第一讲 光信号与光纤

主讲人：XXXXXXX教研室手机：QQ：光传输技术及应用0.1课程简介Opticaltransmissiontechnology信息学院

现代移动通信教研室主讲人：xxx绪章解惑关于这门课程你一定想知道3.这门课怎么学？4.学完后，我们可以胜任哪些就业岗位？1.为什么我们要学习本门课程？2.本门课程学习结束后你将掌握哪些内容和技能？0.1课程简介内容分布项目三波分、OTN基础与虚拟仿真项目二SDH原理与应用项目一初识光传输项目四OTN组网实务项目五IP承载与PTN项目六SDN技术0.1课程简介解惑1.为什么我们要学习本门课程？2.本门课程学习结束后你将掌握哪些内容和技能？3.这门课怎么学？4.学完后，我们可以胜任哪些就业岗位？关于这门课程你一定想知道0.1课程简介这门课程怎么学？0.1课程简介这门课程怎么学？0.1课程简介这门课程怎么学？0.1课程简介解惑1.为什么我们要学习本门课程？2.本门课程学习结束后你将掌握哪些内容和技能？3.这门课怎么学？4.学完后，我们可以胜任哪些就业岗位？关于这门课程你一定想知道0.1课程简介

胜任岗位光传输技术及应用

光纤通信

接入网技术对应岗位：传输与接入工程师现代移动通信技术专业核心课程（64学时）0.1课程简介项目一

初识光传输主讲人：XXX光传输技术及应用OpticaltransmissiontechnologyandApplication1.1光信号与光纤1.2光传输入门目录CONTENTS光传输技术及应用OpticaltransmissiontechnologyandApplication1.1光信号与光纤光传输技术及应用OpticaltransmissiontechnologyandApplication点击此处添加章节的描述内容，言简意赅，字数不超过50字，20号字。点击此处添加章节的描述内容，言简意赅，字数不超过50字，20号字。点击添加标题内容提要

项目一初识光传输OpticaltransmissiontechnologyandApplication1.1.1什么是光信号1.1.2光纤通信的那些事1.1.3光纤接口认知1.光纤通信的定义2.电磁波的概念与光波的定义（重点、难点）3.最后学习了光通信的三个通信窗口点击此处添加章节的描述内容，言简意赅，字数不超过50字，20号字。点击此处添加章节的描述内容，言简意赅，字数不超过50字，20号字。点击添加标题1.1.1什么是光信号

Q1:小伙伴们知道什么是光纤通信吗？

——定义

：光纤通信是以光波为信息载体，以光纤为传输媒介的一种通信方式。

项目一初识光传输OpticaltransmissiontechnologyandApplication点击此处添加章节的描述内容，言简意赅，字数不超过50字，20号字。点击此处添加章节的描述内容，言简意赅，字数不超过50字，20号字。点击添加标题一.什么是光信号？

1873年，花去麦克斯韦几年心血的电磁学理论正式出版，这是人类对电磁现象探索研究的系统总结。麦克斯韦大胆地宣布，世界上存在一种尚未被人发现的电磁波，它看不见摸不着，但却充满整个空间。麦克斯韦的这一预言，震动了整个物理学界，然而，大多数科学家对电磁理论的正确性抱着怀疑态度。所以，电磁理论在相当长一段时间内得不到社会承认，因为它太不平常了。麦克斯韦接下来的生活充满了坎坷。他的学说不被承认，妻子又得了重病久治不愈，这双重打击使他身心憔悴。但他仍然坚信自己，不懈地宣传电子理论。1879年11月5日，天空格外阴沉寒冷，悲哀笼罩着麦克斯韦的寓所。在一片令人窒息的沉重的静寂中，麦克斯韦的心脏停止了跳动，终年48岁。麦克斯韦去了，带着他的遗憾和孤寂，也带着他的失望。麦克斯韦被普遍认为是对物理学最有影响力的物理学家之一。没有电磁学就没有现代电工学，也就不可能有现代文明。

