光纤通讯 第1章 概述.ppt

第1章　概述 1.1 光纤通信的基本概念 1.2 光纤通信的优越性 1.3 光纤通信系统的基本组成 1.4 光纤通信的发展趋势 信息技术（IT）的发展概况 信息技术与通信技术的关系 通信技术的发展概况 1837年，美国人塞缪乐.莫乐斯（Samuel Morse）成功地研制出世界上第一台电磁式电报机，将信息转换成一串或长或短的电脉冲传向目的地 。 1875年，苏格兰青年亚历山大.贝尔（A.G.Bell）发明了世界上第一台电话机。 1878年在相距300公里的波士顿和纽约之间进行了首次长途电话实验，并获得了成功，后来就成立了著名的贝尔电话公司。  1864年 英国麦克斯韦:电磁波的存在设想; 1888年 德国赫兹(H.Hertz):证实电磁波的存在; 1895年 意大利马可尼:传距仅数百米的无线通信; 1940年 美国CBS:彩色电视实验广播; 现代 无线通信遍及全球并通向宇宙  现代通信技术的代表 无线通信系统 UMTS（2G，3G，B3G） 卫星通信 微波通信 有线通信系统 PSTN DDN，FR，ATM 光纤传输系统 有线电视网 光纤通信发展 1880年 A.G.贝尔利用可见光做光电话机，证实光波可以携带信息 1960年 发明了新光源激光器后，极大的促进了光波通信的研究。 1.1 光纤通信的概念 利用光导纤维传输光波信号的通信方式称为光纤通信。 光波属于电磁波的范畴。 属于光波范畴之内的电磁波包括紫外线、可见光和红外线。 电磁波的 种类和名称 1.1 光纤通信的概念 图1-2 光波的波长范围 目前光纤通信的实用工作波长在近红外区，即08～18μm的波长区，对应的频率为167～375THz 1.1 光纤通信的概念 光导纤维（简称为光纤）本身是一种介质，目前实用通信光纤的基础材料是SiO2，因此它是属于介质光波导的范畴。 对于SiO2光纤，在上述波长区内的三个低损耗窗口，是目前光纤通信的实用工作波长，即0.85μm、1.31μm及1.55μm。 1.2 光纤通信的优越性 传输频带宽，通信容量大 传输损耗 抗电磁干扰的能力强 另外，光纤线径细、重量轻，而且制作光纤的资源丰富。  1.3 光纤通信系统的组成 目前采用比较多的系统形式是强度调制/直接检波（IM/DD）的光纤数字通信系统。 该系统主要由光发射机、光纤、光接收机以及长途干线上必须设置的光中继器组成。 1.3 光纤通信系统的组成 图1-3光纤数字通信系统示意图 1.3 光纤通信系统的组成 在点对点光纤通信系统中，信号传输过程： （1）由电发射机输出的脉码调制信号送入光发射机，光发射机的主要作用是将电信号转换成光信号耦合进光纤。 光发射机中的重要器件是能够完成电-光转换的半导体光源，目前主要采用半导体激光器（LD）或半导体发光二极管（LED） 1.3 光纤通信系统的组成 （2）在通信系统的线路上，目前主要采用由单模光纤制成的不同结构形式的光缆，这是由于它具有较好的传输特性。 1.3 光纤通信系统的组成 （3）光接收机的主要作用是将光纤送过来的光信号转换成电信号，然后经过对电信号的处理以后，使其恢复为原来的脉码调制信号送入电接收机。 光接收机中的重要部件是能够完成光/电转换任务的光电检测器，目前主要采用光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管（APD）。 1.3 光纤通信系统的组成 （4）为了保证通信质量，在收发端机之间适当距离上必须设有光中继器。 光纤通信中光中继器的形式主要有两种，一种是光-电-光转换形式的中继器，另一种是在光信号上直接放大的光放大器。 1.4 光纤通信的发展趋势 先进的光纤通信技术必须建设和开发基于同步数字体系（SDH）和波分复用（WDM）的大容量超高速光纤传输网，并积极开展在光层上直接组网的光联网技术。 同步数字体系（SDH）是当前电信网的主要传输体制。 波分复用（WDM）系统由于可以在一根光纤上同时传送多个波长的信号，因而通信容量将有很大程度的提高。 1.4 光纤通信的发展趋势 普通的点到点的波分复用系统虽然有巨大的通信容量，但只提供了原始的传输带宽，必须要有灵活的节点才能实现高效灵活的组网能力。 光分叉复用器（OADM）和光交叉连接器（OXC）是靠光层面上的波长连接来解决节点的容量扩展问题的，单个节点容量可从160Gbit/s增加到10Tbit/s。 1.4 光纤通信的发展趋势 光传送联网的一个最新发展趋势是自动交换光网络（ASON），使光联网从静态光联网发展到自动交换光网络，使传统的传送网向业务网方向发展。 * 80年代以来，光纤通信在电信网中获得了大规模应用。光