光纖通信1第1章 光纖通信概述2本章內容、重點和難點

光纖通信的發展現狀。光纖通信的光波波譜。光纖通信系統的基本組成與分類。光纖通信的特點與應用。光纖通信的發展趨勢。本章重點光纖通信系統的基本組成。光纖通信的特點。本章難點光纖通信的光波波譜。第1章光纖通信概述3學習本章的目的和要求

掌握光纖通信的概念。了解光纖通信的發展史和我國光纖通信現狀。掌握光纖通信的組成及特點。第1章光纖通信概述4電通信（electricalcommunication）廣義的電通信指的是一切運用電波作為載體而傳送信息的所有通信方式的總稱，而不管傳輸所使用的介質是什么。電通信又可分為有線電通信和無線電通信。光通信（opticalcommunication）廣義的光通信指的是一切運用光波作為載體而傳送信息的所有通信方式的總稱，而不管傳輸所使用的介質是什么。光通信也可以分為利用大氣進行通信的無線光通信和利用石英光纖或塑料光纖進行通信的有線光通信。5光通信的發展史

18世紀60年代，英國發明第一架光電報機，利用日光作為光源，利用反光板的不同組合，通過空氣作為傳輸介質，傳遞相應的信息。

19世紀80年代，美國的貝爾發明了光學電話，他以日光作為光源，采用話筒的薄膜隨著聲音的振動而振動來實現聲光調制。從此之后，直到1960年以前，光通信的發展幾乎停滯不前，主要原因是碰到光源、光傳輸介質和光電檢測器等技術障礙。61.1

光纖通信的發展現狀

1．光纖通信發展的里程碑

1966年高錕博士發表的論文《用于光頻的光纖表面波導》。

2．光纖通信發展的實質性突破

1970年美國康寧公司制造出當時世界上第一根”超低損耗光纖”。

73．光纖通信爆炸性的發展（1）光纖損耗

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。81.1

光纖通信的發展現狀

（2）光器件

光發送器件：砷化鎵鋁半導體激光器→異質結條形激光器→分布反饋式激光器（DFB-LD）和多量子阱（MQW）激光器。光接收器件：Si-PIN→APD。（3）光纖通信系統

從小容量到大容量、從短距離到長距離、從PDH→SDH→DWDM。在智能光網絡（ION）、光分插復用器（OADM）、光交叉連接設備（OXC）等方面也取得巨大進展。91976年，美國在亞特蘭大開通了世界上第一個實用化光纖通信系統。

1985年，140Mbit/s多模光纖通信系統商用化。

1990年，565Mbit/s單模光纖通信系統進入商用階段。

1993年，622Mbit/s的SDH產品進入商用化。

1995年，2.5Gbit/s的SDH產品進入商用化。

1998年，10Gbit/s的SDH產品進入商用化；同年20Gbit/s和40Gbit/s的DWDM系統進入商用化。

2000年，以10Gbit/s為基群、總容量為320Gbit/s的DWDM系統進入商用化。10我國光纖通信現狀我國在20世紀70年代中期成立專業研究隊伍開展光纖通信的研究開發，在國家攻關計劃部門的重點項目支持下，有源光器件、無源光器件、光纖光纜、光纖通信系統的研究同步進行。在光器件方面，20世紀70年代后期，研制出1

310nm的激光器，隨后又研制生產了光纖活動連接器。在光纖方面，20世紀80年代初，先后研制成功多模光纖和常規的單模光纖，并生產出從4芯到12芯的層絞式光纜。在光纖通信系統方面，從20世紀70年代后期到80年代中期，先后完成了34Mbit/s和140Mbit/s復用設備（電端機）和光端機及傳輸系統的開發。1120世紀90年代初期，我國就開始了光纖通信系統的大規模建設，完成了“八縱八橫”國家干線，實現了我國現代化的電信網。研制出STM-1、STM-4復用設備，隨后完成了155Mbit/s和622Mbit/s全套網元及管理系統的開發。1998年完成10Gbit/sSDH傳輸實驗系統的開發。

波分復用系統的開發可以說是我國光纖通信系統開發的第三個階段。1993年進行4×622Mbit/sWDM系統的研制，1998年完成了8×2.5Gbit/sWDM系統的開發，隨后開發了16×10Gbit/sWDM系統。