麦克斯韦，全名是詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（JamesClerkMaxwell），英国著名物理学家、数学家。除了奠定电磁理论、开创经典电动力学之外，他还是统计物理学的奠基人之一。项目一初识光传输OpticaltransmissiontechnologyandApplication海因里希·鲁道夫·赫兹（HeinrichRudolfHertz，1857年2月22日－1894年1月1日），德国物理学家1.1.1什么是光信号

定义

光波：光传输世界中所谓的“光”，指的就是光波，通常是指电磁波谱中的可见光、红外线和紫外线。其真空中的波长约为400~760nm。光在真空中的传播速度为c=3×108m/s，是自然界中物质运动的最快速度。光纤通信中采用的光波波段通常为近红外区内的光波。波长：0.8～1.8μm。其中短波段光波的波长0.85μm，长波段光波的波长为1.31μm和1.55μm，这是目前所采用的光通信的三个通信窗口。一.什么是光信号项目一初识光传输OpticaltransmissiontechnologyandApplication1.1.1什么是光信号

为什么光通信的三个通信窗口选择这三个值呢？一.什么是光信号项目一初识光传输OpticaltransmissiontechnologyandApplication1.1.1什么是光信号

练一练1.以下不是光纤通信常用窗口波长的是？（）A.1310nm    B.1550nm  C.1510nm   D.850nm2.简答：什么光波？3.简答：什么是光纤通信？一.什么是光信号项目一初识光传输OpticaltransmissiontechnologyandApplication1.1.1什么是光信号

1.1.2光纤通信的那些事光传输技术及应用OpticaltransmissiontechnologyandApplication点击此处添加章节的描述内容，言简意赅，字数不超过50字，20号字。点击此处添加章节的描述内容，言简意赅，字数不超过50字，20号字。点击添加标题内容提要

1.光通信的由来（重点）2.光纤通信的发展阶段3.光纤通信系统4.什么是光纤5.光纤的工作原理—全反射6.光纤的分类7.色散

光传输技术及应用OpticaltransmissiontechnologyandApplication点击此处添加章节的描述内容，言简意赅，字数不超过50字，20号字。点击此处添加章节的描述内容，言简意赅，字数不超过50字，20号字。点击添加标题1.1.2光纤通信的那些事

1.光通信的由来

Q:你身边有哪些依靠光来进行通信，或者光纤通信的例子？

——古代：狼烟、烽火台、旗语近现代：光纤到户、移动通信网络、银行网络等专网光传输技术及应用OpticaltransmissiontechnologyandApplication★历史上，俄国人波波夫发送与接收第一封无线电报是在1896年。而美国人亚历山大·贝尔早在1876年申请电话专利之后，就想到利用光来通电话的问题。★1870年，英国物理学家廷德尔在实验中观察到了光沿着曲线传播的现象。这些现象引起了同样是英国物理学家的约翰·丁达尔的注意。经过他的研究，发现这是光的全反射作用，丁达尔现象启蒙了光纤的发展。当一束光线透过胶体，从入射光的垂直方向可以观察到胶体里出现的一条光亮的“通路”。后来人们造出一种透明度很高、粗细像蜘蛛丝一样的玻璃丝，当光线以合适的角度射入玻璃纤维时，光就沿着弯弯曲曲的玻璃纤维前进。这就是光纤的雏形。★1880年，贝尔利用太阳光作光源，大气为传输媒质，用硒晶体作为光接收器件，成功地进行了“光电话”的实验。在实验中，通话距离最远达到了213米。★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。但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。★1966年，英籍华裔学者高锟博士（K.C.Kao），见图1-4。在PIEE杂志上发表论文《光频率的介质纤维表面波导》，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，并预言了制造通信用的超低耗光纤的可能性。

1.光通信的由来★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。★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)。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。★1976年，美国在亚特兰(Atlanta)进行了世界上第一个实用光纤通信系统的现场试验。光传输技术及应用OpticaltransmissiontechnologyandApplication1.1.2光纤通信的那些事

