光纤通信发展历程及原理简介共58页文档
中国光纤通信的发展历程
中国光纤通信的发展历程光纤通信作为现代通信技术的重要组成部分，已经在中国取得了长足的发展。
下面将从三个阶段来介绍中国光纤通信的发展历程。
一、起步阶段（1970年代-1980年代）中国光纤通信的起步可以追溯到上世纪70年代。
当时，由于国际形势复杂，中国面临着对外通信受限的困境。
为了摆脱这一局面，中国开始研究光纤通信技术，并在1974年成功研制出了最早的光纤传输系统。
这标志着中国光纤通信技术的起步阶段。
在1980年代，中国光纤通信技术得到了进一步发展。
1987年，中国成功研制出国产化光纤预制棒，实现了光纤通信技术的本土化。
同时，中国也开始建设光纤通信网络，实现了国内光纤通信的初步覆盖。
这一阶段的发展为后续的高速、大容量光纤通信网络的建设打下了坚实的基础。
二、快速发展阶段（1990年代-2000年代）进入1990年代，中国光纤通信迎来了快速发展的时期。
1992年，中国光纤通信网络迎来了第一次大规模建设的高潮，国内第一条全光纤通信干线投入使用。
这标志着中国光纤通信网络开始进入大规模商用阶段。
在2000年代，中国光纤通信网络得到了进一步的完善和扩展。
2001年，中国首次实现了全国光纤通信网络的覆盖，全面推进了信息高速公路建设。
光纤通信技术在中国的应用越来越广泛，不仅在城市中得到普及，而且逐渐延伸至农村地区。
中国光纤通信网络的建设为信息化社会的发展提供了坚实的基础。
三、创新发展阶段（2010年代至今）进入21世纪，中国光纤通信进入了创新发展的阶段。
2013年，中国成功研制出世界上第一根光纤光子晶体光缆，实现了光纤通信技术的重大突破。
光子晶体光缆具有更高的传输速率和更大的传输容量，为中国光纤通信技术的发展带来了新的机遇。
在2010年代，中国光纤通信技术得到了广泛应用和推广。
光纤通信网络不仅在城市中得到普及，而且逐渐延伸至乡村和偏远地区。
同时，中国积极推动光纤通信技术与其他领域的融合，如物联网、云计算等，进一步拓展了光纤通信技术的应用领域。
光纤通信的发展历程
光纤通信的发展历程光纤通信是指利用光纤作为传输媒介来传送信息的通信方式。
它相比传统的电信传输方式具有更高的传输速度、更大的传输容量和更低的传输损耗，因而在信息时代得以广泛应用。
下面将对光纤通信的发展历程进行简要概述。
20世纪60年代至70年代初，光纤通信技术还处于研究和实验阶段。
1966年，美国的高尔（Charles Kao）和哈罗歇（George Hockham）首次提出了用光纤作为信息传输媒介的概念，并对光纤的传输特性进行了分析。
然而，当时光纤的损耗率非常高，传输距离有限，无法实现实际应用。
70年代末至80年代，光纤通信技术取得了突破性进展。
1970年，美国的万怀远发明了用波导方法包裹光纤的技术，使得光纤的传输损耗率大幅降低。
此外，研究人员还采用了掺杂混合氧化物使光纤内部的损耗降低，同时也使传输带宽提高。
这些技术突破将光纤通信从实验室推向了实际应用阶段。
80年代，随着单模光纤的发展，光纤通信的有效传输距离显著增加，同时大容量传输也成为可能。
此时，光纤通信开始逐渐取代传统的电信传输方式。
1988年，美国波士顿与英国伦敦之间建成了第一条跨洋光缆，使得全球范围内的光纤通信成为现实。
90年代，光纤通信进一步发展。
1992年，美国贝尔实验室研制成功了DWDM（密集波分复用）技术，使得在一根光纤上能够同时传输多个不同的光信号，实现了更大的传输容量。
随着互联网的普及，光纤通信迅速成为信息交流的重要基础设施。
21世纪以来，随着科技的进步，光纤通信技术不断发展。
光纤通信的传输速度进一步提高，传输容量也不断增大。
2009年，日本NTT成功实现了每秒度量级的10万公里传输速度，创造了世界纪录。
现如今，光纤通信已成为人们生活中不可或缺的一部分，广泛应用于电话、电视和互联网等各个领域。
在未来，光纤通信技术的发展前景依然广阔。
如今的研究重点主要包括提高光纤传输速率、减小传输损耗、降低光纤制造成本等方面。
