光波导理论与技术讲义

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1、光波导理论与技术信息学院李德春Tel：88361581E-mail：dechun@sdu.edu.cn光通信技术与应用光通信的发展进程*三千多年前，我国的周朝就有利用烽火台传递信息的通信；*1880年，贝尔发明光电话；*1960年，人类研制成功第一台激光器；*1970年，低损耗光纤由美国康宁公司研制成功；从此，进入了光纤通信迅猛发展的时代。四个发展阶段第一代：0.85μm的多模光纤(1976年，亚特兰大44.7Mb/s);第二代：80年代早期,1.3μm、中继距离超过20Km;第三代：1990年,1.55μm、2.4Gb/s实现商业化（超过100Km）;第四代：使用WD

2、M和光放大器,容量更大,距离更远;目前,已涉足第五代的研究与开发。我国已建成覆盖全国、世界上规模最大的光纤通信网。1999年初，济—青工程8×2.5Gb/s。1999年4月，海口—三亚（国产设备）。光纤的损耗已经降低到0.16dB/km。现在10Gb/s系统已经商业化，实验室Tb/s级系统已经研制成功。光纤通讯目标：电输出=电输入ElectricaltoLightLighttoElectricalInputOutput光纤内芯直径Core62.55mm125mmCladCore8mm125mmClad85mm多模单模人的头发多模光纤62.5/125um的光纤在保安行业中

3、应用最普遍典型距离达5英里用于:CCTV门禁控制系统内部通讯单模光纤无限带宽8至10微米典型距离超过5英里用于:长途电信长途电视监控及多路切换共用天线电视系统光损耗与波长光损耗单位：dB/km与波长有关单模损耗小波长又称为窗口波谱的红外部分起作用光量计-19.0dB光量计光源启动光缆连接8501300受测试光纤基本规则850nm多模距离在3公里以下1300nm多模距离在5-8公里1300或1550nm单模考虑5公里以上绝对超过8公里无源器件TXdB损耗终端连接允许1.0(2)光缆多模8503.5/km13001.0/km单模1300.5/km1550.3/km接合溶化接

4、合0.1机械接合0.2PATCHPANELS每对1.0RX安全裕量允许3.0频分多路复用器(WDM)一根光缆通过多个信号同向或双向的多路信号在同一根光缆上传输WDM多模光纤1300nm850nm双向850nm1300nm单向WDM单模光纤1300nm1550nm单向双向1300nm1550nm两跟光缆通过4视频和PTZ4视频单向，数据单向CamerawithPTZControlReceiverFIBERControltransmitterMonitorCamerawithPTZFIBER4CH.VIDEOTX4CH.VIDEORXDATARXDATATXDIST.UNI

5、T1OF44OF41OF44OF4有源器件半导体激光器光电检测器光放大器(EDFA)光纤通信的优点通信容量大；(数百万话音和数据信道)传输距离长；抗电磁干扰；适应环境；重量轻、安全、易敷设；保密性强；寿命长。光纤通信的缺点接口昂贵；强度差；不能传输电力；需要专用工具、设备以及培训；未经长时间检验。研究热点光分插复用技术、全光网络；高速通讯系统中的偏振模色散问题；光器件与集成；空间光通信技术(FSO)*光纤通信与无线通信是当前的热门技术。*一种新型宽带接入技术——自由空间光通信系统（FSO：FreeSpaceOpticalcommunicationsystem），是二者结

6、合的产物。*FSO不是用光纤作为传输媒介,是在空气中用激光或光脉冲在THz光谱范围内传送分组数据的通信系统。FSO技术既能提供类似光纤传输的速率，又无需在频谱等稀有资源方面有很大的初始投资；激光技术的进步已经使耐用可靠的器件变得很便宜，大大降低了FSO设备的造价；与光纤线路相比，FSO系统不仅建设周期较短，成本也低很多，大约是光纤到大楼成本的1/10-1/3。在目前许多企业和机构都不具备光纤线路，但又需要较高速率的情况下，FSO不失为一种解决“最后一公里”瓶颈问题的有效途径。优点成本低、安装方便、建设快是FSO系统的主要优点。除此以外，FSO还有如下一些优点：无需频谱许

7、可证。无线光通信因设备间无信号的相互干扰，故无需像无线电通信（如微波、LMDS）那样申请频率许可证。带宽高。如果采取点到点的组网方式，FSO能支持155Mb/s-10Gb/s的传输速率，传输距离在2-4公里之间。在点到多点的组网方式中，FSO同样能支持155Mb/s-10Gb/s的传输速率，但传输距离为1-2公里。如果采用格形的组网方式则可支持622Mb/s的传输速率，传输距离为200-400米。安全保密性强。FSO的波束很窄，定向性非常好，并且用户到集线器之间的链路通常是加密的，安全保密性较强。协议透明。FSO以光为传输媒介，任何传输协