光纤通信概述
光纤通信知识点归纳
第1章概述1、光纤通信的基本概念：利用光导纤维传输光波信号的通信方式。
光纤通信工作波长在于近红外区：0.8～1.8μm的波长区，对应频率: 167～375THz。
对于SiO2光纤，在上述波长区内的三个低损耗窗口，是目前光纤通信的实用工作波长，即0.85μm、1.31μm及1.55μm。
2、光纤通信系统的基本组成：（P2图1-3）目前采用比较多的系统形式是强度调制/直接检波（IM/DD）的光纤数字通信系统。
该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。
1）在点对点的光纤通信系统中，信号的传输过程：由电发射机输出的脉码调制信号送入光接收机，光接收机将电信号转换成光信号耦合进光纤，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，最后由信息宿恢复用户信息。
2）光发射机中的重要器件是能够完成电-光转换的半导体光源，目前主要采用半导体发光二极管(LED)和半导体激光二极管（LD)。
3）光接收机中的重要部件是能够完成光-电转换的光电检测器，目前主要采用光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管（APD）。
特性参数：灵敏度4）一般地，大容量、长距离光纤传输: 单模光纤+半导体激光器LD小容量、短距离光纤传输: 多模光纤+半导体发光二极管LED5）光纤线路系统：功能：把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变和衰减传输到光接收机。
组成：光纤、光纤接头和光纤连接器要求：较小的损耗和色散参数3、光纤通信的特点：优点：（1），传输频带宽，通信容量大。
（2）传输损耗小，中继距离长：石英光纤损耗低达0.19 dB/km，用光纤比用同轴电缆或波导管的中继距离长得多。
（3）保密性能好：光波仅在光纤芯区传输，基本无泄露。
（4）抗电磁干扰能力强：光纤由电绝缘的石英材料制成，不受电磁场干扰。
（5）体积小、重量轻。
（6）原材料来源丰富、价格低廉。
缺点：1）不能远距离传输；2）传输过程易发生色散。
光纤通信技术及应用就业岗位
光纤通信技术及应用就业岗位一、光纤通信技术概述光纤通信技术是利用光纤作为传输媒介，通过光的全反射和衰减特性，将信息以光信号的形式进行传输的一种通信方式。
光纤通信技术具有高速传输、大容量、低损耗和抗干扰等优点，因此在现代通信领域得到了广泛的应用。
二、光纤通信技术的应用领域1. 电信运营商：光纤通信技术在电信基础设施建设和运营中起着重要作用，包括光纤网络规划、光缆铺设、光纤通信设备的安装和维护等岗位。
2. 互联网服务提供商：光纤通信技术在互联网接入和网络扩展中发挥着关键作用，相关岗位包括光纤网络工程师、光纤通信技术支持工程师等。
3. 企业通信网络建设：许多大中型企业需要建设自己的通信网络，光纤通信技术在企业网络建设中起着至关重要的作用，相关岗位包括企业光纤网络设计师、工程师等。
4. 政府和军事领域：光纤通信技术在政府和军事通信系统中具有重要地位，涉及到国家安全和通信保密，相关岗位包括光纤通信安全工程师、系统集成工程师等。
三、光纤通信技术相关的就业岗位1. 光纤通信工程师：负责光纤通信网络的规划设计、施工铺设、调试维护等工作，需要具备扎实的光纤通信技术知识和相关经验。
2. 光纤通信技术支持工程师：为客户提供光纤通信技术方面的支持和维护服务，解决技术问题和故障排除。
3. 光纤通信产品研发工程师：从事光纤通信设备和器件的研发工作，包括光纤器件设计、光纤通信系统集成等方面的工作。
4. 光纤通信项目经理：负责光纤通信项目的计划管理、资源调配和进度控制，需要具备良好的项目管理能力和团队协作能力。
5. 光纤通信销售工程师：负责光纤通信产品和解决方案的销售工作，需要具备良好的技术背景和销售能力。
四、光纤通信技术的就业前景和趋势随着信息社会的发展和5G、物联网等新兴技术的普及，光纤通信技术将发挥越来越重要的作用。
在未来，光纤通信技术相关岗位的需求将持续增加，同时也需要不断提升自己的技术能力和综合素质，才能适应行业的发展和变化。
光纤通信名词解释
光纤通信名词解释
光纤通信，也称为光纤通讯，是一种利用光与光纤传递资讯的方式，属于有线通信的一种。
光经过调变（modulation）后便能携带资讯，然后通过光纤传送至目的地。
光纤通信因其传输频带宽、容量大、损耗低、不受电磁干扰等优点而成为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中起着举足轻重的作用。