同时，光纤通信技术也在无线通信领域得到了广泛应用，如光纤无线通信、光纤毫米波通信等，为人们提供了更快、更稳定的通信服务。
光纤通信技术的发展及应用
光纤通信技术的发展及应用随着现代科技的不断发展，网络已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分，光纤通信技术作为网络通信的主要手段之一，其应用逐渐普及到各行各业。
一、光纤通信技术的历史概述光纤通信技术的历史可以追溯到19世纪末的光学传感器实验，20世纪60年代初期的光导纤维研究和光子学理论等。
1970年代，美国AT&T首次成功开发了光纤通信系统。
1980年至1990年，光纤通信技术得到了快速发展，尤其是1990年代的光纤通信技术革新，为现代信息技术快速发展提供了坚实的物理基础。
二、光纤通信技术的基本原理光纤通信技术的基本原理是利用高纯度、高透明度的玻璃材料制成的光导纤维，将光信号通过光纤传输到接收端。
当光线经过光纤时，会在光纤中发生多次反射，从而形成了光信号的传输。
光纤通信系统中的信号是采用高速脉冲调制的方式进行传输，这种方式可以抗干扰性能强，传输速率可达到数十Gbps。
三、光纤通信技术的应用领域1. 电信领域随着网络通信的迅速发展，光纤通信技术在电信领域中得到了广泛应用。
光纤通信技术可以实现更远、更快、更准确的信息传输，大大提高了网络的带宽和速度，也使得互联网的发展越来越便捷。
2. 科学研究领域在科学研究领域，光纤通信技术被广泛应用于天文学、生物医学、物理学等领域的数据传输和控制中心。
光纤传输速度的快速和信息传输质量的高精度可以为科学研究提供巨大的便利。
3. 工业生产领域在工业生产领域，光纤通信技术也被广泛运用。
由于光纤传输的速度快、抗干扰性强，工业生产中的生产控制、自动化仪表和仪器等领域的应用也得到了不断的拓展。
四、光纤通信技术的未来展望在未来，光纤通信技术仍将继续发展。
随着数据传输量的不断增大、信息传输精度的需求更高，光纤通信技术将更快、更远、更稳定、更准确。
纳米技术的发展也将带来更多的应用和发展，未来光纤通信技术的研究和应用将继续领衔现代通信技术的发展。
总之，光纤通信技术的发展过程始终伴随着信息技术的飞速发展。
光纤通信原理
光纤通信技术面临的市场竞争与挑战
光纤通信技术面临的市场竞争
• 同轴电缆通信：在短距离传输领域，同轴电缆通信具有 一定的竞争优势 • 无线通信：在移动通信领域，无线通信技术的发展对光 纤通信技术产生一定的竞争压力
光纤通信技术面临的挑战
• 成本问题：光纤通信系统的成本仍然较高，限制了光纤 通信技术的普及和应用 • 技术突破：光纤通信技术在实现超高速传输、超长距离 传输等方面仍需技术突破
光纤通信技术在未来通信网络中的重要作用与地位
光纤通信技术在未来通信网络中的重要作用
• 高速传输：光纤通信技术实现高速率传输，满足日益增长的网络需求 • 长距离传输：光纤通信技术实现长距离传输，扩大通信网络的覆盖范围 • 抗干扰性：光纤通信技术具有抗干扰性，保证通信的可靠性和稳定性
光纤通信技术在未来通信网络中的地位
光纤通信的传输特性与性能指标
光纤通信的传输特性
• 传输速率高，可达到数百Gbps甚至更高 • 传输距离远，可实现几十公里甚至上百公里的传输 • 抗干扰性强，不受电磁干扰和雷电干扰的影响
光纤通信的性能指标
• 衰减系数：表示光纤传输损耗的大小 • 传输速率：表示光纤通信系统传输数据的速度 • 传输距离：表示光纤通信系统能够传输的最大距离
光02纤通信的基本原理与传输特 性
光纤通信的传输介质与光纤结构
光纤通信的传输介质
• 光纤是一种透明的玻璃或塑料制成的细长线材 • 光纤的芯部是由高折射率的玻璃或塑料制成，外部是由低折射率的材料包围
光纤的结构
• 单模光纤：只有一种模式的传输，传输距离远，但成本较高 • 多模光纤：有多种模式的传输，传输距离较近，成本较低
光纤的制造技术
• 预制棒法：通过高温熔化玻璃或塑料制成光纤 • 直拉法：直接拉伸玻璃或塑料制成光纤
光纤通信发展历史
