光纤通信第一章2014

1、BESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical CommunicationsBESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical Communications课程内容：课程内容：第一章第一章 概述概述 第二章第二章 光纤与光缆光纤与光缆 第三章第三章 通信用光器件通信用光器件 光纤通信发展的历史和现状；光纤通信系统的特点与应用；光纤通信系统的组成。光纤的基本原理；光纤的结构与特征；光纤的传输特性；光纤的材料与制造；光纤的选择；光缆。光源 光检测器 光无源器件 光放大器BESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical Communications第四章第四章 光纤通信系统光纤通信

2、系统第五章第五章 光纤通信网络光纤通信网络光发送机；光接收机；线路码型；光纤光缆的选型;系统设计。通信网的发展趋势；SDH传送网；WDM光网络； 光局域网和光城域网；宽带光接入网；智能光网络。课程内容：课程内容：BESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical Communications第六章第六章 光纤通信新技术光纤通信新技术课程内容课程内容光纤通信新技术；光纤通信的发展方向。BESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical Communications 第一章第一章 概述概述 2 2学时学时第二章第二章 光纤与光缆光纤与光缆 6 6学时学时第三章第三章 通信用光器件通信用光器

3、件 6 6学时学时第四章第四章 光纤通信系统光纤通信系统 8 8学时学时第五章第五章 光纤通信网络光纤通信网络 6 6学时学时第六章第六章 光纤通信新技术光纤通信新技术 2 2学时学时 学时分配（总学时：学时分配（总学时：3030学时）学时）BESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical Communications实践性教学安排（总学时：实践性教学安排（总学时：6 6学时）学时）实验一：数字信号光纤传输实验实验一：数字信号光纤传输实验 3 3学时学时 验证性验证性实验二：语音光传输系统实验实验二：语音光传输系统实验 3 3学时学时 综合性综合性 BESTI 北京电子科技学院 通信工程

4、系Optical Communications电子通信系统（第四版），王曼珠等译，电子工业出版社电子通信系统（第四版），王曼珠等译，电子工业出版社光纤通信技术，徐公权等译，机械工业出版社光纤通信技术，徐公权等译，机械工业出版社光纤通信系统，李履信光纤通信系统，李履信 沈建华沈建华 编著，机械工业出版社编著，机械工业出版社光纤通信，光纤通信， Gerd Keiser Gerd Keiser 李玉权等译，电子工业出版社李玉权等译，电子工业出版社Optical Fiber Communications, Third Rdition, Gerd Keiser, The Optical Fiber Co

5、mmunications, Third Rdition, Gerd Keiser, The McGraw-Hill Companies, IncMcGraw-Hill Companies, Inc光纤通信技术，光纤通信技术， Djafar K.Mynbaev Djafar K.Mynbaev 徐公权等译，机械工业出版社徐公权等译，机械工业出版社Optical-Fiber Communications Technology, Djafar Optical-Fiber Communications Technology, Djafar K.Mynbaev,Lowell L.Scheiner,K.M

6、ynbaev,Lowell L.Scheiner,科学出版社科学出版社教学参考书教学参考书BESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical Communications网站BESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical CommunicationsBESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical CommunicationsBESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical CommunicationsBESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical Communications三系304教研室，办公地址：1212张喆民联系方式：联系方式：BESTI 北京电子科技

7、学院 通信工程系Optical Communications1.1 光纤通信发展的历史和现状；1.2 光纤通信系统的特点与应用；1.3 光纤通信系统的组成BESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical Communications定义定义：光纤通信：光纤通信： 光纤通信系统：光纤通信系统： 1.1 1.1 光纤通信发展的历史和现状光纤通信发展的历史和现状BESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical Communications第一章 概述1.1 1.1 光纤通信发展的历史和现状光纤通信发展的历史和现状BESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical Communicat

8、ions第一章 概述 1.1 光纤通信发展的历史和现状光纤通信发展的历史和现状BESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical Communications第一章 概述BESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical Communications第一章 概述 1.2 光纤通信的发展概况光纤通信的发展概况BESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical Communications 1966 1966年年7 7月月，英藉、华裔学者高锟博士在，英藉、华裔学者高锟博士在PIEE PIEE 杂志杂志上发表了一篇十分著名的文章上发表了一篇十分著名的文章用于光频的光纤表面波用于光频的光纤

