第一章 光纤通信概述
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一章光纤通信概述ppt课件
光纤、光缆弯曲半径不能过小(>20CM) 在偏僻地区存在有供电困难问题
由于光纤具备一系列优点，所以广泛应用于公用 通信、有线电视图像传输、计算机、空航、航天、船 舰内的通信控制、电力及铁道通信交通控制信号、核 电站通信、油田、炼油厂、矿井等区域内的通信
2020/4/26
图1-1电磁波波谱图
1.11 光纤通信使用波段
2020/4/26
第一章：光纤通信概述
1.1 光纤传输系统的基本组成
光纤通信：以光导纤维（光纤）为传输媒 质，以光波为载波，实现信息传输。
光纤传输系统的基本组成
光发射机
光源
光调制器
已调光 光纤线路
信号
调制电信号
基带处理
光接收机
光检测器 解调电信号 基带处理
2020/4/26
基带电信号
基带电信号
1.1 光纤传输系统的基本组成
第三阶段（1986年～），全面深入开展新技术研究，实现 了1.55 μm单模光纤通信系统（SDH） ，速率达2.5~10Gb/s, 无中继距离为100～150km；2019年后，研发波分复用光纤 2020/4/通26 信系统，每波长传输速率10或40G及光波网络。
1.9 光纤通信的特点与应用
传输容量很大：2.5G～10G/波长；每光纤采用波分复用
1.4 光纤传输特性
传输损耗：由材料吸收和杂质散射等因素引起有 三个低损耗窗口：（1）0.85μm附近，损耗2~4dB/km;（2）
1.31 μm附近，损耗约0.5dB/km;（3）1.55 μm附近，损耗约0.2dB/km。
色散（Dispersion）：一般包括材料色散、模式色 散、波导色散等，引起接收的信号脉冲展宽，从 而限制了信息传输速率。
由于光纤具备一系列优点，所以广泛应用于公用 通信、有线电视图像传输、计算机、空航、航天、船 舰内的通信控制、电力及铁道通信交通控制信号、核 电站通信、油田、炼油厂、矿井等区域内的通信
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图1-1电磁波波谱图
1.11 光纤通信使用波段
2020/4/26
第一章：光纤通信概述
1.1 光纤传输系统的基本组成
光纤通信：以光导纤维（光纤）为传输媒 质，以光波为载波，实现信息传输。
光纤传输系统的基本组成
光发射机
光源
光调制器
已调光 光纤线路
信号
调制电信号
基带处理
光接收机
光检测器 解调电信号 基带处理
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基带电信号
基带电信号
1.1 光纤传输系统的基本组成
第三阶段（1986年～），全面深入开展新技术研究，实现 了1.55 μm单模光纤通信系统（SDH） ，速率达2.5~10Gb/s, 无中继距离为100～150km；2019年后，研发波分复用光纤 2020/4/通26 信系统，每波长传输速率10或40G及光波网络。
1.9 光纤通信的特点与应用
传输容量很大：2.5G～10G/波长；每光纤采用波分复用
1.4 光纤传输特性
传输损耗：由材料吸收和杂质散射等因素引起有 三个低损耗窗口：（1）0.85μm附近，损耗2~4dB/km;（2）
1.31 μm附近，损耗约0.5dB/km;（3）1.55 μm附近，损耗约0.2dB/km。
色散（Dispersion）：一般包括材料色散、模式色 散、波导色散等，引起接收的信号脉冲展宽，从 而限制了信息传输速率。
光纤通信原理 第一章 概述
没有找到稳定可靠和低损耗的传输介质 对光通信的研究走入了低潮
光纤的雏形
1870年，英国物理学家丁达尔
太阳光随着水流发生弯曲
n水 > n空气，光发生全反射
1953年，英国伦敦学院卡帕尼博士首次将丁达尔的观察用于 实际，发明了用极细的玻璃制作的光导纤维：芯层+包层。芯 层的折射率大于包层，光在其中做全反射。
在电磁波谱中，光波范围包括红外线、可见光、紫外线，其波长 范围为：300 mm ~ 6×10−3 mm。
发送信号的频率越高 (波长越短)， 可载送的信息量就越多
目前使用的光载波频率~190 THz
通信用光波范围
光纤通信的波谱在1.67×1014 Hz ~ 3.75×1014 Hz之间，即 波长在0.8 mm ~ 1.8 mm之间，属于红外波段；将0.8 mm ~ 0.9 mm称为短波长，1.0 mm ~ 1.8 mm称为长波长，2.0 mm以上称 为超长波长。
1960年左右，最好的光纤损耗也在1000分贝/公里 (dB/km)。 由于损耗很大，它最初被用于医疗，如内窥镜。
现代光纤通信
1966年，高锟和霍克哈姆发表的《用于光频的 光纤表面波导》奠定了现代光通信的基础。 高锟被尊为光纤之父。下图二，1998年在英国 接受IEE授予的奖章
工作地点：英国标准电信研究所 研究对象：光在石英玻璃纤维中的严重损耗问题 损耗原因：1) 玻璃纤维中含有过量的铬、铜、铁与锰等金属
第一章 概 述
主要内容
光纤通信的历史 光纤通信的主要特征：优缺点 光纤通信系统的组成和分类 应用
1.1 光纤通信的发展与现状
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、激光 传输媒介
光纤的雏形
1870年，英国物理学家丁达尔
太阳光随着水流发生弯曲
n水 > n空气，光发生全反射
1953年，英国伦敦学院卡帕尼博士首次将丁达尔的观察用于 实际，发明了用极细的玻璃制作的光导纤维：芯层+包层。芯 层的折射率大于包层，光在其中做全反射。
