光通信精品课件

1、关于光通信第一张，PPT共三十五页，创作于2022年6月光通信原理任课教师：刘岚岚教材：光通信导论吴重庆编著 清华大学出版社主要参考教材：1.光纤通信系统顾婉仪,李国瑞 北京邮电大学出版社2.光纤通信导论 邱昆 电子科技大学出版社E-mail: llliu电话：51688200第二张，PPT共三十五页，创作于2022年6月2012年中国国际信息通信展览会PT/EXPO COMM CHINA 2012时间：2012年9月18日-9月22日地点：北京中国国际展览中心全球规模最大的ICT展览会之一，亚洲规模最大、最具影响力的世界级信息通信展。 信息通信产业作为推动经济发展与社会进步的重要力量，发挥着

2、越来越重要的作用。中国已经发展成为世界最重要的电信市场，运营着全球最大的用户量，汇聚着增长最快的各大制造商。随之而来的3G通信建设，3G终端研发以及3G应用的开发，给移动通信产业带来了众多发展契机。 /第三张，PPT共三十五页，创作于2022年6月2012年中国国际信息通信展览会信息通信服务和应用；信息通信交换、传输技术与设备；通信终端设备及配套产品；3G/超3G 移动通信技术及设备；宽带电信业务与电信增值服务；宽带无线接入；智能终端；下一代网络（NGN）、下一代互联网（NGI）、网络电视、网络游戏、IPTV、手机视频、互动娱乐产品及服务；行业信息化应用和解决方案；二维码技术；数码、音频、视频

3、、存储技术及产品；计算机硬件设备与软件产品；数据通信与网络技术、安全及相关产品；电信管理系统；光通信、光纤光缆；汽车电子；RFID；物流信息化技术与设备；通信电源、仪器仪表、通信机房用品、办公自动化设备；信息家电、家庭网络、数字化家庭；通信电子元器件；通信终端配件；其它信息通信配套产品；信息通信科研、设计、建设施工、咨询、统计、投资内容及产品等。 第四张，PPT共三十五页，创作于2022年6月光纤通信的概念 光通信的概念 光通信是利用光波来传送信息的。通信技术电通信光通信根据使用的电磁波频率范围分类：有线通信无线通信光纤通信是以光作为信息载体，以光纤作为传输介质的光信息传输技术。LASER通信

4、是通过某种媒体进行的信息传递。 第五张，PPT共三十五页，创作于2022年6月引 言一、光纤通信发展的历史和现状二、光纤通信的优点和应用第六张，PPT共三十五页，创作于2022年6月一、 光纤通信发展的历史和现状 1. 探索时期的光通信 在这个时期，美国麻省理工学院利用He-Ne激光器和CO2激光器进行了大气激光通信试验。由于没有找到稳定可靠和低损耗的传输介质， 对光通信的研究曾一度走入了低潮。 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。激光器的发明和应用， 使沉睡了80年的光通信进入一个崭新的阶段。 1880年，美国人贝尔(Bell)发明了用光

5、波作载波传送话音的“光电话”。贝尔光电话是现代光通信的雏型。 原始形式的光通信:中国古代用“烽火台”报警，欧洲人用旗语传送信息。 第七张，PPT共三十五页，创作于2022年6月2 现代光纤通信 指明通过“原材料的提纯制造出适合于长距离通信使用的低损耗光纤”这一发展方向 1966年，英籍华裔学者高锟(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用光纤(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。第八张，PPT共三十五页，创作于2022年6月光纤发明人高锟 Charles K.Kao论文：光频介质纤维表

6、面波导1966（Dielectric-Fiber Suface Waveguide for Optical Frequency)提出：制造石英光纤可实现光纤通信指出 三点： 光纤的容量很大 高纯石英光纤的损失可低达 20dB/km 单模光纤的原理构造高锟光纤之父第九张，PPT共三十五页，创作于2022年6月光纤通信发明家高锟(左)1998年在英国接受IEE授予的奖章第十张，PPT共三十五页，创作于2022年6月2009年诺贝尔物理学奖获得者英国华裔科学家高锟，美国科学家威拉德博伊尔和乔治史密斯。 瑞典皇家科学院说，高锟在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”取得了突破性成就，他将获得今年物

