光纤通信概论讲义.ppt

第一节 电磁波谱的开发利用 第二节 光纤通信发展史 第三节 光纤通信系统;第一节 电磁波谱的开发利用;电磁波谱图;话音 长波 中波 短波 微波 ;物理光学 ;;通信系统框图; 近代光通信：1880年Bell发明光电话，传输距离213m，但是并不实用，因为存在两个方面的制约： 一)信道：Bell的光电话利用大气作为传输介质，损耗非常大，同时自然界气象条件变化万千，对光信号的干扰很大。 二)光源： Bell的光电话利用自然光作为载波，这种光的频率和相位杂乱无章，不能用于大容量的通信。 近代光通信的发展就是上述两个方面的制约因素的解决过程： 1960年，美国人梅曼发明红宝石激光器，获得高强的、频率和相位都稳定（即相干的）光---激光。引起了新一轮的光通信研究热潮---激光大气通信。 但是，仍然由于自然气象条件的影响而没有进展。;; 1970年美国康宁玻璃公司制诚20dB/km的光纤。 1970年贝尔实验室制成了可以在室温下连续工作的半导体激光器，只有米粒大小。 1970年由于在光源（激光器）和信道（光纤）都有重大突破，称为光纤传输元年。 光纤的谱线特性中有3个低损耗的传输窗口，即850nm短波长窗口和1300nm,1500nm的长波长窗口。 目前，单摸光纤在1550nm波长的损耗已小于0.2dB/km，接近极限。;光纤损耗谱特性;;提纯工艺的发展;5、资源丰富 光纤的主要成分是SiO2资源十分 丰富。 电缆的主要成分是Cu,Al等有色金属， 资源有限。 6、防干扰性能好 光纤不受强电干扰、电气化铁道干扰 和雷电干扰，抗电磁脉冲能力也很强，必威体育官网网址性好。 ;光纤通信的发展;光纤的发展历程 ;光纤通信系统发展 ;我国光纤通信的开发里程 1977年，第一根短波长(0．85mm)阶跃型石英光纤问世，长度为17m，衰减系数为300dB/km。 1978年，研制出短波长多模梯度光纤，即G.651光纤。 1979年，研制出多模长波长光纤，衰减为1dB/km。建成5.7km、8Mb/s光通信系统试验段。 1980年，1300nm窗口衰减降至0.48dB/km，1550nm窗口衰减为0.29dB/km。 ;; 1993年，在掺铒光纤放大器的研究上取得突破性进展，小信号增益达25dB。上???——无锡65Mb/s单模光传输系统工程通过邮电部鉴定验收。 1997年，研制出G.655非零色散位移光纤。成都——攀枝花22Mb/s SDH光传输工程通过邮电部鉴定验收。 1998年，海口——三亚5Gb/s光传输系统工程通过邮电部鉴定验收，该工程全长322km，仅在万宁设一个中继站，海口——万宁的中继距离为172km 。 1999年，8×2.5Gb/s DWDM系统通过国家验收。 ; 我们目前实际只用了光纤巨大潜力的1/1000。为了充分发挥光纤的带宽潜力，克服光纤损耗及色散的影响、延长中级距离、扩大传输容量及降低成本，人们不断地开发新技术。主要有： 1、光器件的集成化及模块化 提高速率与性能，简化结构，降低成本 2、波分复用 ——什么叫“波分复用”？所谓波分复用就是让不同波长的光信号同在一根光纤上传输而互不干扰。 ; 因为目前光通信的光源在光通信的“窗口”上只占用了很窄的一部分，还有很大的范围没有利用。如果利用多个波长适当错开的光源同时在一根光纤上传送各自携带的信息，就可以大大增加所传输的信息容量。由于是用不同的波长传送各自的信息，因此即使在同一根光纤上也不会相互干扰。在接收端转换成电信号时，可以独立地保持每一个不同波长的光源所传送的信息。这种方式就叫做“波分复用”。 如果在光纤的工作窗口上安排100个波长不同的光源，同时在一根光纤上传送各自携带的信息，就能使现在的光纤通信系统的容量提高100倍。;3、光放大技术 由于光信号在光纤中传输时要受到损耗，因此每隔几十千米，就要设置一个“再生中继器”。 光 电 光 随着光纤通信系统传输容量的增大，需要速率极高的电子器件。 能否去掉这种复杂的光电转换过程直接在光纤线路上对光信号进行放大，也就是用一个全光方式的放大器来代替现在的这种光 电 光型的再生中继器，即“光纤放大器” ？ ;;4、光孤子技术 ? 什么叫“光孤子”？光孤子是一种能在光纤中传播的长时间保持形态、幅度和速度不变的光脉冲。 光纤通信中，限制传输距离和传输容量的