在电磁波谱中，光波范围包括红外线、可见光、紫外线，其波长 范围为：300 mm ~ 6×10−3 mm。
发送信号的频率越高 (波长越短)， 可载送的信息量就越多
目前使用的光载波频率~190 THz
通信用光波范围
光纤通信的波谱在1.67×1014 Hz ~ 3.75×1014 Hz之间，即 波长在0.8 mm ~ 1.8 mm之间，属于红外波段；将0.8 mm ~ 0.9 mm称为短波长，1.0 mm ~ 1.8 mm称为长波长，2.0 mm以上称 为超长波长。
1960年左右，最好的光纤损耗也在1000分贝/公里 (dB/km)。 由于损耗很大，它最初被用于医疗，如内窥镜。
现代光纤通信
1966年，高锟和霍克哈姆发表的《用于光频的 光纤表面波导》奠定了现代光通信的基础。 高锟被尊为光纤之父。下图二，1998年在英国 接受IEE授予的奖章
工作地点：英国标准电信研究所 研究对象：光在石英玻璃纤维中的严重损耗问题 损耗原因：1) 玻璃纤维中含有过量的铬、铜、铁与锰等金属
第一章 概 述
主要内容
光纤通信的历史 光纤通信的主要特征：优缺点 光纤通信系统的组成和分类 应用
1.1 光纤通信的发展与现状
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、激光 传输媒介
光纤通信
2.2 用射线理论分析光纤的导光原理
分析光纤导光原理有两种基本的研究方法 • 射线理论法（简称为射线法，又称几何光 学法） • 波动理论法（又称波动光学法）
1．均匀平面波的一般概念
• 均匀平面波的一般概念
– 平面波是指在与传播方向垂直的无限大平面的 每个点上，电场强度E的幅度相等、相位相同， 磁场强度H的幅度也相等、相位也相同。 – 或者说，这种波的等幅、等相位面是无限大的 平面。
– 纤芯折射率n1沿半径方向保持一定，包层折射 率n2沿半径方向也保持一定，而且纤芯和包层 的折射率在边界处呈阶梯型变化的光纤称为阶 跃型光纤，又称为均匀光纤。
2.1.2 光纤的分类
渐变型光纤
– 如果纤芯折射率n1随着半径加大而逐渐减小， 而包层中折射率n2是均匀的，这种光纤称为渐 变型光纤，又称为非均匀光纤。
式中，P11为全“1”码时的平均光功率；P00为 全“0”码时的平均光功率。一般要求EXT≥10dB 。
3.0.1
（3）调制特性要好
光发送机
除此之外，还要求电路尽量简单、成本低、稳定
性好、光源寿命长等。
3.0.2 光发送机的基本组成
数字光发送机的基本组成包括均衡放大、码
型变换、复用、扰码、时钟提取、光源、光源的
光纤通信 第一章 概述
第一章 绪论
第二章 光纤
第三章 光纤收发系统 第四章 SDH通信系统 第五章 光通信系统现代应用
光纤通信 第一章 概述
1.1 光纤通信的发展概况 1.2 光纤通信系统组成
1.3 光纤通信系统中的 光纤光缆和器件 1.4 光纤通信的特点 1.5光纤通信的发展趋势
1.1光纤通信的发展概况
二、光纤通信的发展史
波长 第一代 第二代 第三代 第四代 0.85um 1.31um 1.55um 频分、波分 新技术 备注 500MB/S 85GB/S 1000GB/S 2000GB/S
第一章 光纤通信概述
光通信
≠
光纤通信
5
§ 1.2光纤通信的发展与现状
原始的光通信： 以 “烽火狼烟”为号----骊山烽火台 杜甫有诗云： “烽火连三月，家书抵万金” 军事应用
6
1880年，贝尔发明了第一个光电话
弧光灯 抛物镜 透镜 硅电池 话筒 透镜 受话器
贝尔电话系统
7
贝尔电话在晴好天气通信距离可达 数公里、甚至几十公里，是现代光通
§1.3现代光纤通信技术
光纤通信技术特点
传输容量大。
44
45
10-14 10-12 10-10 10-8 10-6 宇 宙 线 Γ 射 线 χ 紫 射 线 外 可 见 光
10-4 10-2
100
102
104 波长/m
红
外
微
波
无 线 电 108 106 104 频率/Hz
1022 1020 1018 1016 1014
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 43
23
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
衰减 (dB/km)
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
短距离应用 140 THz
长距离应用
20000GHzChannels 50 THz = 1,000
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
通信专业实务——传输与接入(有线)串讲
●第一章光纤通信概述1.光纤通信是利用光导纤维（光纤）传输光波信号的通信方式2.光纤通信的优点：1传输频带宽，通信容量大2传输损耗小，中继距离长3抗电磁干扰的能力强3.光纤的折射率分布的形状有：阶跃、高斯、三角形等4.光纤按照折射分布分为阶跃型光纤和渐变型光纤5.光纤按照传输模式数目分为多模光纤和单模光纤6.光纤的传输特性：色散和损耗。
色散直接影响到传输系统的最大中继传输距离7.光波在光线中传输一段距离后能量会衰减，导致光功率下降，这就是光纤损耗8.光纤损耗计算公式一： ‴㜲 ݀ ܤ Ȁ 公式二： ݀ Ȁ log Ȁ Ȁ9.光纤材料固有损耗产生的原因大致分为：吸收损耗和散射损耗10.光纤三个低损耗窗口：第1低损耗窗口位于0.85μm附近第2低损耗窗口位于1.31μm附近（S波段）第3低损耗窗口位于1.55μm附近（C波段）11.光纤色散分为模式色散和频率色散，多模光纤中模式色散占主要地位，频率色散分为材料色散和波导色散12.常用的单模光纤：G.652,G.653,G,655,色散平坦型单模光纤，色散补偿光纤。