光纤即为光导纤维的简称，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。
从原理上看，构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。
光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外，在应用中，光纤常按用途进行分类，可分为通信用光纤和传感用光纤。
传输介质光纤又分为通用与专用两种，而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤，并常以某种功能器件的形式出现。
光纤通信基础知识ppt课件
光检测器广泛应用于光纤通信、光传 感、激光雷达等领域，特别是在高速、 长距离的光纤通信系统中，光检测器 的作用尤为关键。
光放大器
光放大器是光纤通信系统中的关键器件之一，主要分 为掺铒光纤放大器（EDFA）和拉曼光纤放大器（RA）
两类。
输入 标题
作用
光放大器的作用是对光信号进行放大，补偿光纤传输 过程中的光信号损耗，提高光纤通信系统的传输距离 和稳定性。
光检测器
分类
光检测器是光纤通信系统中的另一重 要器件，主要分为光电二极管（PIN） 和雪崩光电二极管（APD）两类。
性能参数
光检测器的性能参数包括响应度、带 宽、噪声等，这些参数直接影响着光 纤通信系统的接收灵敏度和动态范围。
作用
光检测器的作用是将光信号转换为电 信号，从而实现光信号的接收和检测。
模拟光纤通信系统的应用
03
在音频广播、视频传输等领域得到广泛应用。
光纤通信系统设计
01
光纤通信系统设计的基本原则
确保系统的传输性能、稳定性、可靠性和经济性。
02
光纤通信系统设计的主要内容
包括光源、光检测器、光纤、中继器和放大器等器件的选择和配置。
03
光纤通信系统设计的优化
通过采用先进的调制技术、编码技术等手段，提高系统的传输性能和容
性能参数
光源的性能参数包括波长、光谱宽度、输出功率、阈值电 流等，这些参数对光纤通信系统的性能和稳定性有着重要 影响。
作用
光源的作用是将电能转换为光能，为光纤通信系统提供光 信号。
应用场景
光源广泛应用于光纤通信、光传感、光谱分析等领域，特 别是在长距离、大容量的光纤通信系统中，光源的作用尤 为重要。
光纤通信发展历程
光纤通信系统教材
光纤通信系统教材一、光纤通信概述光纤通信是一种利用光波在光纤中传输信息的通信方式。
相比于传统的电通信方式，光纤通信具有传输容量大、传输距离远、传输损耗低、抗电磁干扰等优点，因此在现代通信领域得到了广泛应用。
二、光纤传输原理光纤传输的基本原理是光的全反射。
当光波入射到光纤的芯层时，如果入射角大于或等于临界角，光波将在芯层与包层的交界处发生全反射，从而被限制在芯层中传播。
通过在光纤中不断发生全反射，光波可以在光纤中传播很远的距离。
三、光源与光调制光源是光纤通信系统中的重要组成部分，用于产生光波。
常用的光源有发光二极管（LED）和激光器（LD）。
光调制则是将信息加载到光波上的过程，常用的调制方式有直接调制和外部调制。
四、光探测器与光解调光探测器是光纤通信系统中的重要组成部分，用于接收光波并将光波转换成电信号。
常用的光探测器有光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管（APD）。
光解调则是将从光波中提取出信息的过程，常用的解调方式有相干解调和非相干解调。
五、光纤光缆及其连接光纤光缆是光纤通信系统中传输光波的介质，具有传输容量大、传输损耗低等优点。
光纤光缆的连接方式有熔接和冷接等，连接时需要注意接头的质量和密封性，以保证信号传输的质量和稳定性。
六、光放大与光再生中继由于光纤传输过程中的损耗和散射等原因，光信号的强度会逐渐减弱。
为了延长传输距离和提高信号质量，需要在适当的位置放置光放大器和光再生中继器对光信号进行放大和再生。
常用的光放大器有掺铒光纤放大器（EDFA）和拉曼光纤放大器（FRA），常用的光再生中继器有光电转换器和数字中继器等。
七、光纤通信系统性能光纤通信系统的性能主要包括传输速率、传输距离、误码率、抖动、色散等方面。
其中，传输速率指的是单位时间内传输的数据量，传输距离指的是信号传输的距离，误码率指的是传输过程中出现错误的概率，抖动指的是信号时间上的不稳定，色散指的是不同频率的光波在光纤中传播速度不同而引起的脉冲展宽现象。
光纤通信系统概述
