《現(xiàn)代光纖通信技術(shù)及應(yīng)用》課件 第1章　概述

現(xiàn)代光纖通信技術(shù)及應(yīng)用第1章概述目錄CATALOG1.11.21.31.1光纖通信的概念1.2光纖通信的發(fā)展歷史1.3現(xiàn)代光纖通信技術(shù)1.1光纖通信的概念PART011.1.1什么是光纖通信1.1.2光纖通信系統(tǒng)的組成12內(nèi)容1.1.1什么是光纖通信什么是通信？“通”傳送，“信”信息；信息的傳送基本組成：發(fā)送、傳輸、接收什么是光纖通信？利用激光作為信息的載波信號，并通過光纖來傳送信息的通信系統(tǒng)。1.1.1什么是光纖通信光纖通信是人類歷史上的重大突破，現(xiàn)今的光纖通信已成為信息社會的神經(jīng)系統(tǒng)1.1.2光纖通信系統(tǒng)的組成

現(xiàn)代通信方式示意圖用戶環(huán)路交換設(shè)備電復(fù)接設(shè)備衛(wèi)星通信微波通信光纖通信移動通信發(fā)送機(jī)接收機(jī)傳輸系統(tǒng)用戶終端用戶終端信息信息用戶終端用戶終端用戶環(huán)路交換設(shè)備電復(fù)接設(shè)備信息信息1.1.2光纖通信系統(tǒng)的組成

現(xiàn)代通信方式示意圖用戶環(huán)路交換設(shè)備電復(fù)接設(shè)備衛(wèi)星通信微波通信光纖通信移動通信發(fā)送機(jī)接收機(jī)傳輸系統(tǒng)用戶終端用戶終端信息信息用戶終端用戶終端用戶環(huán)路交換設(shè)備電復(fù)接設(shè)備信息信息信息指用戶要求傳送的語音、圖像、數(shù)據(jù)以及它們的各種組合1.1.2光纖通信系統(tǒng)的組成用戶環(huán)路交換設(shè)備電復(fù)接設(shè)備衛(wèi)星通信微波通信光纖通信移動通信發(fā)送機(jī)接收機(jī)傳輸系統(tǒng)用戶終端用戶終端信息信息用戶終端用戶終端用戶環(huán)路交換設(shè)備電復(fù)接設(shè)備信息信息

現(xiàn)代通信方式示意圖用戶終端交換設(shè)備接入網(wǎng)電復(fù)接設(shè)備傳輸系統(tǒng)1.1.2光纖通信系統(tǒng)的組成

現(xiàn)代通信方式示意圖用戶環(huán)路交換設(shè)備電復(fù)接設(shè)備衛(wèi)星通信微波通信光纖通信移動通信發(fā)送機(jī)接收機(jī)傳輸系統(tǒng)用戶終端用戶終端信息信息用戶終端用戶終端用戶環(huán)路交換設(shè)備電復(fù)接設(shè)備信息信息光纖通信經(jīng)過30年的技術(shù)發(fā)展目前正在淘汰著其他的有線通信方式1.2光纖通信的發(fā)展歷史PART021.2.1光纖通信的里程碑1.2.2爆炸性發(fā)展14內(nèi)容1.2.1光纖通信的里程碑雛形：古代烽火、手旗、燈光1880年貝爾的光電話激光器(發(fā)送源）光纖(傳輸介質(zhì))1960Maiman發(fā)明紅寶石激光器1962半導(dǎo)體激光器誕生(GaAs870nm)70年代室溫工作LD(GaAsAI850nm)1300、1550nm多模LD單模LD1951醫(yī)用玻璃纖維(損耗1000dB/km)1966高錕理論預(yù)言1970康寧制出低損耗光纖(20dB/km)1300(0.5dB/km),1550nm(0.2dB/km)低損耗窗口光纖開發(fā)單模光纖1.2.2爆炸性發(fā)展第一階段1966年高錕博士提出利用帶有包層材料的石英玻璃光學(xué)纖維作為通信介質(zhì)，開創(chuàng)了光纖通信領(lǐng)域的研究工作。第二階段第三階段是0.85μm波段的多模光纖的第一代光纖通信系統(tǒng)。1977年，美國人在芝加哥相距7000m的兩電話局之間，首次用多模光纖成功地進(jìn)行了光纖通信試驗。1981年實現(xiàn)的兩電話局間使用1.3μm多模光纖的第二代光纖通信系統(tǒng).1.2.2爆炸性發(fā)展第四階段1984年實現(xiàn)的1.3μm單模光纖的第三代光纖通信系統(tǒng)第五階段第六階段20世紀(jì)80年代中后期實現(xiàn)的1.55μm單模光纖通信系統(tǒng)，即第四代光纖通信系統(tǒng)。20世紀(jì)末至21世紀(jì)初發(fā)明的第五代光纖通信系統(tǒng)，即用光波分復(fù)用技術(shù)提高速率、用光波放大技術(shù)增大傳輸距離的系統(tǒng)。第七階段利用量子糾纏效應(yīng)進(jìn)行信息傳遞的量子通信方式，即第六代光纖通信系統(tǒng)。1.3現(xiàn)代光纖通信技術(shù)PART031.3.1光纖通信技術(shù)的特點1.3.2光纖通信新技術(shù)14內(nèi)容特點一無串音干擾，保密性好文字內(nèi)容文字內(nèi)容1.3.1光纖通信技術(shù)的特點1234無串音干擾，保密性好點擊輸入簡要文字內(nèi)容，文字內(nèi)容需概括精煉，不用多余的文字修飾，言簡意賅的說明該項內(nèi)容。市場占有率低點擊輸入簡要文字內(nèi)容，文字內(nèi)容需概括精煉，不用多余的文字修飾，言簡意賅的說明該項內(nèi)容。市場認(rèn)知度低1.3.1光纖通信技術(shù)的特點無串音干擾，保密性好1.3.1光纖通信技術(shù)的特點無串音干擾，保密性好頻帶極寬，通信容量大抗電磁干擾能力強損耗低，中繼距離長光纖徑細(xì)、質(zhì)輕、柔軟、易于鋪設(shè)還有原材料資源豐富、成本低、溫度穩(wěn)定性好、壽命長等特點1.相干光通信相干光通信在發(fā)送端采用外調(diào)制方式將信號調(diào)制到光載波上進(jìn)行傳輸。當(dāng)信號光傳輸?shù)竭_(dá)接收端時，首先與一本振光信號進(jìn)行相干耦合，然后由平衡接收機(jī)進(jìn)行探測。

