。足實用化的要求。 1979 美國美國 ATT 公司和日本公司和日本 NTT 公司又研制成公司又研制成 功了長波長（功了長波長（1550 nm）連續(xù)振蕩半導(dǎo)體激光）連續(xù)振蕩半導(dǎo)體激光 器。器。 低損耗光纖和連續(xù)振蕩半導(dǎo)

18、體激光器的研制成低損耗光纖和連續(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。功，是光纖通信發(fā)展的重要里程碑。 光纖通信簡明教程 原榮 22 摻鉺光纖放大器（摻鉺光纖放大器（EDFA）的應(yīng)用）的應(yīng)用 20世紀世紀90年代，摻鉺光纖放大器（年代，摻鉺光纖放大器（EDFA） 的應(yīng)用迅速得到了普及，用它可替代光的應(yīng)用迅速得到了普及，用它可替代光-電電- 光再生中繼器，同時可對多個光再生中繼器，同時可對多個1.55 m波段波段 的光信號進行放大，從而使波分復(fù)用的光信號進行放大，從而使波分復(fù)用 （WDM）系統(tǒng)得到普及。）系統(tǒng)得到普及。 光通信發(fā)展的簡史如表光通信發(fā)展的簡史如表1.1.1所示。

19、所示。 光纖通信簡明教程 原榮 23 表表1.1.1 光通信發(fā)展簡史光通信發(fā)展簡史 光纖通信簡明教程 原榮 24 光纖通信的現(xiàn)狀光纖通信的現(xiàn)狀 進入進入21世紀，由于多種先進的調(diào)制技術(shù)、超強世紀，由于多種先進的調(diào)制技術(shù)、超強 FEC糾錯技術(shù)、電子色散補償技術(shù)、偏振復(fù)用糾錯技術(shù)、電子色散補償技術(shù)、偏振復(fù)用 相干檢測技術(shù)、擴展到長波段（相干檢測技術(shù)、擴展到長波段（L波段）的共波段）的共 摻磷和鉺放大器（摻磷和鉺放大器（P-EDFA）技術(shù)、低損耗和大）技術(shù)、低損耗和大 有效面積光纖等一系列新技術(shù)的突破和成熟，有效面積光纖等一系列新技術(shù)的突破和成熟， 以及有源和無源器件集成模塊大量問世，出現(xiàn)以及有源和

20、無源器件集成模塊大量問世，出現(xiàn) 了以了以40 Gb/s和和100 Gb/s為基礎(chǔ)的為基礎(chǔ)的WDM系統(tǒng)的系統(tǒng)的 應(yīng)用。應(yīng)用。 下一代高速相干光通信系統(tǒng)的目標是每信道傳下一代高速相干光通信系統(tǒng)的目標是每信道傳 輸容量至少超過輸容量至少超過100 Gb/s。 光纖通信簡明教程 原榮 25 光纖通信的現(xiàn)狀光纖通信的現(xiàn)狀 光纖通信簡明教程 原榮 26 1.2 光纖通信的優(yōu)點光纖通信的優(yōu)點 1. 頻帶寬、傳輸容量大頻帶寬、傳輸容量大 光纖通信簡明教程 原榮 27 光纖頻帶寬、傳輸容量大光纖頻帶寬、傳輸容量大 在光纖通信系統(tǒng)中，作為載波的光波頻率在光纖通信系統(tǒng)中，作為載波的光波頻率 比電波頻率高得多，而作為

21、傳輸介質(zhì)的光比電波頻率高得多，而作為傳輸介質(zhì)的光 纖又比同軸電纜損耗低得多，因此相對于纖又比同軸電纜損耗低得多，因此相對于 電纜或微波通信，光纖通信具有許多獨特電纜或微波通信，光纖通信具有許多獨特 的優(yōu)點。的優(yōu)點。 電纜基本上只適用于數(shù)據(jù)速率較低的電纜基本上只適用于數(shù)據(jù)速率較低的LAN， 距離較長的高速局域網(wǎng)（距離較長的高速局域網(wǎng)（ 100Mb/s）和城）和城 域網(wǎng)（域網(wǎng)（MAN）必須采用光纖。）必須采用光纖。 光纖通信簡明教程 原榮 28 光纖在光纖在 1 280 nm 1 620 nm的近紅的近紅 外波段，具有外波段，具有 6個傳輸窗口，采用密集波個傳輸窗口，采用密集波 分復(fù)用技術(shù)，這分復(fù)

22、用技術(shù)，這 6 個窗口從理論上講可個窗口從理論上講可 以提供多達以提供多達 10 000 個信道。個信道。 過去，通信線路是信號傳輸?shù)募夹g(shù)過去，通信線路是信號傳輸?shù)募夹g(shù) 瓶頸，但是自從使用光纜后，這個問題瓶頸，但是自從使用光纜后，這個問題 就不復(fù)存在了就不復(fù)存在了 。 光纖通信簡明教程 原榮 29 全波光纖全波光纖 120014001600 衰減 衰減 波長波長 0.1 0.2 0.3 0.5 170015001300 0.4 0.6 窗口窗口O SCL U E (dB/km) ( nm ) 光纖通信簡明教程 原榮 30 2. 損耗小、中繼距離長損耗小、中繼距離長 表表1.1.2給出了電纜和光

