光缆通信工程设计、施工与维护 教学课件 作者 程毅 光纤通信的认识.doc

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1、提要教学内容课程介绍（5分钟）导入新课（5分钟）讲授新课（80分钟）任务一光纤通信的发展1．概念1)光纤：光导纤维的简称。2)光纤通信：是以光波为载波，以光导纤维为传输媒质的一种通信方式。2．阻挡光通信的原因：1）没有合适的光源；2）光波在大气层中传输有许多缺点（无线传输）a．气候对通信的影响十分严重。大雾时，通信几乎中断；b．大气气温不均匀，使它的密度或折射率不均匀，使光线发生漂移和抖动；c．大气传输通信质量设备要求设在高处，收发两端直线可见，有局限性。3．利用光导纤维作为光的传输介质的光纤通信，其发展只有二、三十年的历史

2、1）光纤和光源的发展a．1960年美国人发明了红宝石激光器；1972日本人发明了CaAlAs镓铝砷激光器；1976年美国、日本人发明了InGaAsP（铟镓砷磷）激光器；1977年贝尔试验室发明了CaAlAs激光器，工作时间达100万小时；b．1966年英籍华人高锟博士，根据介质波导理论，提出光纤通信的概念。利用SiO2石英玻璃制成了低损耗光纤；c．1970年美国康宁公司研制出损耗20dB/km的光纤，1972年达40dB/km，1973年下降到1dB/km；d．1974年日本解决了光缆的现场敷设及接续问题；4提要教学内容e．

3、1975年出现了光纤活动连接器；f．1976年光纤损耗下降到0.5dB/km，并进行了44.763Mbit/s传10km光纤通信试验；g．1977年美国在芝加哥进行了32.064Mbit/s现场试验；h．1978年日本开始了32.064Mbit/s和97.728Mbit/s的光纤通信系统现场试验；i．1979年，美国、日本研制出1.55um波长的超低损耗0.2dB/km。2）国际光纤通信：a．太平洋海底光缆，连接美日、澳大利亚、新西兰，总长8300km,840Mbit/s系统；b．横跨大西洋的海底光缆，全长6000km，56

4、5Mbit/s系统，美英法联合建设；c．直接调制的速率已达20Gbit/s，在20Gbit/s光调制情况下，很快转向光纤通信。3）国内光纤通信：a．我国从70年开始研究光通信，起始是研究大气作为传输媒质，很快转向光纤通信；b．1976年研究出多模光纤；c．1979年多模光纤在短波长窗口衰耗低于50dB/km，长波长窗口衰耗已低于1dB/km；d．在北京、上海、武汉、天津等地现场试验，1983年投入使用，从8Mbit/s到34Mbit/s；e．1984年后，8Mbit/s系统开始推广应用，1986年34Mbit/s系统开始推广

5、应用，1988年140Mbit/s商用化，从市话转向长途，第一条从武汉到荆州，全长250公里，传输速率为34Mbit/s，是架空光缆。4提要教学内容f．从1988年起，从多模光纤转向单模光纤，从邮电系统到电力、铁道、石油、化工、广播、电视、交通、军事都已应用光纤。1995年7月30日新闻，二氧化锗空芯光纤研究成功。4．光纤通信的特点：（优点）1）传输频带宽，信息容量大，达THz·km数量级，石英光纤频带：；2）传输损耗低、传输距离长，0.2dB/km,损耗低，减少中继，传输距离长，降低成本。由电信理论可知，载波频率越高，通信

6、容量越大，比微波频率高104左右，容量可增加104左右；3）资源丰富，抗化学腐蚀性好，1kg光纤用1-2克石英材料，1000km光纤省铜150吨，铅500吨；4）体积小，重量轻，便于敷设和运输，单模直径：4-10um，多模直径：50um；5）抗电磁感干扰性强，不易引起串音；6）光纤是石英系统系列，所以不怕火花，不怕潮湿，不怕高温，石英玻璃的熔点2000℃以上。5．光纤的缺点：1）光纤质地脆，加工工艺复杂，机械强度低；2）需要很好的切断、连接技术，分路耦合比较麻烦；3）施工比电缆考虑的因素多，维修不方便。4提要教学内容检查提问

7、（5分钟）导入新课（5分钟）讲授新课（80分钟）2．光纤通信系统概述1）电磁波谱：见书图光纤使用波长是在近红外区内：0.8-1.8um是不可见光。光纤通信采用三个低损耗窗口（波长）：短波长波段：0.85um；长波长波段：1.31um1.55um。2）强度调制－直接栓波通信系统的组成（IM/DD）：光发射机、光接收机和光缆三大部分组成。（1）光发射机的主要作用：把来自电端机的电信号转换成光信号（2）接收机的主要作用：把来自光缆中的光纤的光信号转换成电信号（3）光缆的作用：把光信号从光缆的一端传输到光缆的另一端1-2-3相干光纤

8、通信COFC的组成：光波振荡器调制器电端机中继器混频器光波振荡中频解调电端机1-2-4光纤通信与一般通信不同点：a．传输光信号b．利用光纤作为媒质，以光波为载波3.光缆通信工程的发展趋势4