相干光通信根據(jù)本振光頻率與信號光頻率不等或相等，可分為外差檢測和零差檢測。相干光通信靈敏度高，中繼距離長，選擇性好，通信容量大，并且具有多種調(diào)制方式。1.3.2光纖通信新技術(shù)2.光孤子通信光孤子通信是基本原理是光纖折射率的非線性（自相位調(diào)制）效應(yīng)導(dǎo)致對光脈沖的壓縮可以與群速色散引起的光脈沖展寬相平衡，在一定條件（光纖的反常色散區(qū)及脈沖光功率密度足夠大）下，光孤子能夠長距離不變形地在光纖中傳輸。光孤子通信和線性光纖通信相比，具有一系列顯著的優(yōu)點。（1）傳輸容量比最好的線性通信系統(tǒng)高1～2個數(shù)量級。（2）可以進(jìn)行全光中繼。1.3.2光纖通信新技術(shù)3.空間光通信空間光通信系統(tǒng)是指以激光光波作為載波，以大氣作為傳輸介質(zhì)的光通信系統(tǒng)。

自由空間光通信結(jié)合了光纖通信與微波通信的優(yōu)點，既具有通信容量大、高速傳輸?shù)膬?yōu)點，又不需要鋪設(shè)光纖。1.3.2光纖通信新技術(shù)4.量子通信

1）量子通信的形式量子通信的主要形式包括基于量子密鑰分發(fā)（QuantumKeyDistribution）的量子保密通信、量子密集編碼（QuantumDenseCoding）和量子隱形傳態(tài)（QuantumTeleportation）等。另外，量子通信傳輸?shù)男畔⒖梢苑譃閮深悾航?jīng)典信息和量子信息。量子密鑰主要傳輸經(jīng)典信息，量子密集編碼和量子隱形傳態(tài)主要傳輸量子信息。2）量子通信的發(fā)展優(yōu)勢（1）具有極高的安全性和保密性。（2）時效性高，傳輸速度快。（3）抗干擾性能好。（4）傳輸能力強。1.3.2光纖通信新技術(shù)4.量子通信3）中國量子通信發(fā)展環(huán)境（1）國家政策大力扶持量子通信發(fā)展。（2）信息安全威脅越來越嚴(yán)重，量子通信行業(yè)聯(lián)盟成立。4）量子通信發(fā)展現(xiàn)狀（1）世界主要發(fā)達(dá)國家優(yōu)先發(fā)展量子通信。（2）中國量子通信發(fā)展現(xiàn)狀。（3）中國量子通信項目建設(shè)。廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)分三步走。①通過光纖構(gòu)建城域量子通信網(wǎng)絡(luò)。②通過加中繼器構(gòu)建城際網(wǎng)絡(luò)。③通過衛(wèi)星實現(xiàn)洲際、星際網(wǎng)絡(luò)。