23、纖的每千米給出了電纜和光纖的每千米 傳輸損耗。由表可見，電纜的損耗傳輸損耗。由表可見，電纜的損耗 通 常 在 幾 分 貝 到 十 幾 分 貝 ， 而通 常 在 幾 分 貝 到 十 幾 分 貝 ， 而 1.55 m光纖的損耗通常只有光纖的損耗通常只有0.2 dB， 顯然，電纜的損耗明顯大于光纖，顯然，電纜的損耗明顯大于光纖， 有的甚至大幾個數(shù)量級有的甚至大幾個數(shù)量級 光纖通信簡明教程 原榮 31 3. 重量輕、體積小重量輕、體積小 由于電纜體積和重量較大，安裝時還必須慎重處由于電纜體積和重量較大，安裝時還必須慎重處 理接地和屏蔽問題。在空間狹小的場合，如艦船理接地和屏蔽問題。在空間狹小的場合，如

24、艦船 和飛機中，這個弱點更顯突出。和飛機中，這個弱點更顯突出。 然而，光纖重量很輕，直徑很小，即使做成光纜，然而，光纖重量很輕，直徑很小，即使做成光纜， 在芯數(shù)相同的條件下，其重量還是比電纜輕得多，在芯數(shù)相同的條件下，其重量還是比電纜輕得多， 體積也小得多。通信設(shè)備的重量和體積對許多領(lǐng)體積也小得多。通信設(shè)備的重量和體積對許多領(lǐng) 域特別是軍事、航空和宇宙飛船等方面的應(yīng)用，域特別是軍事、航空和宇宙飛船等方面的應(yīng)用， 具有特別重要的意義。具有特別重要的意義。 在飛機上用光纖代替電纜，不僅降低了通信設(shè)備在飛機上用光纖代替電纜，不僅降低了通信設(shè)備 的成本，提高了通信的質(zhì)量，而且降低了飛機的的成本，提高了

25、通信的質(zhì)量，而且降低了飛機的 制造成本。分析表明，每降低制造成本。分析表明，每降低 12 kg，飛機制造成，飛機制造成 本就減少本就減少 27 萬美元。萬美元。 光纖通信簡明教程 原榮 32 4. 抗電磁干擾性能好抗電磁干擾性能好 光纖由電絕緣的石英材料制成，光纖通信線光纖由電絕緣的石英材料制成，光纖通信線 路不受各種電磁場的干擾和閃電雷擊的損壞；路不受各種電磁場的干擾和閃電雷擊的損壞； 這些危害可能導(dǎo)致這些危害可能導(dǎo)致 LAN 部件甚至聯(lián)網(wǎng)計算機部件甚至聯(lián)網(wǎng)計算機 的損壞。在我國，已有不少的損壞。在我國，已有不少 LAN 遭到雷擊導(dǎo)遭到雷擊導(dǎo) 致計算機和致計算機和 LAN 部件損壞的情況；部

26、件損壞的情況； 所以無金屬加強筋光纜非常適合于存在強電所以無金屬加強筋光纜非常適合于存在強電 磁場干擾的高壓電力線路周圍、油田、煤礦磁場干擾的高壓電力線路周圍、油田、煤礦 和化工等易燃易爆環(huán)境中使用。和化工等易燃易爆環(huán)境中使用。 光纖通信簡明教程 原榮 33 5. 泄漏小、保密性好泄漏小、保密性好 在現(xiàn)代社會中，不但國家的政治、軍事和經(jīng)濟情在現(xiàn)代社會中，不但國家的政治、軍事和經(jīng)濟情 報需要保密，企業(yè)的經(jīng)濟和技術(shù)情報也已成為競報需要保密，企業(yè)的經(jīng)濟和技術(shù)情報也已成為競 爭對手的竊取目標。因此，通信系統(tǒng)保密性能是爭對手的竊取目標。因此，通信系統(tǒng)保密性能是 用戶往往必須考慮的一個問題?，F(xiàn)代偵聽技術(shù)已

27、用戶往往必須考慮的一個問題?，F(xiàn)代偵聽技術(shù)已 能做到在離同軸電纜幾公里以外的地方竊聽電纜能做到在離同軸電纜幾公里以外的地方竊聽電纜 中傳輸?shù)男盘?，可是對光纜卻困難得多。因此，中傳輸?shù)男盘枺墒菍饫|卻困難得多。因此， 要求保密性高的網(wǎng)絡(luò)不能使用電纜。要求保密性高的網(wǎng)絡(luò)不能使用電纜。 在光纖中傳輸?shù)墓庑孤┓浅Ｎ⑷?，即使在彎曲地在光纖中傳輸?shù)墓庑孤┓浅Ｎ⑷酰词乖趶澢?段也無法竊聽。沒有專用的特殊工具，光纖不能段也無法竊聽。沒有專用的特殊工具，光纖不能 分接，因此信息在光纖中傳輸非常安全，對軍事、分接，因此信息在光纖中傳輸非常安全，對軍事、 政治和經(jīng)濟都有重要的意義。政治和經(jīng)濟都有重要的意義。 光

