光纤通信第1章共35页
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光纤通信(第二版)课件PPT(刘增基著)
第1章 概 论
为了克服气候对激光通信的影响，人们自然想到把激光束 限制在特定的空间内传输, 因而提出了透镜波导和反射镜波导的 光波传输系统。透镜波导是在金属管内每隔一定距离安装一个 透镜，每个透镜把经传输的光束会聚到下一个透镜而实现的。 反射镜波导和透镜波导相似，是用与光束传输方向成45°角的 两个平行反射镜代替透镜而构成的。这两种波导，从理论上讲 是可行的，但在实际应用中遇到了不可克服的困难。首先，现 场施工中校准和安装十分复杂；其次，为了防止地面活动对波
由于没有找到稳定可靠和低损耗的传输介质，对光通信的 研究曾一度走入了低谷。
第1章 概 论
1.1.2 现代光纤通信 1966 年，英籍华裔学者高锟(C.K.Kao)和霍克哈姆
(C.A.Hockham)发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用 光纤(Optical Fiber)进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了 现代光通信——光纤通信的基础。当时石英纤维的损耗高达 1000 dB/km以上，高锟等人指出：这样大的损耗不是石英纤维 本身固有的特性，而是由于材料中的杂质，例如过渡金属(Fe、 Cu等)离子的吸收产生的。材料本身固有的损耗基本上由瑞利 (Rayleigh)散射决定，它随波长的四次方而下降，其损耗很小。 因此有可能通过原材料的提纯制造出适合于长距离通信使用的 低损耗光纤。如果把材料中金属离子含量的比重降低到10－6以 下，就可以使光纤损耗减小到10 dB/km。再通过改进制造工艺 的热处理提高材料的均匀性，可以进一步把损耗减小到几 dB/km。这个思想和预测受到世界各国极大的重视。
十一五 普通高等教育“十一五”国家级规划教材
光 纤 通 信(第二版)
刘增基 周洋溢 胡辽林 编著
任光亮 周绮丽
西 安 电 子西科 技 大 学 出 版 社
光纤通信第1章概论.pptx
1·2 1.2.1 光通信与电通信 1.2.2 光纤通信的优点
1.2.3 光纤通信的应用 1·3 光纤通信系统的基本组成
1.3.1 发射和接收 1.3.2 基本光纤传输系统 1.3.3 数字通信系统和模拟通信系统
1.1 光纤通信发展的历史和现状
1.1.1 探索时期的光通信
原始形式的光通信:中国古代用“烽火 台”报警，欧洲人用旗语传送信息。 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”。贝 尔光电话是现代光通信的雏型。
第三阶段(1986~1996年)，这是以超大容
量超长距离为目标、全面深入开展新技术研
究的时期。
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1.1.3
1976年美国在亚特兰大进行的现场试验， 标志着光纤通信从基础研究发展到了商业应用 的新阶段。
此后，光纤通信技术不断创新：光纤从多 模发展到单模，工作波长从0.85 μm发展到1.31 μm和1.55 μm(短波长向长波长），传输速率从 几十Mb/s发展到几十Gb/s。
1976年，日本电报电话公司研制成功发 射波长为1.3 μm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 本电报电话公司研制成功发射波长为 1.55 μm的连续振荡半导体激光器。
由于光纤和半导体激光器的技术进步，使 1970 年成为光纤通信发展的一个重要里程碑。
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1.2.2 光纤通信的优点
容许频带很宽，
损耗很小， 中继距离很长且误码率很小
重量轻、 体积小
抗电磁干扰性能好
泄漏小，
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节约金属材料， 有利于资源合理使用
1.2.3 光纤通信的应用 1·3 光纤通信系统的基本组成
1.3.1 发射和接收 1.3.2 基本光纤传输系统 1.3.3 数字通信系统和模拟通信系统
1.1 光纤通信发展的历史和现状
1.1.1 探索时期的光通信
原始形式的光通信:中国古代用“烽火 台”报警，欧洲人用旗语传送信息。 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”。贝 尔光电话是现代光通信的雏型。
第三阶段(1986~1996年)，这是以超大容
量超长距离为目标、全面深入开展新技术研
究的时期。
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1.1.3