13.G.652零色散波长在1310nm附近，最低损耗在1550nm附近，是目前城域网使用最多的光纤。
可用在2波长（1310nm和1550nm）的WDM系统，使用色散补偿技术可用于短距离的DWDM系统中14.G.653非常适合单波长远距离传输的光纤通信系统，不适合于DWDM系统15.G.655在1550nm窗口处色散不为零，具有较小色散和最低损耗，能够避免FWM的影响，最适合用于DWDM环境16.数字光纤通信系统采用点对点的强度调制/直接检波（IM/DD）的形式，主要由光纤、光发射机、光接收机一级长途干线上必须设置的光中继器组成17.数字光纤通信系统包括三大组成部分：发送部分、传输部分和接收部分。
光发射机的作用是将电信号转换成光信号耦合进光纤，光接收机的作用是将传送过来的光信号转换成电信号，对于长距离的传输，需要进行中继放大18.光信号的调制方法分为直接调制和间接调制。
1.光纤通信概述
光纤数字通信系统示意图
四.光纤通信特点
频带宽,通信容量大
理论上讲一根单模光纤可利用的带宽达20THz 以上,现在最先进的光纤通信系统达400GHz。
损耗低,中继距离长 铜缆的损耗特性与缆的结构尺寸及所传输信号 的频率有关,光缆的损耗特性仅与玻璃的纯度 (或者说透明度)有关,高质量望远镜的镜头其 损耗超过500dB/km,目前通信用光纤的最低损 耗达0.2 dB/km。
一、光纤通信的发展史 光纤通信的发展
光器件
光发送器件： 砷化镓铝半导体激光器→异质结条形激 光器→分布反馈式激光器（DFB-LD）和多量子阱（MQW） 激光器。 光接收器件： Si-PIN →APD。
光纤通信系统
从小容量到大容量、从短距离到长距离、从PDH →SDH → DWDM。
(4)接入网
三网融合的趋势
PSTN/ISDN
“光进铜退”Cຫໍສະໝຸດ TV宽带光接入ADSL
（5）光纤通信
光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒 介的一种通信方式。
光纤就是导光的玻璃纤维的简称, 是石英玻璃丝, 是一种新型 的信息传输介质。
没光纤通信就没互联网时代 光纤将世界缩为村落
“光纤”信息高速公
烽火公司DWDM系统
时间：2005年 速率：3.2 Tb/s （8040 Gb/s） 距离：800 km的传输实验 DWDM系统
NTT 线路容量10 Tb/s系统演示
时间： 2007年 制式：采用DWDM 和DQPSK调制 信道的速率：111 Gb/s 系统经过3 600 km传输后，所有信道的Q参数 大于9.2 dB ，比BER为1012要求的9.1 dB还要 好。
世界光纤通信发展情况
世界光纤产值从1996年92亿美元到2002年198 亿美元，每 6 年翻一番； 现在世界上光纤生产速度为3200 km/小时，即 每天生产的光纤可绕地球两周； 目前光纤产量每年递增 20~25%； 目前光缆产值按应用分类为：本地通信51.25%， LAN等 20.82%，干线 15.81%，CATV 8.6%， 其它 3.5%。
四.光纤通信特点
频带宽,通信容量大
理论上讲一根单模光纤可利用的带宽达20THz 以上,现在最先进的光纤通信系统达400GHz。
损耗低,中继距离长 铜缆的损耗特性与缆的结构尺寸及所传输信号 的频率有关,光缆的损耗特性仅与玻璃的纯度 (或者说透明度)有关,高质量望远镜的镜头其 损耗超过500dB/km,目前通信用光纤的最低损 耗达0.2 dB/km。
一、光纤通信的发展史 光纤通信的发展
光器件
光发送器件： 砷化镓铝半导体激光器→异质结条形激 光器→分布反馈式激光器（DFB-LD）和多量子阱（MQW） 激光器。 光接收器件： Si-PIN →APD。
光纤通信系统
从小容量到大容量、从短距离到长距离、从PDH →SDH → DWDM。
(4)接入网
三网融合的趋势
PSTN/ISDN
“光进铜退”Cຫໍສະໝຸດ TV宽带光接入ADSL
（5）光纤通信
光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒 介的一种通信方式。
光纤就是导光的玻璃纤维的简称, 是石英玻璃丝, 是一种新型 的信息传输介质。
没光纤通信就没互联网时代 光纤将世界缩为村落
“光纤”信息高速公
烽火公司DWDM系统
时间：2005年 速率：3.2 Tb/s （8040 Gb/s） 距离：800 km的传输实验 DWDM系统
NTT 线路容量10 Tb/s系统演示
时间： 2007年 制式：采用DWDM 和DQPSK调制 信道的速率：111 Gb/s 系统经过3 600 km传输后，所有信道的Q参数 大于9.2 dB ，比BER为1012要求的9.1 dB还要 好。
世界光纤通信发展情况
世界光纤产值从1996年92亿美元到2002年198 亿美元，每 6 年翻一番； 现在世界上光纤生产速度为3200 km/小时，即 每天生产的光纤可绕地球两周； 目前光纤产量每年递增 20~25%； 目前光缆产值按应用分类为：本地通信51.25%， LAN等 20.82%，干线 15.81%，CATV 8.6%， 其它 3.5%。
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]
光纤通信第一章
• 20世纪60年代初期研究的光通信大多是利用大气传输光波，但 大气光波通信不稳定因素很多。主要原因是光波在大气中传输 受到大气层中变化无常的气候条件的影响，光波能量损失严重， 因此光波在大气层中的传输并不顺利。