第一阶段(1966~1976年)，这是从基础研究到商业应用的开发时期。第二阶段(1976~1986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(1986~1996年)，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。第四阶段（1996~至今）光纤通信系统由准同步数字系列（PDH）向同步数字系列（SDH）过渡，光纤通信系统的传输速率进一步提高。

2.光纤通信发展阶段光传输技术及应用OpticaltransmissiontechnologyandApplication1.1.2光纤通信的那些事

3.光纤通信系统光传输技术及应用OpticaltransmissiontechnologyandApplication1.1.2光纤通信的那些事

4.什么是光纤

光传输技术及应用OpticaltransmissiontechnologyandApplication

光纤，完整名称叫做光导纤维，英文名是OpticFiber。它是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。光纤的主要用途是通信。目前通信用的光纤，基本上是石英系光纤。光缆：是一定数量的光纤按照一定方式组成缆心，外包有护套，有的还包覆外护层，用以实现光信号传输的一种通信线路。即:由光纤(光传输载体)经过一定的工艺而形成的线缆。（1）纤芯位于光纤的中心部位，成分为高纯度的二氧化硅，掺有极少量掺杂剂。纤芯的折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯内传输。（2）包层位于纤芯的周围，其成分也是含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅。包层为光的传输提供反射面和光隔离，并起一定的机械保护作用。（3）涂覆层光纤的最外层，由丙烯酸酯、硅橡胶和尼龙组成。涂覆层保护光纤不受水汽的侵蚀和机械擦伤。1.1.2光纤通信的那些事

5.光纤的工作原理—全反射

光传输技术及应用OpticaltransmissiontechnologyandApplication全反射：当光线从光密媒质射向光疏媒质,且入射角大于临界角时,就会产生全反射现象。光纤就是利用这种全反射来传输光信号的。1.1.2光纤通信的那些事

3.光纤的分类光传输技术及应用OpticaltransmissiontechnologyandApplication1.1.2光纤通信的那些事

3.光纤的分类光传输技术及应用OpticaltransmissiontechnologyandApplication1.1.2光纤通信的那些事

1980年，国际上，包括中国学者都在讨论单模光纤与多模光纤到底哪种更好时，上海科技大学黄宏嘉院士认识到长波长单模光纤具有损耗低、色散小等优点，是远距离大容量通信系统的理想介质。以黄宏嘉院士为首的研究小组于1979年提出开展单模光纤研究的建议。该建议得到了上海市科委的支持，并将“单模光纤研究”列为上海市重点科研项目。至1982年5月进行了研究工作的第二阶段。以上海科大与上海石英玻璃厂协作，得到了电子23所的支持和合作。于1982年5月由上海市科委主持了由中国9个单位24名专家参加的鉴定工作。鉴定委员会认为，“此次单模光纤科研工作是基础性和开拓性的，不仅填补了中国在这个重要研究领域的空白，而且是以较快的速度赶上国际水平。”4.光纤的接口光传输技术及应用OpticaltransmissiontechnologyandApplication1.1.2光纤通信的那些事

5.色散光传输技术及应用OpticaltransmissiontechnologyandApplication定义1.3色散：在一根光纤中由于光源光谱成分中不同波长的光波，在传播时速度的不同所引起的光脉冲展宽的现象，即入射的光脉冲在接收端发生脉冲展宽并引起信号畸变造成失真的现象叫色散。（1）模间色散：在多模光纤中，即使是同一波长，不同模式的光由于传播速度的不同而引起的色散称为模式色散。（2）色度色散：是指光源光谱中不同波长在光纤中的群延时差所引起的光脉冲展宽现象。（3）偏振模色散：单模光纤中实际存在偏振方向相互正交的两个基模。当光纤存在双折射时，这两个模式的传输速度不同而引起的色散称为偏振模色散。1.1.2光纤通信的那些事

光传输技术及应用OpticaltransmissiontechnologyandApplication小任务：本小节中谈到了光通信的由来、光纤通信的发展阶段、