1976年美国在亚特兰大进行的现场试验， 标志着光纤通信从基础研究发展到了商业应用 的新阶段。
此后，光纤通信技术不断创新：光纤从多 模发展到单模，工作波长从0.85 μm发展到1.31 μm和1.55 μm(短波长向长波长），传输速率从 几十Mb/s发展到几十Gb/s。
1976年，日本电报电话公司研制成功发 射波长为1.3 μm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 本电报电话公司研制成功发射波长为 1.55 μm的连续振荡半导体激光器。
由于光纤和半导体激光器的技术进步，使 1970 年成为光纤通信发展的一个重要里程碑。
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1.2.2 光纤通信的优点
容许频带很宽，
损耗很小， 中继距离很长且误码率很小
重量轻、 体积小
抗电磁干扰性能好
泄漏小，
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节约金属材料， 有利于资源合理使用
光纤通信原理-(全套)课件
1.2 光纤通信的主要特性
1.2.1 光纤通信的优点
1. 光纤的容量大
光纤通信是以光纤为传输媒介，光波为载 波的通信系统，其载波—光波具有很高的 频率(约1014Hz)，因此光纤具有很大的通信 容量。
2. 损耗低、中继距离长
目前，实用的光纤通信系统使用的光 纤多为石英光纤，此类光纤在1.55μm波长 区的损耗可低到0.18dB/km，比已知的其他 通信线路的损耗都低得多，因此，由其组 成的光纤通信系统的中继距离也较其它介 质构成的系统长得多。
光纤通信原理
1
第一章 概 述
1.1 光纤通信的发展与现状 1.2 光纤通信的主要特性 1.3 光纤通信系统的组成和分类
1.1 光纤通信的发展与现状
1.1.1 早期的光通信
到了1880年，贝尔发明了第一个光电 话，这一大胆的尝试，可以说是现代光通 信的开端。
在这里，将弧光灯的恒定光束投射在 话筒的音膜上，随声音的振动而得到强弱 变化的反射光束，这个过程就是调制。
式中：R、T都是复数，包括大小及相
位。其模值分别表示反射波、传递波与入
射波幅度的大小之比；2Ф1、2Ф2是R和T的
相角，分别表示在介质分界面上反射波、 传递波比入射波超前的相位。
3. 平面波的全反射
全反射是一种重要的物理现象，当光 波从光密介质射入光疏介质，且入射角大 于临界角时才能产生全反射，即全反射必
1. 子午射线在阶跃型光纤中的传播
阶跃型光纤是由半径为a、折射率为常 数n 1的纤芯和折射率为常数n2的包层组 成，并且n1>n2，如图2.6所示。
图2.6 光线在阶跃型光纤中的传播
2. 子午射线在渐变型光纤中的传播
渐变型光纤与阶跃型光纤的区别在于 其纤芯的折射率不是常数，而是随半径的 增加而递减直到等于包层的折射率。
光纤通信系统 第一章 概述
制造中造成强度下降的原因
（1）预制棒在制造中可能存在杂质和气泡，会 转移到光纤中。由于杂质的膨胀系数与周围玻 璃不同，可能导致裂纹，造成强度的下降；气 泡对强度的影响将更大。 （2）拉丝过程中，拉丝炉的温度稳定性、周围环 境中的粉尘及拉丝卷绕等有可能使光纤表面出 现划痕、裂纹等机械损伤，影响光纤的强度。 环境中的水分等有害物质将对光纤造成腐蚀， 使光纤表面的裂纹扩展，降低光纤强度。
光纤简介
光纤通信的发展概况
光纤通信的主要特点
光纤通信系统的基本组成（重点）
光纤通信要解决的基本问题
一、光纤简介
光纤结构
光纤材料
玻璃光纤
塑料光纤
专用光纤（氟化物光纤，光敏光纤等）
光纤的制造
目前通信用光纤主要是以石英玻璃 （SiO2）为主的石英光纤。 制造光纤流程：
涂覆和套塑流程
光纤预制棒生产企业有五家：长飞、法尔 胜光子、烽火通信、杭州富通和特恩弛，5 家企业的生产能力是2000万公里／年。 光纤拉丝生产企业有19家：长飞、上海光 纤、南京华新藤仓、深圳特发、成都中住、 杭州富通、法尔胜光子、西古、烽火通信、 天大天财、特恩弛、亨通阿尔法、中天科 技、华伦光纤、富春江、上海华源、山东 太平洋、海南韩国三星、海南睿丰，这19 家企业的生产能力是3500万公里／年。
衰减、色散对脉冲的影响示意
3. 非线性效应
光波间或光波与其中传输的材料之间 的相互作用，从而对光信号产生影响。能 引起噪声和串扰。
光缆
1. 要求： 避免受到破坏力 防止光纤传输特性的劣化 易于操作 2. 构造: 缆芯，加强元件，护层
缆芯 缆芯由光纤的芯数决定，有单芯、多 芯。 多芯光缆要对光纤进行着色以便于识 别。 为防止气体和水分子浸入， 光纤中应 具有各种防潮层并填充油膏。
光纤通信
第一章1.光纤通信是利用光导纤维来传输光波信号的通信方式。
2.光纤通信工作在近红外线区，即0.8~1.8um的波长区，对应的频率为167~375THz。