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
组成:光纤、光纤接头和光纤连接器
低损耗 “窗口”：普通石英光纤在近红外波段，除杂质吸收峰 外，其损耗随波长的增加而减小，在0.85 μm、1.31 μm和1.55 μm 有三个损耗很小的波长“窗口”，见后图。
光源激光器的发射波长和光检测器光电二极管的波长响应， 都要和光纤这三个波长窗口相一致。
目前在实验室条件下，1.55 μm的损耗已达到0.154 dB/km， 接近石英光纤损耗的理论极限。
1970 年，光纤通信用光源取得了实质性的进展
• 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)。虽然寿命只有几个小时，但它为半导体激 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。
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。
随着技术的进步和大规模产业的形成，光纤价格不断下 降，应用范围不断扩大。
目前光纤已成为信息宽带传输的主要媒质，光纤通信系统 将成为未来国家信息基础设施的支柱。
模拟通信系统则用参数取值连续的信号代表信息，强调的 是变换过程中信号和信息之间的线性关系。
光纤通信技术的原理与发展
光纤通信技术的原理与发展光纤通信技术是一种基于光信号传输的通信方式，它利用光纤介质代替电纺线在网络中传输数字或模拟信号。
与传统的电纺线通信方式相比，光纤通信具有带宽大、传输距离长、抗干扰能力强等优点。
本文将介绍光纤通信技术的原理与发展，并探讨其在未来的发展方向。
一、光纤通信的基本原理光纤通信技术的基本原理是利用光的反射和折射原理来传输信号。
光纤通信系统主要由三个部分组成：光源、光纤传输介质和光接收器。
光源通常使用激光器作为光信号的发射源，激光器能够产生高强度、高稳定性的单一波长光信号。
光纤传输介质是信息传输的重要载体，光通过光纤传输时会发生全反射，从而实现信息的传输。
最后，光接收器可以将光信号转换成电信号，从而实现信号的再生和解码。
二、光纤通信的发展历程光纤通信技术在20世纪70年代开始发展，最初主要应用于军事领域和科学研究。
1976年，总部设在美国的高通GTE公司首次将光纤通信技术商用化，推出了一款名为“FF-01”产品，这也标志着光纤通信技术开始进入商业领域。
1988年，全球光纤通信业的重要标志性事件之一就是AT&T第一次推出了用于商业市场的光纤通信产品，这加速了光纤通信技术的商业化进程。
随着国家宽带战略的制定和实施，中国的光纤通信产业也得到了快速发展。
2002年，中国开始大规模兴建光纤网络，经过多年的发展，目前中国的光纤网络已经成为全球发展最快、规模最大的光纤网络之一。
三、光纤通信的新技术为了满足未来数字经济的需求，光纤通信技术正在不断发展新的技术，以提高其带宽、速度、成本效益和能效等方面的表现。
以下是其中的几种新技术：1. WDM技术：WDM是波分复用的简写，指的是将多个光信号在一个光纤上以不同的波长进行传输。
这种技术可以显著提高光纤的传输带宽，从而满足未来快速宽带传输的需求。
2. FSO技术：FSO是激光光通信的简写，指的是利用激光光束在空气中传输信号。
该技术可以在城市间或建筑物之间建立高速无线通信连接，在一定程度上解决了对传输距离的限制，成为解决城市密集区网络化的方法之一。
光纤通信知识演示文稿资料课件
目录
• 光纤通信概述 • 光纤通信原理 • 光纤通信系统组成 • 光纤通信的应用 • 光纤通信的未来发展
01
光纤通信概述
光纤通信定义
光纤通信是一种利用光波在光纤中传输信息的一种通信方式。它通过将电信号转 换为光信号，在光纤中传输，并在接收端将光信号转换回电信号，实现信息的传 递。
光纤通信系统主要由光源、光纤、光检测器和传输介质等部分组成。其中，光纤 是核心部分，负责传输光信号。
光纤通信发展历程
01
02
03
04
1960年代