透镜波导光波通信
研究人员曾经将研究的重点转入到地下光波通信的实验， 先后出现过反射波导和透镜波导等地下通信的实验，但 由于造价太高而出现了夭折，致使光通信发展一度出现 长期的低迷状态。
接近了光纤最低损耗的理论极限。
第1章 光纤通信概论
1.1.2 光纤通信发展趋势
1.宽带通信业务需求激增、光纤通信向超高速系统发展 光纤产品的大规模采用成为全球宽带通信网络飞速发展
的有力基础。网络的扩张又带来全球性传送业务的大增长， 这些业务需求包括Internet的蓬勃发展、大量的全球数据传 送，以及其他一些不断增长的先进业务。
1972年，康宁公司高纯石英多模光纤损耗降低到4dB/km。 1973年，美国贝尔(Bell)实验室的光纤损耗降低到2.5dB/km 。 1974 年降低到1dB/km。 1976年，日本电报电话（NTT）公司将光纤损耗降低到0.5dB/Km 在以后的 10 年中，波长为1.55 μm的光纤损耗：
1979 年是0.20 dB/km， 1984年是0.157 dB/km， 1986 年是0.154 dB/km，
视频娱乐节目：采用速率高达几十兆比特的数字电视， 提供同实物一样大的高分辨率、3D、真彩色视频娱乐节目。
第1章 光纤通信概论
可视电话：全球将有一亿以上的家庭装有带大型3D彩 色屏幕的可视电话。
视频会议：通过Internet提供桌面或膝上机的一对一型 或组对组型会议电视系统。
大量的、即时的、连续的全球数据传送：允许几百万大 小公司以及部门内部的各个相互连接的高瑞工作站之间进行 数据通信。
透镜波导光波通信
研究人员曾经将研究的重点转入到地下光波通信的实验， 先后出现过反射波导和透镜波导等地下通信的实验，但 由于造价太高而出现了夭折，致使光通信发展一度出现 长期的低迷状态。
接近了光纤最低损耗的理论极限。
第1章 光纤通信概论
1.1.2 光纤通信发展趋势
1.宽带通信业务需求激增、光纤通信向超高速系统发展 光纤产品的大规模采用成为全球宽带通信网络飞速发展
的有力基础。网络的扩张又带来全球性传送业务的大增长， 这些业务需求包括Internet的蓬勃发展、大量的全球数据传 送，以及其他一些不断增长的先进业务。
1972年，康宁公司高纯石英多模光纤损耗降低到4dB/km。 1973年，美国贝尔(Bell)实验室的光纤损耗降低到2.5dB/km 。 1974 年降低到1dB/km。 1976年，日本电报电话（NTT）公司将光纤损耗降低到0.5dB/Km 在以后的 10 年中，波长为1.55 μm的光纤损耗：
1979 年是0.20 dB/km， 1984年是0.157 dB/km， 1986 年是0.154 dB/km，
视频娱乐节目：采用速率高达几十兆比特的数字电视， 提供同实物一样大的高分辨率、3D、真彩色视频娱乐节目。
第1章 光纤通信概论
可视电话：全球将有一亿以上的家庭装有带大型3D彩 色屏幕的可视电话。
视频会议：通过Internet提供桌面或膝上机的一对一型 或组对组型会议电视系统。
大量的、即时的、连续的全球数据传送：允许几百万大 小公司以及部门内部的各个相互连接的高瑞工作站之间进行 数据通信。
第1章 光纤通信概述
1.6.1 SDH技术
SDH系统的优点有： 1、统一不同的数字通信系统标准，采用统一的网络节点接口 （NNI），有利于国内、国际通信的互连和发展更高速率的通信
2、增强通信网运行、维护、监控和管理功能，有利提高通信网可 靠性和效益
3、简化复接/分接技术，简化设备构成 4、提高通信网的灵活性和对各种业务的适应性，便于组成自愈网， 使现代化通信网提高到新水平
1.4.1 光纤通信的传输过程
光纤通信过程：光发送端机将已调制的光波送入光导纤维，经光导纤维传送至 光接收端机。光接收端机是将信号变换成电信号的光接收机。光信号经过光纤 传输到达接收端，首先经光电二极管（PLN）或雪崩光电二极管（APD）检波变 为电脉冲，然后经放大、均衡、判断等适当处理，恢复为送入发送端时的电信 号，再送至接收电端机。
频 率 波 长 名 称 紫 外线 可 见光 线 (光 纤通 用 信 ） 近 红外 线 远 红外 线 亚 毫米 波 1 m m 10 m m 1 00 m m 1 m 1 0m 1 00m 毫 米波 (EHF) 厘 米波 (SHF) 分 米波 (UHF) 米 (VHF) 波 短 (HF) 波 中 (MF) 波
1 00 THz 1 0 THz 1 THz 1 00 GHz 1 0 GHz 1 GHz 1 00 MHz 1 0 MHz 1 MHz
1 m 1 0 m 1 00m
目录
1.1 光纤通信的发展概况
1.2 光波波谱
1.3 光纤通信特点和系统分类 1.4 光纤通信系统的基本构成 1.5 长途与本地网通信网的结构和特点 1.6 SDH与DWDM
3、本地光纤通信网组网方式主要采用星型、环状，部分经济发达的地 区已建成了网状的本地网光缆传输网络。 目前，结合传输技术的发展，本地网光纤通信网也采用了大量的SDH设 备，组建具备自愈能力的光纤通信网。
光纤通信概论
双绞线
卫星通信
光纤
同轴电缆 无线电(AM) 无线电(FM)
地面微波 通信
电视频道
Band
LF MF HF VHF UHF SHF EHF THF
3
第1章 光纤通信概论
• 话音 （低）
• 长波 • 中波
频率
• 短波
• 微波 （高）
（小）
（小）
带宽
容量
C=B㏒2（1+S/N）
（大）
（大）
4
第1章 光纤通信概论
1988年，全长245km的武汉－长沙市34Mb/s多模 光缆通信系统工程通过邮电部鉴定验收。