9、表面波导导，该文从理论上分析证明了用光纤作为传输媒体以，该文从理论上分析证明了用光纤作为传输媒体以实现光通信的可能性实现光通信的可能性，并设计了通信用光纤的波导结构，并设计了通信用光纤的波导结构 （即阶跃光纤）。并（即阶跃光纤）。并预言了光纤的衰耗系数降低到预言了光纤的衰耗系数降低到20dB/km 20dB/km 以下以下。 19701970年年，美国康宁公司生产出了每公里，美国康宁公司生产出了每公里衰减衰减20dB20dB的的光导纤维光导纤维，同年美国贝尔实验室实现了，同年美国贝尔实验室实现了GaAlAsGaAlAs半导体激半导体激光器光器室温下的连续工作。两项成果问世，揭开了光纤通室温下的

10、连续工作。两项成果问世，揭开了光纤通信的序幕。信的序幕。第一章 概述 1.2 光纤通信的发展概况光纤通信的发展概况BESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical Communications 高锟，华裔物理学家，生于中高锟，华裔物理学家，生于中国上海，祖籍江苏金山（今上海市金国上海，祖籍江苏金山（今上海市金山区），拥有英国、美国国籍并持中山区），拥有英国、美国国籍并持中国香港居民身份，目前在香港和美国国香港居民身份，目前在香港和美国加州山景城两地居住。高锟为光纤通加州山景城两地居住。高锟为光纤通讯、电机工程专家，华文媒体誉之为讯、电机工程专家，华文媒体誉之为“光纤之父光纤之父”，曾任香

11、港中文大学校，曾任香港中文大学校长。长。2009年，与威拉德年，与威拉德博伊尔和乔博伊尔和乔治治埃尔伍德埃尔伍德史密斯共享诺贝尔物理史密斯共享诺贝尔物理学奖。学奖。BESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical Communications 低损耗的熔石英光纤和长寿命的半导体激光器的低损耗的熔石英光纤和长寿命的半导体激光器的研制成功研制成功 1973197319761976： 0.85 0.85 m 多模光纤多模光纤 速率：速率：5050100Mbit/S, 10km100Mbit/S, 10km中继距离。中继距离。 单模光纤单模光纤 最低色散波长（最低色散波长（1.31.3m m）

12、传输容量传输容量增加了近增加了近1010倍倍 1976197619821982 1.30 1.30mm 多模和单模光纤多模和单模光纤 速率速率 140Mbit/S, 20 140Mbit/S, 2050km50km中继距离。中继距离。 第一章 概述 1.1光纤通信发展的历史和现状光纤通信发展的历史和现状BESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical Communications 最低损耗波长（最低损耗波长（1.55 1.55 m m），使无中继传输距），使无中继传输距离和传输容量又提高好几倍。离和传输容量又提高好几倍。 1982198219881988 1.310 1.310 m 实用

13、化单模光纤实用化单模光纤 准同步数字体系（准同步数字体系（PDHPDH）, 50km, 50km中继距离。中继距离。 光纤放大器、波分复用技术单模光纤光纤放大器、波分复用技术单模光纤 光纤放大器光纤放大器 波分复用波分复用 同步数字体（同步数字体（SDHSDH）, , 2.5Gbit/s 2.5Gbit/s高传输率容量（高传输率容量（100Gb/s100Gb/s） 80km 80km中中继距离无中继长距离（继距离无中继长距离（100km100km）。）。第一章 概述 1.1光纤通信发展的历史和现状光纤通信发展的历史和现状BESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical Communica

14、tions第五代光通信第五代光通信 相干光通信和孤立子光通信是第五代光通信，是相干光通信和孤立子光通信是第五代光通信，是跨入下世纪的光纤通信。跨入下世纪的光纤通信。 光强度调制方式和直接检测方式的非相干光光强度调制方式和直接检测方式的非相干光 相位调制方式和差分检测方式的相干光可使信号相位调制方式和差分检测方式的相干光可使信号传递得更远。传递得更远。 第一章 概述 1.2 光纤通信的发展概况光纤通信的发展概况BESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical Communications第一章 概述 1.1 光纤通信发展的历史和现状光纤通信发展的历史和现状BESTI 北京电子科技学院 通信