光纤通信的初步探索和研究阶 段，人们开始认识到光纤在通
信领域的应用潜力。
1970年代
实验阶段，开始进行光纤通信 实验，验证其可行性和优势。
1980年代
商用阶段，光纤通信开始进入 商用领域，逐渐应用于长途和
光的调制方式
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强度调制
通过改变光源的输出强度 来传递信息。在强度调制 中，信息被编码为光信号 的明暗变化，即光强。
频率调制
息被编码为光信号的波长 变化。
相位调制
通过改变光的相位来传递 信息。在相位调制中，信 息被编码为光信号的相位 变化。
光的解调方式
光功率放大器
用于放大光信号的功率，提高传输距 离和接收机的接收灵敏度。
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04
调制器
用于将电信号调制到光信号上，使光 信号的幅度、相位或频率随电信号变 化。
光中继器
功能
光中继器用于放大和 整形光信号，补偿光 纤传输中的损耗和色 散，延长通信距离。
组成
光中继器主要由光接 收机、光放大器和光 发送机组成。
保护层用于保护光纤不受外界环境的影响 和损伤，保证光信号的传输质量和稳定性 。
光纤通信发展概述PPT(共-54张)
Business
WDM
25.6 Tb/s （3.2 bits/Hz）
Single Mode Fiber
DFB Laser
Optical Amplifier
AWG
TDM
WDM
PSK Multi-Level
Coherent OFDM
第一波, 1996-2001年 密集波分复用技术大发展。传输距离虽不长，一条光纤中的复用波长却越来越多，以2001年日本NEC公司的10.92Tbps系统，复用273个波长, 波长间隔0.4ns, 每波长 40Gb/s，使用S, C, L三个波段为高峰。 第二波，2002年-2005年 超长距离光纤技术大发展。在波长不多的系统中试验各种延长中继段和系统总长度的技术。以美国Tyco公司的11,000~ 13,100km太平洋海底光缆系统为代表。使用掺铒光纤放大器（EDFA）、喇曼放大器（RFA）及其结合，利用光DPSK和光QPSK来提高带宽效率。
在大气光通信受阻之后，人们将研究的重点转入到地面光波通信的实验，先后出现过反射波导和透镜波导等地面通信的实验。
早期的光通信
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潮。
早期的光通信
早期的光通信 光纤通信主要部件的发展 光纤通信系统的发展 国内外光纤通信发展现状和趋势
光纤通信技术的原理与发展历程
光纤通信技术的原理与发展历程光纤通信技术是一种通过光纤传输信号的通信技术，是目前最先进、数据传输速率最快、带宽最宽的通信技术之一。
光纤通信技术的应用不仅在通信网络中，还包括光纤传感技术、光学波导、激光器、光学信号处理技术等方面。
本文将分别从光纤通信技术的原理和发展历程两个方面进行介绍。
一、光纤通信技术的原理所谓光纤，是指由特殊的材料，如石英、硅和玻璃等制成的一种长细细的管道。
而光纤的通信技术，本质上就是通过光的传输，将数字信号、模拟信号等信息传输到目的地。
光纤通信技术的基本构成是光源、光纤、检测器等三部分。
光源产生的电磁波信号，被调制器转换为数字信号、模拟信号等数据，再经过光纤传输到接收端，检测器将光信号转化为电信号，完成信号的接收和处理。
整个过程需要通过双向光纤进行通信，才能实现一来一去的通信。
其中，光纤的传输距离和速度是其最重要的特点。
光纤通信技术原理的核心在于把数字信号通过光电器件转化为光脉冲信号，再将光脉冲信号通过光传输介质（光纤）传输到接收端。
光纤在传输数字信号和模拟信号时最大的难点在于光纤衰减和信号的失真。
为了解决这些问题，人们引入了各种技术，如波分复用技术、光放大器、衰减补偿器、光纤补偿器等等。
二、光纤通信技术的发展历程从目前的技术发展来看，光纤通信这个行业今天的兴奋点要比30年前还大，因为随着数字通信业务的迅速发展，这种通信方式的优越性越来越明显。