3.电端机的作用是对来自信源的信号进行处理。
4.光发射机内有光源（半导体激光器（LD）或半导体发光二极管（LED）等），其作用是将电信号转换成光信号耦合进光纤。
5.光接收机内有光电检测器（如光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管（APD）等），作用是将来自光线的光信号转换成电信号，经方大、整形、再生成送入电接收机。
6.对于长距离的光纤通信系统，还必须设有光中继器。
作用是放大衰弱的信号，恢复失真的波形，使光脉冲得到再生。
7.光纤通信的优点：1.传输频带宽，通信容量大。
2.光纤衰弱小，传输距离远。
3.光纤抗电磁干扰的能力强，保密性好。
4.光纤尺寸小，重量轻，便于传输和铺设。
5.光纤是由石英玻璃拉制成形，原材料来源丰富，并节约了大量有色金属。
6.具有耐腐蚀能力强、抗核辐射、能源消耗小。
8.光纤的损耗主要取决于吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗。
9.单模光纤的衰弱系数一般分别为0.3~0.4dB\KM（1310nm区域）和0.17~0.25dB\KM（1550nm 区域）。
10.通信光缆中的纤序排定：蓝、橙、绿、棕、灰、白、红、黑、黄、紫、粉红、天蓝。
11.通信用的光纤，绝大多数是用石英材料制成。
折射率高的中心部分叫纤芯，折射率稍低的外层称为包层。
12.光纤若按纤芯剖面折射率的分布不同来分，一般可分为阶跃型光纤和渐变型光纤。
按传播模式来分，可分为多模光纤和单模光纤。
按工作波长来分，可分为短波长光纤和长波长光纤。
按套塑类型可分为紧套光纤和松套光纤。
13.光脉冲在通过光纤传输期间，其波形在时间上发生了展宽，这种现象称为（损耗）。
14.光纤的色散包括：模式色散、材料色散、波导色散。
15.在单模光纤中不存在模式色散，只有材料色散和波导色散，因此它具有相当宽的带宽，适用于长距离、大容量的传输。
第1章光纤通信概述
(无水峰)单纤全部可用频段为400nm，约50THz 〖频谱效率〗为 0.4 bit/s/Hz(说明…) 则【可用容量上限】为 50THz 0.4 bit/s/Hz ＝ 20Tb/s 若每波长 信道速率 40Gb/s, 单根纤芯可传 500个波长
500路x40Gb/s=20Tb/s
0.3dB 0.2dB
近乎无限的带宽（没有光纤就没有当今的信息高 速公路) 低损耗（<0.2dB/km)，（传输距离远） 无电磁干扰，信号传输质量高，保密性好 耐化学腐蚀 光纤尺寸小，重量轻，便于传输和铺设； 低价 （光纤是石英玻璃拉制成形,原材料来源丰 富，并节约了大量有色金属）
2020年5月11日8时3分
高速宽带DWDM光传输的容量潜力
2020年5月11日8时3分
什么是光纤通信？
通信系统：将信息从一处传到另一处的全部技术设备和信 道（传输媒介）的总和。
无线通信：微波、卫星…… 传输媒介
有线通信: 铜线电缆、光纤光缆
光纤通信：利用光纤光缆传输光波信号的通信方式。 优点：价格便宜，线路损耗低、频带宽。是现代通信网的 骨干。
2020年5月11日8时3分
频段 电力、电话 划分
传 输 介 质
无线电、电视
微波
AM无线电 FM无线电 卫星/微波
同轴电缆 双铰线
红外
可见光
光纤
107 106 105 104 103 102 101 100 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6
自由空间波长，m
2020年5月11日8时3分
电磁频谱：电磁波的波长范围
2020年5月11日8时3分
1960年，大气光波通信
图1.2 红宝石激光器[美国梅曼(Maiman)，1960]
500路x40Gb/s=20Tb/s
0.3dB 0.2dB
近乎无限的带宽（没有光纤就没有当今的信息高 速公路) 低损耗（<0.2dB/km)，（传输距离远） 无电磁干扰，信号传输质量高，保密性好 耐化学腐蚀 光纤尺寸小，重量轻，便于传输和铺设； 低价 （光纤是石英玻璃拉制成形,原材料来源丰 富，并节约了大量有色金属）
2020年5月11日8时3分
高速宽带DWDM光传输的容量潜力
2020年5月11日8时3分
什么是光纤通信？
通信系统：将信息从一处传到另一处的全部技术设备和信 道（传输媒介）的总和。
无线通信：微波、卫星…… 传输媒介
有线通信: 铜线电缆、光纤光缆
光纤通信：利用光纤光缆传输光波信号的通信方式。 优点：价格便宜，线路损耗低、频带宽。是现代通信网的 骨干。
2020年5月11日8时3分
频段 电力、电话 划分
传 输 介 质
无线电、电视
微波
AM无线电 FM无线电 卫星/微波
同轴电缆 双铰线
红外
可见光
光纤
107 106 105 104 103 102 101 100 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6
