1第一章 导论

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1、光纤通信系统导论光纤通信的特点与应用光纤通信系统的组成光纤通信的发展历程光纤通信的定义本节内容光纤通信的定义光纤通信是采用光波作为信息载体，并采用光导纤维作为传输介质的一种通信方式。通信波段划分及相应传输媒介10110710210610310510410410510310610210710110810010910-1101010-2101110-3101210-4101310-5101410-61015自由空间波长（m）电力、电话无线电、电视微波红外可见光双铰线同轴电缆光纤卫星/微波AM无线电FM无线电频段划分传输介质1850~2000年间比特率—距离积的变化理论上光纤通信可容纳：电话

2、：7.5亿路电视：30万路光纤通信的发展历程原始光通信阶段；近代实验探索阶段；系统实验及实用化阶段。原始光通信光通信是一种古老的信息传递方式，也是一种被普遍使用的信息交流方法。中国古代边防报警的烽火台的烟火、古埃及的烽烟塔、美洲印第安人利用烟火传递信息等都是原始性的一种光通信。这些都是用可见光进行的视觉通信，传输效率非常低，不能称得上是完全意义上的光通信。近代实验探索大气光通信1880年，A.G.贝尔用可见光进行光电话实验，证实光波可以携带信息，但这种形式的光通信并未得到发展，其主要原因有二：光源：光谱频带太宽，无合适的光源；传输媒质：光波在大气中的传输极不稳定。地下光通信为使光波不受

3、大气层中各种因素的干扰，人们将光波的传输转入了地下，即透镜波导和反射镜波导的光波传输系统。系统造价昂贵，并且调整、测试、维修都很困难，因此光波地下通信无实用意义。透镜波导反射波导型两个关键技术的提出合适的光源；传输介质：光源贝尔1960年7月8日，美国科学家梅曼(T.H.Maiman)发明了世界上第一台红宝石激光器；1970年，实验室的林彦雄成功研制了在室温下连续工作的半导体激光器，体积较小，耗电少，能直接用于电流调制，使用方便。(first)Rubylaser,T.H.Maiman,July,1960,attheHughesResearchLaboratoriesTheword‘la

4、ser’hasbeengenerallyacceptedsinceabout1965光纤1854年，就认识到光纤导光传播的基本原理—全内反射;十九世纪二十年代，制成了无包层的玻璃光纤；二十世纪五十年代，用包层可以改善光纤特性，当时的主要目的是传输图像;20世纪60年代中期，所研制的最好的光纤损耗在400dB以上。光纤理论突破1966年7月，英国标准电信研究所的英籍华人高锟（C.K.Kao）博士及Hockman首次从理论上预言光纤损耗可降至20dB/km以下，并指出了进行信息传输的可能性和技术途径，从而奠定了光纤通信的基础。(著名论文“Dielectic-fiberSurfaceWave

5、guideforOpticalFrequencies”)光纤的损耗不是石英纤维本身的固有特性，而是由于材料中的杂质离子吸收产生的。——提纯。里程碑（1）光纤之父——高锟国外光纤技术发展情况日本于1969年研制出第一根通信用光纤损耗为100dB/km1970年，美国康宁玻璃公司（CorningGlassWorks）马勒博士等三人的研究小组首次研制成功损耗为20dB/km光纤里程碑（2）低损耗光纤的研制成功以及半导体激光器的实用化标志着近代光纤通信技术的开端。低损耗光纤的迅速发展1974年，贝尔实验室（Bell）发明了制造低损耗光纤的方法，称作改进的化学汽相沉积法（MCVD）.光纤损耗下降

6、到1dB/km。1976年，日本电话电报公司研制出更低损耗光纤，损耗下降到0.5dB/km。1979年，日本电报电话公司研制出0.2dB/km的光纤(1.55m)，这一数值已经十分接近由Rayleigh散射所决定的石英光纤理论损耗极限.目前，光纤最低损耗为0.17dB/km。国内光纤技术发展情况在70年代国外的低损耗光纤获得突破后，我国从1974年开始了低损耗光纤和光通信的研究工作，并于70年代中期研制出低损耗光纤和室温下可连续发光的半导体激光器。1979年分别在北京和上海建成了市话光缆通信实验系统。这些成果成为我国光通信研究的良好开端，并使我国成为当时少数几个拥有光缆通信系统试验段

7、的几个国家之一。到80年代末，我国的光纤通信的关键技术已达到国际先进水平。系统实验及实用化国外1976年，美国首先在亚特兰大成功的进行了44.763Mb/s传输10公里的光纤通信系统的现场实验。1978年，日本开始了速率为100Mbit/s多模光纤通信系统的现场试验。1981年，日本F－100M光纤通信系统商用。光纤通信的五代第一代:工作波段为0.8μm，BL约为500Mb/s.km第二代:工作波段为1.3μm的光波，BL约为85Gb/s.km