专题讲座——光纤通信概述(DOC)
光纤通信基础知识讲解
光纤通信基础知识讲解嘿，朋友们！今天咱们来唠唠光纤通信这个超酷的玩意儿。
你可以把光纤想象成一条超级超级细的魔法管道，细到啥程度呢？就像一根头发丝儿的一小部分，但它却有着无比巨大的能量。
光纤通信呢，就像是在这个魔法管道里玩一场超炫的信息赛车游戏。
信息就像是一辆辆超小的赛车，在光纤这个管道里风驰电掣。
这些赛车可不得了，它们跑起来的速度那是快得夸张，比闪电侠还快呢！几乎一瞬间就能从地球这头跑到那头。
那光纤为啥这么厉害呢？这就得说说它的材质啦。
光纤是用玻璃或者塑料做的，你可别小瞧这玻璃和塑料，它们就像是被施了魔法的材料。
光在这个光纤里传播的时候，就像是一个超级听话的小精灵，沿着管道一路狂奔，很少会迷路或者跑错道。
光纤通信的信号传输就像是一场精彩的接力赛。
光信号在光纤里不停地传递，就像接力棒在运动员手中飞速交接。
而且啊，这个接力赛几乎不会掉棒，信号损失超级小。
不像以前那些老的通信方式，信号就像个调皮捣蛋的小猴子，到处乱蹿，没传多远就累得不行了。
在光纤通信的世界里，数据就像一群勤劳的小蚂蚁。
它们排着整齐的队伍，沿着光纤这条高速公路，把各种信息从一个地方搬到另一个地方。
无论是你在网上看的搞笑视频，还是和朋友煲电话粥的语音数据，都是这些小蚂蚁搬运的成果。
光纤的容量也大得吓人。
这就好比一个超级大的仓库，能装下无数的货物。
不管是海量的电影资源、音乐文件，还是各种各样的办公文档，都能一股脑儿地塞进这个光纤仓库里，还显得轻轻松松的。
再说说光纤通信的抗干扰能力。
它就像一个穿着超级铠甲的勇士，外界的电磁干扰啥的，就像是那些软弱无力的小喽啰，根本伤不了光纤分毫。
在这个到处都是电磁干扰的世界里，光纤就像一片宁静的港湾，信息在里面稳稳当当的。
而且光纤通信还很安全呢。
如果把信息比作宝藏的话，光纤就是一个坚不可摧的宝藏密室。
那些想要窃取信息的坏蛋，就像试图闯进密室的小贼，面对光纤的安全防护，只能望洋兴叹。
不过呢，光纤也不是完全没有缺点。
第一章 光纤通信概述(100824)
光纤通信的发展史
表 1.1 世界成缆光纤市场销售量
年份 光纤销售 总长度 /104 km 1994 1810 1995 2300 1996 2900 1997 3470 1998 4070 1999 4730 2000 5580 2001 6570
中国在2007年第四季度生产了1050万纤芯 公里，2008年上半年生产了2010万纤芯公里。
光纤通信的发展史
行政大楼挂上高锟的油画
香港中文大学校门
光纤通信的发展史
1978年工作于0.8μm的第一代光波系统 正式投入商业应用，其比特率在 20～100 Mb/s之间，最大中继间距约10 km，最大通 信容量（BL）约 500 Mb／s· km。与同轴系 统相比，它中继间距长，投资和维护费用低， 是工程和商业运营的追求目标。
第一章 光纤通信概述
2传统电磁通信原理
(1) 信号: 人们传输的信息, 如声音、文字、 图像等等
(2) 载波：传输信号的载体，如电缆、无线 波、光波、微波等等。
第一章 光纤通信概述
载波频率与信号频率的关系
fc 2 f s
人发声中心频率：600 Hz 人发声带宽：103 Hz 传输人声的载波频率：> 1200 Hz
光纤通信的发展史
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。 光波通信技术得到巨大发展，现在世界通 信业务的90％需经光纤传输。随着光波通信 技术的发展，光波系统在通信网中的应用得到 了相应的发展。现在世界上许多国家都将光波 系统引人了公用电信网、中继网和接人网中。
表 1.6 光缆和电缆的重量和截面积比较
1光纤通信概述
1.2 光纤通信发展历史
WDM 波长数 32 80Gb/s 16 8 4
40Gb/s
320Gb/s
20Gb/s 10Gb/s
80Gb/s 40Gb/s
1
2.5Gb/s 10Gb/s
《现代光纤通信技术》
40Gb/s 每波长比特率(TDM)
17
光纤通信概述
1.2 光纤通信发展历史
总结
工作波长 光纤
第一代70 年代 第二代80 年代初 850nm 多模
单模 单模
比特率B
中继距离L
SDH，WDM 无中继：80～ 120Km 技术2.5Gb/s EDFA：1500Km WDM网络， 单波长 10,40,160G b/s 信道数: 8,16,64,128,1022 超长传输距 离:27000Km(Loop) 6380(Line)
单模
单模
目前 WDM光网络；全光分组交换；光时分复用；光孤子通信； 研究 新型的光器件 内容 《现代光纤通信技术》
18:19
《现代光纤通信技术》