OADM、OXC也在研發。目前，IPoverWDM幀結構和試驗平臺的研究工作也已經開始，8×2.5Gbit/s光時分復用（OTDM）實驗模型的研究工作也同時進行，下一代光纖通信網絡的研究已全面展開。121.2

光纖通信的光波波譜

1．

光波波譜光波是電磁波，光波范圍包括紅外線、可見光、紫外線，其波長范圍為：300μm～6×10?3μm。可見光由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種顏色的連續光波組成，其中紅光的波長最長，紫光的波長最短。波長再短就是X射線、γ射線。電磁波波譜圖如圖1-1所示。131.2

光纖通信的光波波譜圖1-1電磁波波譜圖141.2

光纖通信的光波波譜

2．光纖通信的光波波譜光纖通信的波譜在1.67×1014Hz～3.75×1014Hz之間，即波長在0.8μm～1.8μm之間，屬于紅外波段，將0.8μm～0.9μm稱為短波長，1.0μm～1.8μm稱為長波長，2.0μm以上稱為超長波長。

各種單位的換算公式如表1-1所示。15c＝3×108m/s1MHz（兆赫）＝106Hzλ＝c/f1GHz（吉赫）＝109Hz1μm（微米）＝10?6m1THz（太赫）＝1012Hz1nm（納米）＝10?9m1PHz（拍赫）＝1015Hz1?（埃）＝10?10m表1-1 各種單位的換算公式161.3光纖通信系統的基本組成與分類

1.3.1光纖通信系統的基本組成

所謂光纖通信，就是利用光纖來傳輸攜帶信息的光波以達到通信的目的。數字光纖通信系統方框圖如圖1-2所示。由光發射機、光纖、中繼器和光接收機組成。圖1-2數字光纖通信系統方框圖171.3光纖通信系統的基本組成與分類

光發射機的作用就是進行電/光轉換，并把轉換成的光脈沖信號碼流輸入到光纖中進行傳輸。光源器件一般是LED和LD。

光纖：完成光波的傳輸。

光接收機的作用就是進行光/電轉換。光收器件一般是PIN和APD。18光中繼器光中繼器的作用是補償光能的衰減，恢復信號脈沖的形狀。傳統的光中繼器采用的是光－電－光（O-E-O）的模式。通常把有再放大（re-amplifying）、再整形（re-shaping）、再定時（re-timing）這三種功能的中繼器稱為“3R”中繼器。這種方式過程煩瑣，不利于光纖的高速傳輸。自從摻鉺光纖放大器問世以后，光中繼實現了全光中繼，通常又稱為“1R”（re-amplifying）中繼器。目前光放大器已趨于成熟，它可作為lR中繼器（僅僅放大）代替3R中繼器，構成全光通信系統。191.3光纖通信系統的基本組成與分類

1.3.2光纖通信系統的分類

1．按傳輸信號分類（1）數字光纖通信系統（2）模擬光纖通信系統

2．按波長和光纖類型分類（1）短波長（0.85μm左右）<34M,多模(10Km)

（2）中波長（1.31μm）<140M多模系統25Km

（3）中波長（1.31μm）<565M單模系統30-50

（4）長波長（1.55μm）>565單模光纖系統80201.4光纖通信的特點與應用

1.4.1光纖通信的特點（1）通信容量大（2）中繼距離長（3）保密性能好（4）適應能力強（5）體積小、重量輕、便于施工和維護（6）原材料來源豐富，潛在價格低廉

（7）光纖通信同樣也存在著如下缺點：①需要光/電和電/光變換部分；②

光直接放大難；③電力傳輸困難；④彎曲半徑不宜太小；⑤需要高級的切斷接續技術；⑥分路耦合不方便。211.4光纖通信的特點與應用

1.4.2光纖通信的應用（1）光纖在公用電信網間作為傳輸線。（2）局域網中的應用。（3）光纖寬帶綜合業務數字網及光纖用戶線。（4）作為危險環境下的通信線。諸如發電廠、化工廠、石油庫等場所。（5）滿足不同網絡層面的應用。核心網層面、城域網層面、局域網層面等。（6）應用于專網。光纖通信主要應用于電力、公路、鐵路、礦山等通信專網。221.5光纖通信的發展趨勢

1．目前的進展情況（1）光纖通信的基礎研究方面（2）光纖研制方面（3）無源光器件研制方面（4）光傳輸設備和系統的