光纤通信概述与发展趋势
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光纤通信概述和发展趋势
• 从一九七０年到现在虽然只有短短不到三十年的时间，但光纤通信技术 却取得了极其惊人的进展。用带宽极宽的光波作为传送信息的载体以实 现通信。然而就目前的光纤通信而言，其实际应用仅是其潜在能力的2 ％左右，尚有巨大的潜力等待人们去开发利用。
光纤通信概述和发展趋势
2 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：300μm～6×10−3μm。
光纤通信概述和发展趋势
• 1966年英籍华人高琨博士提出光导纤维的概念在全世界范围内掀起了 发展光纤通信的高潮。
• 1978年工作于0.8μm的第一代光波系统正式投入商业应用。 • 上世纪80年代初，早期的采用多模光纤的第二代光波通信系统问世。 • 1990年，工作于2.4Gb/s，1.55μm的第三代光波系统已能提供通信商业
光纤通信概述和发展趋势
从通信网来看 • 第一代为纯电信网 • 第二代通信网仅仅是用光纤代替铜线，使通信网的性能得到了某种改善
，而网络的拓扑骨架基本上之前的模式，光波通信的潜力尚未完全发挥 。 • 第三代通信网为全光通信网。1990年后，随着光纤与光波电子技术的 发展，新颖光纤与半导体功能光器件相继问世，掀起了发展全光通信网 的潮流。这种通信网中，不仅用光波系统传输信号，交换、复用、控制 与路由选择等亦全部在光域完成，由此构建真正的光波通信网。
3.1.2
光纤的分类方法很多，既可以按照 1. 光纤截面折射率分布来分类， 2. 光纤中传输模式数的多少 3. 光纤使用的材料 4. 传输的工作波长来分类。
光纤通信概述和发展趋势
• 1. 按光纤截面上折射率分布分类
• 按照截面上折射率分布的不同可以将光纤分为阶跃型光纤(StepIndex Fiber，SIF)和渐变型光纤(Graded-Index Fiber，GIF)
• 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、γ射线
。
光纤通信概述和发展趋势
电磁波波谱图
光纤通信概述和发展趋势
3 光纤
• 3.1 光纤的结构与类型 • 3.2 光纤的射线理论分析 • 3.3 光纤的损耗特性 • 3.4 光纤的色散特性 • 3.5 单模光纤 • 3.6 光纤的传输带宽 • 3.7 光纤连接器特性
光纤通信概述和发展趋势
1.3光纤通信的特点
• 传输频带宽，通信容量大。 • 中继距离远。 • 抗电磁干扰能力强，无串话。 • 光纤细，光缆轻。 • 资源丰富，节约有色金属和能源。 • 均衡容易。 • 经济效益好。 • 抗腐蚀、不怕潮湿。
光纤通信概述和发展趋势
1.4光纤通信系统的组成
光纤通信概述和发展趋势
光纤通信概述和发展趋势
3.1光纤的结构与类型
• 3.1.1
•光纤(Optical Fiber，OF)就是用来导光的透明介质纤 维，一根实用化的光纤是由多层透明介质构成的， 一般可以分为三部分：折射率较高的纤芯、折射率 较低的包层和外面的涂覆层
光纤通信概述和发展趋势
光纤光结纤通构信概示述和意发图展趋势
光纤通信概述和发展趋势
光纤的折射率分布
光纤通信概述和发展趋势
• 2.
• 按光纤中传输的模式数量，可以将光纤分为多 模光纤(Multi-Mode Fiber，MMF)和单模光纤(Single Mode Fiber，SMF)。 • 在一定的工作波上，当有多个模式在光纤中传 输时，则这种光纤称为多模光纤。
光纤通信概述和发展趋势
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单模和多模光纤结构示意图
光纤通信概述和发展趋势
• 3.
