《光纤通信》PPT课件

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1、第一章概述光纤通信的历史光纤通信的主要特征：优缺点光纤通信系统的组成和分类应用主要内容1.1光纤通信的发展与现状传输媒介光纤通信系统：利用光纤光缆传输光波信号的通信方式。优点：价格便宜，线路损耗低、频带宽，已成为现代通信网的骨干。无线通信：微波、卫星…有线通信：铜线电缆、光纤光缆通信系统：将信息从一处传到另一处的全部技术设备和信道(传输媒介)的总和。电磁波：交变的电场会产生交变的磁场，交变的磁场又会激起交变的电场，这种电场、磁场无限地交变产生，合称电磁场。这种交变的电磁场会在空间以波的形式由近及远地传播开去，这就是电磁波。光也是一种电磁波光通

2、信的基础：电磁波理论麦克斯韦1865年发表电磁场理论赫兹1888年实验证实电磁波存在发送信号的频率越高(波长越短)，可载送的信息量就越多在电磁波谱中，光波范围包括红外线、可见光、紫外线，其波长范围为：300mm~6×10−3mm。电磁波谱光纤通信的波谱在1.67×1014Hz~3.75×1014Hz之间，即波长在0.8mm~1.8mm之间，属于红外波段；将0.8mm~0.9mm称为短波长，1.0mm~1.8mm称为长波长，2.0mm以上称为超长波长。各种单位的换算公式c=3×108m/s1MHz（兆赫）＝106Hzl=c/f1GHz（吉赫）＝

3、109Hz1mm(微米)=10−6m1THz（太赫）＝1012Hz1nm(纳米)=10−9m1PHz（拍赫）＝1015Hz1Å(埃)=10−10m通信用光波范围最早的光通信公元前11世纪，西周王朝，烽火台白天点狼粪，晚上燃柴火——“狼烟四起”光通信的历史1880年贝尔发明了第一个光电话系统，通话距离213米弧光灯的恒定光束投射在话筒的音膜上，随声音的振动而得到强弱变化的反射光束，这个过程就是调制。但是，普通光源强度和纯度都成为制约光通信发展的因素。第一个光电话系统：现代光通信的开端激光器的发明和应用，光通信进入一个崭新的阶段，它具有亮度高、谱

4、线窄、方向性好但由于大气通信受气象条件的影响，通信不稳定频率为100太赫兹的红宝石激光器[美国梅曼(Maiman)，1960]大气光通信在大气光通信受阻之后，人们将研究的重点转入到地下光波通信的实验，先后出现过反射波导和透镜波导等地下通信的实验。但反射波导和透镜波导造价昂贵，调整、维护困难。地下光通信1870年，英国物理学家丁达尔光纤的雏形1953年，英国伦敦学院卡帕尼博士首次将廷德尔的观察用于实际，发明了用极细的玻璃制作的光导纤维：芯层+包层。芯层的折射率大于包层，光在其中做全反射。1960年左右，最好的光纤损耗也在1000分贝/公里(dB

5、/km)。由于，损耗很大，它最初被用于医疗，如内窥镜。工作地点：英国标准电信研究所研究对象：光在石英玻璃纤维中的严重损耗问题损耗原因：1)玻璃纤维中含有过量的铬、铜、铁与锰等金属离子和其他杂质；2)拉制光纤工艺造成芯、包层分界面不均匀及其所引起的折射率不均匀新的发现：一些玻璃纤维在红外光区的损耗较小现代光纤通信1966年，高锟和霍克哈姆发表的《用于光频的光纤表面波导》奠定了现代光通信的基础。高锟被尊为光纤之父。1970年，美国康宁公司研制成功损耗20dB/km的石英光纤。1972年，康宁公司高纯石英多模光纤损耗降低到4dB/km。1973年，

6、美国贝尔实验室的光纤损耗降低到2.5dB/km。1974年，贝尔实验室将损耗进一步降低到1.1dB/km。1976年，日本电报电话(NTT)公司将光纤损耗降低到0.47dB/km(波长1.2mm)。目前，波长为1.55mm的标准光纤损耗为<0.2dB/km。低损耗光纤的研制1970年，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)。虽然寿命只有几个小时，但它为半导体激光器的发展奠定了基础。1973年，半导体激光器寿命达到7000小时。1976年，日本NTT研制出

7、波长为1.3mm的铟镓砷磷(InGaAsP)激光器。1977年，贝尔实验室研制的半导体激光器寿命达到10万小时。1979年，美国电报电话(AT&T)公司和日本NTT研制成功波长为1.55mm的连续振荡半导体激光器。光纤和半导体激光器的技术进步，使1970年成为光纤通信发展的一个重要里程碑。通信光源的出现1976年，美国在亚特兰大进行世界上第一个实用光纤通信系统的现场试验1976年和1978年，日本先后进行了速率为34Mb/s的突变型多模光纤通信系统和速率为100Mb/s的渐变型多模光纤通信系统的试验1980年，美国标准化FT-3光纤通信系统

8、投入商业应用1983年，敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线1988年，由美、日、英、法发起的第一条横跨大西洋TAT-8海底光缆通信系统1989年，第一条横跨太平洋TP