第一章概述1.1 光纤通信的发展概况1.2 光纤通信的优点和应用1.3 光纤通信系统的组成21.1 光纤通信发展概况通信是指两个或多个实体之间交换信息的过程，而通信系统是该过程的具体实现。
一个实际的通信系统包括信息的采集、格式变换、传输和交换等过程所涉及的所有实体。
光通信是指利用某种特定波长（频率）的光波信号承载信息，并将此光信号通过光纤或者大气信道传送到对方，然后再还原出原始信息的过程。
广义上的光通信（Lightwave Communication）包括光纤通信（Optical Fiber Communication）和大气光通信/空间光通信（Free Space Optics）两大类，目前在通信领域内主要采用的是光纤通信方式。
3光纤通信发展主要历程远古时代；烽火台，狼烟传讯近代：旗语，灯光1880，A.G.Bell发明光电话60年代初，激光器的诞生70年代——面临挑战光源：能否制造出室温下连续工作的激光器？媒质：能否找到损耗足够低的传输媒质？4光纤通信的奠基人——高锟1966年，在英国标准电信实验室工作的华裔科学家高锟（C. K.Kao）首先提出用石英玻璃纤维作为光纤通信的媒质，为现代光纤通信奠定了理论基础。
高锟（Charles K. Kao）51970：光纤通信实用化的开端1970 年，美国康宁公司用超纯石英为材料，首先拉制出损耗为20dB/km 的光纤1970 年，美国贝尔实验室研制成功可在室温下连续振荡的镓铝砷（GaAlAs）半导体激光器，为光纤通信找到了合适的光源1977 年，GaAlAs激光器的寿命可达100 万小时，为光纤通信的商用化奠定了基础70 年代光源和光纤技术的快速成熟，为光纤通信的商用化打下了坚实的基础6光纤通信系统的发展第一代光纤通信系统850/1310 nm 多模系统，140Mb/s，30km第二代光纤通信系统1310nm 单模系统，1Gb/s，50km第三代光纤通信系统1550 nm 单模系统，2.5Gb/s，100km第四代光纤通信系统光放大器引入，数千km第五代光纤通信系统光孤子系统71.2 光纤通信的优点和应用1.2.1 光纤通信的优点1.2.2 光纤通信的应用81.2.1 光纤通信的优点1.传输容量大2.传输损耗小，中继距离长3.泄漏小，保密性好4.节省有色金属5.抗电磁干扰能力强6.重量轻，可扰性好，易于施工9光纤通信系统具有巨大的传输容量光是频率极高的电磁波，传输中可以获得极高的信号频谱。
光纤通信技术
光的全反射与光纤的导光原理
光的全反射
当光线从一种介质射入另一种介质时，如果入射角大于某一临界角，光波将在第二种介质表面发生全 反射，即所有的光线都将被反射回第一种介质，而不会进入第二种介质。全反射是光纤导光的物理基 础。
光纤的导光原理
光线在光纤中传播时，由于光的全反射作用，光波被限制在光纤的纤芯中传播，从而实现光的定向传 输。光纤的导光原理是光纤通信中的核心技术之一。
光子集成电路与光子晶体光纤
总结词
光子集成电路和光子晶体光纤是光纤通信技术的两个重 要发展方向。
详细描述
光子集成电路是一种集成了多种光器件的光子回路，具 有高度集成、低能耗、高速传输等优点。而光子晶体光 纤则是一种新型的光纤结构，具有高非线性、高色散等 特性，为光通信带来了新的可能性。
光纤网络的可靠性、稳定性与安全性
光检测器与光接收机
光检测器
光检测器是光纤通信系统的接收端，用于将光信号转换为电信号。常用的光检 测器有光电二极管和雪崩光电二极管。
光接收机
光接收机是将光信号转换为电信号的设备，它包括光检测器、信号处理电路和 放大器等。
光纤与光缆
光纤
光纤是光纤通信系统的传输介质，用于传输光信号。光纤由纤芯和包层组成，纤 芯负责传输光信号，包层则起到保护和折射的作用。
物联网与智能交通
实时数据传输
光纤通信技术能够为智能 交通系统提供实时、可靠 的数据传输服务，支持交 通流量的监控和调度。
车辆安全与控制
光纤通信技术可以用于实 现车辆之间的信息交互， 提高车辆行驶的安全性和 控制精度。
智能停车系统
光纤通信技术可以支持智 能停车系统的建设，实现 车位信息的实时更新和车 辆快速定位。
光纤通信技术的发展历程
光纤通信技术概述
光纤通信技术概述光纤通信技术近年来在电信行业取得了巨大的突破和应用，成为现代通信领域中最重要的信息传输手段之一。
本文将对光纤通信技术进行概述，介绍其原理、构成以及应用前景。
一、光纤通信技术的原理光纤通信技术是利用光在光纤中的传输来实现信息传输的一种技术。
其原理基于光的全反射现象，即当光束斜射入光纤中时，由于光密度差的存在，光束会在光纤内部一直发生全反射，从而沿光纤传输。
基于这一原理，光纤通信技术可以实现高速、大容量的信息传输。