自由空间波长，m
2020年5月11日8时3分
电磁频谱：电磁波的波长范围
2020年5月11日8时3分
1960年，大气光波通信
图1.2 红宝石激光器[美国梅曼(Maiman)，1960]
光纤通信课件刘增基第二版第1章
第1章 概论
光纤通信用激光器的发展进程
1970 年，美国、日本和前苏联先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。
虽然寿命只有几个小时，但其意义是重大的，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。
1977 年，贝尔实验室研制的半导体激光器寿命达到10 万小时(约11.4年)，外推寿命达到100万小时，完全满 足实用化的要求。
在这个时期，实现了1.55 μm色散移位单模光纤通信系 统。采用外调制技术，传输速率可达2.5－10 Gb/s， 无中继传输距离可达150－100km。实验室可以达到 更高水平。
目前，正在开展研究的光纤通信新技术，例如，超 大 容 量 的 波 分 复 用 (Wavelength Division Multiplexing, WDM)光纤通信系统（实现）和超长 距离的光孤子(Soliton)通信系统，将在第 7章作介绍。
1972年，康宁公司高纯石英多模光纤将损耗降低到4 dB/km。
1973 年，美国贝尔(Bell)实验室将光纤损耗降低到2.5dB/km。 1974 年降低到1.1dB/km。
1976 年，日本电报电话(NTT)公司等单位将光纤损耗降低到0.47 dB/km(波长1.2μm)。
1986 年是0.154 dB/km， 接近了光纤最低损耗的理论极限。
因此还有3个数量级以上的带宽潜力可以挖掘。
第1章 概论
传 输 损 /耗(dB·km － 1)
10 00
10 0 10
标38准mm同海轴底同轴
1
51 mm波导器
光纤
0.1 10 M 100 M 1 G
10 G 100 G 1 T 10 T 100 T 1000 T
光纤通信课件第一章
1970-1980年代
光纤通信技术的初步商业化，长距离 光纤通信系统开始建设。
光纤通信的应用领域
电信网络
电力通信
轨道交通
光纤通信是现代电信网 络的核心技术，用于语 音、数据和视频传输。
光纤通信用于智能电网、 变电站自动化等电力系
统的通信。
光纤通信用于列车控制 系统、信号传输和视频
监控等。
物联网
光纤通信支持物联网设 备的互联互通，实现远
光的干涉与衍射
光的波动性表现为干涉和衍射现象，这是光波特有的性质。干涉是指两束或多束 相干光波在空间某些区域相遇时，相互叠加产生加强或减弱的现象；衍射是指光 波在传播过程中遇到障碍物时，绕过障碍物继续向前传播的现象。
光纤的结构与制造
光纤结构
光纤由纤芯、包层和涂覆层三部分组成。纤芯是光纤传输光信号的部分，包层 用于保护纤芯并起到光信号的限制作用，涂覆层起到保护光纤不受外界环境影 响的作用。
随着互联网和云计算的快速发展，数据传 输需求不断增加，超高速光纤通信技术应 运而生。该技术通过采用先进的调制解调 技术和信号处理算法，提高了数据传输速 率和传输距离，同时降低了传输成本。
光子集成与光电子集成技术
总结词
光子集成与光电子集成技术是实现小型化、 高效化光纤通信系统的关键技术。
详细描述
光子集成和光电子集成技术通过将多个光器 件集成在一个芯片上，实现了小型化和高效 化的光纤通信系统。这种技术可以降低系统 的复杂性和成本，提高系统的可靠性和稳定 性，是未来光纤通信发展的重要方向之一。
光量子通信技术
总结词
光量子通信技术利用量子力学原理实现信息 传输，具有高度安全性、可靠性和保密性。
详细描述
光量子通信技术利用量子态的不可复制性和 量子纠缠等原理，实现了高度安全、可靠和 保密的信息传输。这种技术可以应用于军事 、政府、金融等领域，具有广阔的应用前景
《光纤通信原理》PPT课件
31
3-1-2 散射损耗
光线通过均匀透明介质时，从侧面是难 以看到光线的，如果介质不均匀，如空 气中漂浮的大量灰尘，我们便可以从侧 面清晰地看到光束的轨迹。这是由于介 质中的不均匀性使光线四面八方散开的 结果，这种现象称之为散射。散射损耗 是以光能的形式把能量辐射出光纤之外 的一种损耗。散射损耗可分为线性散射 损耗和非线性散射损耗。
红外吸收损耗对于波长大于2微米的光 波表现得特别强烈，形成红外吸收带。
29
杂质吸收损耗
杂质吸收损耗可以随杂质浓度的降低 而减小，直至清除。因此得到一个很宽 的低损耗波长窗口，有利于波分复用 （WDM）。
30
原子缺陷吸收损耗
原子缺陷吸收损耗可以通过选用合适的 制造工艺，不同的掺杂材料及含量使之 减小到可以忽略不记的程度。
2
1-1 光纤通信的发展与现状