25
光纤通信概述
作业
1.1， 1.7， 1.8， 1.9， 1.10， 1.12
18:19
《现代光纤通信技术》
26
《现代光纤通信技术》
14
光纤通信概述
1.2 光纤通信发展历史
20世纪90年代初。1989年掺铒光纤放大器 EDFA的研制成功是光纤通信新一轮突破的开 始。EDFA的应用不仅解决了光纤传输衰减的 补偿问题，而且为一批光网络器件的应用创 造了条件。使得光纤通信的数字传输速率迅 速提高，促成了波分复用技术的实用化。
1.1 光纤通信概念
人们通常把应用石英光纤的有线光通信简称为光 纤通信（optical fiber communication）
光纤通信概论课件
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光纤放大技术
总结词
简化网络结构
详细描述
光纤放大技术简化了网络结构，减少了中继 站的数量，降低了网络的复杂性和成本。这 有助于提高网络的可靠性和可维护性，降低 运营和维护成本。
光纤放大技术
总结词
推动光网络发展
详细描述
光纤放大技术是推动光网络发展的重要支撑 技术之一。它促进了光网络的规模应用和发 展，使得光网络成为现代通信网络的主流技
光的衍射
光波在传播过程中遇到障碍物或孔隙时，会绕过障碍物或孔隙继续传播的现象。 衍射是光波的波动性的另一重要表现，它也是光学仪器和光通信中常用的技术手 段。
光的全反射
• 光的全反射：当光从光密介质射向光疏介质时，如果入射角大 于某一临界角，光波将在界面上完全反射回光密介质，而不能 进入光疏介质的现象。全反射是光纤通信中的重要原理之一， 它使得光波能够在光纤中实现低损耗、长距离的传输。
光纤通信面临的挑战
技术成熟度
虽然光纤通信技术已经取得了长 足的进步，但在一些特殊环境和 应用场景中，技术成熟度仍需进
一步提高。
成本与投资
光纤通信系统的建设和维护成本较 高，需要大量的资金投入，同时也 需要探索更加有效的商业模式。
网络安全与隐私
随着光纤通信网络的普及，网络安 全和隐私保护问题也日益突出，需 要加强技术和管理措施，保障网络 的安全和用户的隐私。
军事领域
光纤通信在军事领域中具有保 密性好、抗电磁干扰等优点， 广泛应用于军事通信。
企业和校园网络
光纤通信也广泛应用于企业和 校园网络的建设，提供高速、 稳定的数据传输服务。
02
光纤通信系统组成
光源和光发送机
光源
光纤通信.doc
光纤通信，是指将要传送的语音、图像和数据信号等调制在光载波上，以光纤作为传输媒介的通信方式1.本征：是光纤的固有损耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。
2.弯曲：光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉，造成的损耗。
3.挤压：光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。
4.杂质：光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光，造成的损失。
5.不均匀：光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。
6.对接：光纤对接时产生的损耗，如：不同轴(单模光纤同轴度要求小于0.8μm)，端面与轴心不垂直，端面不平，对接心径不匹配和熔接质量差等。
7.多模光纤：中心玻璃芯教粗(50或62.5μm)，可传多种模式的光。
但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。
例如：600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。
因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。
8.单模光纤：中心玻璃芯教细(芯径一般为9或10μm)，只能传一种模式的光。
因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但其色度色散起主要作用，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好9.常规型光纤：光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在单一波长的光上，如1300μm。
10.色散位移型光纤：光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上，如：1300μm和1550μm。
