光技概述传输术.PDF

第 1 章 光传输技术概述 【内容概述】 光纤通信作为现代通信的主要传输手段，在现网中具有非常重要的作用。光纤通信与生 活是息息相关的。本章介绍了光纤通信的发展概述、光纤通信的特点和系统分类、典型光传 输技术及光网络在通信网中的地位和作用。 【学习目标】 熟知光纤通信的优缺点，掌握典型的光传输技术。 【知识要点】 （1）光纤通信特点。 （2 ）典型光传输技术。 1.1 光纤通信的发展概述 1960 年，美国人梅曼（Maiman ）发明了第一台红宝石激光器，给光通信带来了新的希望。 1966 年，英籍华裔学者高锟（C.K.Kao）和霍克哈姆（C.K.Hockham）发表了关于传输介质新 概念的论文，指出利用光纤（Optical Fiber）进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代 光通信—— 光纤通信的基础。当时石英纤维的损耗高达 1 000 dB/km 以上，高锟等人指出：这 - 1 - 光传输网络和设备——SDH 与PTN 样大的损耗不是石英纤维固有的特性，而是由于材料中的杂质造成的，材料本身固有的损耗 基本上由瑞利（Rayleigh ）散射决定，它随波长的4 次方而下降，其损耗很小。因此有可能通 过原材料的提纯制造出适合长距离通信使用的低损耗光纤。1979 年，光纤损耗降低到 0.2 dB/km ，1984 年是0.157 dB/km ，1986 年是0.154 dB/km ，接近了光纤最低损耗的理论极限。 1976 年，美国在亚特兰大进行了世界上第一个实用光纤通信系统的现场试验，采用 GaAlAs 激光器作光源，多模光纤作传输介质，速率为44.7 Mb/s ，传输距离约10 km。随后美 国很快敷设了东西干线和南北干线，并相继于 1988 年和 1989 年建成了第一条横跨大西洋和 太平洋的海底光缆通信系统。 自从1966 年高锟提出光纤作为传输介质的概念以来，光纤通信从研究到应用，发展非常 迅速：技术上不断更新换代，通信能力（传输速率和中继距离）不断提高，应用范围不断扩 大。光纤通信的发展可以粗略地分为4 个阶段： 第一阶段（1966 年至 1976 年），这是从基础研究到商业应用的开发时期。在这个时期， 实现了短波长（0.85 μm）低速率（45 Mb/s 或34 Mb/s）的多模光纤通信系统，无中继传输距 离约 10 km。 第二阶段（1976 年至 1986 年），这是以提高传输速率和增加传输距离为研究目标和大力 推广应用的大发展时期。在这个时期，光纤从多模发展到单模，工作波长从短波长（0.85 μm） 发展到长波长（1.31 μm 和 1.55 μm），实现了工作波长为1.31 μm、传输速率为 140~565 Mb/s 的单模光纤通信系统，无中继传输距离为50~100 km。 第三阶段（1986 年至 1996 年），这是以超大容量和超长距离为目标，全面深入开展新技 - 2 - 第 1 章 光传输技术概述 术研究的时期。在这个时期，实现了 1.55 μm 色散移位单模光纤通信系统。采用外调制技术， 传输速率可达2.5~10 Gb/s ，无中继传输距离可达100~150 km。实验室可以达到更高水平。光 纤通信的廉价、优良的带宽特性正使之成为电信网的主要传输手段。 第四阶段（1997 年至今）光纤通信由准同步数字系列（PDH ）向同步数字系列（SDH） 以及分组传送网过渡，光纤通信系统的传输速率进一步提高。特别是 EDFA （掺铒光纤放大 器）的应用解决了长途光纤传输信号的放大问题。随着各种新技术、新器件、新工艺的深入 研究，光纤通信将进入光放大、光交叉连接和光交换的全光网时代。 尤其是 20 世纪 90 年代以来，通信技术的高速迅猛发展，移动通信、卫星传输和光纤通 信将通信演变为高速、大容量、数字化和综合的多媒体业务。在国际电信联盟的推动下，光 纤通信的一系列标准纷纷制定，有PDH、SDH、波分复用（WDM ）、