15、工程系Optical Communications第一章 概述 1.1 光纤通信发展的历史和现状光纤通信发展的历史和现状BESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical Communications第一章 概述 1.2 光纤通信的发展概况光纤通信的发展概况BESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical Communications第一章 概述 1.1 光纤通信发展的历史和现状光纤通信发展的历史和现状BESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical Communications第一章 概述 1.1 光纤通信发展的历史和现状光纤通信发展的历史和现状容量的发展过程容量的发展过程B

16、ESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical Communications业务种类业务种类模拟与数字应用的比例变化模拟与数字应用的比例变化第一章 概述 1.1 光纤通信发展的历史和现状光纤通信发展的历史和现状BESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical Communications运营商历年光纤需求量(单位：万芯公里)BESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical CommunicationsBESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical Communications1.2 1.2 光纤通信系统的特点与应用光纤通信系统的特点与应用1.2.1 1.2.1 特点：

17、特点： 波长波长1.3-1.6um1.3-1.6um，3E14 Hz 300000GHz 3E14 Hz 300000GHz 传输频带宽是微波频率的传输频带宽是微波频率的1000-100001000-10000倍倍光缆有多根光纤，高至光缆有多根光纤，高至10001000根根波分复用波分复用 128-200 128-200个波长个波长 Presented By The Fiber Optic Association2004, The Fiber Optic Association, Inc.Fiber Has More CapacityThis single fiber can carry mo

18、re communications than the giant copper cable!p n u m k M G T第一章 概述BESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical Communications 1310nm 0.35dB/km 1550nm 0.2dB/km 100 1310nm 0.35dB/km 1550nm 0.2dB/km 100200km200km 超低损耗光纤：超低损耗光纤：3000km3000km。光在光在SiOSiO2 2中传输，不受电磁场干扰。可工作在强中传输，不受电磁场干扰。可工作在强电、雷击、核辐射环境。电、雷击、核辐射环境。 光纤细、光缆轻光纤

19、细、光缆轻节约有色金属和能源经济效益好；节约有色金属和能源经济效益好；传输中光能泄露极微，难被非接触窃听。但已有传输中光能泄露极微，难被非接触窃听。但已有窃取信号方法。窃取信号方法。第一章 概述 1.2 1.2 光纤通信系统的特点与应用光纤通信系统的特点与应用BESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical Communications1.2.2 1.2.2 应用：应用：通信网：通信网：全球通信网、公共电信网、专用网、特殊通信网全球通信网、公共电信网、专用网、特殊通信网计算机局域网和广域网：计算机局域网和广域网：光以太网、城域网光以太网、城域网有线电视网：有线电视网：CATVCATV、双

20、向多功能网、双向多功能网接入网：接入网：电话、数据、视频、多媒体电话、数据、视频、多媒体第一章 概述 1.2 1.2 光纤通信系统的特点与应用光纤通信系统的特点与应用目前应用分类：BESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical Communications1.3 1.3 光纤通信系统的组成光纤通信系统的组成低速低速电信号电信号高速高速电信号电信号复用复用光发送光发送单元单元解复用解复用光接收光接收单元单元光信号光信号光信号光信号高速高速电信号电信号低速低速电信号电信号高速高速电信号电信号复用复用光接收光接收单元单元解复用解复用光发送光发送单元单元光信号光信号光信号光信号高速高速电信号电

21、信号低速低速电信号电信号低速低速电信号电信号 光纤通信系统主要包括三大部分：光发送、光纤通信系统主要包括三大部分：光发送、光接收和光传输设备。光接收和光传输设备。系统的组成：系统的组成：第一章 概述BESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical Communications第一章 概述 1.3 1.3 光纤通信系统的组成光纤通信系统的组成BESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical Communications10110710210610310510410410510310610210710110810010910-1101010-2101110-3101210-4101310-5101410-61015自由空间波长（自由空间波长（m）电力、电话电力、电话无线电、电视无线电、电视微波微波红外红外可见光可见光双铰线双铰线同轴电缆同轴电缆卫星卫星/微波微波AM无线电无线电FM无线电无线电频段频段划分划分传传输输介介质质电磁波谱的划分电磁波谱的划分第一章 概述 1.3 1.3 光纤通信系统的组成光纤通信系统的组成光纤通信的工作波长光纤通信的工作波长BESTI 北京电子科技学院 通信工程系Optical Communications电磁波波谱图电磁波波谱图第一章 概述 1.3 光纤通信系统的组成光纤通信系统的组成