光纤通信1资料

1、目 录第1章 绪论(xln) 第2章 光纤和光缆 第3章 无源光器件第4章 光放大器第5章 光源与光发送机第6章 光检测器与光接收机第7章 系统设计第8章 光纤通信网1共三十二页光纤通信发明家高锟(左)1998年在英国(yn u)接受IEE授予的奖章第1章 绪论(xln)2共三十二页国际上光纤通信(un xin tn xn)的主要发展方向掺饵光纤放大器（EDFA）波分复用（WDM）非零色散(ssn)光纤（NIDSF）光电集成（OEIC）3共三十二页图1.1 数字光纤通信系统(xtng)示意图（单向）案 例4共三十二页1.1 光通信的发展史1.2 光纤通信的基本概念 1.3 光波的电磁(dinc

2、)频谱1.4 光纤通信的优点和缺点1.5 光纤通信的系统组成 1.6 全光网络习 题第1章 绪论(xln)5共三十二页1.1 光通信的发展史1.1.1 早期的光通信 1. 烽火通信 2. 贝尔的光电话(dinhu)（1880年）1.1.2 光纤通信 返 回 6共三十二页贝尔电话(dinhu)系统7共三十二页 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(tjng)，奠定了现代光通信光纤通信的基础。 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

3、耗光纤”这一发展(fzhn)方向1.1.2 光纤通信8共三十二页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，系统采用GaAlAs激光器作为光源，多模光纤作为传输介质，速率为44.7 Mb/s，传输距离约为10 km。1980年，美国标准化FT-3光纤通信系统投入商业应用，系统采用渐变型多模光纤，速率为44.7 Mb/s。随后美国很快敷设了东西干线和南北干线，穿越22个州，光缆总长达5104 km。1976年和1978年，日本先后进行了速率为34 Mb/s，传输距离为64 km的阶跃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

4、统的试验。1983年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线，全长3400 km，初期传输速率为400 Mb/s，后来扩容到1.6 Gb/s。1988年，由美、日、英、法建成了第一条横跨大西洋TAT-8海底(hi d)光缆通信系统，全长6400 km。1989年建成了第一条横跨太平洋TPC-3/HAW-4海底光缆通信系统，全长13 200 km。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。9共三十二页1999年中国生产的82.5Gb/sWDM系统首次在青岛至大连开通，随后沈阳至大连的322.5Gb/sWDM光纤通信系统开通。2005年3.2Tb/s超大容量的光纤通信系统在上海至

5、杭州开通，是当时世界容量最大的实用线路。2008年10月8日，连接亚洲和美洲大陆的首个太级(Tb/s)海底光缆通信系统跨太平洋直达光缆系统(Trans-Pacific Express Cable Network，TPE)正式开通。该光缆通信系统由中国电信牵头发起，亚太地区多家主要电信运营商共同参与建设。TPE连接中国大陆及台湾地区、韩国和美国(mi u)，分别在上海、青岛、淡水、韩国巨济和美国(mi u)俄勒冈州Nedonna登陆，网络总线路长度约26000公里，该系统的初始容量为1.28Tb/s，设计容量为5.12Tb/s，TPE一期工程投资约5亿美元。能容纳1920万人同时通话，或者相当于

6、同时传递16万路高清电视信号。由于采用了当前最先进的多种通信技术，TPE将是首条可为客户提供中美间10G波长直连的光缆系统，不必中转日本，从而实现真正意义上的跨太平洋直达。10共三十二页光纤通信的发展可分为(fn wi)四个阶段第一阶段（19661976年），实现(shxin)了短波长（0.85m）、低速（45或34 Mb/s）多模光纤通信系统，无中继传输距离约10km。第二阶段（19761986年），光纤以多模发展到单模，工作波长以短波（0.85um）发展到长波长，实现了波长为1.31m、传输速率为140165Mb/s的单模光纤通信系统，无中继传输距离为50100km。第三阶段（198619

7、96年），实现了1.55m色散位移单模光纤通信系统。采用外调制技术，传输速率可达2.510Gb/s，无中继传输距离可达100150km。第四阶段（19962006年），主要研究的是光纤通信新技术，例如，超大容量的波分复用技术和超长距离的光孤子通信技术等。11共三十二页光纤通信的发展可分为五代(W Di)产品 第一代工作于0.85m波段(bdun)，最大通信容量约为500Mb/(skm)；第二代工作于1.31m波段，最大通信容量约为85Gb/(skm)；第三代工作于1.55m波段，最大通信容量约为1000Gb/(skm)；第四代采用光放大器增加中继距离，采用频分和波长复用技术增加比特率，最大通信

8、容量约为2000Gb/(skm)；第五代光弧子脉冲为通信载体，以光时分复用技术和波分复用技术联合复用为通信手段，以超大容量、超高速率为特征。 进入20世纪90年代以后，随着光纤通信与光波电子技术的发展，在全世界范围内掀起了第三代通信网全光通信网研究的潮流。12共三十二页 1.2 光纤通信(un xin tn xn)的基本概念光纤通信:利用光导纤维传输光波(gungb)信号的通信方式称为光纤通信。即以光波为载频，以光纤为传输介质的通信方式称为光纤通信。光导纤维简称为光纤。光纤是光发射机与光接收机之间的强大链路，链路能力可由香农哈特利定理算出 C=BWlog2(1+SNR) 式中 C运载信息能力，