11.突变型光纤：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的。
其成本低，模间色散高。
适用于短途低速通讯，如：工控。
但单模光纤由于模间色散很小，所以单模光纤都采用突变型。
12.渐变型光纤：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小，可使高模光按正弦形式传播，这能减少模间色散，提高光纤带宽，增加传输距离，但成本较高，现在的多模光纤多为渐变型光纤。
13.电发射端机主要任务是PCM编码和信号的多路复用。
多路复用是指将多路信号组合在一条物理信道上进行传输，到接收端再用专门的设备将各路信号分离出来，多路复用可以极大地提高通信线路的利用率。
光纤通信基础知识.docx
1 •光纤通信概论L1光纤通信概论光纤通信：以光作为信息载体，利用光纤传输携带信息的光波，以达到通信 之目的。
数字光纤通信系统的基本组成：光发送机、光接收机、光纤。
典型的数字光纤通信系统方框图：数字光纤通信系统发送端的电端机把信息（如话音）进行模/数转换，用转换后的数字信号去调 制发送机中的光源器件LD,输出发出携带信息的光波。
光波经光纤传输后到达 接收端，光接收机把数字信号从光波中检测出来送给电端机，而电端机再进行数 /模转换，恢复成原来的信息。
携带信息的光波：数字信号为T”时，光源器件发送一个”传号”光脉冲；当数 字信号为”0”时，光源器件发送一个”空号”（不发光）。
1.2光纤通信优点 1） 、通信容量大一根光纤同时传输24万个话路，比传统的明线、同轴电缆、微波等要高出 几十乃至上千倍。
波分复用技术的采用，把一根光纤当作几根、几十根光纤使用, 通信容量近乎无限。
2） 、中继距离长光纤具有极低的衰耗系数，目前商用化石英光纤已达0.19dB/km 以下，配 以适当的光发送与光接收设备，中继距离达数百公里以上，特别适用于长途一、 二级干线通信。
光纤通信基础电端机（A/D ）匚n 中继器 电端机（D/A ）模拟信号模拟倍号光发送机 匚^光接收机3）、保密性能好。
4）、抗干扰能力强光波在光纤中传输时只在其芯区进行，不存在传统的电磁波辐射，因此其保密性能极好，同时也不怕外界强电磁场的干扰，抗干扰能力强。
5）、便于施工和维护体积小、重量轻。
光缆的敷设方式方便灵活，既可以直埋、管道敷设，又可以水底和架空。
2光纤与光缆2」光纤的构造光纤呈圆柱形是由单根玻璃纤维、紧靠纤心的包层、一次涂履层以及套塑保护层组成。
2.2光纤的导光原理光是一种频率很高的电磁波，而光纤本身是一种介质波导。
我们从几何光学的角度来简单讨论光纤的导光原理全反射原理：光线在均匀介质中是以肓线传播的，但在两种不同介质的分界面会产生反射和折射现象，如图所示:光的反射与折射光的全反射现象当n的比值增大到一定程度，则会使折射角290度，此时的折射光线不再进入包层，而会在纤芯与包层的分界面上掠过，或者重返冋到纤芯中进行传播, 这种现象叫做光的全反射现象。
光纤通信讲座(1)：光纤通信基础
Ⅲ：派生特征代号及其意义为：
D——光纤带状结构； G——骨架槽结构；
B——扁平式结构；
Z——自承式结构。
T——填充式结构。
Ⅳ： 护层代号及其意义为；（护层使用材料）
Y——聚乙烯护层；
V——聚氯乙烯护层；
U——聚氨酯护层；
A——铝-聚乙烯粘结护层；
L——铝护套；
G——钢护套；
Q——铅护套；
S——钢-铝-聚乙烯综合护套。
Ⅴ：外护层的代号及其意义为： 外护层是指铠装层及其铠装外边的外护层，外护层的代号 及其意义如下。
2、光缆规格 由五部分七项内容组成，如下图所示。
光缆的规格组成部分
Ⅰ： 光纤数目用1、2、……，表示光缆内光纤的实际数目。 Ⅱ： 光纤类别的代号及其意义 J——二氧化硅系多模渐变型光纤； T——二氧化硅系多模突变型光纤； Z——二氧化硅系多模准突变型光纤； D——二氧化硅系单模光纤； X——二氧化硅纤芯塑料包层光纤； S——塑料光纤。 Ⅲ： 光纤主要尺寸参数 用阿拉伯数（含小数点数）及以μm为单位表示多模光纤的芯 径及包层直径，单模光纤的模场直径及包层直径。
C、应用损耗：施工安装和使用运行中造成的损耗称之 为应用损耗。
光纤衰减的主要原因
2.5
第一传输窗口
OH离子吸收峰
光纤带宽：
1300nm窗口约100nm， 1550nm窗口约100nm， 共200nm，约30THz
损 耗 (dB/km)
第二传输窗口
第三传输窗口
瑞利散射
0.2
紫外吸收
850
1300
波 长 (nm)
光纤的传输特性
➢ 光纤产生损耗的原因很多，从材料、熔炼、拉丝、套 塑到施工、运行的每一个环节都将产生损耗。其类型 有固有损耗、外部损耗和应用损耗等。
