光纖通信課件第一章

光纖通信1第1章 光纖通信概述2本章內(nèi)容、重點和難點

光纖通信的發(fā)展現(xiàn)狀。光纖通信的光波波譜。光纖通信系統(tǒng)的基本組成與分類。光纖通信的特點與應(yīng)用。光纖通信的發(fā)展趨勢。本章重點光纖通信系統(tǒng)的基本組成。光纖通信的特點。本章難點光纖通信的光波波譜。第1章光纖通信概述3學(xué)習(xí)本章的目的和要求

掌握光纖通信的概念。了解光纖通信的發(fā)展史和我國光纖通信現(xiàn)狀。掌握光纖通信的組成及特點。第1章光纖通信概述4電通信（electricalcommunication）廣義的電通信指的是一切運(yùn)用電波作為載體而傳送信息的所有通信方式的總稱，而不管傳輸所使用的介質(zhì)是什么。電通信又可分為有線電通信和無線電通信。光通信（opticalcommunication）廣義的光通信指的是一切運(yùn)用光波作為載體而傳送信息的所有通信方式的總稱，而不管傳輸所使用的介質(zhì)是什么。光通信也可以分為利用大氣進(jìn)行通信的無線光通信和利用石英光纖或塑料光纖進(jìn)行通信的有線光通信。5光通信的發(fā)展史

18世紀(jì)60年代，英國發(fā)明第一架光電報機(jī)，利用日光作為光源，利用反光板的不同組合，通過空氣作為傳輸介質(zhì)，傳遞相應(yīng)的信息。

19世紀(jì)80年代，美國的貝爾發(fā)明了光學(xué)電話，他以日光作為光源，采用話筒的薄膜隨著聲音的振動而振動來實現(xiàn)聲光調(diào)制。從此之后，直到1960年以前，光通信的發(fā)展幾乎停滯不前，主要原因是碰到光源、光傳輸介質(zhì)和光電檢測器等技術(shù)障礙。61.1

光纖通信的發(fā)展現(xiàn)狀

1．光纖通信發(fā)展的里程碑

1966年高錕博士發(fā)表的論文《用于光頻的光纖表面波導(dǎo)》。

2．光纖通信發(fā)展的實質(zhì)性突破

1970年美國康寧公司制造出當(dāng)時世界上第一根”超低損耗光纖”。

73．光纖通信爆炸性的發(fā)展（1）光纖損耗

1970年：20dB/km；

1972年：4dB/km；

1974年：1.1dB/km；1976年：0.5dB/km；

1979年：0.2dB/km；

1990年：0.14dB/km。81.1

光纖通信的發(fā)展現(xiàn)狀

（2）光器件

光發(fā)送器件：砷化鎵鋁半導(dǎo)體激光器→異質(zhì)結(jié)條形激光器→分布反饋式激光器（DFB-LD）和多量子阱（MQW）激光器。光接收器件：Si-PIN→APD。（3）光纖通信系統(tǒng)

從小容量到大容量、從短距離到長距離、從PDH→SDH→DWDM。在智能光網(wǎng)絡(luò)（ION）、光分插復(fù)用器（OADM）、光交叉連接設(shè)備（OXC）等方面也取得巨大進(jìn)展。91976年，美國在亞特蘭大開通了世界上第一個實用化光纖通信系統(tǒng)。

1985年，140Mbit/s多模光纖通信系統(tǒng)商用化。

1990年，565Mbit/s單模光纖通信系統(tǒng)進(jìn)入商用階段。

1993年，622Mbit/s的SDH產(chǎn)品進(jìn)入商用化。

1995年，2.5Gbit/s的SDH產(chǎn)品進(jìn)入商用化。

1998年，10Gbit/s的SDH產(chǎn)品進(jìn)入商用化；同年20Gbit/s和40Gbit/s的DWDM系統(tǒng)進(jìn)入商用化。

2000年，以10Gbit/s為基群、總?cè)萘繛?20Gbit/s的DWDM系統(tǒng)進(jìn)入商用化。10我國光纖通信現(xiàn)狀我國在20世紀(jì)70年代中期成立專業(yè)研究隊伍開展光纖通信的研究開發(fā)，在國家攻關(guān)計劃部門的重點項目支持下，有源光器件、無源光器件、光纖光纜、光纖通信系統(tǒng)的研究同步進(jìn)行。在光器件方面，20世紀(jì)70年代后期，研制出1

310nm的激光器，隨后又研制生產(chǎn)了光纖活動連接器。在光纖方面，20世紀(jì)80年代初，先后研制成功多模光纖和常規(guī)的單模光纖，并生產(chǎn)出從4芯到12芯的層絞式光纜。在光纖通信系統(tǒng)方面，從20世紀(jì)70年代后期到80年代中期，先后完成了34Mbit/s和140Mbit/s復(fù)用設(shè)備（電端機(jī)）和光端機(jī)及傳輸系統(tǒng)的開發(fā)。1120世紀(jì)90年代初期，我國就開始了光纖通信系統(tǒng)的大規(guī)模建設(shè)，完成了“八縱八橫”國家干線，實現(xiàn)了我國現(xiàn)代化的電信網(wǎng)。研制出STM-1、STM-4復(fù)用設(shè)備，隨后完成了155Mbit/s和622Mbit/s全套網(wǎng)元及管理系統(tǒng)的開發(fā)。1998年完成10Gbit/sSDH傳輸實驗系統(tǒng)的開發(fā)。

