《光纤通信概述》课件

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1、《光纤通信》四川大学李珊君第1章概述1.1光纤通信的基本概念1.2光纤通信的特点1.3光纤通信的应用1.4光纤通信系统的组成1.5光学基础知识1．1光纤通信的基本概念１．１．１定义通信：从一地向另一地传输有用的信息。通信的三要素：载波传输媒质光电转换接收光通信：利用光波来载送有用信息，实现通信。光纤通信以光波作为传输信息的载波，以光纤作为传输介质的一种通信。1.1.2光通信的发展道路（1）1880年，贝尔的光电话反射光被话音调制，反射的“强度”随着话音的变化而变化。缺点：理想的光源和媒质（大气）。（2）196

2、0年梅曼的激光——大气通信（过了80年）背景：MaiMan发明了激光器缺点：距离较长或不良天气时，通信极不稳定甚至中断。大气传输光通信的缺点：气候对通信的影响十分严重，大雾时，通信几乎中断。大气气温的不均匀，以及大气湍流的影响，使光线发生漂移和抖动，通信的信噪比恶劣，传输不稳定。大气传输通信设备设在高处，收发两端直线可见，这种地理条件使大气传输光通信的使用有局限性。（3）透镜波导和反射镜波导的光波传输系统缺点：安装的机械精度较高，轻微的振动和温度变化均会引起严重的影响。将波导深理或选择人、车稀少的地区，以防

3、止对波导的影响。波导路由弯曲时需增加透镜和反射镜，弯度越大，增加愈大，光能的损耗也就越大，不能实用。（4）1970年（光纤通信的元年）光纤通信——1966年，英籍华人高锟博士（C.K.Kao）和Hockman预见利用玻璃制成衰减为20db/km的通信光导纤维——1970年美国康宁公司马勒博士等三人组研制出损耗为20db/km的光纤。——GaAlAs半导体激光器也在同年实现了室温下连续工作。1.1.3光纤通信的研究（1）光纤的材料（a）石英：衰减小，性能稳定，强度大，被广泛采用。（b）多组份玻璃：塑料，工艺简单

4、经济，但衰减较大，用于短距离光纤通信。（c）液体（CCL4）光纤：液体折射率受温度影响，工艺复杂，强度不好。*实现光纤的长距离传输，必须减小光纤的衰减。1974年：降低玻璃内的过渡金属杂质离子（主要因素），2db/km。1976年：降低OH—（影响严重），出现了低衰减的长波长窗口1.2μm，1.3μm，1.55μm1979年：0.2db/km接近理论值，使长距离的光纤通信成为可能。（2）实现光纤的长距离传输（3）实现大容量的通信单模光纤：带宽宽，纤径细（几微米），工艺要求高，70年代难以达到。多模光纤：模式之

5、间有光程差——色散大——光纤的带宽不宽。自聚焦光纤：即渐变型光纤（1976年），改善了带宽——1kMHz.公里。单模：80年代的制作工艺进步，带宽在几十千兆——数百千兆赫.公里，超大容量的光纤通信成为可能。（4）需要适当的光源（5）光检测器适用于短波长的光申检测器Si--PIN管Si--APD管长波长的光电检测器InGaAsP/InP的PIN和APD管Ge—APD管1.1.4光纤通信的发展方向第一代光纤通信：短波长（0.8~0.9μm）半导体光源和多模石英光纤，技术成熟，已在中小容量、中短距离的通信线路中推广

6、使用。第二代光纤通信：长波长（1.0~1.6μm）光纤和单模光纤，长途干线推广使用。第三代光纤通信：以超长波长（２μm以上）光纤、光集成和外差通信技术为代表的。光纤通信的发展方向：大容量：可以提高光纤的传输速率，或采用波分复用系统（WDM０.1μm，FDM0.04μm）副载波复用系统（SCM）。长距离：采用外差相干光通信技术和超低损耗光纤加以实现。超小型：利用光集成和全光通信技术加以实现。光集成：减少失真，复杂。全光：无需光电变换。WDA+EDFA我国的发展状况（1）1963年开始研究大气激光通信，1974年

7、开始研究光纤通信，能自行生产多模及单模光纤，光缆，长、短波长光源和检测器件。三次群以下光纤系统已经商用，四次群系统已达实用化要求，五次群光纤系统已掌握了关键技术，800Mb/s光纤通信传输系统、相干光通信系统等基础应用已取得丰硕的成果，截止90年底，全部采用国产设备建设的光纤通信线路已达3800KM。我国的发展状况(2)（1）已敷设光缆的总长度超过了4.05*106Km，约7.582*107芯公里。微波线路2*105Km。（2）光纤通信是我国信息传送的主要手段，我国信息容量90%以上是通过光缆线路传送。（3）

8、长途网逐步演变以10Gbit为基础的DWDM系统占主导地位。10Gbit/s以太网进入商用，40Gbit/s以太网也已出现。研究80GE、100GE，探讨160Gbit/s发展的可能性。我国的发展状况(3)（4）核心网从10Gbit/s为基础的网络向40Gbit/s为基础的网络发展。a.已掌握40Gbit/sSDH光通信设备和系统的基本技术，在G.655和G.652光纤上的无再生传送距离均达到560