7、理学奖一半的奖金，共500万瑞典克朗（约合70万美元）；博伊尔和史密斯发明了半导体成像器件电荷耦合器件（CCD）图像传感器，将分享今年物理学奖另一半奖金。 第十一张，PPT共三十五页，创作于2022年6月 1970年，光纤研制取得了重大突破 1970年，美国康宁(Corning)公司研制成功损耗20dB/km的石英光纤。把光纤通信的研究开发推向一个新阶段。 1972年，康宁公司高纯石英多模光纤损耗降低到4 dB/km。 1973 年，美国贝尔(Bell)实验室的光纤损耗降低到2.5dB/km。1974 年降低到1.1dB/km。 1976 年，日本电报电话(NTT)公司将光纤损耗降低到0.47

8、 dB/km(波长1.2m)。 在以后的 10 年中，波长为1.55 m的光纤损耗： 1979 年是0.20 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。 第十二张，PPT共三十五页，创作于2022年6月1970年康宁研制出低损失光纤Corning 的3位科学家Dr.DonalKeck,Dr.Bob Maurer, Dr.Peter Schultz于1970年研制出低损失光纤. 光纤长度 (米) 29,28.1损失 (dB/km) 17, 18.2 芯直径(微米) 3.7(单模)(Dr.Keck的实验室记录)第十三张，P

9、PT共三十五页，创作于2022年6月 1970 年，光纤通信用光源取得了实质性的进展 1970年，美国贝尔实验室、日本电气公司(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。 1973 年，半导体激光器寿命达到7000小时。 1976年，日本电报电话公司研制成功发射波长为1.3 m的铟镓砷磷(InGaAsP)激光器。 1977 年，贝尔实验室研制的半导体激光器寿命达到10万小时。 1979年美国电报电话(AT&T)公司和日本电报电话公司研制成功发射波长为1.55 m的连续振荡半导体激

10、光器。 由于光纤和半导体激光器的技术进步，使 1970 年成为光纤通信发展的一个重要里程碑第十四张，PPT共三十五页，创作于2022年6月 实用光纤通信系统的发展 1976 年，美国在亚特兰大(Atlanta)进行了世界上第一个实用光纤通信系统的现场试验。 1980 年，美国标准化FT - 3光纤通信系统投入商业应用。 1976 年和 1978 年，日本先后进行了速率为34 Mb/s的突变型多模光纤通信系统， 以及速率为100 Mb/s的渐变型多模光纤通信系统的试验。 1983年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线。 随后，由美、日、 英、法发起的第一条横跨大西洋 TAT-8海底光缆通信系统于19

11、88年建成。 第一条横跨太平洋 TPC-3/HAW-4 海底光缆通信系统于1989年建成。从此，海底光缆通信系统的建设得到了全面展开，促进了全球通信网的发展。第十五张，PPT共三十五页，创作于2022年6月光纤通信的发展可以粗略地分为三个阶段： 第一阶段(19661976年)，这是从基础研究到商业应用的开发时期。 第二阶段(19761986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。 第三阶段(1986 )，这是以超大容量、超长距离为目标、全面深入开展新技术研究的时期。第十六张，PPT共三十五页，创作于2022年6月 3 光纤通信发展的现状 1976年美国在亚特

12、兰大进行的现场试验，标志着光纤通信从基础研究发展到了商业应用的新阶段。 此后，光纤通信技术不断创新：光纤从多模发展到单模，工作波长从0.85 m发展到1.31 m和1.55 m(短波长向长波长），传输速率从几十Mb/s发展到几十Gb/s。 随着技术的进步和大规模产业的形成，光纤价格不断下降，应用范围不断扩大。 目前光纤已成为信息宽带传输的主要媒质，光纤通信系统将成为未来国家信息基础设施的支柱。 在许多发达国家，生产光纤通信产品的行业已在国民经济中占重要地位。第十七张，PPT共三十五页，创作于2022年6月（1）中国最早从事光纤通信研究机构 中科院福州物质结构研究所 1972年开始 1975年下