而光纤通信的起点，始于20世纪60年代。
20世纪60年代，随着激光器、半导体器件以及新型玻璃材料的出现，科学家们开始了光纤通信技术的研究，探索将信息传输速率提高到百兆、千兆、万兆的新范畴。
在20世纪70年代，光纤通信技术得到了进一步发展，在光电波转换器、高速并行转换器、液晶显示器等领域开展了系统的研究。
在20世纪80年代，光纤通信技术大大提高了传输的速度和效率，逐渐进入了日常生活中。
1990年代中期，光纤通信技术开始飞速发展，被认为是推动全球通信技术快速发展的最重要的驱动力之一，为人们的通信提供了无限可能。
光纤的发展进程
信息科学前沿讲座——浅谈光纤通信技术的发展一、光纤通信的发展历程1966年英籍华人高馄发表了论文——《光频率介质纤维表面波导》，提出能够用石英制作光导纤维，其损耗可以控制在20 dB/km的范围内，可实现大容量的光纤通信。
当时，世界上只有英国的标准电信实验室（STL）、美国的康宁（Corning）玻璃公司，美国贝尔（Bell）实验室等几个少数机构的领导相信该理论的可实施性。
1970年，康宁公司研制出损失低达20dB/km，长约30 m的石英光纤（据说花费了3000千万美元）。
1976年，贝尔实验室建立了一条从华盛顿到亚特兰大实验线路，传输速率仅45Mb/s，只能传输数百路电话，此时若使用同一级别的同轴电缆，可传输1800路电话。
当时尚无适用于光纤通信的激光器，只能使用发光二极管（LED）做光纤通信的光源，这便是导致光纤传输速率低于同轴电缆的原因。
1984年左右，适用于光纤通信的半导体激光器研制成功，使得光纤通信的数据传输速率达到144 Mb/s，可同时传输1920路电话。
到了1992年，一根光纤的数据传输速率达到了2.5Gb/s，相当3万余路电话。
1996年，各种波长的激光器相继研制成功，这使得光纤通信可实现多波长多通道的数据传输，即所谓“波分复用（CWDM）”技术，也就是在1根光纤内，传输多个不同波长的光信号，于是光纤通信的传输容量倍增。
在2000年的时候，利用WDM技术，一根光纤的传输速率已经能够达到640 Gb/s。
在提出光纤通信理论之后的几十年里，高锟的理论成为了现实，光纤通信得到了飞速的发展。
2010年，高馄因在光纤通信领域做出的巨大贡献获得了诺贝尔奖。
有人对高馄1976年发明了光纤，而2010年才获得诺贝尔奖有很大的疑问。
事实上，从以上光纤发展史可以看出，尽管光纤的容量很大，没有高速度的激光器和微电子仍不能发挥光纤超大容量的作用。
现在，电子器件的传输速率只能达到Gb/s量级，而各种波长的高速激光器的出现使光纤的传输速率已经达到了Tb/s量级(C1 Tb/s=1000 Gb/s)，人们认识到了——光纤的发明引发了通信技术的一场革命!二、我国光纤通信的发展历程我国于20世纪70年代初就开始了光纤通信的基础研究。
光纤通信发展历程及原理简介PPT演示课件
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多模光纤的历史与发展
1971-1980年期间，是多模光纤的研究开发期。 在此期间，国际上逐步淘汰了传统的双坩埚工艺，开发了MCVD、OVD、VAD、PCVD等四种
化学汽相沉积预制棒新工艺；从多组分氧化物玻璃光纤转向石英玻璃光纤;研究了多模光纤 传输理论与光纤设计，其中特别重要的是,开发了通过微分模时延（DMD）测量结果的分析 来优化预制棒工艺提高多模光纤带宽的关键技术; 进行了多模光纤通信系统现场试验。 1980 年的全球光纤年产量不足10万km，100%是多模光纤 1981-1995年期间，是多模光纤实用化并不断增加新品种的发展期。 1996-2002年期间，多模光纤研究与开发进入了最新一个活跃期。 在此期间, LAN系统向Gb/s以上的超高速率发展。IEEE于1998年6月通过了千兆比特以太网标 准; 2002年6月刚刚通过了10Gb/s以太网标准。
人类通信技术的发展历程