1989年，汉阳——汉南40Mb/s单模光传输系统工 程通过邮电部鉴定验收。
1991年，研制出G.653色散位移光纤。最小衰减 达0.22dB/km。合肥——芜湖40Mb/s单模光传输系统 工程通过国家鉴定验收。
其实，人们早就利用玻璃纤维（光纤）进行光通信 了。利用光波导的原理，人们制造了内窥镜（胃镜）， 可以观测1m左右的距离。
但是，在60年代，最好的玻璃纤维的损耗在 1000dB/km以上。
每公里10dB/km损耗就是输入的信号传送1公里后 只剩下十分之一； 20dB/km 1/100； 30dB/km 1/1000； 1000dB/km ？
由1000dB/km 20dB/km，高琨的论文非同寻常！ 9
第1章 光纤通信概论
1970年美国康宁玻璃公司制诚20dB/km的光纤。 1970年贝尔实验室制成了可以在室温下连续工 作的半导体激光器，只有米粒大小。 1970年由于在光源（激光器）和信道（光纤） 都有重大突破，称为光纤传输元年。 光纤的谱线特性中有3个低损耗的传输窗口，即 850nm短波长窗口和1300nm,1500nm的长波长窗口。 目前，单摸光纤在1550nm波长的损耗已小于 0.2dB/km，接近极限。
光纤通信
第一章 光纤通信概述1、 基本概念光纤通信：利用光导纤维传输光波信号的通信方式工作波长：目前光纤通信的实用工作波长在近红外区，即0.8—1.8um 的波长区。
对于SiO2光纤，有三个低损耗窗口，是目前光纤通信的实用工作波长，即850nm(用于多模),1310nm （单模），1550nm （单模）。
2、系统的基本组成（物理组成及各部分作用）强度调制/直接检波（IM/DD ）的光纤数字通信系统。
主要由光发射机、光纤、光接收机以及长途干线上必须设置的光中继器组成。
光发射机：将电信号转换成光信号耦合进光纤。
光发射机中的重要器件半导体激光器（LD ）或半导体发光二级管（LED ）是能够完成电-光转换的半导体光源。
光接收机：将光纤送过来的光信号转换成电信号，然后经过对电信号的处理以后，使其恢复为原来的脉码调制信号送入电接收机。
光接收机中的重要器件光电二极管（PIN ）和雪崩二极管（APD ）是能够完成光-电转换的光电检测器。
光中继器：保证通信质量。
有两种形式：光-电-光转换形式的中继器和光信号上直接放大的光放大器。
3、优越性（体现在哪里）①传输频带宽，通信容量大②传输损耗小，中继距离长③在某些条件下，抗电磁干扰能力强④光纤线径细，重量轻，制作光纤的资源丰富4、 技术的现状（PDH 、SDH 、WDM 、光电收发器、EPON ）PDH 、SDH 、WDH 用于语音传输，光电收发器、EPON 用于数据传输 PDH ：用于低容量，近距离SDH ：用于中等距离，较大容量WDM ：用于远距离现在涌现出的EPON 已经商用5、 发展的发展方向（GFP 、ASON 和全光网等）第二章 光导纤维1、 光纤的结构和分类结构：石英材料做成的横截面很小的双层同心圆柱体，线芯、包层和涂敷层。
分类：按横截面折射率分布划分：阶跃型光纤和渐变性光纤；按纤芯中传输模式的多少划分：单模光纤（适用于大容量长距离光纤通信）和多模光纤（存在模色散，带宽窄，制造、耦合及连接都比单模光纤容易）2、 用射线理论分析光纤的导光原理（阶跃、渐变），推出几个重要的参数和指标阶跃：相对折射指数差：△=2122212/)(n n n - 数值孔径：∆=-==2sin 12221max n n n NA φ渐变：最佳折射指数分布：可以消除模式色散的n(r)分布。
光纤通信01概述
其中含有过量的铬、铜、铁与锰等金属离子和其它杂质 其次是拉制光纤时工艺技术造成了芯、包层分界面不均 匀及其所引起的折射率不均匀
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
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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一、光纤通信系统的基本组成 光纤通信，就是利用光纤来传输携带信息的 光波以达到通信的目的。其基本组成如下：
光放大器
上午10时58分 广东海洋大学理学院 · 光纤通信
21
§1-3 光纤通信系统的基本组成与应用
1. 信道（光纤线路） 完成光信号（携带信息）的传输，由光纤/光缆、 光纤接头、光纤连接器组成，其中光纤具有两个重 要的特性参数：损耗和色散。 0.85µ m的约2dB/km，1.31µm的约0.5dB/km， 1.55µ m的约0.2dB/km。 2. 光发射机 功能：完成电信号→光信号的转换，并把光信 号流耦合进光纤进行传输；由光源、驱动电路以及 其他辅助电路组成。核心部件：LED或LD光源。 通过电信号对光源的调制实现电光转换。
上午10时58分 广东海洋大学理学院 · 光纤通信
9
§1-1 光纤技术的发展简史
该实验也是证明全内反射现象存在的第一个实验。
广东海洋大学理学院 · 光纤通信
上午10时58分
10
§1-1 光纤技术的发展简史
从此，人们越来越多地用光导纤维传递光线 和图像。 问题：光的衰减很厉害！ 1966年，英籍华人高锟(Kao C.)发表了具有 著名历史意义的论文“Dielectric-fibre Surface Waveguides for Optical Frequencies”（光频 介质纤维表面波导），理论上证明了玻璃光纤损 耗可以降至20dB/km，为光纤通信和光纤的其他 应用开辟了道路。 世界光纤之父：高锟(Kao C.)