28、纖通信簡明教程 原榮 34 6節(jié)約金屬材料，有利于節(jié)約金屬材料，有利于 資源合理使用資源合理使用 制造同軸電纜和波導(dǎo)管的金屬材料，在制造同軸電纜和波導(dǎo)管的金屬材料，在 地球上的儲量是有限的；地球上的儲量是有限的； 而制造光纖的石英（而制造光纖的石英（SiO2）在地球上是?。┰诘厍蛏鲜侨?之不盡的。之不盡的。 光纖通信簡明教程 原榮 35 結(jié)結(jié) 論論 總之，由于通信用光纖都用石英玻璃和塑總之，由于通信用光纖都用石英玻璃和塑 料制成，是極好的電絕緣體，而且光信號料制成，是極好的電絕緣體，而且光信號 在光纜中傳輸時不產(chǎn)生泄漏，所以不存在在光纜中傳輸時不產(chǎn)生泄漏，所以不存在 電氣危害、電磁干擾、接地、

29、屏蔽和保密電氣危害、電磁干擾、接地、屏蔽和保密 性差等問題。再加上傳輸特性好的優(yōu)點，性差等問題。再加上傳輸特性好的優(yōu)點， 使光纖成為迄今為止最好的信息傳輸媒質(zhì)。使光纖成為迄今為止最好的信息傳輸媒質(zhì)。 因此，在短短的三十幾年中，獲得了迅速因此，在短短的三十幾年中，獲得了迅速 的發(fā)展，不管是在干線網(wǎng)上，還是在接入的發(fā)展，不管是在干線網(wǎng)上，還是在接入 網(wǎng)上。網(wǎng)上。 光纖通信簡明教程 原榮 36 1.3 光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng) 1.3.1 光纖通信系統(tǒng)組成光纖通信系統(tǒng)組成 光纖通信簡明教程 原榮 37 圖圖1.3.1 光纖通信系統(tǒng)的組成光纖通信系統(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，

30、把用戶要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（如聲音）變?yōu)殡娦盘?，然后使光源發(fā)出的光強傳送的信號（如聲音）變?yōu)殡娦盘枺缓笫构庠窗l(fā)出的光強 隨電信號變化，這個過程稱為調(diào)制，它把電信號變?yōu)楣庑盘?，隨電信號變化，這個過程稱為調(diào)制，它把電信號變?yōu)楣庑盘枺?最后用光纖把該光信號傳送到遠方；最后用光纖把該光信號傳送到遠方； 在接收端，用光電探測器接收光信號，并把光信號還原為攜在接收端，用光電探測器接收光信號，并把光信號還原為攜 帶用戶信息（如聲音）的電信號，這個過程稱為解調(diào)，最后帶用戶信息（如聲音）的電信號，這個過程稱為解調(diào)，最后 再變成用戶能理解的信息（如聲音）。再變成用戶

31、能理解的信息（如聲音）。 電信號 光信號調(diào)制光源解調(diào) 光中 繼器 光探 測器 光纖光纖 電信號 光纖通信簡明教程 原榮 38 光纖通信系統(tǒng)使用的器件光纖通信系統(tǒng)使用的器件 目前，光源通常用半導(dǎo)體激光器及其光電集成組件。光纖短目前，光源通常用半導(dǎo)體激光器及其光電集成組件。光纖短 距離用多模光纖，長距離用單模光纖。光電探測器用距離用多模光纖，長距離用單模光纖。光電探測器用PIN光光 電二極管或雪崩光電二極管（電二極管或雪崩光電二極管（APD）及其光電集成組件。調(diào)）及其光電集成組件。調(diào) 制器有使光信號強度隨電信號變化的直接調(diào)制，這就像調(diào)幅制器有使光信號強度隨電信號變化的直接調(diào)制，這就像調(diào)幅 收音機使電載波的幅度隨聲音的強弱變化一樣；而另外一種收音機使電載波的幅度隨聲音的強弱變化一樣；而另外一種 調(diào)制方式卻不同，它不會使光信號強度隨電信號強弱直接變調(diào)制方式卻不同，它不會使光信號強度隨電信號強弱直接變 化，而是使光源發(fā)出連續(xù)不斷的光波，它的強度變化是通過化，而是使光源發(fā)出連續(xù)不斷的光波，它的強度變化是通過 一個外調(diào)制器實現(xiàn)的，這種調(diào)制方式叫外調(diào)制。一個外調(diào)制器實現(xiàn)的，這種調(diào)制方式叫外