1-1-1 早期的光通信 几千年前，中国就有火光通信：烽火
台，它是世界上最早的光通信，因为它 具有光通信的基本要素：光源、接受器、 信息加在光波上和光通道。
1880年，贝尔发明了光电话，它是现 代光通信的开端，但由于找不到实用的 传输手段而夭折。
3
1-1-2 光纤通信
3、弯曲特性 弯曲特性主要取决于纤芯与包层的相对折
射率差△ 以及光缆的材料和结构。实用光纤的 最小弯曲半径一般为50~70毫米，光缆的最小 弯曲半径一般为500~700毫米，等于或大于光 纤最小弯曲半径的10倍。在以上条件下，光辐 射引起的光纤附加损耗可以忽略，若小于最小 弯曲半径，附加损耗则急剧增加。
1950年曾出现过导光用的玻璃纤维， 但损耗高达1000db/Km，这天文数字的 损耗量，使有人认为光纤传输无实际意 义。
1960年，英籍华人高锟指出：如能将 光纤中过渡金属离子减少到最低限度， 有可能使光纤的损耗减少到1 db/Km，信 息容量可能超过100MHz。
3-1-2 散射损耗
光线通过均匀透明介质时，从侧面是难 以看到光线的，如果介质不均匀，如空 气中漂浮的大量灰尘，我们便可以从侧 面清晰地看到光束的轨迹。这是由于介 质中的不均匀性使光线四面八方散开的 结果，这种现象称之为散射。散射损耗 是以光能的形式把能量辐射出光纤之外 的一种损耗。散射损耗可分为线性散射 损耗和非线性散射损耗。
红外吸收损耗对于波长大于2微米的光 波表现得特别强烈，形成红外吸收带。
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杂质吸收损耗
杂质吸收损耗可以随杂质浓度的降低 而减小，直至清除。因此得到一个很宽 的低损耗波长窗口，有利于波分复用 （WDM）。
30
原子缺陷吸收损耗
原子缺陷吸收损耗可以通过选用合适的 制造工艺，不同的掺杂材料及含量使之 减小到可以忽略不记的程度。
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1-1 光纤通信的发展与现状
1-1-1 早期的光通信 几千年前，中国就有火光通信：烽火
台，它是世界上最早的光通信，因为它 具有光通信的基本要素：光源、接受器、 信息加在光波上和光通道。
1880年，贝尔发明了光电话，它是现 代光通信的开端，但由于找不到实用的 传输手段而夭折。
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1-1-2 光纤通信
3、弯曲特性 弯曲特性主要取决于纤芯与包层的相对折
射率差△ 以及光缆的材料和结构。实用光纤的 最小弯曲半径一般为50~70毫米，光缆的最小 弯曲半径一般为500~700毫米，等于或大于光 纤最小弯曲半径的10倍。在以上条件下，光辐 射引起的光纤附加损耗可以忽略，若小于最小 弯曲半径，附加损耗则急剧增加。
1950年曾出现过导光用的玻璃纤维， 但损耗高达1000db/Km，这天文数字的 损耗量，使有人认为光纤传输无实际意 义。
1960年，英籍华人高锟指出：如能将 光纤中过渡金属离子减少到最低限度， 有可能使光纤的损耗减少到1 db/Km，信 息容量可能超过100MHz。
《光纤通信概论》PPT课件
光源：
（1）1960年美国人梅曼(Maiman)发明了第一台红宝石激光器 （2）氦—氖(He - Ne)激光器
（3）二氧化碳(CO2)激光器
激光具有波谱宽度窄，方向性极好， 亮度极高，以及频率和 相位较一致的良好特性。是一种理想的光载波。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。
（1）1976 年，美国在亚特兰大(Atlanta)进行了世界上第一个 实用光纤通信系统的现场试验，系统采用GaAlAs激光器作光源， 多模光纤作传输介质，速率为44.7 Mb/s，传输距离约10 km。
（2）1983年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线，全长3400 km， 初期传输速率为400 Mb/s，后来扩容到1.6 Gb/s。
光纤通信
h
1
主要内容：
第一章 概论 第二章 光纤和光缆 第三章 通信用光器件 第四章 光端机 第五章 数字光纤通信系统 第六章 光纤通信新技术
h
2
什么叫通信？ 什么叫光纤通信？
利用光纤传输光波信号的通信方式。
h
3
第1章概论
1·1 光纤通信发展的历史和现状 1·2 1·3 光纤通信系统的基本组成
二、光源研制的发展
（1）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)。寿命只有几个小时。
（2）1973 年，半导体激光器寿命达到7000小时。
（3）1977 年，贝尔实验室研制的半导体激光器寿命达到10 万小时(约11.4年)，外推寿命达到100万小时，完全满足实 用化的要求。
h
6