• 按光纤的工作波长可以将光纤分为 短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤。
光纤通信概述和发展趋势
• 4. 按ITU-T
• 按 照 ITU-T关于光纤类型的建议，可以将光纤分为G.651光纤(渐变 型多模光纤)、G.652光纤(常规单模光纤)、G.653光纤(色散位移光纤)、 G.654光纤(截止波长光纤)和G.655(非零色散位移光纤)光纤。
• 根据调制信号的类型，光纤通信系统可以分为模拟光纤通信系统和数字 光纤通信系统。
• 根据光源的调制方式，光纤通信系统可以分为直接调制光纤通信 系统和间接调制光纤通信系统。
光纤通信概述和发展趋势
• 根据光纤的传导模数量，光纤通信系统可以分为多模光纤通信系统 和单模光纤通信系统。
• 根据系统的工作波长，光纤通信系统可分为短波长(0.8～0.9μm)光 纤通信系统、长波长(1.0～1.7μm)光纤通信系统和超长波长(2μm以上)光 纤通信系统。
167～375THz。 光纤通信技术的发展十分迅速，已经起到了举足轻重的地位，发展
前景十分广阔。
光纤通信概述和发展趋势
1.2光纤通信的发展史
• 我国古代使用的烽火台就是大气光通信的最好例子。后来的手旗、灯光 甚至交通红绿灯等均可划入光通信的范畴。
• 近代光通信的雏形可追朔到1880年Bell发明的光电话。 • 但通信光电话未能像其它电通信方式那样得到发展。
业务。
光纤通信概述和发展趋势
• 第四代光波系统以采用光放大器(OA)增加中继距离和采用频分与波分复 用(FDM与WDM)增加比特率为特征。
• 第五代光波通信系统的研究与发展也经历了20多年历程，已取得突破 性进展。它基于光纤非线性压缩抵消光纤色散展宽的新概念产生的光孤 子，实现光脉冲信号保形传输。
光纤通信概述和发展 趋势
光纤通信概述和发展趋势
• 1.1什么是光纤通信 • 1.2光纤通信的发展史 • 1.3光纤通信的特点 • 1.4光纤通信系统的组成 • 1.5光纤通信的发展趋势
光纤通信概述和发展趋势
1.1什么是光纤通信
利用光导纤维传输光波信号的通信方式，称为光纤通信。 光纤通信是工作在近红外区，其波长是0.8～1.8μm，对应的频率为
光纤通信概述和发展趋势
1.5光纤通信的发展趋势
• 国家863计划通信技术主题专家组副组长 纪越峰 ：在高速光传输方面， 目前已实现了10.96Tbit/s（274波×40Gbit/s）的实验系统；在超长距离 传输方面，已达到了4000km无电中继的技术水平
• 我国已成为世界上为数不多的几个掌握了全套SDH和WDM光通信系统 系列产品技术的国家之一，在世界光通信系统和光网络领域已经占据了 一席之地。
• 从一九七０年到现在虽然只有短短不到三十年的时间，但光纤通信技术 却取得了极其惊人的进展。用带宽极宽的光波作为传送信息的载体以实 现通信。然而就目前的光纤通信而言，其实际应用仅是其潜在能力的2 ％左右，尚有巨大的潜力等待人们去开发利用。
光纤通信概述和发展趋势
2 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：300μm～6×10−3μm。
光纤通信概述和发展趋势
• 1966年英籍华人高琨博士提出光导纤维的概念在全世界范围内掀起了 发展光纤通信的高潮。
• 1978年工作于0.8μm的第一代光波系统正式投入商业应用。 • 上世纪80年代初，早期的采用多模光纤的第二代光波通信系统问世。 • 1990年，工作于2.4Gb/s，1.55μm的第三代光波系统已能提供通信商业
光纤通信概述和发展趋势
从通信网来看 • 第一代为纯电信网 • 第二代通信网仅仅是用光纤代替铜线，使通信网的性能得到了某种改善
，而网络的拓扑骨架基本上之前的模式，光波通信的潜力尚未完全发挥 。 • 第三代通信网为全光通信网。1990年后，随着光纤与光波电子技术的 发展，新颖光纤与半导体功能光器件相继问世，掀起了发展全光通信网 的潮流。这种通信网中，不仅用光波系统传输信号，交换、复用、控制 与路由选择等亦全部在光域完成，由此构建真正的光波通信网。
3.1.2
光纤的分类方法很多，既可以按照 1. 光纤截面折射率分布来分类， 2. 光纤中传输模式数的多少 3. 光纤使用的材料 4. 传输的工作波长来分类。
光纤通信概述和发展趋势
• 1. 按光纤截面上折射率分布分类
• 按照截面上折射率分布的不同可以将光纤分为阶跃型光纤(StepIndex Fiber，SIF)和渐变型光纤(Graded-Index Fiber，GIF)
• 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、γ射线
。
光纤通信概述和发展趋势
电磁波波谱图
光纤通信概述和发展趋势
3 光纤
• 3.1 光纤的结构与类型 • 3.2 光纤的射线理论分析 • 3.3 光纤的损耗特性 • 3.4 光纤的色散特性 • 3.5 单模光纤 • 3.6 光纤的传输带宽 • 3.7 光纤连接器特性
光纤通信概述和发展趋势
1.3光纤通信的特点
• 传输频带宽，通信容量大。 • 中继距离远。 • 抗电磁干扰能力强，无串话。 • 光纤细，光缆轻。 • 资源丰富，节约有色金属和能源。 • 均衡容易。 • 经济效益好。 • 抗腐蚀、不怕潮湿。
光纤通信概述和发展趋势
1.4光纤通信系统的组成
光纤通信概述和发展趋势
光纤通信概述和发展趋势
3.1光纤的结构与类型
• 3.1.1
•光纤(Optical Fiber，OF)就是用来导光的透明介质纤 维，一根实用化的光纤是由多层透明介质构成的， 一般可以分为三部分：折射率较高的纤芯、折射率 较低的包层和外面的涂覆层
光纤通信概述和发展趋势
光纤光结纤通构信概示述和意发图展趋势
光纤通信概述和发展趋势
光纤的折射率分布
光纤通信概述和发展趋势
• 2.
