光纤通信原理与技术绪论.pptx

光通信原理与技术PRINCIPLEANDTECHNOLOGYOFOPTICALCOMMUNICATION什么是通信？“通”传送“信”信息；信息的传送基本组成：发送、传输、接收什么是通信？“通”传送“信”信息；信息的传送基本组成：发送、传输、接收1.《光纤通信(第三版)》GerdKeiser著一、光纤通信概述21光纤通信技术的发展史及现状2光纤通信系统概述二、光信号的传输特性122.1电磁场理论基础2.2几何光学理论2.3光纤中光信号的传输2.4阶跃光纤中的矢量模2.5阶跃光纤中的LP模2.6传播模式的一般特性2.7单模光纤三、光纤的传输特性123.1光纤的损耗3.2光纤的色散五、光检测器及光接收机125.1光发送机5.2光接收机5.3系统设计5.4PDH光通信系统5.5SDH光通信系统5.6波分复用系统六、光网络46.1SDH传送网6.2WDM光传送七、大气激光通信47.1概述7.2激光在大气信道中的传播问题7.3用于大气激光通信的关键器件和技术第一章绪论Charper1Introduction光纤通信系统：利用光纤光缆传输光波信号的通信方式。用光传递信息并不是什么新鲜的事。早在公元两千多年以前我们的祖先就在都城和边境堆起一些高高的土丘遇到敌人入侵就在这些土丘上燃起烟火传递受到入侵的信息各地诸侯看见烟火就立刻领兵来救援。其中还有著名的“周幽王烽火戏诸侯”的故事。这种土丘就叫烽火台它就是一种古老的光通信设备。古希腊的火炬墙由于人们无法解决光向四面八方散射时光强减弱和不能通过障碍物的问题（也就是没有找到合适的载体和光源）因此直到上世纪六十年代初光通信都没有什么重大的进展。它仅仅作为一种信号灯使用如:马路上的红绿灯、机场上的跑道标志灯和航标灯等等。1880年贝尔发明了第一个光电话系统通话距离213米激光器的发明和应用光通信进入一个崭新的阶段它具有亮度高、谱线窄、方向性好但由于大气通信受气象条件的影响通信不稳定大气光通信受阻人们将研究的重点转入到地下光波通信的实验先后出现过反射波导和透镜波导等地下通信的实验。但反射波导和透镜波导造价昂贵调整、维护困难。1870年英国物理学家丁达尔太阳光随着水流发生弯曲n水>n空气光发生全反射工作地点：英国标准电信研究所研究对象：光在石英玻璃纤维中的严重损耗问题损耗原因：1)玻璃纤维中含有过量的铬、铜、铁与锰等金属离子和其他杂质；2)拉制光纤工艺造成芯、包层分界面不均匀及其所引起的折射率不均匀新的发现：一些玻璃纤维在红外光区的损耗较小1970年美国康宁公司研制成功损耗20dB/km的石英光纤。1972年康宁公司高纯石英多模光纤损耗降低到4dB/km。1973年美国贝尔实验室的光纤损耗降低到2.5dB/km。1974年贝尔实验室将损耗进一步降低到1.1dB/km。1976年日本电报电话(NTT)公司将光纤损耗降低到0.47dB/km(工作波长1.2mm)。目前波长为1.55m的标准光纤损耗为<0.2dB/km。1970年美国贝尔实验室、日本电气公司(NEC)和前苏联先后研制成功室温下连续振荡的镓铝砷(GaAlAs)双异质结半导体激光器(短波长)。虽然寿命只有几个小时但它为半导体激光器的发展奠定了基础。1973年半导体激光器寿命达到7000小时。1976年日本NTT研制出波长为1.3µm的铟镓砷磷(InGaAsP)激光器。1977年贝尔实验室研制的半导体激光器寿命达到10万小时。1979年美国电报电话(AT&T)公司和日本NTT研制成功波长为1.55µm的半导体激光器。1976年美国在亚特兰大进行世界上第一个实用光纤通信系统的现场试验；1976年和1978年日本先后进行了速率为34Mb/s的阶跃多模光纤通信系统和速率为100Mb/s的渐变型多模光纤通信系统的试验；1980年美国标准化FT-3光纤通信系统投入商业应用；1983年铺设了纵贯日本南北的光缆长途干线；1988年由美、日、英、法发起的第一条横跨大西洋TAT-8海底光缆通信系统；1989年第一条横跨太平洋TPC-3/HAW-4海底光缆通信系统建成；现代通信方式示意图现代通信方式示意