传输介质的探索：
美国麻省理工学院利用He - Ne激光器和CO2激光器进 行了大气激光通信试验。实验证明：通过大气的传播承载 信息的光波，实现点对点的通信是可行的。但是通信的距 离和稳定性都受到极大的限制，体现在以下两个方面：
SDH技术及光通信设备共35页word资料
SDH技术及光通信设备1、《电力系统光纤通信运行管理规程》中关于故障处理原则？答：电路发生故障时，应按先干线、后支线；先群路、后分路；先抢通、后修复的原则处理。
光缆线路或无人中继站发生故障时，有人站应尽快判明故障点，并通知维护人员处理。
在故障处理过程中，有人站或有关单位之间要密切配合，协同处理。
故障点确定后，在排除的同时应及时通知业务领导站；故障恢复后，应立即将故障原因报告业务领导站。
2、填空：《电力系统光纤通信运行管理规程》规定：架空地线复合光缆(OPGW)、架空地线缠绕光缆(GWWOP)、架空地线加绑光缆的传输线路部分(包括耐张线夹、悬垂线夹、防震锤、调节板、捆绑金属丝等线路金具)、线路光缆接续箱等，由（线路管辖单位的高压线路检修部门）负责。
线路发生故障或事故、遭受雷击，高压线路检修部门应及时向光纤通信主管部门提供有关情况，以便采取相应措施。
（光纤通信人员）应配合并负责光纤传输特性的测试。
由门型构架终端接续箱至光缆线路终端接续盒或光纤配线架(FDF)间的引入光缆由光纤线路专业人员负责。
3、《电力系统光纤通信运行管理规程》规定:光纤通信工程竣工验收包括哪些主要内容？答：光纤通信工程竣工验收包括下述主要内容：a．工程施工质量是否符合设计规范和要求； b．基建部门提供的文件、资料是否齐全；c．设备的备品、配件是否符合设备供货要求； d．设计规定配置的仪器、仪表及专用工具是否齐全；e．设备安装质量是否符合要求，必要时应对电路的主要技术指标进行测试。
4、电网调度机构与其调度管辖的下一级调度机构、大（中）型发电厂、220kV及以上电压等级的变电所之间以及500kV送变电系统应具有两种及以上独立路由或不同通信方式的传输通道，以符合电力安全生产的要求。
√）5、继电保护复用接口设备传输允许命令信号时，原则上不应带有延时展宽，防止系统功率倒向时，引起继电保护误动作。
（√）6、在安排复用继电保护通道时应当充分考虑保护装置对于通信传输通道的（时延）、（收发时延差）、（误码率）等因素的要求。
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2、陈才和，《光纤通信》，第一版，北京工业技术 出版社， 2019年。
3、李履信，沈建华，《光纤通信系统》，第一版， 机械工业出版社，2019年。
4、[美] 约瑟夫·C ·帕勒里斯，《光纤通信》， 第五版，电子工业出版社，2019年。
第一章 概 论
1、学习目的和要求: 了解光纤通信系统组成、光纤通信发展中的重 要历程以及光纤通信的特点等; 掌握光纤通信的概念和光纤通信系统框图。
“通信专业人才”市场需求
• 加工制造人员：这主要是给各个通信电子产品制造企业培 养一线懂技术，懂原理的高素质技术型工人。目前，我国 精加工制造业质量在世界水平中并不高，主要是因为我国 一线工人的文化素质偏低，只懂操作，不懂技术。所以， 就此考虑这方面的就业前景最为看好。
• 一般管理人员：这个层次的人员是企事业或部门中的一般 管理人员，维护和管理单位的通信和网络设备。这部分工 作要求学生对通信基础知识有较为深刻的理解，能独立维 修和管理设备。能给单位提供良好的通信技术支持。
AM无线电 FM无线电 卫星/微波 同轴电缆 双铰线
红外 可见光
光纤
107 106 105 104 103 102 101 100 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6
自由空间波长
1.1.1光纤通信的概念及当前光纤通信基本系统 1.光纤通信的概念：
n2 n1 φ
max
Φmax=arcsin(NA)
N An12n2 2n1 2Δ
➢ 光纤的性质
• 光纤的损耗 损耗特性与光的工作波长有关,在三个工作窗口有相对 小的损耗: 第一窗口光工作波长0.85μm,损耗稍大。 第二窗口光工作波长1.31μm,损耗中等。 第三窗口光工作波长1.55μm,损耗最小。
• 通信工程师：这个层次要求学生完全掌握通信基础知识， 对通信设备能安装、调试、维护升级和改进。能参与设计 和开发新型通信设备。了解本专业的发展前沿，具有一定 的科学研究和实际工作能力。
能力结构
（1）了解通信工程学科理论前沿发展趋势，具备对通信系 统和通信网络设计、开发、调试、工程应用和维护的基本 能力；
光纤通信是利用近红外线区波长l微米左右的光 波作为信息的载波信号，把电话、电视、数据等电 信号调制到光载波上，再通过光导纤维(简称光纤) 传输信息的一种通信方式。
2.当前光纤通信基本系统
电子、
光、电
信
光
放大
子
信
息