专题讲座——光纤通信概述
专题讲座光纤通信概述余振新☆在我们谈及通信之前，明确一下天天都会接触到的一些名词术语：消息：表述某一已经发生的事件。
消息是需要载体的：文字、符号、数据、图案------”离散消息”语音、动画------------------------”连续消息“信息：是事物存在状态和方式的反映，是指消息中所包含的有意义的内容，能触及人们认识性的思维活动。
信号：是消息的物质载体。
可以是声光电热机械形式的。
消息就寄托在信号的某种参量上（V,I,W,T）信道：信号传输的通道。
可以是铜线、光纤、大气、水底。
通信：不同单元之间交换和传递消息的活动过程。
通信的本质是传递信息。
信号则是信息的载体。
通信的整个过程是依赖信号往返传递来实现的。
通信系统：传递信息所需的一切技术设备的总和。
要明白：光通信是建立在电通信基礎上的。
只是在通信过程中，把电信号转換成光信号，利用光纤网络传递出去，到了目的地后，再把光信号变換回电信号。
所以，在学习光通信之前，必须对电通信有足够的了解。
通信系统概述通信系统有各种各样的分类方式：诸如按信号特征分类：模拟通信系统；按调制特征分类：调幅、调频、调相、脉冲编码；按物理特征分类：语音通信、图像通信、数据通信；按传输媒体分类：有线、无线方式（最常用、最易被理解和接受）有线通信系统——电缆（明线、同轴）；光纤光缆（单模、多模）；无线通信系统——微波、卫星、移动通信。
电缆通信系统：（1）基础语音通信---最简单、最基础、最经典的通话方式；（2）高频（载波）通信系统----单路语音频带规定为0.3—3.4KHz。
载波线路采用调幅或调频；明线信道带宽限制f<200KHz.故频分复用上限只到150Hz。
（3）同轴电缆高频（载波）通信系统----同轴电缆采用四种传输频谱：①2.6MHz，由10个60路群组成，总复用话路为600路，线路传输频带为60—2540KHz；②4MHz，由16个60路群组成，总复用话路为960路，线路传输频带为60—4000KHz；③6MHz，由24个60路群组成，④12MHz，由15个60路群和6个300路群组成，最大复用话路达2700路，线路传输频带为312—12388KHz；（4）长途电信（铜）网微波通信系统微波通信是无线传输方式的一种微波收发波段的配置微波通信线路通常都是频分复用的：1.同一微波站收、发信采用不同频段。
光纤通信原理详解
光纤通信原理详解一、光纤通信概述在当今信息时代中，光纤通信作为一种高速、高带宽的通信方式，已经成为人们生活和工作中不可或缺的一部分。
本文将详细解析光纤通信的原理和相关技术，以帮助读者更好理解和应用这一技术。
二、光纤通信的基本原理光纤通信的基本原理是利用光的传播特性，将信息通过光的传输来实现。
光纤通信系统主要包括三个关键部分：光源、光纤传输和光检测。
1. 光源光源是光纤通信系统中的重要组成部分，它产生光信号，将信息转换为光的形式，然后通过光纤进行传输。
目前，常用的光源主要有发光二极管（LED）和激光器。
激光器具有高亮度、大功率和窄发射谱宽等特点，被广泛应用于光纤通信中。
2. 光纤传输光纤作为信息传输的媒介，其核心组成部分是光纤芯和光纤包层。
光信号通过光纤的全内反射现象，在光纤内部传输。
光纤的传输特点是低损耗、高容量和抗电磁干扰。
3. 光检测光检测是指将传输过来的光信号转换为电信号的过程。
光纤通信中常用的光检测器有光电二极管（PD）和光电倍增管（PM）。
通过光检测器将光信号转换为电信号后，可以进行解码和处理，完成对信息的还原。
三、光纤通信的工作原理光纤通信的工作可以分为发送和接收两个过程。
1. 发送过程在发送过程中，信息先经过调制器进行调制处理，将信号转换为光的形式。
然后，通过光纤传输，光信号在光纤内部通过全内反射原理进行传播。
在传输过程中，光信号会受到一定的衰减和色散现象，因此会通过光纤放大器进行增强处理，以保证信号的传输质量。
最后，通过光纤尾部的连接器或光耦合器将光纤与接收端连接，完成发送过程。
2. 接收过程接收过程中，首先通过接收端的连接器或光耦合器将光纤与接收设备连接，接着光信号通过光纤进入光检测器。
光检测器将光信号转换为相应的电信号，经过解调和处理后，将信息还原为原始信号。
最后，经过相应的调理和处理，将信号发送给终端设备，完成接收过程。
四、光纤通信的优势与应用光纤通信相比传统的铜线通信具有明显的优势，主要体现在以下几个方面：1. 高速传输：光纤通信的数据传输速率非常高，功率损耗较小，可以满足大容量、高速率的信息传输需求。
光纤通信概述及光纤和光缆基础知识介绍
光纤通信概述及光纤和光缆基础知识介绍一、光纤通信概述光纤通信是一种基于光纤传输信息的技术，它利用光的特性实现信号的传输和处理。
