光纤通信原理与技术绪论

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1、光通信原理与技术PRINCIPLEANDTECHNOLOGYOFOPTICALCOMMUNICATION主讲人：宋新祥Tel：15006886712Email:song8235269@126.com什么是通信？“通”传送，“信”信息；信息的传送基本组成：发送、传输、接收什么是光纤通信？利用激光作为信息的载波信号，并通过光纤来传送信息的通信系统。什么是通信？“通”传送，“信”信息；信息的传送基本组成：发送、传输、接收什么是光纤通信？利用激光作为信息的载波信号，并通过光纤来传送信息的通信系统。光纤通信是人类历史上的重大突破，现今的光

2、纤通信已成为信息社会的神经系统1.《光纤通信(第三版)》GerdKeiser著参考书2.《光纤通信系统》邱昆等著3.《光纤通信系统》杨祥林等著4.《光通信器件与系统》J.H.Franz一、光纤通信概述21光纤通信技术的发展史及现状2光纤通信系统概述二、光信号的传输特性122.1电磁场理论基础2.2几何光学理论2.3光纤中光信号的传输2.4阶跃光纤中的矢量模2.5阶跃光纤中的LP模2.6传播模式的一般特性2.7单模光纤三、光纤的传输特性123.1光纤的损耗3.2光纤的色散3.3单模光纤的色散及光纤分类3.4色散对通信的影响及对策3

3、.5单模光纤的非线性特性四、光通信器件124.1物质与光之间的相互作用4.2半导体发光二极管4.3半导体激光器4.4光放大器4.5光检测器4.6光纤连接器及定向耦合器4.7波分复用、解复用器4.8光调制器4.9光开关和光隔离器讲授内容(1)五、光检测器及光接收机125.1光发送机5.2光接收机5.3系统设计5.4PDH光通信系统5.5SDH光通信系统5.6波分复用系统六、光网络46.1SDH传送网6.2WDM光传送七、大气激光通信47.1概述7.2激光在大气信道中的传播问题7.3用于大气激光通信的关键器件和技术讲授内容(2)7.

4、4调制方式7.5大气激光通信系统7.6大气激光通信的应用八、星间激光通信48.1概述8.2星间激光链路的种类8.3光学天线8.4PAT子系统8.5通信子系统九、水下激光通信2共计64学时考试课第一章绪论Charper1Introduction传输媒介无线通信：微波、卫星、激光有线通信：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。光纤通信系统：利用光纤光缆传输光波信号的通信方式。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”1.1光通信发展的技术背景

5、用光传递信息并不是什么新鲜的事。早在公元两千多年以前，我们的祖先就在都城和边境堆起一些高高的土丘，遇到敌人入侵，就在这些土丘上燃起烟火传递受到入侵的信息，各地诸侯看见烟火就立刻领兵来救援。其中还有著名的“周幽王烽火戏诸侯”的故事。这种土丘就叫烽火台，它就是一种古老的光通信设备。古希腊的火炬墙由于人们无法解决光向四面八方散射时，光强减弱和不能通过障碍物的问题，（也就是没有找到合适的载体和光源）因此，直到上世纪六十年代初，光通信都没有什么重大的进展。它仅仅作为一种信号灯使用，如:马路上的红绿灯、机场上的跑道标志灯和航标灯等等。而此时

6、电通信却迅速发展起来，人类进入了电通信时代。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]大气光通信大气光通信受阻，人们将研究的重点转入到地下光波通信的实验，先

7、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。地下光通信没有找到稳定可靠和低损耗的传输介质对光通信的研究走入了低潮1870年，英国物理学家丁达尔太阳光随着水流发生弯曲n水>n空气，光发生全反射光纤的雏形1953年，英国伦敦学院卡帕尼博士首次将丁达尔的观察用于实际，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/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

8、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