• 按光纤中传输的模式数量，可以将光纤分为多 模光纤(Multi-Mode Fiber，MMF)和单模光纤(Single Mode Fiber，SMF)。 • 在一定的工作波上，当有多个模式在光纤中传 输时，则这种光纤称为多模光纤。
光纤通信概述和发展趋势
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单模和多模光纤结构示意图
光纤通信概述和发展趋势
• 3.
• 按光纤的工作波长可以将光纤分为 短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤。
光纤通信概述和发展趋势
• 4. 按ITU-T
• 按 照 ITU-T关于光纤类型的建议，可以将光纤分为G.651光纤(渐变 型多模光纤)、G.652光纤(常规单模光纤)、G.653光纤(色散位移光纤)、 G.654光纤(截止波长光纤)和G.655(非零色散位移光纤)光纤。
• 根据调制信号的类型，光纤通信系统可以分为模拟光纤通信系统和数字 光纤通信系统。
• 根据光源的调制方式，光纤通信系统可以分为直接调制光纤通信 系统和间接调制光纤通信系统。
光纤通信概述和发展趋势
• 根据光纤的传导模数量，光纤通信系统可以分为多模光纤通信系统 和单模光纤通信系统。
• 根据系统的工作波长，光纤通信系统可分为短波长(0.8～0.9μm)光 纤通信系统、长波长(1.0～1.7μm)光纤通信系统和超长波长(2μm以上)光 纤通信系统。
167～375THz。 光纤通信技术的发展十分迅速，已经起到了举足轻重的地位，发展
前景十分广阔。
光纤通信概述和发展趋势
1.2光纤通信的发展史
• 我国古代使用的烽火台就是大气光通信的最好例子。后来的手旗、灯光 甚至交通红绿灯等均可划入光通信的范畴。
• 近代光通信的雏形可追朔到1880年Bell发明的光电话。 • 但通信光电话未能像其它电通信方式那样得到发展。
业务。
光纤通信概述和发展趋势
• 第四代光波系统以采用光放大器(OA)增加中继距离和采用频分与波分复 用(FDM与WDM)增加比特率为特征。
• 第五代光波通信系统的研究与发展也经历了20多年历程，已取得突破 性进展。它基于光纤非线性压缩抵消光纤色散展宽的新概念产生的光孤 子，实现光脉冲信号保形传输。
光纤通信概述和发展 趋势
光纤通信概述和发展趋势
• 1.1什么是光纤通信 • 1.2光纤通信的发展史 • 1.3光纤通信的特点 • 1.4光纤通信系统的组成 • 1.5光纤通信的发展趋势
光纤通信概述和发展趋势
1.1什么是光纤通信
利用光导纤维传输光波信号的通信方式，称为光纤通信。 光纤通信是工作在近红外区，其波长是0.8～1.8μm，对应的频率为
光纤通信概述和发展趋势
1.5光纤通信的发展趋势
• 国家863计划通信技术主题专家组副组长 纪越峰 ：在高速光传输方面， 目前已实现了10.96Tbit/s（274波×40Gbit/s）的实验系统；在超长距离 传输方面，已达到了4000km无电中继的技术水平
• 我国已成为世界上为数不多的几个掌握了全套SDH和WDM光通信系统 系列产品技术的国家之一，在世界光通信系统和光网络领域已经占据了 一席之地。