1、光纖通信技術(shù)與光網(wǎng)絡(luò)教 材：光纖通信技術(shù)，孫學(xué)康著，人民郵電出版社參考書：光纖通信工程與工程管理 ，尹樹華 著，人民郵電出版社參考書：現(xiàn)代光纖通信與網(wǎng)絡(luò)教程，張寶富，人民郵電出版社考核辦法：期中和期末考試為閉卷考試，成績(jī)計(jì)算方法為：平時(shí)成績(jī)占10%，期中考試占20%，期末成績(jī)占70% 教師信息：王世普 教授 電話郵件：spwang spwang68 辦公室：軟件學(xué)院大樓1315第一章 概 述1.1 光纖通信的基本概念1.2 光纖通信的優(yōu)越性1.3 光纖通信系統(tǒng)的基本組成1.4 光纖通信的發(fā)展趨勢(shì)1.1 光纖通信的基本概念利用光導(dǎo)纖維傳輸光波信號(hào)的通信方式稱為光纖通信光

2、纖材料：主要是SiO2 (二氧化硅，石英）部分電磁波頻率劃分1.1 光纖通信的基本概念1.1 光纖通信的基本概念目前光纖通信的實(shí)用工作波長(zhǎng)在近紅外區(qū)，即0.81.8m的波長(zhǎng)區(qū)（對(duì)應(yīng)的頻率為375THz167THz） 三個(gè)低損耗窗口：0.85m（850nm） 1.31m（1310nm) 1.55m（1550nm）1.1 光纖通信的基本概念光通信的發(fā)展光電話：1880年，貝爾發(fā)明，可以說這是光通信的開端。貝爾光電話系統(tǒng)將弧光燈的恒定光束投射在話筒的音膜上，隨聲音的振動(dòng)而得到強(qiáng)弱變化的反射光束（調(diào)制）。用硅電池接收隨聲音變化的光信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲（解調(diào)）大氣是光傳輸通道，易受氣候（

3、雪、霧、雨）的影響1.1 光纖通信的基本概念1.1 光纖通信的基本概念光通信的發(fā)展反射波導(dǎo)與透鏡波導(dǎo)通信1.1 光纖通信的基本概念光通信的發(fā)展光纖通信理論的發(fā)展1966年，英籍華人高錕（K.C.Kao，當(dāng)時(shí)工作于英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)電信研究所）博士深入研究了光在石英玻璃纖維中的嚴(yán)重?fù)p耗問題，發(fā)現(xiàn)主要原因是：含有過量的鉻、銅、鐵與錳等金屬離子和其他雜質(zhì)拉制光纖時(shí)工藝技術(shù)造成了芯、包層分界面不均勻及其所引起的折射率不均勻同時(shí)還發(fā)現(xiàn)一些玻璃纖維在近紅外光區(qū)的損耗較小。獲2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)1.1 光纖通信的基本概念光通信的發(fā)展光纖的誕生在高錕理論的指導(dǎo)下，1970年美國(guó)康寧(Corning Incorpor

4、ated)公司拉出了第一根損耗為20dB/km的光纖（相當(dāng)于輸出功率只有輸入功率的1/100）。光纖通信的發(fā)展1977年，美國(guó)在芝加哥進(jìn)行了44.736Mbit/s的光通信實(shí)驗(yàn)；1978年，日本完成32.064Mbit/s和97.728Mbit/s光通信實(shí)驗(yàn)；1979年，美國(guó)AT&T和日本NTT均研制出了波長(zhǎng)為1.35m的半導(dǎo)體激光器。1.1 光纖通信的基本概念光通信的發(fā)展光纖通信的發(fā)展目前為第四代光纖系統(tǒng)，主要特征：采用光放大器(Optical Amplifier，OA)增加中繼距離采用波分復(fù)用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)技術(shù)提高傳輸容量。1.

