数据通信_3_1(光纤通信和SDH).ppt

数据通信第三章 光纤通信及SDH 教师：孙国林 Email：guolin.sun@uestc.edu.cn 第三章 光纤通信及SDH 3.1 光纤通信的定义和历史 3.2 光纤通信的优点 3.3 光纤的构造、分类和导光原理 3.4 光纤通信的原理 3.5 光纤通信系统的组成 3.6 光纤通信系统的应用 3.7 SDH光通信系统 3.1 光纤通信的定义 光纤通信：利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信之目的 要使光波成为携带信息的载体，必须对之进行调制，在接收端再把信息从光波中检测出来。 3.1 光纤通信的定义 数字光纤通信系统基本上由光发送机、光纤与光接收机组成。 通信系统的基本模型 一个通信系统主要包括：终端设备、传输系统和交换节点三大部分。 一次通信的全过程： 发送端的电端机把信息（如话音）进行模/数转换，用转换后的数字信号去调制发送机中的光源器件LD，则LD 就会发出携带信息的光波。 即当数字信号为“1”时，光源器件发送一个“传号”光脉冲；当数字信号为“0”时，光源器件发送一个“空号”（不发光）。 光波经低衰耗光纤传输后到达接收端。在接收端，光接收机把数字信号从光波中检测出来送给电端机，而电端机再进行数/模转换，恢复成原来的信息。 3.1 光纤通信的历史 光纤通信的里程碑：1966年7月，英藉、华裔学者高锟博士（K.C.Kao）在PIEE 杂志上发表了一篇文章《用于光频的光纤表面波导》 该文从理论上分析证明了用光纤作为传输媒体实现光通信的可能性。只要解决好玻璃纯度和成分等问题，就能够利用玻璃制作光学纤维，从而高效传输信息。 更重要的是科学地予言了制造通信用的超低耗光纤的可能性，即加强原材料提纯，加入适当的掺杂剂，可以把光纤的衰耗系数降低到20dB/km 以下（当时世界上用于工业、医学方面的光纤，其衰耗在1000dB/km 以上） 光纤的衰减系数 光纤的衰减系数是指光在单位长度光纤中传输时的衰耗量，单位一般用dB/km。 衰减系数是光纤最重要的特性参数之一。因为在很大程度上它决定了光纤通信的传输距离。 高锟---光纤之父 高锟的重要论文 K. C. Kao, G. A. Hockham (1966), Dielectric-fibre surface waveguides for optical frequencies （《光频率介质纤维表面波导》）, Proc. IEEE 113 (7): 1151–1158. K. C. Kao, T. W. Davies (1968), Spectrophotometric Studies of Ultra Low Loss Optical Glasses - I: Single Beam Method, Journal of Scientific Instruments (Journal of Physics E) 2 (1): 1063–1068. DOI:10.1088/0022-3735/1/11/303 K. C. Kao (June 1986), 1012 bit/s Optoelectronics Technology, IEE Proceedings 133, Pt.J, No 3, 230–236. DOI:10.1049/ip-j 3.1 光纤通信的历史 1970年美国康宁玻璃公司根据高锟文章的设想，用改进型化学相沉积法（MCVD 法）制造出当时世界上第一根超低耗光纤，成为使光纤通信爆炸性竞相发展的导火索 虽然当时康宁玻璃公司制造出的光纤只有几米长，衰耗约20dB/km，而且几个小时之后便损坏了。但它找到了实现低衰耗传输光波的理想传输媒体，是光通信研究的重大实质性突破 3.1 光纤通信的历史 从光纤的衰耗看： 七O年：20 dB/km 七二年：4 dB/km 七四年：1.1 dB/km 七六年：0.5 dB/km 七九年：0.2 dB/km 九O年：0.14 dB/km 3.1 光纤通信的历史 从光器件看： 1970年，美国贝尔实验室研制出世界上第一只在室温下连续波工作的砷化镓铝半导体激光器，为光纤通信找到了合适的光源器件。 光接收器件从简单的硅PIN 光二极管发展到量子效率达90％的Ⅲ-Ⅴ族雪崩光二极管APD。 3.1 光纤通信的历史 从光纤通信系统看： 小容量?大容量 短距离?长距离 低水平?高水平 旧体制（PDH） ?新体制（SDH） 3.1 光纤通信的历史 1976年，美国在亚特兰大开通了世界上第一