光纤通信-第1章 概述.pdf

开场白

拜个晚年
希望新的一年里有新的收获
解题Vs.解决问题
知识vs.学习知识
课程说明
要求
考试开卷
作业（or实验）

2011-2-271
第1章概述

1.1光纤通信的历史和现状
1.2光纤通信的优点和应用领域
1.3光纤通信系统的基本组成
1.4光纤通信的发展和未来

2011-2-272
本章要点

1.理解光纤通信的基本概念、光纤通信所使
用的光波的频率；
2.了解光纤通信的历史及发展情况；
3.知道光纤通信的优点及原因；
4.掌握光纤通信系统的各组成部分及功能。

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1.1光纤通信的历史和现状
一.探索时期的光通信
.目视光通信阶段
.利用大气来传播可见光，由人眼来接收。
.3千多年前，中国古代的烽火台
.1650年，望远镜
.1791年，法国人发明了灯信号和灯语
.欧洲人的旗语
.信号弹,交通灯
新疆呼图壁县境内的烽火台
良夜颐宫奏管簧，无端烽火烛穹苍。
可怜列国奔驰苦，止博褒妃笑一场！
光电话通信阶段
.现代光通信的历史，一般都从光电话的发明开
始算起。1880年，美国人贝尔（Bell）发明了
用光波作载波传送话音的“光电话”。
.利用太阳光作光源，用硒晶体作为光接收器件，成
功进行了光电话的实验，传输距离200多米。
.意义：利用光波作为载波传送信息是可行的。

.要解决两个问题
.有稳定的、低损耗的传输媒质
光在大气中的传送要受到气象条件的很大限
制使信号传输受到很大阻碍。
.高强度的、可靠的光源
太阳光、灯光等普通的可见光源，都不适合
作为通信的光源。
光源的探索阶段
认识一下激光
激光（LASER）：LightAmplificationby
StimulatedEmissionofRadiation------------
受激辐射的光放大。
它基于伟大的科学家爱因斯坦在1916年提出的
一套全新的理论。
频率稳定，约为300THZ。这种光的频率比已经
广泛应用的微波（1GHz～40GHz）的频率高近万
倍。激光来传送信息从理论上来说，通信的容
量可以比微波通信的容量也大近万倍！
和普通光源相比，激光的优点
(1)单色性好：
频率范围极窄，发散角很小，只有几
毫弧，激光束几乎就是一条直线。氦氖激光
的谱线宽度，只有10-8nm，颜色非常纯。这
种光波在光纤中传输产生的噪声很小。
(2)相干性高
从激光器发出的光可以步调一致地向同
一方向传播，可以用透镜把它们会聚到一点
上，把能量高度集中起来，送入光纤。
(3)方向性强
几乎是一束平行线。如果把激光发射到
月球上去，历经38.4万公里的路程后，也只
有一个直径为2km左右的光斑。

2011-2-279
.1960年7月8日，美国科学家梅曼发明了第一台
红宝石激光器(LASER)，给光通信带来了新的
希望，研究现代化光通信的时代开始。（在室
温下不能连续工作）
.1970年，贝尔研究所的林严雄等人研制出能在
室温下连续工作的半导体激光器。

激光器的发明和应用，使沉睡了80年的光通
信进入一个崭新的阶段。
.传输光路的探索

第一种方式:使激光在大气中传输
通信能力和质量受周围大气环境的影响很大，如
雨可造成30dB/km的损耗，浓雾衰减可达120dB/km

10dB/km的损耗意味着输入的信号传送1公里后
只剩下十分之一
20dB/km的损耗意味着输入的信号传送1公里后
只剩下百分之一
30dB/km的损耗意味着输入的信号传送1公里后
只剩下千分之一
第二种方式：把光束限制在特定空间
透镜波导：

图透镜波导
.反射镜波导：用与光束传输方向成45度角的两
个平行反射镜代替透镜而构成。

首先：现场施工中校准和安装十分复杂；
其次：地面活动对波导影响很大
必须把波导深埋或选择在人车稀少的地区使用。
二．现代光通信——光纤通信
.光纤的发展
.光纤即玻璃纤维（透明度很高的石英玻璃丝），
人们用它制造了医疗上用的内窥镜，如做成胃
镜，可以观察到距离体内1米左右的情况。但是
它的衰减损耗特别大，只能传输很短的距离。
直到20世纪60年代，最好的光纤的损耗仍在
1000dB/km以上。这是不能用于通信的。

.1966年7月，英籍华裔学者高锟大胆预言：只要
能设法降低玻璃纤维的杂质，就有可能使光纤的
损耗从1000dB/km降低到20dB/km，甚至更低，
从而可以用于通信。
光纤通信发明家高锟(左)
1998年在英国接受奖章

2011-2-2715
.1970年美国康宁公司用高纯石英生产出世界上
第一根低损耗光纤（20dB/km），开创了光纤通信
的新篇章。
.1970年被称为光纤通信元年。

.1972年，康宁公司4dB/km
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