二、光纤通信技术的构成光纤通信技术主要由光纤、光源、光检测器和光电转换器等组成。
1. 光纤：光纤是光电信号传输的载体，通常采用以二氧化硅或塑料等为基材的细长光导纤维。
光纤具有高折射率和低损耗的特点，因此能够实现长距离的传输。
2. 光源：光源是产生并发射光信号的装置，常用的光源有激光器和发光二极管等。
光源发射的光经由调制器调制成数字信号，之后通过光纤传输。
3. 光检测器：光检测器是将光信号转换成电信号的装置，能够对光信号的强度、频率和相位等进行解析与提取。
4. 光电转换器：光电转换器将光信号转换成电信号或将电信号转换成光信号的装置，常用的光电转换器有光电二极管、光电倍增管和光电晶体管等。
三、光纤通信技术的应用前景光纤通信技术在现代通信行业中具有广泛的应用前景，主要体现在以下几个方面：1. 高速传输：光纤通信技术具有高带宽和大容量的特点，可以实现高速、远距离的信息传输。
与传统的铜缆传输相比，光纤传输速度更快、传输距离更远，能够满足现代社会对于高速、大容量通信的需求。
2. 抗干扰性强：由于光在传输过程中不受外界电磁信号的影响，光纤通信技术对于电磁干扰具有较强的抗干扰性能，能够保证信息传输的可靠性和稳定性。
3. 安全性高：光纤通信技术采用了光信号传输，不易被窃听和干扰，相比传统的电信号传输更具安全性。
这使得光纤通信技术在军事通信、金融交易等领域有着广泛的应用。
4. 节能环保：相比铜缆传输，光纤通信技术的传输损耗更低，能够节省大量的能源资源。
光纤通信
发送：CPU通过专用 IC芯片将并行数据串行化，并根据通信格式插入相应位码（起始、停止、校验位等）， 由输出端 TXD将信号送入光纤接插件（即定插头），再由光纤接插件中的光源进行电—光转换，转换后的光信号 通过光纤动插头向光纤发送光信号，光信号在光纤中向前传播。
接收：来自光纤的光信号经光纤接插件的动插头，向定插头的接收器发送，接收器将接受到的光信号进行 光—电还原，从而得到相应的电信号，该电信号送入到专用的 IC芯片的RXD输入端，经专用 IC芯片将串行数据 改为并行数据后，再向 CPU传送。
光纤通信
专业名称
01 专业概述
03 发展
目录
02 专业设置 04 趋势
光纤通信技术（optical fiber communications）从光通信中脱颖而出，已成为现代通信的主要支柱之一， 在现代电信网中起着举足轻重的作用。光纤通信作为一门新兴技术，其近年来发展速度之快、应用面之广是通信 史上罕见的，也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。
从事光纤通信线路工程和接入网的设计、施工、概预算编制和工程监理；光纤通信设备的安装、调试和操作 维护；通信网络规划设计、施工、监理等工作。
发展
光纤通信是现代通信网的主要传输手段，已经历三代：短波长多模光纤、长波长多模光纤和长波长单模光 纤．采用光纤通信是通信史上的重大变革，美、日、英、法等20多个国家已宣布不再建设电缆通信线路，而致力 于发展光纤通信．中国光纤通信已进入实用阶段．
专业设置
主要课程
培养Байду номын сангаас标
就业方向
本专业培养能从事光纤网络工程的规划建设、SDH系统的调测维护、电信核心网络和接入网络的工程维护等 工作的应用型人才。具有较强的电缆、光缆设计与施工、线路规划概预算的能力以及在光纤通信设备安装、调试 与维护及其相关领域从业的综合职业能力。
光纤通信技术教案
第1章 光纤通信概述1.1光纤通信的基本概念 1.光纤通信光纤通信是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。
2.光波特性 （1）光速：① 在真空中：v f ，oc f （8c 310m /s ）② 在介质中：v c /n （n 是折射率） （2）光是电磁波：TM、TE、TEM （3）光具有二重性① 波动性（宏观）：光具有反射、折射、衍射和干涉等。
② 粒子性（微观）：光具有能量、 动量和质量等。
3.电磁波谱1.1光纤通信的特点 1.优点（1）传输频带宽，通信容量大 （2）传输损耗小 （3）抗电磁干扰（4）光纤线径细、重量轻 （5）制作光纤的资源丰富 2.缺点（1）光纤弯曲半径不宜过小（2）光纤的切断和连接操作技术要求高 （3）分路、耦合操作繁琐1.3 光纤通信系统的基本组成目前光纤通信系统多采用强度调制/直接检波（IM/DD）。
1.光发射机光发射机的主要作用是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是能够完成电-光转换的半导体光源，目前主要采用半导体激光器（LD）或半导体发光二极管（LED）。
