《光纤通信与数字传输》课件-01光纤通信的发展与现状

光纤通信与数字传输

第一讲：光纤通信的发展与现状-1

一、光纤通信发展史1/13光通信：利用光进行信息传输的一种通信方式。光通信的发展主要经历了三个发展阶段可视通信激光大气通信光纤通信1、可视通信2/13古代的烽火台、烟火传递单个信息18世纪末信号灯、船舰使用的灯塔、旗语等近代战争中的信号弹，抗战时期的消息树等1792年用中继器使机械代码信息传送100km，有效速率小于1b/s之后很长一段时间电取代了光电通信3/1319世纪30年代：电报、莫尔斯代码，传输速率3～10b/s，中继可达1000km1866年，第一条越洋电报电缆系统投入运营1876年，发明了电话，电信号通过连续变化电流的模拟形式传输1940年，第一代同轴电缆系统投入使用，3MHz系统，可传300路音频信号或1路视频信号，但当频率超过100MHz时，电缆损耗迅速增加1948年，4GHz的微波系统投入运营，利用1～10GHz的电磁载波及相关调制技术传递信号，可工作于100Mb/s1975年最先进同轴系统投入运营,速率可达274Mb/s，中继约1km到70年代，电通信获得的最大BL不超过100(Mb/s)·km2、激光大气通信4/1360年代初，人们利用二氧化碳激光器进行激光大气通信实验由于其传输介质是地球周围的大气层，而大气层又存在着对光的严重吸收，散射作用和天气变化影响等缺点，使得激光大气通信在通信距离、稳定性、可靠性方面受到严重影响60年代中期一度振兴的激光大气通信研究处于停滞状态3、光纤通信5/13光纤(Fibre)——光导纤维的简称光纤通信——以光波为载波，以光导纤维为传输媒质的一种通信方式。容量频率f光波光波是人们最熟悉的电磁波，其波长在微米级，频率为1014Hz，紫外光、可见光、红外光属于光波的范畴电磁波波段划分和常用传输媒质-1频段和波段名称频率范围和波长范围传输媒质主要用途极低频(ELF)极长波30～3000Hz10000~100km有线线对，极长波无线电潜艇通信、矿井通信甚低频(TLF)超长波3～30kHz100~10km有线线对，超长波无线电潜艇通信、远程导航、远程无线电通信低频(LF)长波30kHz～300kHz10~1km有线线对，长波无线电中远距离通信、地下通信、无线电导航等中频(MF)中波0.3～3MHz1000~100m同轴电缆，中波无线电调幅广播、导航、业余无线电高频(HF)短波3～30MHz100~10m同轴电缆，短波无线电调幅广播、移动通信、军用通信等6/13电磁波波段划分和常用传输媒质-2频段和波段名称频率范围和波长范围传输媒质主要用途甚高频(VHF)超短波30~300MHz10~1m同轴电缆，超短波无线电调幅广播、电视、移动通信、电离层散射通信微波特高频(UHF)分米波0.3~3GHz10~1dm波导，分米波无线电微波接力、移动通信、空间遥测雷达、电视超高频(SHF)厘米波3~30GHz10~1cm波导，厘米波无线电雷达、微波接力、卫星和空间通信极高频(EHF)毫米波30~300GHz10~1mm波导，毫米波无线电雷达、微波接力、射电天文紫外、可见光、红外103~5×107GHz300μm~60Å光纤，激光空间传播光通信7/13光纤通信的光波波谱8/13红外光：波长λ>0.76μm紫外光：波长λ<0.4μm可见光：0.4μm

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λ<0.76μm

,其波长范围能被人眼感觉到目前光纤通信使用的波长范围是在近红外区内，即波长λ为:0.8~1.8μm频率f为:(3.75~1.67)×1014Hz可分为短波长段：0.85μm，（0.8~0.9μm）长波长段：1.31μm和1.55μm，（1.0~1.8μm）超长波长段：波长大于2.0μm这是目前所采用的三个通信窗口光纤通信的发展9/13光纤通信的问世，有两大难题：1、光源2、传光媒质第一个难题：光源很多，需相干光源，且工作稳定到1960年美国人Maiman发明了第一台红宝石激光器，但工作时间不长激光特点10/131、能量高度集中2、频率单一3、方向性好4、相干性好（频率、相位、偏振方向、传播方向一致）第二个难题：传输媒质11/131950年，光在光纤中传输问题开始了理论研究1951年，发明了医用光导纤维，但损耗太大60年代，提出许多方法，用气体透镜系列进行光限制传输1966年，英籍华人高锟(K.C.Kao)博士发表论文《用于光频的光纤表面波导》，提出：电沿着导线传输，光也能沿着线传，可利用SiO2石英玻璃制成低损耗光纤的设想。他揭示了低损耗光纤的可能性，使光通信的研究工作又获得了生机，此时期光纤杂质太高，其损耗超过了1000dB/km。第二个难题：传输媒质12/131970年，美国康宁公司研究出损耗为20dB/km的光纤，在1μm附近波长使光纤进行远距离传输成为可能。同时，在1970年美国AT&T公司发明了半导体激光器（GaAlAs），体积小，可在室温下连续工作，正好适应了这一要求。1970年被称为光纤通信的元年，高锟被称为光纤之父。致谢！13/13云南开放大学《