光纤通信第一章绪论.doc

课程介绍 光纤通信:以光为载波,以光纤为传输介质的通信方式. 光纤通信的发展历史非常短暂，但发展速度却非常惊人，它以独特的优点引领了通信领域的一次革命，成为了现代通信网的主要支柱。 光纤通信既是高新技术也是实用技术，是通信技术专业一门重要的专业课程。 本书的主要内容包括： （1）光纤通信的原理及其发展; （2）光纤通信的物理学基础; （3）光纤的传输理论和特性; （4）光检测器和光发射机,光检测器和光接收机; （5）光纤通信系统的组成﹑设计和工程; （6）介绍了SDH技术﹑WDM技术﹑光放大与色散补偿技术和其他高新技术在光纤通信中的应用. 第1章光纤通信概述 本章内容 1.1 光纤通信及系统组成 1.2 光纤通信的发展历史 1.3 光纤通信的特点和应用 1.4 光纤通信的发展趋势 1.5 光纤通信认知 小结、习题 1.1光纤通信及其系统组成 1、光纤通信的基本概念 通信科学的发展历史悠久。通信系统将信息从一个地方传送到另一个地方，不管这两个地方相隔距离有多远。传递信息的载体：电磁波。根据使用的电磁波的波长或者频率范围，可将通信技术分为电通信和光通信两类。 电通信又分为有线通信和无线通信，这是两种相当成熟的通信技术。通信技术发展过程中，围绕着增加信息传输的速率和距离，提高通信系统的有效性、可靠性和经济性方面进行了许多工作，取得了卓越的成就。 光通信是光纤通信的简称。利用光导纤维传输光波信号的通信方式，称为光纤通信。光纤通信是工作在近红外区，其波长是0.8～1.8μm，对应的频率为167～375THz。光纤通信技术的发展十分迅速，已经起到了举足轻重的地位，发展前景十分广阔。 光通信技术就是当代通信技术发展的最新成就，已成为现代通信的基石。目前广泛使用的光通信方式是利用光导纤维传输光波信号的通信方式。这种通信方式称为光纤通信。 2光纤通信系统的组成 光纤通信系统工作原理如图1-4-1所示。系统主要包括3大部分，即光发送设备图1-4-1光纤通信系统的组成、光接收设备和光传输设备。光发送设备主要有驱动器和光源，其作用是把电端机输入的电信号对光源进行调制，使光源产生出与电信号相对应的光信号进入光纤。光接收设备主要有光检测器和放大器。当光信号通过光纤到达光接收设备时，光检测器把光信号转换为相应的电信号，经放大后进入电端机。在没有中继器的短距离通信系统中，传输设备指的是光缆。在远距离通信系统中，为了补偿光纤的损耗并消除信号失真与噪声的影响，光缆经过一定距离需加装中继器。中继器由光检测器、电信号放大器、判决再生电路、驱动器和光源等组成，其作用是将光信号变成电信号，经过放大和再生，然后再变换成光信号送入下一段光纤中。 图示为简化的光纤通信系统模型，由图中可以看出一个光纤通信系统通常由电发射机、光发射机、光接收机、电接收机和光纤构成的光缆组成。 1.2光纤通信的发展史 利用光进行通信并不是一个新概念，我国古代使用的烽火台就是大气光通信的最好例子。后来的手旗、灯光，甚至交通红绿灯等均可划入光通信的范畴，但可惜它们所能传递的距离和信息量都是十分有限的。 近代光通信的雏形可追溯到1880年Bell发明的光电话，他用太阳光作为光源、硒晶体作为光接收检测器件，通过200m的大气空间成功地传送了语音信号。虽然在以后的几十年中，科技工作者对Bell的光电话具有浓厚的兴趣，但由于缺乏合适的光源及严重的大气衰减，这种大气通信光电话未能像其他电通信方式那样得到发展。 ?古代：原始光通信——烽火台、旗语等 ?1966年高锟博士——提出了设想 ?1970年，美国康宁玻璃公司研制出损耗为20dB／km的石英光纤，光通信的元年 ?从1970年至今共经历了五个发展阶段（五代） 五个阶段 ?第一代70年代开始， ?1977年BELL LAB This installation was the worlds firstlightwavesystemto provide a full range of telecommunications service —voice, data, and video —over a public switched network. The system, extending about 1.5 miles under downtown Chicago, used glass fibers that each carried the equivalent of 672 voice channels. ?1984年：0.85μm波长、多模光纤、速率范围在50~100Mbps，中继距离为10km。 ?第二代80年代中后期：1.3μm长波长、单模，中继距离50km，速率为1.7Gbps。 ?第三代1990年：1.55μm、单模、中继距离超过100km，