2.光接收机光接收机中的重要部件是能够完成光/电转换任务的光电检测器，目前主要采用光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管（APD）。
3.光中继器光纤通信中光中继器的形式主要有两种，一种是光-电-光转换形式的中继器，另一种是在光信号上直接放大的光放大器。
1.4 光纤通信的发展趋势1.向超高速光纤系统发展2.向超大容量WDM系统发展3.向光传送网方向发展4.向G.655光纤发展5.向宽带光纤接入网方向发展（FTTH）第2章 光导纤维2.1 光纤的结构和分类2.1.1 光纤的结构1.纤芯层（1）位置：光纤的中心部位，折射率为n1。
（2）尺寸：单模光纤的直径d1=2a=4μm～10μm，多模光纤的直径d1=50μm。
（3）材料：高纯度SiO2，掺有极少量的掺杂剂。
2.包层（1）位置：位于纤芯的周围，折射率为n2。
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。
光纤通信的简介
现代通信技术辅导6第六章光纤通信一、知识点∙光纤通信概述。
∙光纤与光缆。
∙光纤通信系统。
二、重点难点内容（一）光纤通信概述本节介绍光纤通信的概念、发展、实用工作窗日以及光纤通信的特点。
光纤即为光导纤维的简称。
光纤通信是以光纤为传输媒质，以光信号为信息载体的通信方式。
1. 光纤通信的发展史1966年，英籍华人高馄指出：如果能够减少玻璃中的杂质含量，就可以制造出损耗低于20dB/km 的光纤。
1970 年是使光纤通信发展出现跨越的一年，美国康宁公司研制出了损耗系数为20dB / km的光纤。
同年，美贝尔公司研制出使用寿命长达几小时的半导体激光器，光纤通信从此进入飞速发展。
通过以上的发展时期可以把光纤通信的发展归纳为三个阶段：1966～1976年：从基础研究到商业应用的开发时期；1976～1986 年：以提高传输速率和增加传输距离为目的和大力推广的发展阶段；1986～1996年：以实现超大容量超长距离为目标，全面深入开展新技术的援救阶段。
2.目前光纤通信的实用工作波长光纤通信传输的信号是光波信号，光波是人们熟悉的电磁波，其波长在微米级，频率为1014Hz ～1015Hz数量级。
根据电磁波潜可知，紫外线、可见光、红外线均属于光波的范畴，μm ～1.8μm。
可分为短波长目前光纤通信使用的波长范围是在近红外区，即波长为0.8μm，长波长波段是指波长为1.31μm和波段和长波长波段，短波长波段是指波长为0.85μm，这是目前光纤通信所采用的只个工作波长，也叫工作窗口。
1.553.光纤通信的特点目前光纤通信己经成为通信中的最主要的传输技术，以下优点。
( l ) 传输频带宽，通信容量大由信氨论知道，载波频率越高，通信容量越大。
它与其他通信传输系统相比，具有目前光纤通信使用的光载波频率在1014Hz ～1015Hz数量级，比常用的微波频率高104倍～105倍，因而，通信容量原则上比微披通信高104倍～105 倍。
( 2 ) 传输衰减小，传输距离长普通传输线的传输损耗，主要是由铜线的电阻以及导线间电容的漏电引起的，要想降低损耗，就得增大传输线的尺寸。
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频段 划分 传 输 介 质
电力、电话
无线电、电视 AM无线电 FM无线电
微波 卫星/微波
红外
可见光
同轴电缆 双铰线
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
2018年11月6日2时41分
2018年11月6日2时41分
高锟(左)从瑞典国王手中 接过2009诺贝尔物理学奖
1966年，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《用于光频的光 纤表面波导》, 指明通过“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”这一发展方向, 奠 定了现代光通信——光纤通信的基础。
2018年11月6日2时41分
3.1 早期的光通信
公元前 11世纪，西周王朝，烽火台 白天点狼粪，晚上燃柴火——“狼烟四起”
2018年11月6日2时41分
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。
图1.1 贝尔电话系统