通信技术的发展可分为如下四个阶段： 第一阶段：借助器物和声音传递信息阶段。解放前我国云南 景颇族就有把辣椒送给朋友表示自己遇到了很大的麻烦的器物信 息传递模式。在文字发明之前人类通过手势、表情来传递信息， 信息在视距范围。通过声音实现超视距传递信息，但距离依然受 到声音传播距离的影响。这个阶段信息传递速度慢、不精确。这 种通信模式在当时有十分成功的典范，如古代的“烽火”技术须 臾间能把紧急军情传递到千里之外。因其简洁方便的特点，现代 通信依然保留如旗语等简便快捷的近距离通信模式。
光纤的衰减系数极低（目前已达0.25db/km以下）。中继距离 可达100km. 重量轻，细、体积小;
直径一般为几微米到几十微米。相比电缆轻90%~95%（是电 缆质量的1/20~1/10），直径不到电缆的1/5. 抗电磁干扰性能好； 泄漏小，保密性能好； 节约金属材料,有利于资源合理使用。
光纤通信发展历程和原理简介
1971-1980年期间，是多模光纤旳研究开发期。在此期间，国际上逐渐淘汰了老式旳双坩埚工艺，开发了MCVD、OVD、VAD、PCVD等四种化学汽相沉积预制棒新工艺；从多组分氧化物玻璃光纤转向石英玻璃光纤;研究了多模光纤传播理论与光纤设计，其中尤其主要旳是,开发了经过微分模时延（DMD）测量成果旳分析来优化预制棒工艺提升多模光纤带宽旳关键技术; 进行了多模光纤通信系统现场试验。 1980年旳全球光纤年产量不足10万km，100%是多模光纤1981-1995年期间，是多模光纤实用化并不断增长新品种旳发展期。1996-2023年期间，多模光纤研究与开发进入了最新一种活跃期。在此期间, LAN系统向Gb/s以上旳超高速率发展。IEEE于1998年6月经过了千兆比特以太网原则; 2023年6月刚刚经过了10Gb/s以太网原则。
2、光中继器 因为光纤存在损耗和色散，光信号经过一段距离传播后会发生衰减和失真，假如不及时进行修复，很可能无法继续向前传播。有可能信号衰减掉了，有可能严重变形，总之，必须立即进行修复。修复旳方法就是：对衰减旳信号进行放大，对失真旳波形进行修复，把波形重新整形到发送端旳状态。光纤通信中光中继器旳形式主要有两种，一种是光 -电 - 光转换形式旳中继器，另一种是在光信号上直接放大旳光放大器。光 - 电 - 光转换形式旳中继器：光中继器需要先把光信号变成电信号 ，对电信号再放大、再定时、再整形后来，经过这三个过程，得到接近于发射端旳光信号旳复制，从而起到延长传播距离，提升信号质量旳效果。光放大器：光放大器能直接放大光信号，无需转换成电信号，对信号旳格式和速率具有高度旳透明性，使得整个光纤通信传播系统愈加简朴和灵活。光放大器主要有半导体光放大器和光纤放大器两大类。
3、光接受机 光接受机是实现光 / 电转换旳光端机。它由光检测器和光放大器构成。收端：由光接受机把从光纤传过来旳光信号转变为电信号。光接受机旳关键部件是光检测器，光检测器旳主要功能是完毕光电转换。然后把电信号传给电接受机。
光纤通信的原理及发展
光纤通信的原理及发展光纤通信是一种利用光纤作为传输介质进行信息传输的通信方式。
它利用光的全反射特性，在光纤内部传输光信号，实现高速、大容量、低损耗的信息传输。
光纤通信的原理主要基于光的折射和全反射原理，下面将详细介绍光纤通信的原理及其发展历程。
一、光纤通信的原理1. 光的折射和全反射原理光纤是一种细长的光导纤维，其内部由两种不同折射率的材料构成。
当光线从折射率较高的材料传播到折射率较低的材料时，会发生折射现象；而当光线从折射率较低的材料传播到折射率较高的材料时，会发生全反射现象。
利用光的折射和全反射原理，光信号可以在光纤内部进行传输，实现远距离的信息传输。
2. 光纤通信系统的组成光纤通信系统主要由光源、调制器、光纤、解调器和接收器等组成。
光源产生光信号，经过调制器调制后输入光纤，通过光纤传输到目的地，再经过解调器解调得到原始信息，最终由接收器接收并处理信息。
光纤通信系统利用光的高速传输特性，实现了信息的快速传输和高效通信。
二、光纤通信的发展1. 光纤通信的起源光纤通信的概念最早可以追溯到19世纪末的光学通信实验。