波分復(fù)用系統(tǒng)的開發(fā)可以說是我國光纖通信系統(tǒng)開發(fā)的第三個階段。1993年進(jìn)行4×622Mbit/sWDM系統(tǒng)的研制，1998年完成了8×2.5Gbit/sWDM系統(tǒng)的開發(fā)，隨后開發(fā)了16×10Gbit/sWDM系統(tǒng)。

OADM、OXC也在研發(fā)。目前，IPoverWDM幀結(jié)構(gòu)和試驗平臺的研究工作也已經(jīng)開始，8×2.5Gbit/s光時分復(fù)用（OTDM）實驗?zāi)Ｐ偷难芯抗ぷ饕餐瑫r進(jìn)行，下一代光纖通信網(wǎng)絡(luò)的研究已全面展開。121.2

光纖通信的光波波譜

1．

光波波譜光波是電磁波，光波范圍包括紅外線、可見光、紫外線，其波長范圍為：300μm～6×10?3μm?？梢姽庥杉t、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種顏色的連續(xù)光波組成，其中紅光的波長最長，紫光的波長最短。波長再短就是X射線、γ射線。電磁波波譜圖如圖1-1所示。131.2

光纖通信的光波波譜圖1-1電磁波波譜圖141.2

光纖通信的光波波譜

2．光纖通信的光波波譜光纖通信的波譜在1.67×1014Hz～3.75×1014Hz之間，即波長在0.8μm～1.8μm之間，屬于紅外波段，將0.8μm～0.9μm稱為短波長，1.0μm～1.8μm稱為長波長，2.0μm以上稱為超長波長。

各種單位的換算公式如表1-1所示。15c＝3×108m/s1MHz（兆赫）＝106Hzλ＝c/f1GHz（吉赫）＝109Hz1μm（微米）＝10?6m1THz（太赫）＝1012Hz1nm（納米）＝10?9m1PHz（拍赫）＝1015Hz1?（埃）＝10?10m表1-1 各種單位的換算公式161.3光纖通信系統(tǒng)的基本組成與分類

1.3.1光纖通信系統(tǒng)的基本組成

所謂光纖通信，就是利用光纖來傳輸攜帶信息的光波以達(dá)到通信的目的。數(shù)字光纖通信系統(tǒng)方框圖如圖1-2所示。由光發(fā)射機(jī)、光纖、中繼器和光接收機(jī)組成。圖1-2數(shù)字光纖通信系統(tǒng)方框圖171.3光纖通信系統(tǒng)的基本組成與分類

光發(fā)射機(jī)的作用就是進(jìn)行電/光轉(zhuǎn)換，并把轉(zhuǎn)換成的光脈沖信號碼流輸入到光纖中進(jìn)行傳輸。光源器件一般是LED和LD。

光纖：完成光波的傳輸。

光接收機(jī)的作用就是進(jìn)行光/電轉(zhuǎn)換。光收器件一般是PIN和APD。18光中繼器光中繼器的作用是補(bǔ)償光能的衰減，恢復(fù)信號脈沖的形狀。傳統(tǒng)的光中繼器采用的是光－電－光（O-E-O）的模式。通常把有再放大（re-amplifying）、再整形（re-shaping）、再定時（re-timing）這三種功能的中繼器稱為“3R”中繼器。這種方式過程煩瑣，不利于光纖的高速傳輸。自從摻鉺光纖放大器問世以后，光中繼實現(xiàn)了全光中繼，通常又稱為“1R”（re-amplifying）中繼器。目前光放大器已趨于成熟，它可作為lR中繼器（僅僅放大）代替3R中繼器，構(gòu)成全光通信系統(tǒng)。191.3光纖通信系統(tǒng)的基本組成與分類

1.3.2光纖通信系統(tǒng)的分類

1．按傳輸信號分類（1）數(shù)字光纖通信系統(tǒng)（2）模擬光纖通信系統(tǒng)

2．按波長和光纖類型分類（1）短波長（0.85μm左右）<34M,多模(10Km)

（2）中波長（1.31μm）<140M多模系統(tǒng)25Km

（3）中波長（1.31μm）<565M單模系統(tǒng)30-50

（4）長波長（1.55μm）>565單模光纖系統(tǒng)80201.4光纖通信的特點與應(yīng)用

1.4.1光纖通信的特點（1）通信容量大（2）中繼距離長（3）保密性能好（4）適應(yīng)能力強(qiáng)（5）體積小、重量輕、便于施工和維護(hù)（6）原材料來源豐富，潛在價格低廉

（7）光纖通信同樣也存在著如下缺點：①需要光/電和電/光變換部分；②

光直接放大難；③電力傳輸困難；④彎曲半徑不宜太??；⑤需要高級的切斷接續(xù)技術(shù)；⑥分路耦合不方便。211.4光纖通信的特點與應(yīng)用

1.4.2光纖通信的應(yīng)用（1）光纖在公用電信網(wǎng)間作為傳輸線。（2）局域網(wǎng)中的應(yīng)用。（3）光纖寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)及光纖用戶線。（4）作為危險環(huán)境下的通信線。諸如發(fā)電廠、化工廠、石油庫等場所。（5）滿足不同網(wǎng)絡(luò)層面的應(yīng)用。核心網(wǎng)層面、城域網(wǎng)層面、局域網(wǎng)層面等。（6）應(yīng)用于專網(wǎng)。光纖通信主要應(yīng)用于電力、公路、鐵路、礦山等通信專網(wǎng)。221.5光纖通信的發(fā)展趨勢

1．目前的進(jìn)展情況（1）光纖通信的基礎(chǔ)研究方面（2）光纖研制方面（3）無源光器件研制方面（4）光傳輸設(shè)備和系統(tǒng)的