光纤通信概论教学课件ppt

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1、第一节电磁波谱的开发利用第二节光纤通信发展史第三节光纤通信系统第一章光纤通信概论返回第一节电磁波谱的开发利用电通信:1837年---摩尔斯电磁式有线电报1876年---贝尔发明有线电话1895年---俄罗斯波波夫发出第一份无线电报1895年---意大利马可尼在英国取得无线电专利权，成为无线电的创始人。电磁波谱图话音长波中波短波微波频率（低）（高）带宽（小）（大）C=B㏒2（1+S/N）容量（大）（小）物理光学量子力学材料科学电通信光通信理论上光纤通信可容纳：电话：7.5亿路电视：30万路通信系统框图发送机接收机信道载波：射频波微波毫米波光波信道：金属

2、导线同轴电缆金属波导大气、光纤光通信自古就有：烽火、手旗、信号弹、红绿灯第二节光纤通信发展史光通信的定义：以光波作为载波进行信息的传输方式。近代光通信：1880年Bell发明光电话，传输距离213m，但是并不实用，因为存在两个方面的制约：一)信道：Bell的光电话利用大气作为传输介质，损耗非常大，同时自然界气象条件变化万千，对光信号的干扰很大。二)光源：Bell的光电话利用自然光作为载波，这种光的频率和相位杂乱无章，不能用于大容量的通信。近代光通信的发展就是上述两个方面的制约因素的解决过程：1960年，美国人梅曼发明红宝石激光器，获得高强的、频率和相

3、位都稳定（即相干的）光---激光。引起了新一轮的光通信研究热潮---激光大气通信。但是，仍然由于自然气象条件的影响而没有进展。1966年7月，英籍华人高琨发表论文，认为只要设法降低玻璃纤维中的杂质，可使光纤损耗降为20db/km，这是一篇划时代的论文。其实，人们早就利用玻璃纤维（光纤）进行光通信了。利用光波导的原理，人们制造了内窥镜（胃镜），可以观测1m左右的距离。但是，在60年代，最好的玻璃纤维的损耗在1000dB/km以上。每公里10dB/km损耗就是输入的信号传送1公里后只剩下十分之一；20dB/km1/100；30dB/km1/1000；10

4、00dB/km？由1000dB/km20dB/km，高琨的论文非同寻常！1970年美国康宁玻璃公司制诚20dB/km的光纤。1970年贝尔实验室制成了可以在室温下连续工作的半导体激光器，只有米粒大小。1970年由于在光源（激光器）和信道（光纤）都有重大突破，称为光纤传输元年。光纤的谱线特性中有3个低损耗的传输窗口，即850nm短波长窗口和1300nm,1500nm的长波长窗口。目前，单摸光纤在1550nm波长的损耗已小于0.2dB/km，接近极限。光纤损耗谱特性光纤通信的优点：1、容量大激光的频率约为100THz,微波的频率为10GHz。从理论上讲，

5、用光传输信息，通信容量比微波通信容量大一万倍！2、色散小3、损耗小dB/km4、中继长提纯工艺的发展几百公里无中继传输电缆的损耗随频率按f的规律增加，光纤通信的带内损耗不随频率变化。如：数字接收机的灵敏度很高，可达－30dB/km。那么发送1mw的光功率，光纤损耗为0.2dB/km时，光从损耗方面考虑，传输距离可达100km以上（150km)。5、资源丰富光纤的主要成分是SiO2资源十分丰富。电缆的主要成分是Cu,Al等有色金属，资源有限。6、防干扰性能好光纤不受强电干扰、电气化铁道干扰和雷电干扰，抗电磁脉冲能力也很强，保密性好。光纤通信的发展198

6、0－850nm多模光纤通信系统1983－1300nm单模光纤通信系统1991－1550nm单模光纤单频激光器光纤通信系统1995－采用光放大器的第四代光纤通信系统到90年代，光线的传输速率已达到每秒10000兆比特，相当于在一对头发丝1/10粗细的光纤可以通125万路电话。光纤的发展历程光纤通信系统发展我国光纤通信的开发里程1977年，第一根短波长(0．85mm)阶跃型石英光纤问世，长度为17m，衰减系数为300dB/km。1978年，研制出短波长多模梯度光纤，即G.651光纤。1979年，研制出多模长波长光纤，衰减为1dB/km。建成5.7km、8

7、Mb/s光通信系统试验段。1980年，1300nm窗口衰减降至0.48dB/km，1550nm窗口衰减为0.29dB/km。1984年，武汉、天津34Mb/s市话中继光传输系统工程建成(多模)。1988年，全长245km的武汉－长沙市34Mb/s多模光缆通信系统工程通过邮电部鉴定验收。1989年，汉阳——汉南40Mb/s单模光传输系统工程通过邮电部鉴定验收。1991年，研制出G.653色散位移光纤。最小衰减达0.22dB/km。合肥——芜湖40Mb/s单模光传输系统工程通过国家鉴定验收。1993年，在掺铒光纤放大器的研究上取得突破性进展，小信号增益达

8、25dB。上海——无锡65Mb/s单模光传输系统工程通过邮电部鉴定验收。1997年，研制出G.655非零色散