《光纤通信概论》PPT课件

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1、光　纤　通　信主要内容：第一章　概论第二章　光纤和光缆第三章　通信用光器件第四章　光端机第五章　数字光纤通信系统第六章　光纤通信新技术什么叫通信？什么叫光纤通信？利用光纤传输光波信号的通信方式。1·1光纤通信发展的历史和现状1·2光纤通信的优点和应用1·3光纤通信系统的基本组成第1章概论返回主目录第1章概论1.1光纤通信发展的历史和现状1.1.1探索时期的光通信原始形式的光通信中国古代-----“烽火台”报警欧洲人---------旗语传送信息1880年，美国人贝尔(Bell)发明了用光波作

2、载波传送话音的“光电话”。这种光电话利用太阳光或弧光灯作光源，通过透镜把光束聚焦在送话器前的振动镜片上，使光强度随话音的变化而变化，实现话音对光强度的调制。在接收端，用抛物面反射镜把从大气传来的光束反射到硅光电池上，使光信号变换为电流，传送到受话器。(最远通信距离213米）因为缺乏理想的光源和传输介质，这种光电话的传输距离很短，并没有实际应用价值，然而，光电话的发明证明了用光波作为载波传送信息的可行性。因此，贝尔光电话是现代光通信的雏型。光源：（1）1960年美国人梅曼(Maiman)发明了第

3、一台红宝石激光器（2）氦—氖(He-Ne)激光器（3）二氧化碳(CO2)激光器激光具有波谱宽度窄，方向性极好，亮度极高，以及频率和相位较一致的良好特性。是一种理想的光载波。激光器的发明和应用，使沉睡了80年的光通信进入一个崭新的阶段。传输介质的探索：美国麻省理工学院利用He-Ne激光器和CO2激光器进行了大气激光通信试验。实验证明：通过大气的传播承载信息的光波，实现点对点的通信是可行的。但是通信的距离和稳定性都受到极大的限制，体现在以下两个方面：（1）通过大气，光波能量衰减很大。例如，雨能造成3

4、0dB/km的衰减，浓雾衰减高达120dB/km。（2）大气的密度和温度不均匀，造成折射率的变化，使光束位置发生偏移。固体激光器(例如“铷玻璃激光器”和“砷化镓激光器”)的发明大大提高了发射光功率，延长了传输距离，使大气激光通信可以在江河两岸、海岛之间和卫星与地面之间使用。为了克服气候对激光通信的影响，人们自然想到把激光束限制在特定的空间内传输。因而提出了透镜波导和反射镜波导的光波传输系统。透镜波导是在金属管内每隔一定距离安装一个透镜，每个透镜把经传输的光束会聚到下一个透镜而实现的。反射镜波导和

5、透镜波导相似，是用与光束传输方向成45°角的二个平行反射镜代替透镜而构成的。这两种波导，从理论上讲是可行的，但在实际应用中遇到了不可克服的困难。首先，现场施工中校准和安装十分复杂；其次，为了防止地面活动对波导的影响，必须把波导深埋或选择在人车稀少的地区使用。由于没有找到稳定可靠和低损耗的传输介质，对光通信的研究曾一度走入了低潮。1.1.2现代光纤通信1966年，英籍华裔学者高锟(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用光纤(Optica

6、lFiber)进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代光通信——光纤通信的基础。高锟等人指出：当时石英纤维的损耗高达1000dB/km以上而是由于材料中的杂质，例如过渡金属(Fe、Cu等)离子的吸收产生的。如果把材料中金属离子含量的比重降低到10-6以下，就可以使光纤损耗减小到10dB/km。再通过改进制造工艺的热处理提高材料的均匀性，可以进一步把损耗减小到几dB/km。一、光纤研制的发展（1）1970年美国康宁(Corning)公司就研制成功损耗20dB/km的石英光纤。使光纤通信可以和同轴

7、电缆通信竞争，从而展现了光纤通信美好的前景。（2）1972年，康宁公司高纯石英多模光纤损耗降低到4dB/km。（3）1973年，美国贝尔(Bell)实验室光纤损耗降低到2.5dB/km。（4）1974年降低到1.1dB/km。（5）1976年，日本电报电话(NTT)公司等单位将光纤损耗降低到0.47dB/km(波长1.2μm)。（6）1979年0.20dB/km，1984年0.157dB/km。（7）1986年0.154dB/km，接近了光纤最低损耗的理论极限。二、光源研制的发展（1）1970年

8、，美国贝尔实验室、日本电气公司(NEC)和前苏联先后研制成功室温下连续振荡的镓铝砷(GaAlAs)双异质结半导体激光器(短波长)。寿命只有几个小时。（2）1973年，半导体激光器寿命达到7000小时。（3）1977年，贝尔实验室研制的半导体激光器寿命达到10万小时(约11.4年)，外推寿命达到100万小时，完全满足实用化的要求。（4）1976年日本电报电话公司研制成功发射波长为1.3μm的铟镓砷磷(InGaAsP)激光器（5）1979年美国电报电话(AT&T)公司和日本电报电话公司研制成功发射波