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提纲 光纤通信的基本原理 光通信技术回顾及展望 光纤通讯史 1880年贝尔发明‘光话’，他以日光为光源，大气为传输媒介，传输距离是200米； 1881年贝尔发表了论文《关于利用光线进行声音的复制与产生》； 贝尔的光话始终没有实用化： 1、没有可靠的、高强度的光源； 2、没有稳定的、低损耗的传输媒介。 光纤通讯史 1960年，第一台相干振荡光源--红宝石激光器问世；1962年，半导体激光器问世； 1970年贝尔实验室制作出可以在常温下连续工作的铝镓砷（AlGaAs）半导体激光器。 光纤通讯史 直到60年代中期，优质光学玻璃的损耗仍高达1000dB/km，2x1081J，1047年太阳光能； 英国标准电信研究所的华裔科学家高锟博士于1966年发表了一篇论文，提出利用带有包层材料的石英玻璃光纤作为光通信媒介； 1970年美国康宁（Corning）公司制成损耗为20dB/km的低损耗石英光纤。 平面波的反射和折射 反射： ?1=?1` 折射： n 1 sin ?1 =n 2 sin ?2 全反射： sin ?1 = n 2 / n 1 光纤 在光纤的数值 孔径角内，以某一角度射入光纤端面，并能在光纤的纤芯到包层界面上形成全反射的传播光线就可称为一个光的传输模式。 光纤 多模光纤：突变型光纤 渐变型光纤（G.651） 单模光纤：标准常规光纤（G.652） 色散位移光纤（G.653） 非零色散位移光纤（G.655） 色散补偿光纤 光纤 短波长光纤：0.6~0.9nm 长波长光纤：1310~1550nm 吸收损耗 本征吸收 紫外吸收 红外吸收 散射损耗 瑞利散射 光纤损耗 模式色散（多模光纤） 材料色散（SiO2） 波导色散（波导结构） 提纲 光纤通信的基本原理 光通信技术回顾及展望 光纤类型和损耗谱 EDFA带宽 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 波长 (um) 损耗 (dB/km) 0.1 0.2 0.4 0.8 1.0 0 -20 -10 10 20 色散 (ps/nm-km) 损耗 (各类光纤) SMF DSF NZDF+ NZDF- G.652 G.653 G.655+ G.655- 光纤损耗=功率减弱 光纤色散=脉冲变形(时域),线性过程,可逆 光纤非线性=信号畸变(频域),非线性过程,不可逆 PMD =脉冲变形（时域），随机过程 影响传输性能的光纤特性 光源技术 1、标准而稳定的波长 要求有配套的波长监测和稳定技术 1、温度反馈控制法 2、波长反馈控制法 2、比较大的色散容纳值 1、直接调制技术 2、外调制技术 光源（激光器） 主要参数： 波长稳定性 色散容限 类型： 直接调制 EA调制 LiNO3调制 激光器的直接调制 调整注入电流 光信号输出 优点：结构简单，价 格便宜 缺点：引起频率啁啾， 传输距离短 光调制器 激光器的间接调制 光信号输出 电调制信号 优点：压缩谱线宽度，保证光谱质量 常用的外调制： EA；LiNbO3;M-Z; 频率啁啾的解决 光源—激光器的调制术 光信号的调制技术 光发送模块 光发送模块 光发送模块 光发送模块 光接收模块 光发、光收模块应用场合 掺铒光纤放大器 铒掺杂光纤 隔离器 WDM耦合器 Pin Pout lN l2 l1 lN l2 l1 隔离器 泵浦激光器 980nm,1480nm EDFA的工作原理 980 nm 1480 nm N 1 N 3 ~0 N 2 1550 nm 1550 nm 受激辐射 信号光 泵浦光 光纤通信设备使用注意事项 三、光通信技术回顾及展望 光纤传输：宽带、低损、无电磁干扰、 PDH：无国际规范、组网能力差、…… SDH：组网灵活、强大网管、自愈保护 PDH、SDH均为TDM，遇到电子瓶颈影响、…… DWDM：扩展传输容量的经济有效手段 OADM、OXC：波长交换的核心 ASON智能光网络：光的信息高速公路 光纤通信发展历程 * 光通信基础知识 北京研究所 黄晖 一、光（纤）通信原理 现代光通信--光话 1970年光纤通信元年 1970年光纤通信元年 通信容量大 中继距离长 保密性好 适应能力强 体积小、重量轻