与传统的铜线和无线通信相比，光纤通信具有更高的带宽、更低的信号衰减和更远的传输距离等优点，因此成为国际上普遍采用的通信方式之一。
光纤通信系统通常由三部分组成：光源、传输介质和接收器。
其中，光源产生光信号，光纤负责传输；光接收器接收信号并将其转化为电信号。
光源可以是半导体激光器、发光二极管等，而光接收器则可以是光电二极管、光二极管等。
光纤通信系统具有以下优点：1.高速传输：光纤的传输速度很快，可达到每秒数十亿位的传输速率，远高于传统的铜线通信。
2.信号衰减小：由于光纤中传播的是光信号，而光信号的衰减比电信号小很多，因此在长距离传输时，光纤的信号衰减相对较小，传输质量更好。
3.安全可靠：由于光信号无法被窃听和干扰，因此光纤通信更安全可靠。
二、光纤和光缆基础知识介绍1. 光纤光纤是将光束导入硅基、石英等材料中传播的一种技术。
一般由芯、包层和包覆层组成。
芯是载流介质，包层是用来防止信号泄漏的介质，包覆层是用来保护光纤的外层。
光纤的类型主要有多模光纤和单模光纤两种。
多模光纤的芯的直径一般为50或62.5微米，单模光纤的芯的直径只有几个微米左右。
单模光纤的优点在于传输质量更好，由于芯的直径小，所以功率损失更少，传输距离也更远，但造价也较高。
2. 光缆光缆是用来保护和传输光纤的一种材料。
它主要由光纤、护套、铠装层和防水层等组成。
光缆的护套一般由PVC、LSZH和PE等材料构成，不同的护套材料具有不同的特性，一般用于不同的场合。
光缆比较脆弱，需要特别的保护，因此在光缆的外层一般要铺设防水层、铠装层等来进行保护。
其中的防水层主要作用是保护光缆不能被水泡，铠装层则是为了防止外力对光缆的影响。
三、总结光纤通信是一种现代化的通信技术，它具有高速传输、信号衰减小和安全可靠等优点。
光纤通信系统由光源、传输介质和接收器三部分组成。
光纤通信概述
光纤通信概述
光纤通信是一种利用光纤传输信息的通信技术。
光纤是一种特殊的纤维，由高纯度的玻璃或塑料制成，具有非常高的折射率，可以将光信号进行高效传输。
光纤通信通过将信息转换为光信号，并在光纤中进行传输，最后再将光信号转换回电信号来实现数据的传送。
光纤通信具有许多优点。
首先，它具有非常高的传输带宽，能够支持大量的数据传输。
其次，光纤通信具有很低的传输损耗，可以实现长距离的传输而不会出现明显的信号衰减。
此外，光纤通信还具有抗电磁干扰、安全性高等特点，适用于各种应用场景，如电话通信、互联网接入、数据中心互连等。
光纤通信系统主要包括光源、调制器、光纤传输介质、光纤连接器和接收器等组成部分。
光源产生光信号，调制器将电信号转换为光信号。
光纤作为传输介质传输光信号，光纤连接器用于连接光纤。
接收器将光信号转换为电信号，最终实现信息的接收和解码。
在光纤通信中，常用的调制技术有强度调制、频率调制和相位调制等。
光纤通信系统还需要采用光纤放大器来增强光信号的强度，以确保信号能够在长距离传输时保持稳定。
总而言之，光纤通信作为一种高效、高带宽的通信技术，已经成为现代通信领域的重要基础设施，推动了信息社会的发展和进步。
光纤通信介绍
缺点：成本较高需要高精度设备
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优点：传输距离远、损耗低、抗干 扰能力强
应用场景：适用于长距离、高速、 大容量的数据传输
多模光纤通信
定义：多模光纤通信是指利用多条传播路径传输信号的光纤通信方式。
特点：多模光纤通信具有传输容量大、传输距离长、传输质量稳定等优点。
应用场景：多模光纤通信广泛应用于高速通信网络、数据中心、云计算等领域。 发展趋势：随着技术的发展多模光纤通信将不断优化提高传输速率和稳定性满足不断增长的通 信需求。
未来发展：随着光子集成和光电子集成技术的不断进步光纤通信系统的性能将得到进一步提升应 用领域也将不断扩大
新型光纤材料和器件
光纤材料：硅基材 料、塑料聚合物等
光纤器件：光放大 器、光调制器、光 滤波器等
新型光纤材料和器 件的应用场景：数 据中心、云计算、 物联网等
未来发展趋势：小 型化、集成化、智 能化
光纤波导理论
光纤通信的基本原 理
光纤的结构和材料
光的全反射现象
光纤波导的传输特 性
光纤的传输特性
光纤传输速率高 可实现高速数据 传输。
光纤传输损耗低 传输距离远。
光纤传输不受电 磁干扰具有很高 的抗干扰能力。
光纤传输保密性 好不易被窃听。
光纤通信的应用
电信通信网络
光纤通信在电信通信网络中发挥着 重要作用提供高速、大容量的数据 传输。
THNK YOU
汇报人：
电视广播：光纤通信 可以传输大量的视频 和音频信号广泛应用 于电视广播信号传输。