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。 2018年11月6日2时41分
1Å（埃）＝10−10m
2018年11月6日2时41分
2.Why fiber ？(光纤的优点)
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）
通信传输媒介分类及相应波段划分
有线： 无线： 光纤 （频率很高 1014，载波能力强） 铜线 （同轴线、屏蔽与非屏蔽双绞铜线） 微波、无线电
频率，Hz
101 102 103
ELF VF
104
VLF
105 106
LF MF
107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015
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3.2光纤的发展
• 1870年，英国物理学家廷德尔在实验中观察到，把光 照射到盛水的容器内，从出水口向外倒水时，光线也 沿着水流传播，出现弯曲现象，这好象不符合光只能 直线传播的定律。
•
1955年光纤才得到实际应用。 当时在英国伦敦学院工作的 卡帕尼博士，发明了用极细 的玻璃制做的光导纤维。
电报、电话和电视都是用无线电或有线电传输信息，电通信作 为信息传输的有效通道，一直沿用了一个多世纪。
20世纪----电子世纪 21世纪----光子世纪, 光子技术将带来一场超过电子技术的产业革命. 光子技术的应用: （1）作为光子发生与控制的激光技术和产业。 （2）运算速度更快的光子计算机。 （3）存储量大的光存储技术。 （4）代替现行通信方式的光通信。 （5）全息光技术。
0.3dB 0.2dB 1260
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1530
1675 nm
10 Gb/s 能作什么？
1. ASCII Character (8 bit) 109 Char./s
(1000 books)
2. Voice Channel (64Kb/s) 155,000 Channels
3. HDTV (60Mb/s) Compressed (20Mb/s) 160 Channels 500 Channels
0.8μm～0.9μm称为短波长，1.0μm～1.8μm称为长波长， 2.0μm以上称为超长波长。 表1-1 各种单位的换算公式
c＝3×108m/s 1MHz（兆赫）＝106 Hz
λ＝c/f
1μm（微米）＝10−6m 1nm（纳米）＝10−9m
1GHz（吉赫）＝109 Hz
1THz（太赫）＝1012Hz 1PHz（拍赫）＝1015 Hz
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3.3半导体激光器的发展
• 1960年美国休斯公司实验室的西奥多梅曼发明红 宝石激光
这就是在光频下发明了连续波的振荡器。1961年出现 He—Ne 激光器之后，便开始了光通信的研究 (自由空间 与透镜波导)。
• 半导体双异质结激光器
1969年研究成功 GaAlAs 在室温下，连续工作的半导体 激光器 。由于半导体激光器体积小，发光谱线窄以及与 光纤的耦合效率高、价格低廉等优点，已成为光通信不 可缺少的光源器件。
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高速宽带DWDM光传输的容量潜力
(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
芯层+包层。芯层的折射率大 于包层，光在其中做全反射。
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。 2018年 11月6日2时41分
• 1966年高锟提出光纤波导的概念，当时最好光 纤的损耗1000 dB/km ，但他推测出小于 20 dB/km的损耗是可以做到的并可进入商用。 • 1974年美国康宁公司的 French 采用 MCVD方 法制出损耗小于4 dB/km 的石英光纤，从此石 英光纤正式登上光通信的宝座。
1960年，大气光波通信
图1.2 红宝石激光器[美国梅曼(Maiman)，1960]
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，它具有亮度高、谱线 窄、方向性好，但通信不稳定。
