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《现代通信技术(下)4.1章光纤通信》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、4光纤通信利用光导纤维传输光波信号的通信方式称为光纤通信。4.1概述光波属于电磁波的范畴。属于光波范畴之内的电磁波包括紫外线、可见光和红外线。光纤通信波长范围使用近红外区即0.8～1.8μm的波长区，对应的频率为167～375THz4.1光纤通信的基本概念图电磁波波谱图4.1.1光纤通信发展历史1880年A.G.贝尔利用可见光做光电话机，证实光波可以携带信息1960年发明了新光源激光器后，极大的促进了光波通信的研究激光器特性：单色性、强方向性、高亮度发展过程：60年固体红宝石激光器61年氦-氖气体激光器70年半导体激光器（体积小、耗电
2、少、调制速度高、使用方便）1966年华裔科学家高锟博士等人提出从玻璃材料中去除杂质可以制成衰减为20dB/km的光导纤维。今天单波长光纤通信系统的传输速率已达40Gb/s,采用DWDM技术速率已达10.9Tb/s光纤通信无争议地成为通信网络中最为重要的基础设施,已成为全球信息基础设施GII和国家高速信息公路NII的重要组成部分4.1.1光纤通信发展历史1970年美国康宁玻璃公司根据高氏理论首先制造出衰减为20dB/km的光导纤维，使光导纤维的发展得到突破。1973年美国贝尔研究所生产出衰减为1dB/km的低损耗光纤1976年日本电报电话
3、公司（NTT）制造出0.5dB/km的低损耗光纤1976年在美国亚特兰大成功进行了码速率为44.7Mb/s的光通信系统性能试验,从此光通信技术进入实用化阶段4.1.2.光通信特点频带宽,通信容量大理论上讲一根单模光纤可利用的带宽达20THz(1THz=1012Hz)以上,现在最先进的光纤通信系统达400GHz,而一路电话带宽约占4KHz频带,一路彩色电视约占6MHz频带损耗低,中继距离长铜缆的损耗特性与缆的结构尺寸及所传输信号的频率有关,光缆的损耗特性仅与玻璃的纯度(或者说透明度)有关,高质量望远镜的镜头其损耗超过500dB/km,目前
4、通信用光纤的最低损耗达0.2dB/km具有抗电磁干扰能力光导纤维是绝缘体材料,不受输电线,电气化铁路及高压设备等电器干扰,可以与高压电线平行架设,还可制成复合光缆无串话,保密性好通信质量高线径细,重量轻,柔软可制成大芯数高密度光缆单芯光缆可安装在飞机,火箭,潜艇及航天飞机上节约有色金属,原材料资源丰富可节约大量铜金属4.1.2光纤通信的特点传输频带宽，通信容量大传输损耗,无中继距离长抗电磁干扰的能力强保密性强,使用安全另外，光纤线径细、重量轻，而且制作光纤的资源丰富。抗腐蚀、不怕潮湿。缺点质地脆,机械强度低光纤切断和接续需要一定的工具
5、,设备和技术分路,耦合不灵活光纤,光缆弯曲半径不能过小(>20CM)在偏僻地区存在有供电困难问题4.1.3光纤通信的发展趋势１、光纤向保偏光纤方向发展２、光纤通信系统的中继距离越来越长３、光纤通信系统向波分复用系统方向发展４、光纤通信系统向相干光纤通信方向发展５、光孤子传输６、光纤通信系统向全光通信方向发展７、量子光通信系统4.1.3光纤通信的发展趋势普通的点到点的波分复用系统虽然有巨大的通信容量，但只提供了原始的传输带宽，必须要有灵活的节点才能实现高效灵活的组网能力。光分叉复用器（OADM）和光交叉连接器（OXC）是靠光层面上的波长连
6、接来解决节点的容量扩展问题的，单个节点容量可从160Gbit/s增加到10Tbit/s。光传送联网的一个最新发展趋势是自动交换光网络（ASON），使光联网从静态光联网发展到自动交换光网络，使传统的传送网向业务网方向发展。4.2.1光纤的结构通信用的光纤绝大多数是用石英材料做成的横截面很小的双层同心圆柱体，外层的折射率比内层低。折射率高的中心部分叫做纤芯，其折射率为n1，直径为2a；折射率低的外围部分称为包层，其折射率为n2，直径为2b。n27、光纤的分类按照光纤的工作波长可分有:短波长(0.8~0.9um)光纤长波长(１.０~１.７um)光纤超长波长（＞２um）光纤按照套塑层的不同，光纤可分为可分有:紧套光纤 松套光纤4.２.2光纤的分类按照纤芯中传输模式的多少来划分单模光纤光纤中只传输一种模式时，叫做单模光纤。单模光纤的纤芯直径较小，约为4～10μm。适用于大容量、长距离的光纤通信。多模光纤在一定的工作波长下，多模光纤是能传输多种模式的介质波导。多模光纤可以采用阶跃折射率分布，也可以采用渐变折射率分布。多模光纤的纤芯直径约为50μm。4.2.2光纤的分类按照光纤横
8、截面折射率分布不同来划分阶跃型光纤纤芯折射率n1沿半径方向保持一定，包层折射率n2沿半径方向也保持一定，而且纤芯和包层的折射率在边界处呈阶梯型变化的光纤称为阶跃型光纤，又称为均匀光纤。适合带宽窄，小容量短距