远程医疗：光纤通信 可以提供高速、高质 量的数据传输支持远 程医疗的发展。
物联网：光纤通信可 以满足物联网设备之 间的通信需求促进物 联网的发展和应用。
光纤通信概述(光纤通信课件)
四、 光纤通信系统的组成
（三）光纤
光纤线路
的功能是把来自光发射机的光信号，以尽可能 小的畸变（失真）和衰减传输到光接收机。光 纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。
四、 光纤通信系统的组成
（四）光接收机
光接收机
的作用是进行光/电转换，即将由光纤传来的 微弱光信号转换为电信号，经放大处理后，恢复 成发射前的电信号。 在接收端，光接收机把数字信号从光波中检测出来 送给电端机，由电端机解复用后再进行数/模转换， 恢复成原来的模拟信息。
一、光纤通信的发展史
（三）光纤通信发展的里程碑
高锟 华裔物理学家
生于中国上海，祖籍江苏金山（今上海市金山区）， 拥有英国、美国国籍并持中国香港居民身份，目前 在香港和美国加州山景城两地居住。高锟为光纤通 讯、电机工程专家，华文媒体誉之为“光纤之父”、 普世誉之为“光纤通讯之父”（Father of Fiber Optic Communications），曾任香港中文大学校长。 2009年，与威拉德·博伊尔和乔治·埃尔伍德·史密斯 共享诺贝尔物理学奖。
五、光纤通信的特点与应用
（二）光纤通信的应用
4.特殊通信手段。如石油、煤矿等部门易燃易爆环境下使用的 光缆及飞机、导弹等内部的光缆系统。 5.各种专用通信网。如电力、公路、铁路等部门通信、 指挥调度、监控的光缆系统。 6.有线电视的干线及分配网；工业电视系统；自动控制系统的 数据传输。
光纤通信01概述
还发现一些玻璃纤维在红外光区的损耗较小
二、光纤通信技术的发展
1970年美国的康宁玻璃公司（Corning Glass Work）拉出了第一根损耗为20dB/km的光纤 它的意义在于：使光纤通信可以和同轴电缆通信竞 争
一、早期的光通信
直到20世纪60年代，电通信在通信领域都处于绝 对统治地位 一般来说，传送信息的总量与载波的工作频率直接 相关，提高载波频率在理论上可以增加传输带宽， 通常也就可以提高信息传输容量
一、早期的光通信
通信应用的电磁频谱
频率 1015
1 um
1014
1 cm 10 cm
1m 10 m 100 m 1 km 10 km 100 km
1．按照传输信号类型分
光纤模拟通信系统
用模拟电信号对光源强度调制，即传输的是模拟信号 如广播电视节目、工业和交通监控信号等
光纤数字通信系统
采用PCM电信号对光源强度调制，即传输的是数字信 号 如长途骨干网、城市环网等
2．按照光波长和光纤类型分
短波长（850nm）多模光纤通信系统
通常速率低于34 Mb/s，中继距离在10 km内。
二、光纤通信技术的发展
第四代系统
光放大器（OA，Optical Amplifier）增加中继距离 波 分 复 用 （ WDM ， Wavelength Division Multiplexing）增加传输容量
10 Gb/s、40 G系统也已商用化
三、我国光纤通信的发展
1987年前在市话中继线路上应用光纤通信 1987年开始在长途干线上应用光纤通信，铺设了 多条省内二级光缆干线 从1988年起，我国的光纤通信系统由多模向单模 发展 1998年12月，贯穿全国的“八纵八横”光纤骨 干网建成，网络覆盖全国省会以上城市和70 %的 地市，全国长途光缆达到20万千米
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专题讲座光纤通信概述余振新☆在我们谈及通信之前，明确一下天天都会接触到的一些名词术语：消息：表述某一已经发生的事件。
消息是需要载体的：文字、符号、数据、图案------”离散消息”语音、动画------------------------”连续消息“信息：是事物存在状态和方式的反映，是指消息中所包含的有意义的内容，能触及人们认识性的思维活动。
信号：是消息的物质载体。
可以是声光电热机械形式的。
消息就寄托在信号的某种参量上（V,I,W,T）信道：信号传输的通道。
可以是铜线、光纤、大气、水底。
通信：不同单元之间交换和传递消息的活动过程。
通信的本质是传递信息。
信号则是信息的载体。
通信的整个过程是依赖信号往返传递来实现的。
通信系统：传递信息所需的一切技术设备的总和。
要明白：光通信是建立在电通信基礎上的。
只是在通信过程中，把电信号转換成光信号，利用光纤网络传递出去，到了目的地后，再把光信号变換回电信号。
所以，在学习光通信之前，必须对电通信有足够的了解。