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光波地下传输 在大气光通信受阻之后，人们将研究的重 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。
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3.4 光电探测器的发展
• 半导体光电探测器的进步 1970年代 半导体光电探测器的技术已很成熟 当时的 PIN 二极管，入射一个光子可产生一 个电子。雪崩光电二极管 (APD) 入射一个光 子则可产生 10~100 个电子。
由于光源、光探测器及光纤均已成功。所以在 70 年 代后期光纤通信便正式登上通信的舞台。
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1970年起，光纤研制取得了重大突破
1970年，美国康宁(Corning) 公司研制成功损耗 20dB/km的石英 光纤。 1972年，康宁公司高纯石英多模光纤损耗降低到4 dB/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1.1dB/km。 1976 年 ， 日 本 电 报 电 话 (NTT) 公 司 将 光 纤 损 耗 降 低 到 0.47 dB/km(波长1.2μ m)。 目前，波长为1.55 μ m的光纤损耗< 0.2 dB/km，已接近了光纤 最低损耗的理论极限。
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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。
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Communication and Information School Shanghai University
Zou Xuemei
zxm@
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目
第一章
第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
录
光纤通信概论
光纤 光源与光发送机 光检测器与光接收机 光放大器 光纤通信系统
图1.3 反射波导和透镜波导
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——红宝石激光器、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 受气候的影响，在大雾天气，它的可见度距离 很短，遇到下雨下雪天也有影响。
——反射波导和透镜波导造价昂贵，调整、 维护困难。 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。
4. Gigabit Ethernet (1Gb/s) 8 Channels
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3. 光通信的发展
fiber
电信号 输入 半导体 激光器 光探测器 电信号 输出
E
E/O
O/E
E
几个里程碑：
激光的发明 主要是半导体激光器（60年代-） 光导纤维技术的发展（70年代--） 半导体探测器（60年代--） WDM技术的出现（90年代--） 光放大技术（90年代---）
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3.5 实用光纤通信系统的发展
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。 1980年，美国标准化FT - 3光纤通信系统投入商业应用。 1976年和1978年，日本先后进行了速率为 34Mb/s的突变型多模 光纤通信系统， 以及速率为100Mb/s的渐变型多模光纤通信系统 的试验。 1983年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线。 1988 年由美、日、 英、法发起的第一条横跨大西洋 TAT-8 海 底光缆通信系统建成。 1989 年第一条横跨太平洋 TPC-3/HAW-4 海底光缆通信系统建 成。从此，海底光缆通信系统的建设得到了全面展开，促进了全 球通信网的发展。
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