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光纤通信与系统设计主讲人：叶通区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室 地址：电信楼群5-211 TelEmail:Web:

课程助教严慈朔地址：电信楼群5-210Email：职责：批改作业、答疑、习题课、实验室参观讲解

《光纤通信(第三版)》GerdKeiser著电子工业出版社参考书

课程内容1.概论2.光纤的结构和导波原理和制造3.光纤中的信号损伤4.光源5.光功率发射和耦合6.光检测器7.光接收机8.数字光纤通信系统9.模拟光纤通信系统10.WDM概念和器件11.光放大器12.光纤通信网络13.光纤通信测量

第一章概述

2光纤通信的主要特征：优缺点3光纤通信系统的组成和分类1光纤通信的历史4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，已成为通信网骨干无线通信：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

光通信的基础：电磁波理论电磁波：交变电场产生交变磁场，交变磁场激起交变电场电场、磁场无限地交变产生形成电磁场麦克斯韦1865年发表电磁场理论赫兹1888年实验证实电磁波存在光也是一种电磁波

电磁波谱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。常用通信光载波频率~190THz

通信用光波范围光纤通信载波在167~375THz之间(波段在0.8mm~1.8mm)0.8mm~0.9mm称为短波段1.0mm~1.8mm称为长波段2.0mm以上称为超长波段各种单位的换算公式c=3×108m/s1MHz(兆赫)=106Hzl=c/f1GHz(吉赫)=109Hz1mm(微米)=10?6m1THz(太赫)=1012Hz1nm(纳米)=10?9m1PHz(拍赫)=1015Hz1?(埃)=10?10m

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”

现代光通信的开端：第一个光电话系统光源不行：普通光源强度和纯度都成为制约光通信发展的因素1880年贝尔发明了第一个光电话系统，通话距离213米

新阶段：大气激光通信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、方向性好介质不行：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]

地下光通信人们将研究的重点转入到地下，先后出现过反射波导和透镜波导等地下通信的实验，但它们造价昂贵，调整、维护困难。没有找到稳定可靠和低损耗的传输介质使光通信的研究走入了低谷

光纤的雏形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1953年，英国伦敦学院卡帕尼博士将此用于实际，发明了玻璃光导纤维：芯层+包层(n芯层n包层)–光纤1960年，最好的光纤损耗也在1000dB/km，故它仅能用于医疗，如内窥镜

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、锰、OH-光纤拉制工艺造成芯、包层分界面不均匀及其所引起的折射率不均匀新的发现：玻璃纤维在红外光区的损耗较小1现代光纤通信的大发展：光纤损耗的解决2光纤之父：高锟31966年英国标准电信研究所4

1970年，美国康宁公司研制成功损耗20dB/km的石英光纤。11972年，康宁公司高纯石英多模光纤损耗降低到4dB/km。21973年，美国贝尔实验室的光纤损耗降低到2.5dB/km。31974年，贝尔实验室将损耗进一步降低到1.1dB/km。41976年，日本电报电话(NTT)公司将光纤损耗降低到0.475dB/km(工作波长1.2mm)。6目前，波长为1.55mm的标准光纤损耗为0.2dB/km。7低损耗光纤的研制

1970年，BellLab、日本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，成为光纤通信史上的里程碑。1973年，半导体激光器寿命达到7000小时。1976年，日本NTT研制出波长为1.3mm的铟镓砷磷(InGaAs