9、单位为比特/秒(bps）； BW链路带宽（Hz=周期/秒）； SNR信噪比。返 回 13共三十二页13 光波(gungb)的电磁频谱波长与频率的关系为 波长常用单位(dnwi)有微米 、 纳米 、 埃。 14共三十二页 图1.2 电磁波频谱图15共三十二页16共三十二页光波的频率一般可达到10131014Hz，对应的波长在10100000nm之间。可进一步将光波细分为红外线、可见光和紫外线。红外线（波长为0.76 300m）： 这一波段的波长比人眼实际可见的光的波长要长得多。这一波段的信号主要用于光波通信、 红外制导、 电子(dinz)摄像及天文学。 目前光纤通信所使用的光波波长大约为1 m，

10、 主要位于近红外波段。 通常将小于1 m的红外波长称为短波长， 将大于1 m的红外波长称为长波长。 17共三十二页可见光（波长位于0.390.76 m）： 这一波段就是人眼实际可见的波长， 像自然光源(gungyun)(如太阳光)和白炽灯、 日光灯以及许多激光源(gungyun)(如He-Ne激光器)等装饰性的人造光源(gungyun)， 它们发出的光都是人眼可见的可见光。 紫外线（波长0.39 m）： 这一波段的波长比人眼实际可见的光的波长要短得多， 这一波段的信号很少应用于通信。 18共三十二页在今天的光纤通信(un xin tn xn)中最常用的波长是1.33um和1.55um，它们的相

11、应频率是多少？它们在整个电磁波谱中处在什么位置？例题(lt)：19共三十二页 在今天的光纤通信中最常用的波长(bchng)是1.33um和1.55um，它们的相应频率是多少？它们在整个电磁波谱中处在什么位置？例题(lt)：返 回 20共三十二页1.4 光纤通信(un xin tn xn)的优点 (1) 通信容量大。 (2) 传输(chun sh)距离长。 (3) 抗电磁干扰能力强，无串音。 (4) 抗腐蚀、耐酸碱。 (5) 重量轻， 安全， 易敷设。 (6) 保密性强。 (7) 原料资源丰富。 21共三十二页 1.抗拉强度(kn l qin d)低 2.光纤连接困难返 回 光纤通信(un xi

12、n tn xn)的缺点：22共三十二页1.5 光纤通信的系统(xtng)组成返 回 23共三十二页1.6 全光网络(wnglu) 全光通信网简称全光网。全光网是指网络中端到端用户节点之间的信号传输与交换全部保持着光的形式，即端到端的全光路，中间没有光/电转换器。数据从源节点到目的节点的传输过程都在光域内进行，而其在各网络节点的交换则使用高可靠(kko)、大容量和高度灵活的光交叉连接设备（OXC）。 24共三十二页全光网络(wnglu)的特点：(1) WDM全光网采用密集波分复用技术，可以充分利用光纤的带宽资源，有极大的传输容量和传输质量，且与现有的通信网有良好的兼容性。(2) 全光网结构简单，

13、端到端采用透明光通路连接，沿途没有光/电转换与存储，网络中许多光器件都是无源光器件，便于维护(wih)，可靠性高。(3) 全光网结构具备可扩充性和可重构性。 25共三十二页(4) 全光网以波长选择路由，各个连接是通过承载信息的波长来识别的，因此(ync)对传输速率、数据格式及调制方式均具有透明性，可提供不同的速率、协议、调制频率和制式的信号，同时兼容，允许几代设备（PDH/SDH/ATM）甚至IP技术共存，共同使用光缆基础设施。(5) 具有自动修复功能。全光网络(wnglu)的特点：返 回 26共三十二页本章(bn zhn)知识结构早期的光通信光纤通信的定义光波的电磁频谱光纤通信的优点和缺点系

14、统组成烽火通信贝尔的光电话 四个阶段五代产品光纤通信定义特点 全光网络概 述光通信的发展史光纤通信返 回 27共三十二页（1）光纤通信是利用 传输光波信号的通信方式。（2）目前(mqin)光纤通信的主要发展方向是 + + + 。（3）光纤通信所使用的光波波长为 、 及 ，主要位于 波段。（4）光纤通信系统由 、 和 三个主要部分组成。习 题 1.1 填空题28共三十二页（5） 是光发射机与光接收机之间的强大链路，其链路能力可由香农公式(gngsh) 算出，香农公式说明运载信息能力与 成正比。（6）载体的频率越高，信道的带宽就越 ，系统的信息传输能力就越 。 （7）系统的带宽用载频的百分比即 来表示。 （8）全光网具有 、 、 、 、 和 等优点 。 填空题返 回 29共三十二页1.2 什么是光纤通信？1.3 光纤通信有哪些优点？1.4 光纤通信系统由哪几部分组成，说明各部分作用。1.5 简述光纤通信的发展趋势。1.6 简述比较光纤通信各发展(fzhn)阶段的特点与差别。1.7 简述全光网络的定义及特点。习 题返 回 30共三十二页本单元(dnyun)结束！谢 谢！31共三十二页内容摘要目 录。习 题。