20世纪60年代，美国学者发明了第一根光纤，并在1970年代初成功实现了光纤通信的原型系统。
随着光纤材料和制造工艺的不断改进，光纤通信技术逐渐成熟并得到广泛应用。
2. 光纤通信的发展历程20世纪70年代至80年代，光纤通信技术逐步商用化，光纤通信网络开始建设。
随着光纤通信技术的不断进步，光纤通信网络的传输速率和容量不断提高，通信质量和稳定性也得到了显著改善。
90年代以后，随着光纤通信技术的快速发展，光纤通信网络已成为现代通信网络的主要形式，为人们的生活和工作提供了便利。
3. 光纤通信的未来发展随着信息社会的不断发展，人们对通信网络的需求也越来越高。
光纤通信作为一种高速、大容量、低损耗的通信方式，具有巨大的发展潜力。
未来，光纤通信技术将继续向着更高速率、更大容量、更低成本的方向发展，为人类社会的信息交流提供更加便捷和高效的通信方式。
5.1.15.1光纤通信概述
一、光纤通信的定义
定义: 光纤即光导纤维的简称。 光纤通信：是以光波为载波，以光导纤维作为传输媒质的一种 通信方式.
为什么要采用光纤通信技术？. ·需要传输的信息量越来越大 ·对传输信息的质量要求越来越高
二、光纤通信的发展史
• 1、探索时期的光通信 • 原始形式的光通信: “烽火台”，“旗语”； • 1880年，美国人贝尔(Bell)发明了“光电话”； • 1960年，美国人梅曼(Maiman)发明了第一台红宝石激光器；
二、光纤通信的发展史
• 3光纤通信开始飞速发展
• 1980年,多模光纤通信系统投入商用。 • 1990年单模光纤通信系统进入商用化阶段。 • 2000年，总容量为320Gbit/s的密集型光波复用系统进入商用化。 • 光纤已成为宽带信息通信的主要媒质和现代通信网的重要基础设施。
三、光纤通信的工作波长来自四、光纤通信系统的基本组成
• (3)光接收机 • 作用是将光纤传送过来的光信号转变为电信号，然后进行进一步的处理。 • 光接收机的核心器件是光电检测器
四、光纤通信系统的基本组成
• (3)光中继器 • 对衰减了的光信号进行放大,恢复失真了的波形。 • 一类是光——电——光间接放大的光中继器 • 另一类是对光信号直接放大的光放大器，如掺铒光纤放大器(EDFA)。
五、光纤通信的特点
• 1.传输频带宽,通信容量大 • 2 中继距离长 • 3. 抗电磁干扰
五、光纤通信的特点
• 4信道串扰小、保密性好 • 5. 原材料资源丰富,节省有色金属 • 6. 体积小、重量轻、便于敷设和运输
本节结束
二、光纤通信的发展史
• 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
第一章光纤通信概述
高 锟----光纤通信发明家（左）
2009 年获 得诺 贝尔 物理 学奖
1998年在英国接受IEE授予的奖章 第一章光纤通信概述
1970年，光纤研制取得了重大突破
1970年，在高锟理论的指导下，美国康宁(Corning)公司研制成 功损耗20dB/km的石英光纤。把光纤通信的研究开发推向一个 新阶段。
第四阶段（1996年-至今） 开展研究光纤通信新技术第。一章光纤通信概述
通信波段划分及相应传输媒介
频率 Hz
101 102 103 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015
频段 划分
电力、电话
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
第一章光纤通信概述
早期光通信
旗语（世界各国海军通用的语言） 不同的旗子，不同的旗组表达着不同的意思。 郑和下西洋
交通信号灯、机场上的跑道标志灯
第一章光纤通信概述
1880年，美国人贝尔发明了 “光电话”
第一章光纤通信概述
Bells Photophone
1880 - Photophone Receiver
为0.29dB/km。
➢1981年多模光纤活动连接器进入实用