5、2 光纖通信的優(yōu)越性傳輸頻帶寬，通信容量大光纖通信是以光纖為傳輸媒介，光波為載波的通信系統(tǒng)，其載波光波具有很高的頻率（10121016Hz）。如果用于傳輸電話（每路占4kHz），則可傳輸10億路以上的電話。光纖具有巨大的通信容量。1.2 光纖通信的優(yōu)越性傳輸損耗低、中繼距離長(zhǎng)目前，實(shí)用的光纖通信系統(tǒng)使用的光纖多為石英光纖，此類光纖在1.55m波長(zhǎng)區(qū)的損耗可低到0.2dB/km（相當(dāng)于輸出功率為輸入功率的95%），比已知的其他通信線路的損耗都低得多。因此，由其組成的光纖通信系統(tǒng)的無(wú)中繼距離也較其它有線介質(zhì)構(gòu)成的系統(tǒng)長(zhǎng)得多，可達(dá)200km。1.2 光纖通信的優(yōu)越性抗電磁干擾能力強(qiáng)電纜一般不能跟高壓

6、電線平行架設(shè)，也不能在電氣化鐵路附近等電磁干擾嚴(yán)重的環(huán)境鋪設(shè)。光信號(hào)集中在纖芯中傳輸，能抵抗任何電磁干擾。1.2 光纖通信的優(yōu)越性保密性能好對(duì)通信系統(tǒng)的重要要求之一是保密性好。電通信方式將產(chǎn)生電磁輻射，很容易被竊聽；無(wú)線通信方式的保密性更差。光信號(hào)在光纖內(nèi)部，不會(huì)產(chǎn)生輻射，一般不能竊聽。體積小，重量輕、原材料豐富1.2 光纖通信的優(yōu)越性光纖通信的缺點(diǎn)抗拉強(qiáng)度低光纖連接困難光纖怕水1.3 光纖通信系統(tǒng)的基本組成光纖通信系統(tǒng)的組成光纖通信系統(tǒng)主要由光發(fā)射機(jī)、光纖光纜、中繼器和光接收機(jī)組成。光發(fā)射機(jī)電發(fā)射機(jī)光收光發(fā)光接收機(jī)電接收機(jī)O/EE/O光纖光纖O/EE/O發(fā)送端接收端LD，LEDPIN，APD

7、光中繼器PIN：光電二極管；APD：雪崩光電二極管；LD：半導(dǎo)體激光器；LED：發(fā)光二極管1.3 光纖通信系統(tǒng)的基本組成光發(fā)射機(jī)的作用是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，并饋送進(jìn)入光纖中。光接收機(jī)的作用是接收來自光纖的光信號(hào)，并還原成原始的電信號(hào)。光纖的作用是為光信號(hào)的傳送提供傳送媒介(信道)，將光信號(hào)由一處送到另一處。中繼器分為電中繼器和光中繼器(光放大器)兩種，其主要作用就是延長(zhǎng)光信號(hào)的傳輸距離。1.3 光纖通信系統(tǒng)的基本組成光纖通信系統(tǒng)的分類按照調(diào)制信號(hào)的類型分類：模擬光纖通信系統(tǒng)數(shù)字光纖通信系統(tǒng)按照光源的調(diào)制方式分類：直接調(diào)制光纖通信系統(tǒng)間接調(diào)制光纖通信系統(tǒng)1.3 光纖通信系統(tǒng)的基本組成光纖通信系統(tǒng)的分類按照光纖的傳導(dǎo)模數(shù)量分類：多模光纖通信系統(tǒng)單模光纖通信系統(tǒng)按照系統(tǒng)的工作波長(zhǎng)分類：短波長(zhǎng)光纖通信系統(tǒng)長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖通信系統(tǒng)超長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖通信系統(tǒng)1.4 光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)下一代SDH節(jié)點(diǎn)：接入網(wǎng)、傳輸網(wǎng)的一體化，構(gòu)成業(yè)務(wù)層和傳送層一體化的SDH節(jié)點(diǎn)。密集波分復(fù)用（DWDM）：減少WDM波長(zhǎng)間的間隔，使復(fù)用的波長(zhǎng)數(shù)大幅增加（目前達(dá)到16