通信系统概述通信系统有各种各样的分类方式：诸如按信号特征分类：模拟通信系统；按调制特征分类：调幅、调频、调相、脉冲编码；按物理特征分类：语音通信、图像通信、数据通信；按传输媒体分类：有线、无线方式（最常用、最易被理解和接受）有线通信系统——电缆（明线、同轴）；光纤光缆（单模、多模）；无线通信系统——微波、卫星、移动通信。
电缆通信系统：（1）基础语音通信---最简单、最基础、最经典的通话方式；（2）高频（载波）通信系统----单路语音频带规定为0.3—3.4KHz。
载波线路采用调幅或调频；明线信道带宽限制f<200KHz.故频分复用上限只到150Hz。
（3）同轴电缆高频（载波）通信系统----同轴电缆采用四种传输频谱：①2.6MHz，由10个60路群组成，总复用话路为600路，线路传输频带为60—2540KHz；②4MHz，由16个60路群组成，总复用话路为960路，线路传输频带为60—4000KHz；③6MHz，由24个60路群组成，④12MHz，由15个60路群和6个300路群组成，最大复用话路达2700路，线路传输频带为312—12388KHz；（4）长途电信（铜）网微波通信系统微波通信是无线传输方式的一种微波收发波段的配置微波通信线路通常都是频分复用的：1.同一微波站收、发信采用不同频段。
避免混叠干扰；2.同一地区使用时，把频距拉开，避免互扰；通常微波站使用2频制或4频制:光纤通信系统电端机的功能：发信----接收电信号，进行载波处理、模/数处理，随后以一定的电平送到光端机；收信----接收光端机传来的电信号，进行解调及模数转换处理，然后以一定电平输至显示器（话音、图像、打印）；光端机的功能：发信----由电端机传来的各类电信号，对LD或LED进行调制，转换成光信号，并以一定的光功率发射出去；收信----接收光信号并转换成电信号，传送到电端机进行解调处理；光纤光缆功能：作为两地光端机之间的连接通道。
单根光纤传送单向光信号；收/发双方利用两根光纤作不同向传送。
如果采用单根光纤同时实现正\反向传送，则正\反向光信号的波长应严格分开。
光学信道——光纤\光缆光纤结构分为三层：中心高折射率玻璃芯（芯径一般为50或62.5μm），中间为低折射率硅玻璃包层（直径一般为125μm），最外是加强用的树脂涂层。
光纤的透明性：光纤的芯料是高纯度的石英，对0.8μ---1.6μ波段的光极端透明；单纤直径：Ф2μ---200μ；柔性弯曲半径R>10—100mm;光频通信容量：由于光纤传输的可用波段在0.8μ---1.6μ；频率范围可达106—107GHz。
光频载波相当于微波载频（102GHz）的104倍，显然，光频通信的信道容量非常巨大！遍布世界的光纤网络现在,全世界的光纤总长度已经超过了10亿公里,足以绕地球25000圈,当前世界最大的商用线路是上海-杭州建成的光纤通信线路，速度3.2Tbps，可容纳5000万路电话。
现在验室光纤通信系统的速度达32Tbps（1T=1000G）。
光纤通信系统的发展第一代光纤通信系统（1970--1980）：采用λ～ 0.85μ波段的多模光纤；数据传输率约50 ～ 100Mb/s; 中继距离约10Km；第二代光纤通信系统（1980--1990）：采用λ～ 1.3μ单模光纤；数据传输率约1～ 1.7Gb/s; 中继距离约45Km；第三代光纤通信系统(1990--1995):采用λ～ 1.5μ单模光纤；数据传输率>2Gb/s; 中继距离>200Km；第四代光纤通信系统(1995---)：实现了λ～ 1.55μ单模光纤通信系统并使用了波分复用技术提高传输速率；第五代光纤通信系统：使用了光波放大器，大大地增长了传输距离。
当前正在不断发展的新系统中，相干光纤通信系统，已达现场实验水平，将得到应用。
光孤子通信系统可以获得极高的传输速率，21世纪上半叶可能达到实用化。
在该系统中加上光纤放大器有可能实现极高速率和极长距离的光纤通信。
光学纤维发展简史：★很早就认识到：一根透明的玻璃棒，借助于棒中的多次内反射而有传递光线的能力；★ O.Schriever 在Ann.Phys.63,645(1920年)报道：最早描述介质波导管实验；★ 1926年英国Baid和1927年美国Hansell 第一次在专利中提出了用一米玻璃纤维丝来传导图像的可能性；★ 1930年，德国Lamm首次演示把光学纤维用于传像；★ 1930—1950年的20年间，研究工作认识到：必须使用涂膜的光学纤维来进行光学隔离。
★ 1954年荷兰人Van Hell 发表了关于纤维光学隔离的技术（《Nature》173,39(1954)）;★ 1954年，英国Hopkins等人发表了精确排列传像纤维束技术，但并未有重视利用低折射率涂层解决光学隔离问题；（《Nature》 173,39-41(1954)）★直至1958年，美国Bell Lab，Cornning 公司，日本的Hoya 公司等纷纷投入光学纤维的研究。