13、马 武汉邮电科学研究院 1973年开始4 光纤通信在我国的情况第十八张，PPT共三十五页，创作于2022年6月1976年“邮电工业学大庆”展出光纤传输黑白电视邮电部长钟夫翔参观“邮电工业学大庆”展览会亲自验证光纤通信是否真实光纤通信成为邮电部重点科研项目发收实验装置提供单位：光纤: 中科院硅酸盐所, 武汉院激光器:上海光机所系统: 武汉院第十九张，PPT共三十五页，创作于2022年6月（2）我国厂商分布结构 我国的光纤生产企业主要以合资为主，包括武汉长飞、上海朗讯、西古、武汉邮科院（烽火通信,目前全球唯一集光电器件、光纤光缆、光通信系统和网络于一体的通信高技术企业 ）、武汉NEC、 南京华新藤

14、仓、深圳特发、成都中住、杭州富通、江苏法尔胜等。 我国的光缆生产起步较早，生产技术较为成熟。目前我国光缆厂家已超过150家。中国光缆产业正在逐步走向成熟，并已达到国际先进水平。 2011年1-12月，全国光缆的产量达1.38亿芯千米 。 武汉光迅科技股份有限公司(中国最大光通信器件供货商,前身是1976年成立的邮电部固体器件研究所 ) WTD（武汉电信器件有限公司, 光通信用半导体激光器组件、探测器组件、光发射/接收模块、光收发合一模块等 ）第二十张，PPT共三十五页，创作于2022年6月（3） 我国光纤通信技术的发展方向 新一代光纤及其系统 发展超高速商用系统 大力发展光接入网部分 超大容量

15、WDM系统 IP over SDH与IP over Optical 光器件将继续发展 最终实现光联网 第二十一张，PPT共三十五页，创作于2022年6月二、光纤通信的优点和应用 1. 光通信与电通信 通信系统的传输容量取决于对载波调制的频带宽度，载波频率越高，频带宽度越宽。光通信的主要特点 载波频率高；频带宽度宽（图 1 ） 光通信利用的传输媒质-光纤，可以在宽波长范围内获得很小的损耗。第二十二张，PPT共三十五页，创作于2022年6月图 1 部分电磁波频谱第二十三张，PPT共三十五页，创作于2022年6月光纤作为传输介质的优势拐弯：全反射一八七年英国物理学家丁达尔第二十四张，PPT共三十五页

16、，创作于2022年6月光纤作为传输介质的优势拐弯：全反射光纤的结构芯包层树脂被覆层cin1n2n0优势与问题第二十五张，PPT共三十五页，创作于2022年6月 2. 光纤通信的优点 容许频带很宽，传输容量很大 损耗很小， 中继距离很长且误码率很小 重量轻、 体积小 抗电磁干扰性能好 泄漏小， 保密性能好 节约金属材料， 有利于资源合理使用第二十六张，PPT共三十五页，创作于2022年6月 3. 光纤通信的应用 光纤可以传输数字信号，也可以传输模拟信号。光纤在通信网、广播电视网与计算机网，以及在其它数据传输系统中， 都得到了广泛应用。光纤宽带干线传送网和接入网发展迅速， 是当前研究开发应用的主要

17、目标。 光纤通信的各种应用可概括如下： 通信网 构成因特网的计算机局域网和广域网 有线电视网（CATV）的干线和分配网 数字机顶盒(STB-Set Top Box)，宽带双向的多媒体通信网。 综合业务光纤接入网第二十七张，PPT共三十五页，创作于2022年6月 ATMInternet骨干网DDN/ FRPSTN/ISDNTV业务分配节点(COT)业务接入节点（RT）网管SNMP与电信网管中心相连Q3100/1000ME1/BRA/PRA155M622M SDH典型应用之一：宽带综合业务光纤接入系统拓扑结构第二十八张，PPT共三十五页，创作于2022年6月某大学网络中心典型应用之二：作为校园网的

18、骨干传输网某校网络中心维护第二十九张，PPT共三十五页，创作于2022年6月光纤通信器件的发展过程雏形：古代烽火、手旗、灯光1880年 贝尔的光电话激光器(发送源）光纤(传输介质)1960 Maiman发明红宝石激光器1962 半导体激光器诞生(GaAs 870nm)70 年代室温工作LD(GaAsAI 850nm)1300、1550nm 多模LD单模LD1951 医用玻璃纤维(损耗1000dB/km)1966 高锟 理论预言1970 康宁制出低损耗光纤(20dB/km)1300(0.5dB/km),1550nm(0.2dB/km)低损耗窗口光纤开发单模光纤第三十张，PPT共三十五页，创作于2022年6月第三十一张