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1、第第1 1讲讲 光纤通信概述光纤通信概述概念：利用光纤传输光信号的通信方式1本章内容、重点和难点本章内容、重点和难点 光纤通信的发展现状。 光纤通信的光波波谱。 光纤通信系统的基本组成与分类。 光纤通信的特点与应用。 光纤通信的发展趋势。本章重点 光纤通信系统的基本组成。 光纤通信的特点。第第1 1章章 光纤光纤( (应用背景应用背景) )通信概述通信概述2学习本章的目的和要求学习本章的目的和要求 掌握光纤通信的概念。 了解光纤通信的产生及发展。 掌握光纤通信的组成及特点。第第1 1章章 光纤应用背景概述光纤应用背景概述31.1 1.1 光纤通信的发展简介光纤通信的发展简介1光纤通信发展的里程
2、碑1966年高锟博士发表的论文用于光频的光纤表面波导。理论上预言了低损耗光纤制作的可能性，被称为“光纤之父”，于2009年10月获诺贝尔物理学奖2光纤通信发展的实质性突破1970年美国康宁公司制造出当时世界上第一根超低损耗光纤。3光纤通信爆炸性的发展（1）光纤损耗1970年：20dB/km； 1972年：4dB/km；1974年：1.1dB/km； 1976年：0.5dB/km；1979年：0.2dB/km； 1990年：0.14dB/km。41.11.1 光纤通信的发展简介光纤通信的发展简介（2）光器件光发送器件： 砷化镓铝半导体激光器异质结条形激光器分布反馈式激光器（DFB-LD）和多量子
3、阱（MQW）激光器。光接收器件： Si-PIN APD。（3）光纤通信系统从小容量到大容量、从短距离到长距离、从PDH SDH DWDM。在智能光网络（ION）、光分插复用器（OADM）、光交叉连接设备（OXC）等方面也取得巨大进展。51.2 1.2 光纤通信的光波波谱光纤通信的光波波谱1 光波波谱光波是电磁波，光波范围包括红外线、可见光、紫外线，其波长范围为：300m6103m。可见光由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的连续光波组成，其中红光的波长最长，紫光的波长最短。波长再短就是X射线、射线。电磁波波谱图如图1-1所示。61.21.2 光纤通信的光波波谱光纤通信的光波波谱图1-1 电磁波
4、波谱图71.21.2 光纤通信的光波波谱光纤通信的光波波谱2光纤通信的光波波谱光纤通信的波谱在1.671014Hz3.751014Hz之间，即波长在0.8m1.8m之间，属于红外波段，将0.8m0.9m称为短波长，1.0m1.8m称为长波长，2.0m以上称为超长波长。(当前通信实用窗口为： 0.85m ,1.31m ,1.55m)各种单位的换算公式如表1-1所示。 表1-1 各种单位的换算公式c3108m/s1MHz（兆赫）106 Hz c/f1GHz（吉赫）109 Hz 1m（微米）106m1THz（太赫）1012Hz 1nm（纳米）109m1PHz（拍赫）1015 Hz1（埃）1010m8
5、1.3 1.3 光纤通信系统的基本组成与分类光纤通信系统的基本组成与分类1.3.1 光纤通信系统的基本组成所谓光纤通信，就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。数字光纤通信系统方框图如图1-2所示。由光发射机、光纤和光接收机组成。图1-2 数字光纤通信系统方框图91.3 1.3 光纤通信系统的基本组成与分类光纤通信系统的基本组成与分类光发射机的作用就是进行电/光转换，并把转换成的光脉冲信号码流输入到光纤中进行传输。光源器件一般是LED和LD。光纤：完成光波的传输。光接收机的作用就是进行光/电转换。光收器件一般是PIN和APD。101.3 1.3 光纤通信系统的基本组成与分类光纤通信系
6、统的基本组成与分类1.3.2 光纤通信系统的分类1按传输信号分类（1）数字光纤通信系统（2）模拟光纤通信系统2按波长和光纤类型分类（1）短波长（0.85m左右）多模光纤通信系统（2）长波长（1.31m）多模光纤通信系统（3）长波长（1.31m）单模光纤通信系统（4）长波长（1.55m）单模光纤通信系统111.4 1.4 光纤通信的特点与应用光纤通信的特点与应用1.4.1 光纤通信的特点（1）通信容量(C)大: Blog2 (1+S/N) ,B:信道的传输带宽；S/N：信噪比多模光纤的B：GHz量级；单模光纤：20T Hz量级；同轴电缆：几十M。目前光纤通信容量主要受端机的速率限制。实验上已实现
7、10TB/S 的传输。（2）中继距离长目前实用化的光纤损耗为0.4dB/km，对140Mb/s的单模光纤系统其中继距离为60Km,而同级别的同轴电缆为6Km。（3）保密性能好 （4）适应能力强（5）体积小、重量轻、便于施工和维护光纤外径为125微米，套塑后约1mm.6-12芯外径约12mm,重150Kg/km;同轴电缆外径47mm,18管同轴重量约为11吨/km（6）原材料来源丰富，潜在价格低廉，节省铜，铅等金属（7）光纤通信同样也存在着如下缺点： 需要光/电和电/光变换部分； 光直接放大难； 电力传输困难； 弯曲半径不宜太小； 需要高级的切断接续技术； 分路耦合不方便。121.5 光纤通信的
8、发展趋势1目前的进展情况（1）光纤通信的基础研究方面（2）光纤研制方面（3）无源光器件研制方面（4）光传输设备和系统的研究方面（5）光接入网的研究方面（6）理论研究方面131.5 光纤通信的发展趋势2发展趋势（1）向超高速系统发展（2）向超大容量WDM系统演进（3）向光传送网方向发展（4）向G.655光纤发展（5）向宽带光纤接入网方向发展14附1：分贝n定义：表示信号功率比的一种方法n功率比(dB)=10logP2/P1 P2:输出功率；P1参考功率n优点：分贝的对数特性使得一个很大的比值可以使用一个相对简单的办 法 来表示n例子：功率比10N10210.50.110-NdB+10N+10+30-3-10-10N15附2：分贝毫瓦(dBm)n分贝指的是比值或相对单位，表示不了绝对功率 。光纤通信中最常用的表示绝对功率值的单位是 分贝毫瓦(dBm)，指相对于1mw的功率值。n定义为：分贝毫瓦(dBm) = 10logP/1mw；显然， 0 dBm = 1mw功率(mw)10010210.50.10.01值(dBm)+20+10+30-3-10-2016