★ 1966年，华人科学家高锟(Charles Kao)发表了论文：《光频率介质纤维表面波导》开创性地提出光导纤维在通信上应用的基本原理，描述了长程及高信息量光通信所需绝缘性纤维的结构和材料特性。
核心的思想是：只要解决好玻璃纯度和成分等问题，就能够利用玻璃制作光学纤维，从而高效地传输信息。
当时，仅仅追求让光在光纤中传输1千米后至少还剩下百分之一。
亦即：传输损耗约< -20dB/Km.★ 1966年，要求光纤对光能的损失为20[dB/Km]。
这是非常苛刻的.当时绝大多数人认为不可能做到。
因为当时世界上最好的玻璃是照相机镜头玻璃，其损失是700[dB/Km]；窗玻璃的损失是 X10000[dB/Km]由于Corning公司与Hoya公司的努力,现实了石英光纤损耗 g＜20dB/Km. 随着第一个光纤系统于1981年成功问世，全世界掀起了一场光纤通信的革命。
高锟“光纤之父”的美誉传遍世界。
(准确地说应是“光纤通信之父”）★ 1972年底，美国的康宁玻璃公司研制出光纤的样品，其损传输损耗小于20分贝/公里。
长20米，据说花了3000万美元。
★ 1970年,美国Cornning 公司首先制造出了1千米长的光纤。
1988年,6000公里长的光缆铺设在美国和欧洲之间的大西洋海底。
2008年,全世界的光纤总长度已经超过了10亿公里,足以绕地球25000圈。
并仍在以每小时数千公里的速度增长。
这些光纤织成了互联网。
★与高锟当年想要达到的传输1千米后剩下1%的光相比,今天的光纤在传输1千米后还有95%的光存在。
要理觧光纤传输光时的损耗規律及其表述单位[dB]。
必须弄清光线穿过透明介质时的吸收或透过的规律：通信系统传输常用单位--------分贝[dB]描述一个通信元件、装置、系统的性能，经常用到“放大”、“增益”、“损耗”的大小来评比并且习惯以“分贝【dB】”为单位。
在我们日常生活和工作中大多采用自然计数法，但在一些自然科学和工程计算中，对物理量的描述往往采用对数计数法。
用对数形式描述物理量是因为它们符合人的心理感受特性：在一定的刺激范围内，当物理刺激量呈指数变化时，人类的心理感受是呈线性变化的，——心理学上的韦伯定律和费希钠定律。
绝对功率用【dB】表示，不同的绝对功率值所对应的以一毫瓦为基准的功率电平值如下：绝对功率【dB】绝对功率【dB】绝对功率【dB】•1pW -90 1mW 0 1W 30•10pW -80 2mW 3 2W 33•100pW -70 4mW 6 4W 36 •0.001μW -60 5mW 7 5W 37 •0.01μW -50 8mW 9 8W 39 •0.1μW -40 10mW 10 10W 40 •1.0μW -30 20mW 13 100W 50 •2μW -27 40mW 16 1000W 60 •4μW -24 50mW 17 10kW 70 •5μW -23 80mW 19 100kW 80 •8μW -21 100mW 201000kW 90 •10μW -20 200mW 23•20μW -17 400mW 26•40μW -14 500mW 27•50μW -13 800mW 29•80μW -11•100μW -10•1000μW 0光纤技术的发展，主要在两个方面：（1）通信光纤;（第一窗口）850nm（第二窗口）1310nm（第三窗口）1550nm（第四窗口）L波段（第五窗口） S波段进而发展全波光纤：无水峰的全波窗口。
从1280nm 到1625nm的广阔光频范围内都能实现低损耗、低色散传输。
使传输容量几百倍、几千倍甚至上万倍的增长。
（2）特种光纤1．有源光纤：掺铒(Er3+)、掺钕(Nb3+)、掺镨(Pr3+)、掺镱(Yb3+)、掺铥(Tm3+)等；不同掺杂的光纤放大器应用于不同的工作波段。
实现无中继器的百万公里的光孤子传输。
2. 色散补偿光纤(Dispersion Compensation Fiber。
DCF)正负色散补偿，保证光码传输不变形。
3. 光纤光栅(Fiber Grating)利用光纤光栅可以制作成许多重要的光无源器件及光有源器件。
4. 多芯单模光纤(Multi-Coremono-Mode Fiber，MCF)提高成缆的集成密度。
目前光缆的含纤数量达千根以上，有力地保证了接入网的建设。
卫星通信系统卫星通信频段：300MHz；与微波通信相似，但只用一个中继站。
中国早期通信卫星使用上行频率为6GHz，下行频率为4GHz。
采用调频方式传输信号，卫星中继站收信后，放大、变频，再发往另一地面站。