➢1984年 武汉、天津34Mb/s市话中继光传输系统工程建成(多
模)
➢1990年，研制出G.652标准单模光纤，最小衰减达0.35dB/km
1992年降至0.26dB/km
第一章光纤通信概述
光纤技术发展概况
➢ 1991年，研制出G.653色散位移光纤。最小衰减达
光纤通信系统的传输容量取决于光纤特性、光源特性和调 制特性。适用光纤共有约200nm宽的低损耗区，理论上可提供 相当于300THz的频带宽度。第一章光纤通信概述
光纤通信
M-Z型电光调制器
激光部分 调制部分
集成电吸收调制
常用的光电接收器材料
• 常用光电接收器 的材料有硅锗等 • 右图为几种常用 材料的响应曲线 • 光电接收器的基 本性能：响应波 长，敏感度，噪 声性能等
Quantum Efficiency = 1
Germanium
InGaAs
0.5 Silicon 0.1 500
频带宽，通信容量大。 光纤可利用的带宽约为50000GHz，1987年
投入使用的1.7Gb/s光纤通信系统，一对光纤能同时传输24192路电 话，2.4Gb/s系统，能同时传输30000多路电话。频带宽，对于传输 各种宽频带信息具有十分重要的意义，否则，无法满足未来宽带综 合业务数字网(B-ISDN)发展的需要。
光放大器都是由增益介质、能源、输入输出耦合结构组成。
根据增益介质的不同，目前主要有两类光放大器：
一类是用活性介质，如半导体材料和掺稀土元素（如Nd， Sm， Ho，Er，Pr，Tm和Yb）的光纤，利用受激辐射机制 实现光的直接放大，如半导体激光放大器和掺杂光纤放大器； 一类是基于光纤的非线性效应，利用受激散射机制实现光的直 接放大，如光纤喇曼放大器和光纤布里渊放大器。
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； • 保护套 ：强度大，能承受较大冲击，保护光纤。
纤芯
光纤弯曲半径不宜过小； 光纤的切断和连接操作相对复杂；
分路、耦合相对麻烦。
2.光纤通信系统及关键技术
光纤通信发展历程及原理简介共58页文档
光纤通ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ发展历程及原理简介
51、山气日夕佳，飞鸟相与还。 52、木欣欣以向荣，泉涓涓而始流。
53、富贵非吾愿，帝乡不可期。 54、雄发指危冠，猛气冲长缨。 55、土地平旷，屋舍俨然，有良田美 池桑竹 之属， 阡陌交 通，鸡 犬相闻 。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
光纤通信发展历史
目前在实验室条件下，1.55 μm的损耗已达到0.154 dB/km， 接近石英光纤损耗的理论极限。
6
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
光纤通信的发展可以粗略地分为三个阶段：
• 第一阶段(1966~1976年)，这是从基础研究到商业应
用的开发时期。
• 第二阶段(1976~1986年)，这是以提高传输速率和增
加传输距离为研究目标和大力推广应用的大发展时期。
• 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。
• 在这个时期，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。
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 曾一度走入了低潮。
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。
第1章 概论
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 1.1.2 现代光纤通信 1.1.3 国内外光纤通信发展的现状
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