发送端 Fiber 器
Fiber 接收端
息
机
机
Fig1.1 当前典型的点--点光纤通信链路的基本框图
2、本章主要内容 1.1光纤通信系统及关键技术 1.2光纤通信技术优缺点 1.3光纤通信的发展历程
自由空间频率（Hz）
101 102 103 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015
频段 电力、电话 划分
传 输 介 质
无线电、电视
微波
– 即常规单模光纤，在1310nm波长工作时，理论色散值为零； 在1550nm波长工作时，传输损耗最低，但色散系数较大。单 通路速率达到STM-64时，需要采取色散调节手段。
1.1.2 光纤通信关键技术
• 发送器： 发送器的核心是一个光源，其主要功能就是将一个 信息信号从电子格式转换为光格式。可采用发光二 极管(LED)或激光二极管(LD)作为光源。
• 光纤： 光纤通信系统中的传输介质是光纤。
• 接收器： 光接收器的关键设备是光检测器，其主要功能就是 把光信息信号转换回电信号(光电流)。当今光纤通 信系统中的光检测器是个半导体光电二极管(PD)。
• 光纤的色散 由于光纤所传输信号中不同模式或不同频率成分因传 输速度的不同而引起传输信号发生畸变的一种物理现象。
• 光纤中的成缆 干线缆(架空光缆,直埋光缆,海底光缆,复合光缆……) 96芯以下局内光缆 芯数少，比干线缆柔软的用户缆 ， 根据需要几百芯或几千芯,纤芯为带状光纤等。
6
衰减（dB/km）
1. 光纤技术
➢ 光纤的结构
• 纤芯：折射率较高，用来传送光； • 包层：折射率较低，与纤芯一起形成全反射； • 涂覆层：保护光纤。
纤芯 包层
涂覆层
Fig 1.4 光纤结构示意图
菲涅耳定律：n1sinθ1=n2sinθ2
n1
θ1 θ1
n2
θ2
n1
θ1 θ1
n2
θ2
n1<n2
n1>n2
结论：若要实现全反射，则必须有 n1>n2，θ1 > θc时发生全反射 θc为临界角
5
第一窗口
4
3
2
1
0。4 0。2
C 波段
1525~1565nm 第二窗口
第三窗口
0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.57 1.62
波长——λ（μm）
L波段
Fig 1.5 普通石英光纤的衰减随波长变化示意图
Fig 1.6 光缆的结构
➢ 常用单模光纤
• G.652光纤
课程性质和目的
性质: 本门课程为专业选修课，共50学时，其中课堂
教学44学时，实验教学6学时，学分3。 目的： ➢ 了解光纤通信系统构成及其关键技术； ➢ 理解和掌握光纤传光、激光产生、信号调制、放
大、探测、光纤通信系统及光同步数字传输网等 基本原理; ➢ 培养分析和解决光纤通信系统的调试、安装等实 际问题的能力，为今后学习和工作奠定基础。
（2） 具有工程计算、电子线路的设计及制作能力； （3） 能阅读和绘制电子产品线路图并分析工作原理； （4）具备听、说、读、写的能力和翻译外文资料的基本能
力； （5）具备计算机的基本操作和编程的能力，熟悉并掌握常
用办公软件和专业软件； （6） 获得较好的工程实践训练，具有一定的科研和实际工
作能力； （7）具有一定组织管理和对外联系业务的能力； （8）掌握文件检索、资料查询的基本方法。
本门课程包括的主要内容
第一章 概述 第二章 光纤的传输理论 第三章 光源与光发送机 第四章 光检测器与光接收机 第五章 光纤通信系统与通信网 第六章 光缆的连接与测试
➢ 教 材：
李丽君，徐文云，《光纤通信》，第一版，北京 大学出版社，2019年。
➢ 推荐参考书：
1、顾畹仪，李国瑞，《光纤通信系统》，第一版， 北京邮电大学出版社， 2019年。
3、李履信，沈建华，《光纤通信系统》，第一版， 机械工业出版社，2019年。
4、[美] 约瑟夫·C ·帕勒里斯，《光纤通信》， 第五版，电子工业出版社，2019年。
第一章 概 论
1、学习目的和要求: 了解光纤通信系统组成、光纤通信发展中的重 要历程以及光纤通信的特点等; 掌握光纤通信的概念和光纤通信系统框图。
“通信专业人才”市场需求
• 加工制造人员：这主要是给各个通信电子产品制造企业培 养一线懂技术，懂原理的高素质技术型工人。目前，我国 精加工制造业质量在世界水平中并不高，主要是因为我国 一线工人的文化素质偏低，只懂操作，不懂技术。所以， 就此考虑这方面的就业前景最为看好。
• 一般管理人员：这个层次的人员是企事业或部门中的一般 管理人员，维护和管理单位的通信和网络设备。这部分工 作要求学生对通信基础知识有较为深刻的理解，能独立维 修和管理设备。能给单位提供良好的通信技术支持。
AM无线电 FM无线电 卫星/微波 同轴电缆 双铰线
红外 可见光
光纤
107 106 105 104 103 102 101 100 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6
