概论06：光纤通信技术

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1、光纤通信技术1光纤通信内容一、光纤通信概述二、光纤通信原理三、光纤通信系统四、光纤通信特点五、光纤传输技术六、光纤通信新技术2一、光纤通信概述1、光纤通信—基本概念2、光纤通信—诞生历史3、光纤通信—光纤制造4、光纤通信—敷设方式5、光纤通信—发展里程6、光纤通信—战略地位7、光纤通信—我国现状31.1、光纤通信－基本概念光纤通信：利用光波为载波、以光导纤维作为传输媒质的通信方式载波：位于电磁波谱的近红外区，范围为1014～1015Hz特点潜在通信容量极大,带宽近1015Hz41.2、光纤通信—诞生历史最早的光通信：用于

2、传递信息的烽火台光通信的基本要素：光源——烽火发送——点火或燃烟接收——人的眼睛传播媒介——大气传送信息——有无敌情协议——有信号则救援5贝尔的光电话原理示意图：6弧光灯送话器抛物面镜光探测器受话器贝尔由于19世纪先后发明了电报、电话等电信设备，使光通信方法受到冷落。虽然人们意识到如果采用光波作为载波，通信容量可望提高几个数量级，但直到20世纪50年代末仍然找不到通信所必须的相干光源和合适的传输介质。71.2、光纤通信—诞生历史更好的光源稳定激光器，使光源更加可靠、稳定更好的传输媒介低损耗的传输介质（光缆），让光波在闭合

3、的光缆中传输。81.2光纤通信——诞生历史激光器的发明第一阶段—理论基础：1916年，爱因斯坦提出的受激辐射概念是激光器的理论基础。受激辐射可以对光进行放大且产生的光是相干光，即多个光子的发射方向、频率、相位偏振完全相同。9第二阶段—微波受激放大器：量子力学的建立和发展使人们对微观结构及运动规律有了更深入的认识。1951年美国物理学家查尔斯.汤司经过3年的研究，把处于激发态的氨分子装入一个金属小盒，当微波射入小盒时，就发出了一束纯而强的微波射束。10第三阶段—红宝石激光器：发明者：西奥多.梅曼（美国）时间：1960年梅曼

4、在佛罗里达州迈阿密的实验室里研制成功世界上第一台激光器。他用一个高强闪光灯管来刺激红宝石水晶里的铬原子，从而产生一条相当集中的纤细红色光柱，当它射向某一点时，发出的激光强度为太阳光的1000倍。11LASER：受激发射的光放大受激辐射式光频放大器知识产权：古尔德(激光一词的始创者)汤司（书面工作早于前者）梅曼（激光发明权无可争议）激光器的发明是20世纪科学技术的一项重大成就，它使人们终于有能力驾驭尺度极小、数量极大、运动极混乱的分子和原子的发光过程1213通信光纤一个意外发现希腊的一位制玻璃工人意外地发现，光能毫无散射地

5、从玻璃棒的一端传到另一端。这已经初步揭示了光在玻璃上的传播规律。14通信光纤光传导现象英国科学家丁麦尔发现了一个有趣的现象：光和水流一起呈弧线状落到地面。光出现弯曲现象吗？通信光纤早期的应用（医用胃镜、喉镜）1958年，光的传播规律在医学领域得到应用。由2500根细玻璃纤维制成的“内窥镜”，将光引到人体胃内，使医生不用开刀，就可以看到胃里的情况。这些已有的发现、发明无疑给科学家增添了信心。他们在这基础上，进行更深入的探讨。主要问题-衰减1960年1000dB/km10dB10-120dB10-21000dB10-1

6、0015通信光纤基本设想高锟在1966年7月提出，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，从而有可能用于通信。光纤诞生世界上第一根低损耗(20dB/km)的石英光纤诞生于1970年。美国康宁玻璃公司的马瑞尔、卡普隆、凯克研制成功。16172009年12月10日瑞典首都斯德哥尔摩瑞典国王卡尔十六世古斯塔夫为高锟博士颁奖1.3、光纤通信－光纤的制造材料：二氧化硅（SiO2）又称硅石，自然界分布很广，如：石英砂。制作方法：1、直接熔化法高温将熔融状态的石英，去除杂质直接制成光

7、纤。2、汽相氧化法氧化反应生成SiO2微粒，而后将其制成预制棒，拉丝成纤。3、最后进行涂覆、套塑，成为光缆。181.3、光纤通信－光纤的制造要求：①光纤原材料的纯度必须很高②必须防止杂质、气泡混入③要正确控制折射率的分布④正确控制光纤的结构尺寸⑤尽量减小光纤表面的伤痕损害，提高光纤机械强度。同样衰减3dB普通玻璃：几厘米高级光学玻璃：几米20dB/km光纤：150米191.4、光纤通信－敷设方式架空光缆：架挂在电杆上使用的光缆(吊线、自承)直埋光缆：外部有保护的铠装，直接埋设在地下管道光缆：装入水泥、钢管、塑料管内埋设地

8、下水底光缆：敷设于水底穿越河流、湖泊、海洋201.5、光纤通信的发展里程•1970年，美国康宁(Corning)公司研制成功损耗20dB/km的石英光纤。把光纤通信推向一个新阶段，被定为光通信的元年。•1972年，康宁公司高纯石英多模光纤损耗降低到4dB/km。•1973年，美国贝尔(Bell)实验室的光纤损耗降低到