光纤通信第1章绪论

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1、光纤通信系统黄红斌thhb@jnu.edu.cn《光纤通信原理(第2版)》邓大鹏编著人民邮电出版社;第2版(2009年9月)参考书目共计36学时考试课第一章概述重点：光纤通信的主要特性；光纤通信系统的组成。难点：通过光纤通信发展过程的学习，了解、掌握新技术的发展和进化过程。要求：通过对本章的学习，掌握光纤通信的主要特性、光纤通信系统的组成及常用的分类方法，了解光纤通信的基本概念，了解光通信的发展过程和当前的水平。1.1光纤通信的发展与现状原始的光通信：以“烽火狼烟”为号----骊山烽火台杜甫有诗云：“烽火连三月，

2、家书抵万金”军事应用1880年，贝尔发明了第一个光电话弧光灯透镜透镜话筒硅电池抛物镜受话器贝尔电话系统贝尔电话在晴好天气通信距离可达数公里、甚至几十公里，是现代光通信开端的标志。提问：以烽火通信和贝尔光电话为例，光通信系统由哪几部分组成？贝尔电话和烽火通信一样都是利用大气作为光信道，属于大气光通信。大气光通信属视距通信，受气候影响很大，雾、雪、雨对它都有影响。气候不好，则可能无法通信。所以一时间被人们所淡忘。光通信系统＝光发送部分＋光信道＋光接收部分现在应用：外空通信楼宇通信海岛、战舰间通信问题：有什么办法能解决

3、大气环境对通信的影响吗？1.1.2光纤通信光波导通信(a)反射镜波导(b)透镜波导你有更好的办法吗？1966年，英籍华人高锟（K.C.Kao，当时工作于英国标准电信研究所）博士发表了一篇著名的论文《介质纤维表面光频波导》：1.提出了降低光纤损耗的方法提纯材料、提高材料的均匀性。2.提出了光纤模型带包层的玻璃纤维，芯线直径约为一个光波长，总直径约为100个光波长。3.带宽可以超过100MHz光纤通信之父,获2009年诺贝尔物理奖1977年美国在芝加哥率先进行现场实验，1980年多模光纤通信系统投入商用。我国1976

4、年拉出第一根可用于通信的多模光纤，并于1983年用武汉邮科院(www.wri.com.cn)的产品建成连接武汉三镇的8Mb/s实用光纤通信系统，1987年建成武汉－荆州的长途光纤通信系统。1970年美国的康宁公司(www.corning.com)拉出了第一根损耗为20dB/km的光纤。同年贝尔实验室（www.bell-labs.com）研制成功室温下可连续工作的半导体激光器，其体积小、功耗低，是理想的光源。光纤通信元年第一代：0.85μm多模光纤通信系统第二代：1.31μm多模光纤通信系统第三代：1.31μm单模

5、光纤通信系统第四代：以OA为标志的DWDM光纤通信系统第五代：光孤子通信系统当前水平：单波道：商用10Gb/s，现场实验40Gb/s多波系统：商用160×10Gb/s实验室Essex4000×1Gb/sLucen1022波1.2光纤通信的主要特性1.2.1光纤通信的优点1、光纤的容量大0.10.20.30.40.50.6波长(nm)衰减(dB/km)1200110016001700140013001500140THz短距离应用长距离应用50THz@50GHzSpacing=1,000Channels20000GH

6、z2、损耗低、中继距离长目前石英光纤：0.18dB/km非石英超长波长光纤10－3~10－5dB/km传输技术容量相当电话数放大站距电缆6MHz1800路6公里电缆电视500~1000MHz100路电视50~100米微波通信140Mb/s1920路50公里光纤通信（一对）2.5~1600Gb/s3~1935万路100公里采用了光波分复用技术WDM3、抗电磁干扰、核辐射能力强适合于铁路、电力、核实验场光导纤维是石英玻璃丝，是一种非导电的介质，交变电磁波在其中不会产生感生电动势，即不会产生与信号无关的噪声。4、相对于

7、电通信保密性能好5、体积小，重量轻6、节省有色金属和原材料适用于军事应用500m长约一两重特别适用于航空、航天器、舰艇等1.2.2光纤通信的缺点1、抗拉强度低2、光纤连接困难3、光纤怕水1.3光纤通信系统的组成和分类1.3.1光纤通信系统的组成光纤通信系统是以光纤为传输媒介，光波为载波的通信系统。主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。还包含了一些互连和光信号处理部件，如光纤连接器、隔离器、光开关等。光发送机中继器光接收机光纤光缆光纤光缆TsignalRsignal光发送机是将处理处理好电信号转换为光信号

8、，并且将生成的光信号注入光纤。光接收机是将接收到的光信号还原为电信号，送到相应的电路进行电域处理。现行的光纤通信设备基本上是电域处理，光域传输。如时分复用/解复用都是在电域处理好。处理好的信号可以是模拟信号，也可以是数字信号。数字信号可以是SDH信号，也可以是其它信号。然后光发送机将处理好的电信号转换为光信号，注入光纤进行传输。光纤的作用是为光信号的传送提供传送媒介（通道