自由空间波长
1.1.1光纤通信的概念及当前光纤通信基本系统 1.光纤通信的概念：
n2 n1 φ
max
Φmax=arcsin(NA)
N An12n2 2n1 2Δ
➢ 光纤的性质
• 光纤的损耗 损耗特性与光的工作波长有关,在三个工作窗口有相对 小的损耗: 第一窗口光工作波长0.85μm,损耗稍大。 第二窗口光工作波长1.31μm,损耗中等。 第三窗口光工作波长1.55μm,损耗最小。
• 通信工程师：这个层次要求学生完全掌握通信基础知识， 对通信设备能安装、调试、维护升级和改进。能参与设计 和开发新型通信设备。了解本专业的发展前沿，具有一定 的科学研究和实际工作能力。
能力结构
（1）了解通信工程学科理论前沿发展趋势，具备对通信系 统和通信网络设计、开发、调试、工程应用和维护的基本 能力；
光纤通信是利用近红外线区波长l微米左右的光 波作为信息的载波信号，把电话、电视、数据等电 信号调制到光载波上，再通过光导纤维(简称光纤) 传输信息的一种通信方式。
2.当前光纤通信基本系统
电子、
光、电
信
光
放大
子
信
息
发送端 Fiber 器
Fiber 接收端
息
机
机
Fig1.1 当前典型的点--点光纤通信链路的基本框图
2、本章主要内容 1.1光纤通信系统及关键技术 1.2光纤通信技术优缺点 1.3光纤通信的发展历程
自由空间频率（Hz）
101 102 103 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015
频段 电力、电话 划分
传 输 介 质
无线电、电视
微波
– 即常规单模光纤，在1310nm波长工作时，理论色散值为零； 在1550nm波长工作时，传输损耗最低，但色散系数较大。单 通路速率达到STM-64时，需要采取色散调节手段。
1.1.2 光纤通信关键技术
• 发送器： 发送器的核心是一个光源，其主要功能就是将一个 信息信号从电子格式转换为光格式。可采用发光二 极管(LED)或激光二极管(LD)作为光源。
• 光纤： 光纤通信系统中的传输介质是光纤。
• 接收器： 光接收器的关键设备是光检测器，其主要功能就是 把光信息信号转换回电信号(光电流)。当今光纤通 信系统中的光检测器是个半导体光电二极管(PD)。
• 光纤的色散 由于光纤所传输信号中不同模式或不同频率成分因传 输速度的不同而引起传输信号发生畸变的一种物理现象。
• 光纤中的成缆 干线缆(架空光缆,直埋光缆,海底光缆,复合光缆……) 96芯以下局内光缆 芯数少，比干线缆柔软的用户缆 ， 根据需要几百芯或几千芯,纤芯为带状光纤等。
6
衰减（dB/km）
1. 光纤技术
➢ 光纤的结构
• 纤芯：折射率较高，用来传送光； • 包层：折射率较低，与纤芯一起形成全反射； • 涂覆层：保护光纤。
纤芯 包层
涂覆层
Fig 1.4 光纤结构示意图
菲涅耳定律：n1sinθ1=n2sinθ2
n1
θ1 θ1
n2
θ2
n1
θ1 θ1
n2
θ2
n1<n2
n1>n2
结论：若要实现全反射，则必须有 n1>n2，θ1 > θc时发生全反射 θc为临界角
5
第一窗口
4
3
2
1
0。4 0。2
C 波段
1525~1565nm 第二窗口
第三窗口
0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.57 1.62
波长——λ（μm）
L波段
Fig 1.5 普通石英光纤的衰减随波长变化示意图
Fig 1.6 光缆的结构
➢ 常用单模光纤
• G.652光纤
课程性质和目的
性质: 本门课程为专业选修课，共50学时，其中课堂
教学44学时，实验教学6学时，学分3。 目的： ➢ 了解光纤通信系统构成及其关键技术； ➢ 理解和掌握光纤传光、激光产生、信号调制、放
大、探测、光纤通信系统及光同步数字传输网等 基本原理; ➢ 培养分析和解决光纤通信系统的调试、安装等实 际问题的能力，为今后学习和工作奠定基础。
（2） 具有工程计算、电子线路的设计及制作能力； （3） 能阅读和绘制电子产品线路图并分析工作原理； （4）具备听、说、读、写的能力和翻译外文资料的基本能
力； （5）具备计算机的基本操作和编程的能力，熟悉并掌握常
用办公软件和专业软件； （6） 获得较好的工程实践训练，具有一定的科研和实际工
作能力； （7）具有一定组织管理和对外联系业务的能力； （8）掌握文件检索、资料查询的基本方法。
本门课程包括的主要内容
第一章 概述 第二章 光纤的传输理论 第三章 光源与光发送机 第四章 光检测器与光接收机 第五章 光纤通信系统与通信网 第六章 光缆的连接与测试
➢ 教 材：
李丽君，徐文云，《光纤通信》，第一版，北京 大学出版社，2019年。
➢ 推荐参考书：
1、顾畹仪，李国瑞，《光纤通信系统》，第一版， 北京邮电大学出版社， 2019年。