光纤通信系统
广东海洋大学理学院
本课程的主要内容
1
2 3 4 5 6 7 第一章 光纤通信概述 第二章 光纤传输理论 第三章 光/光纤器件
第四章 光源与光发射机
第五章 光探测器与光接收机 第六章 光放大技术 第七章 数字光纤通信系统 第八章 模拟光纤通信系统
上午10时58分 广东海洋大学理学院 · 光纤通信
上午10时58分 广东海洋大学理学院 · 光纤通信
22
§1-3 光纤通信系统的基本组成与应用
直接调制实现电光转换：
电信号
驱动电路
光信号
3. 光接收机 功能：完成光信号(畸变、衰减的微弱光信号)→ 电信号的转换；由光电探测器、放大器和相关处理 电路组成。核心部件：PIN或APD光电探测器。 通过光电探测器对微弱光信号的直接检测实现光电 转换。
上午10时58分 广东海洋大学理学院 ·Байду номын сангаас光纤通信
光 电 子 学 的 应 用 范 畴
7
§1-1 光纤技术的发展简史
1880年，贝尔发明了第一个光电话，贝尔光电话 和烽火报警一样，都是利用大气作为光通道，光 波传播易受气候条件的影响。
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8
§1-1 光纤技术的发展简史
上午10时58分 广东海洋大学理学院 · 光纤通信
13
§1-2 光纤通信的发展
什么是光纤通信？ 指利用光导纤维做传输介质，用光波来载送信息的 通信方式。 一、光纤通信的优点 1. 频带宽，通信容量大； 2. 损耗小，传输距离长； 3. 抗电磁干扰：相互之间不会干扰，石英材料抗外 界电磁干扰、抗雷电损坏；
8
2
第一章 光纤通信概述
上午10时58分 广东海洋大学理学院 · 光纤通信
3
第一章的主要内容
§1-0
光纤通信是光电子学重要分支；
§1-1
§1-2 §1-3 §1-4
光纤技术的发展简史；
光纤通信的发展； 光纤通信系统的基本组成与应用； 光纤通信的新发展；
光学软件介绍；
本章思考题。
上午10时58分 广东海洋大学理学院 · 光纤通信
上午10时58分 广东海洋大学理学院 · 光纤通信
27
§1-4 光纤通信的新发展
光纤通信最具代表性技术—WDM和EDFA
上午10时58分 广东海洋大学理学院 · 光纤通信
28
§1-4 光纤通信的新发展
总的来说，B↑L↑→使光通信向理想化方向发 展。 发展趋势中的技术更新 1. 向超高速系统发展； 2. 向超大容量DWDM系统演进； 3. 向光传送网方向发展； 4. 向G.655光纤发展（开发新型光纤）； 5. 光孤子通信； 6. 光纤放大器； 7. 全光通信（两个含义）。
一、起源 1956年，英国人Kapany首创光导纤维（光 纤）一词，并把柔性纤维镜应用于医学领域 （1951年），60年代，光导纤维的损耗大于 1000dB/km。 二、发展史与里程碑 1621年，荷兰的数学教授Willebrodvan Roijen Snellius发现了著名的Snell定律。 1870年,英国皇家学会的John Tyndall演示 了光在一束细水流中进行全内反射传输的现象。
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17
§1-2 光纤通信的发展
4. 第四代光纤通信系统 特征：（1）WDM技术，在同一根光纤中同时 传输多个光载波信号；（2）光纤放大器(EDFA)直 接对光信号进行放大。 速率为10Gb/s以上（40Gb/s），已投入营运。 5. 第五代光纤通信系统 (+第六代,最后100米或1km) 基于光孤子技术实现超长距离传输。 光孤子：特殊的光波，光脉冲传输很长距离后依然 不变形、保持原有形状。光纤非线性压缩抵消光纤 色散引起的脉冲展宽，实现光脉冲信号在传输过程 中保持其形状不变，即非线性效应补偿光纤色散。
光纤通信
一根光纤中可同时传输一百 多路信号，采用特殊技术 甚至可以同时传输1022路
超高速
大容量
全光网成为目前光通信 领域最热门的话题之一
各种通信技术的快速 发展使上千甚至上万公 里的长距离传输成为可能
长距离
网络化
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30
光学软件介绍
一、光通讯软件 1. optisys/optisystem：光通讯系统、放大器仿真 软件包； 2. Fiber-CAD； 3. Attolight：光纤光栅设计软件； 4. Optigrating：光纤、波导光栅仿真设计软件； 5. Optifiber：光纤仿真软件； 6. optiBPM：波导光学仿真软件； 7. optiAmplifier：光通讯放大器系统仿真软件； 8. optiFDTD：光通讯、光子晶体仿真软件； 9. optiHS：半导体激光仿真软件。 上午10时58分
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5
