第1章 光通信概论

1、第1章 光通信概论提纲n1.1光通信的基本概念n1.1.1通信的基本概念n1.1.2光通信的概念n1.1.3光纤通信系统的构成n1.2光纤通信的发展历史1.1光通信的基本概念n1.1.1通信的基本概念n通信是信息的互通人们通过听觉、视觉等感官或者仪器、仪表等感知到的关于现实世界的各类信息的传递古代战争中的烽火狼烟、击鼓鸣金日常生活中的手语、各国海军通用的旗语等n信息量比较少、传递的范围也比较小n现代科技技术的发展，借助电、光等信号来更大范围的传递更多的信息n现代意义的通信系统结构如图所示n包括：信源、信宿发射机、接收机传输介质发送机（调制器）信道接收机（解调器）信息输入信息输出n信源、信宿信源

2、：产生各种信息（如语音、图像、文本、数据等）的信息源，可以是人或机器。信宿：信息的接收者，可以是人或机器n信源、与信源组合，可以构建人人通信人机通信机人通信机机通信n发射机、接收机n发射机：将信源发出的信号通过调制变换成适合在信道中传输的信号。n调制：一个信号的某种特征（如振幅、频率或相位）会随着另一个信号的某种特征（可以是一样的特征，也可以是不一样的特征）所作相应的变化，就可以把一个信号上反映的信息用另一个信号表现出来的过程。一个信号影响另一个信号、使得两个信号之间建立起一种联系的过程。n接收机：作用与发射机相反，将从信道上接收的信号变换成信宿可以接收的信息。n解调：与调制相对应，解调完成信

3、号的反变换，还原原信号。n传输介质信道即承载信息的信号的传输介质。n通信系统的分类按信道中传输信号（载波）分类l电通信：l光通信：l载波频率越高，传输信息容量越大按调制方式分类l幅度调制：利用载波的幅度携带信息l相位调制：利用载波的相位携带信息l频率调制：利用载波的频率携带信息等l按传输介质分类l有线通信：传输介质为架空明线、电缆和光缆l无线通信：在自由空间传输电磁波或光波n光通信的概念n以光波作为载波进行通信的技术n有线方式：即光纤通信，以光纤为传输介质n无线方式：包括自由空间光通信（FSO）、紫外光通信、可见光通信、水下光通信等。n光波（包括紫外线、可见光、红外线）的频率远远大于无线电波的

4、频率，所以以光波作为载波将比以电磁波作为载波有更大的信息容量。波长频率n光纤通信系统的构成n包括电发射机、光发射机、光接收机、电接收机、中继器、光纤等部分。光发送机光接收机电发送机电接收机中继器光纤 光纤光源调制光检测器解调n电发射机对来自信源的信号进行处理，如模/数变换、多路复用等。n光发射机中驱动光源发光，完成对光载波的调制并将光信号送入光纤进行传输。n光接收机利用光检测器将经光纤传输的光信号还原成电信号，完成光信号的解调，并对信号进行再生，输入到电接收机，恢复原始信息。n中继器对长距离光纤传输衰减和畸变的光信号进行再生，继续向前传送。n光纤通信系统的简化n“电光转换光纤传输光电转换”在发

5、射端实现电光转换，完成光载波的调制；携带信息的光信号然后在光纤线路中传输；在接收端完成光载波的解调，恢复原始信息。电光转换光电转换电信号光纤电信号光信号1.2光纤通信的发展历史n电通信在通信领域占据重要地位1837年，莫尔斯发明了电报人类进入了电通信时代贝尔发明了电话马可尼、波波夫发明了无线电通信n通信容量几乎和载波频率成正比n频率更高的频段光波进行通信受到关注n现代意义的光通信从1880年贝尔发明光电话开始n贝尔光电话的结构n贝尔的光电话的不足当时的能够获得的都是频谱极宽的光源，无法实现高速调制载波的局限光信号在大气中进行传输，受空气的质量和气候的影响十分严重传输媒介的局限n未能有效解决通信

6、的载波源和传输介质两大关键问题所以光通信的发展一直处于停滞状态。反射镜话筒听筒太阳抛物面反射镜电池硒管n1960年梅曼发明了世界上的第一台红宝石激光器，解决了单频光载波的产生的问题n1970年室温下连续运行的半导体激光器n1966年高锟证明了低损耗光纤的可能n1970年制造出衰减为20dB/km的光纤n1976年，美国建立了世界上第一条、速率45Mb/s的实验线路，开始向用发展起来n1980年代开始作为通信网的主干n光纤通信的容量和传输距离成倍增长，光纤通信技术被广泛应用于信息传输的领域，成为现代信息网络的骨干和基础。l进入二十一世纪，随着多种先进调制技术、色散补偿技术、各类器件技术等的发展，

7、出现了以单波长40Gb/s和100Gb/s为基础的总容量可达10Tb/s的波分复用系统的商业应用。l预计在2017年左右单波长400Gb/s的系统也会开始逐步商用，有效地解决运营商面临的网络业务流量及带宽持续增长的压力。n国内的发展中国相关研究和产业发展几乎和国际上同步1973年武汉邮电科学研究院开始研究光纤通信1978年，实用化的光纤光缆开发成功。1982年，国内第一条商用光纤线路在武汉建成，跨越武昌、汉阳、汉口，全长13.3km，传输速率8.448Mb/s时间时间主要技术特点主要技术特点地点地点1982年年8.448Mb/s，波长850nm，多模光纤武汉武汉1983年年34Mb/s，波长1300nm，多模光纤武汉武汉1986年年34Mb/s，单模光纤汉口汉口荆州荆州1992年年140Mb/s合肥合肥芜湖芜湖1993年年565 Mb/s上海上海无锡无锡1998年年SDH 2.5Gb/