光纖通信第一次課

1、光纖通信原理 人民郵電出版社第一章 概述 重點(diǎn)：重點(diǎn)：光纖通信的主要特性；光纖通信系統(tǒng)的組 成。難點(diǎn)：難點(diǎn)： 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。光纖通信原理 人民郵電出版社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)用光纖通信原理 人民郵電出版社1880年，貝爾發(fā)明了第一個光電話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)光纖通信

2、原理 人民郵電出版社貝爾電話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：提問：以烽火通信和貝爾光電話為例，光通信系統(tǒng)由哪幾部分組成？ 光纖通信原理 人民郵電出版社貝爾電話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光纖通信原理 人民郵電出版社現(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

3、影響嗎？光纖通信原理 人民郵電出版社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？光纖通信原理 人民郵電出版社 1966年，英籍華人高錕（K.C.Kao，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 光纖通信原理 人民郵電出版社1977年美國在芝加哥率先進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，1980年多模光纖通信系統(tǒng)投入商用。

4、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()的產(chǎn)品建成連接武漢三鎮(zhèn)的8Mb/s實(shí)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()拉出了第一根損耗為20dB/km的光纖。同年貝爾實(shí)驗(yàn)室（www.bell-）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。 光纖通信元年光纖通信原理 人民郵電出版社第一代：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)

5、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)光纖通信原理 人民郵電出版社當(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(shí)驗(yàn)，現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)40Gb/s多波系統(tǒng)：商用多波系統(tǒng)：商用160 10Gb/s 實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)室Essex 4000 1Gb/s Lucen 1022波波光纖通信原理 人民郵電出版社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(diǎn) 1、光纖的容量大 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

6、長距離應(yīng)用長距離應(yīng)用50 THz 50 GHz Spacing = 1,000 Channels20000GHz光纖通信原理 人民郵電出版社2、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/km光纖通信原理 人民郵電出版社3、抗電磁干擾、核輻射能力強(qiáng) 適合于鐵路、電力、核實(shí)驗(yàn)場光導(dǎo)纖維是石英玻璃絲，是一種非導(dǎo)電的介質(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。 光纖通信原理 人民郵電出版社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

7、光纖通信原理 人民郵電出版社1.2.2 光纖通信的缺點(diǎn) 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 光纖通信原理 人民郵電出版社1.3光纖通信系統(tǒng)的組成和分類 1.3.1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)光接收機(jī)光纖光纜光纖光纜光纖光纜光纖光纜TsignalRsignal光纖通信原理 人民郵電出版社光發(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

8、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。現(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。光纖通信原理 人民郵電出版社光纖的作用是為光信號的傳送提供傳送媒介（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

9、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。光纖通信原理 人民郵電出版社1.3.2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。光纖通信原理 人民郵電出版社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)絕大部分是單模光纖通信系統(tǒng)，光纖通信原理 人民郵電出版社4.按系統(tǒng)工作波長分：短波長光纖通信系統(tǒng)0.7 0.9 m 長波長光纖通信系統(tǒng)1.1 1.6 m 超長波長光纖通信系統(tǒng)大于2m現(xiàn)行的光纖通信系統(tǒng)基本上為長波長光纖通