§1-0 光纤通信是光电子学重要分支
光通信： 高速大容量光纤通信、计算机互联网、自由 空间光通信 光信息处理： 光存储、光显示、复印、打印 光传感： 各种物理量、化学量等检测 光电检测/测量： 精密时间、几何量测量，比如激光雷达、光 遥感、光遥控、制导等 （未完，转接下页） 上午10时58分
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11
光纤技术在照明方面的具体应用 以及世界光纤之父高锟
世 界 光 纤 公 室 之 园 内 父 灯夜 景 光 高 装 装 锟 饰饰 —
照 明 （ 一 ）
照明（二）
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§1-1 光纤技术的发展简史
1970年，康宁玻璃公司(Corning Glass Co.） Robert Maurer率先研制成功损耗低于20dB/km 的石英光纤，取得了重要的技术突破；同年，美 国贝尔实验室又成功地研制出能在常温下连续工 作的半导体激光器（GaAlAs）。 光纤元年：1970年。
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§1-2 光纤通信的发展
三、光纤通信的容量演进
WDM 波长数
32 80Gb/s
16 40Gb/s 8 4 20Gb/s 10Gb/s
320Gb/s
80Gb/s 40Gb/s
1 2.5Gb/s 10Gb/s 40Gb/s
单波长比特率 上午10时58分
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§1-3 光纤通信系统的基本组成与应用
三、光纤通信的应用
1. 全球电信中的应用。洲际光缆干线、各国公共电 信网，计算机互联网（局域网、广域网），有线电 视网的干线和分配网；
2. 作为危险环境下的通信线。诸如发电厂、化工厂、 石油库等场所；
3. 工业电视系统以及自动控制系统的数据传输。工 厂、银行、商场、交通和公安部门的监控。
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§1-3 光纤通信系统的基本组成与应用
4.
应用于专用通信网。应用于电力、公路、铁路、 矿山等通信专网； 5. 满足不同网络层面的应用。骨干网层面、城域网 层面、局域网层面等； 6.光纤宽带综合业务数字网及光纤用户线。实现电 话、数据、视频会议/电话和多媒体业务综合接入核 心网，以及各种各样的社区服务。
4
§1-0 光纤通信是光电子学重要分支
光电子学，是研究以光子作为信息载体和能量 载体的科学，研究光子是如何产生及其运动和转化 的规律，研究光子的产生、传输、控制和探测的科 学技术。 光纤技术是光电子学的一个重要分支，于20世 纪60年代中期开始发展，并且在光纤通信和光纤传 感等领域得到广泛的应用，以及迅速的发展，已经 改变了人类生活的许多方面，成为人类生活不可缺 少的部分。 21世纪是光电子的世纪，光电子产业是21世纪 的支柱产业。光纤通信正在以超摩尔定律的速度发 展，其容量及光电器件的性能每9个月就会翻一番。
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§1-3 光纤通信系统的基本组成与应用
直接检测微弱光信号实现转换：
光信号
放大器 处理 电路
电信号
光放大器
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§1-3 光纤通信系统的基本组成与应用
1. 信道（光纤线路） 完成光信号（携带信息）的传输，由光纤/光缆、 光纤接头、光纤连接器组成，其中光纤具有两个重 要的特性参数：损耗和色散。 0.85µ m的约2dB/km，1.31µm的约0.5dB/km， 1.55µ m的约0.2dB/km。 2. 光发射机 功能：完成电信号→光信号的转换，并把光信 号流耦合进光纤进行传输；由光源、驱动电路以及 其他辅助电路组成。核心部件：LED或LD光源。 通过电信号对光源的调制实现电光转换。
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该实验也是证明全内反射现象存在的第一个实验。
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§1-1 光纤技术的发展简史
从此，人们越来越多地用光导纤维传递光线 和图像。 问题：光的衰减很厉害！ 1966年，英籍华人高锟(Kao C.)发表了具有 著名历史意义的论文“Dielectric-fibre Surface Waveguides for Optical Frequencies”（光频 介质纤维表面波导），理论上证明了玻璃光纤损 耗可以降至20dB/km，为光纤通信和光纤的其他 应用开辟了道路。 世界光纤之父：高锟(Kao C.)
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2 3 4 5 6 7 第一章 光纤通信概述 第二章 光纤传输理论 第三章 光/光纤器件
第四章 光源与光发射机
第五章 光探测器与光接收机 第六章 光放大技术 第七章 数字光纤通信系统 第八章 模拟光纤通信系统
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§1-3 光纤通信系统的基本组成与应用
直接调制实现电光转换：
电信号
驱动电路
光信号
3. 光接收机 功能：完成光信号(畸变、衰减的微弱光信号)→ 电信号的转换；由光电探测器、放大器和相关处理 电路组成。核心部件：PIN或APD光电探测器。 通过光电探测器对微弱光信号的直接检测实现光电 转换。
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光 电 子 学 的 应 用 范 畴
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§1-1 光纤技术的发展简史
1880年，贝尔发明了第一个光电话，贝尔光电话 和烽火报警一样，都是利用大气作为光通道，光 波传播易受气候条件的影响。
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§1-2 光纤通信的发展
什么是光纤通信？ 指利用光导纤维做传输介质，用光波来载送信息的 通信方式。 一、光纤通信的优点 1. 频带宽，通信容量大； 2. 损耗小，传输距离长； 3. 抗电磁干扰：相互之间不会干扰，石英材料抗外 界电磁干扰、抗雷电损坏；
8
2
第一章 光纤通信概述
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3
第一章的主要内容
§1-0
光纤通信是光电子学重要分支；
§1-1
§1-2 §1-3 §1-4
光纤技术的发展简史；
光纤通信的发展； 光纤通信系统的基本组成与应用； 光纤通信的新发展；
光学软件介绍；
本章思考题。
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§1-4 光纤通信的新发展
光纤通信最具代表性技术—WDM和EDFA
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§1-4 光纤通信的新发展
总的来说，B↑L↑→使光通信向理想化方向发 展。 发展趋势中的技术更新 1. 向超高速系统发展； 2. 向超大容量DWDM系统演进； 3. 向光传送网方向发展； 4. 向G.655光纤发展（开发新型光纤）； 5. 光孤子通信； 6. 光纤放大器； 7. 全光通信（两个含义）。
一、起源 1956年，英国人Kapany首创光导纤维（光 纤）一词，并把柔性纤维镜应用于医学领域 （1951年），60年代，光导纤维的损耗大于 1000dB/km。 二、发展史与里程碑 1621年，荷兰的数学教授Willebrodvan Roijen Snellius发现了著名的Snell定律。 1870年,英国皇家学会的John Tyndall演示 了光在一束细水流中进行全内反射传输的现象。
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§1-2 光纤通信的发展
4. 第四代光纤通信系统 特征：（1）WDM技术，在同一根光纤中同时 传输多个光载波信号；（2）光纤放大器(EDFA)直 接对光信号进行放大。 速率为10Gb/s以上（40Gb/s），已投入营运。 5. 第五代光纤通信系统 (+第六代,最后100米或1km) 基于光孤子技术实现超长距离传输。 光孤子：特殊的光波，光脉冲传输很长距离后依然 不变形、保持原有形状。光纤非线性压缩抵消光纤 色散引起的脉冲展宽，实现光脉冲信号在传输过程 中保持其形状不变，即非线性效应补偿光纤色散。
光纤通信
一根光纤中可同时传输一百 多路信号，采用特殊技术 甚至可以同时传输1022路
超高速
大容量
全光网成为目前光通信 领域最热门的话题之一
各种通信技术的快速 发展使上千甚至上万公 里的长距离传输成为可能
长距离
网络化
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光学软件介绍
一、光通讯软件 1. optisys/optisystem：光通讯系统、放大器仿真 软件包； 2. Fiber-CAD； 3. Attolight：光纤光栅设计软件； 4. Optigrating：光纤、波导光栅仿真设计软件； 5. Optifiber：光纤仿真软件； 6. optiBPM：波导光学仿真软件； 7. optiAmplifier：光通讯放大器系统仿真软件； 8. optiFDTD：光通讯、光子晶体仿真软件； 9. optiHS：半导体激光仿真软件。 上午10时58分
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§1-0 光纤通信是光电子学重要分支
光通信： 高速大容量光纤通信、计算机互联网、自由 空间光通信 光信息处理： 光存储、光显示、复印、打印 光传感： 各种物理量、化学量等检测 光电检测/测量： 精密时间、几何量测量，比如激光雷达、光 遥感、光遥控、制导等 （未完，转接下页） 上午10时58分
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光纤技术在照明方面的具体应用 以及世界光纤之父高锟
世 界 光 纤 公 室 之 园 内 父 灯夜 景 光 高 装 装 锟 饰饰 —
照 明 （ 一 ）
照明（二）
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§1-1 光纤技术的发展简史
1970年，康宁玻璃公司(Corning Glass Co.） Robert Maurer率先研制成功损耗低于20dB/km 的石英光纤，取得了重要的技术突破；同年，美 国贝尔实验室又成功地研制出能在常温下连续工 作的半导体激光器（GaAlAs）。 光纤元年：1970年。
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§1-2 光纤通信的发展
三、光纤通信的容量演进
WDM 波长数
32 80Gb/s
16 40Gb/s 8 4 20Gb/s 10Gb/s
320Gb/s
80Gb/s 40Gb/s
1 2.5Gb/s 10Gb/s 40Gb/s
单波长比特率 上午10时58分
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§1-3 光纤通信系统的基本组成与应用
三、光纤通信的应用
1. 全球电信中的应用。洲际光缆干线、各国公共电 信网，计算机互联网（局域网、广域网），有线电 视网的干线和分配网；
2. 作为危险环境下的通信线。诸如发电厂、化工厂、 石油库等场所；
3. 工业电视系统以及自动控制系统的数据传输。工 厂、银行、商场、交通和公安部门的监控。
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§1-3 光纤通信系统的基本组成与应用
4.
应用于专用通信网。应用于电力、公路、铁路、 矿山等通信专网； 5. 满足不同网络层面的应用。骨干网层面、城域网 层面、局域网层面等； 6.光纤宽带综合业务数字网及光纤用户线。实现电 话、数据、视频会议/电话和多媒体业务综合接入核 心网，以及各种各样的社区服务。
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§1-0 光纤通信是光电子学重要分支
光电子学，是研究以光子作为信息载体和能量 载体的科学，研究光子是如何产生及其运动和转化 的规律，研究光子的产生、传输、控制和探测的科 学技术。 光纤技术是光电子学的一个重要分支，于20世 纪60年代中期开始发展，并且在光纤通信和光纤传 感等领域得到广泛的应用，以及迅速的发展，已经 改变了人类生活的许多方面，成为人类生活不可缺 少的部分。 21世纪是光电子的世纪，光电子产业是21世纪 的支柱产业。光纤通信正在以超摩尔定律的速度发 展，其容量及光电器件的性能每9个月就会翻一番。
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§1-3 光纤通信系统的基本组成与应用
直接检测微弱光信号实现转换：
光信号
放大器 处理 电路
电信号