第一章光纤通信概述

现代光纤通信的发展历程
1966年，英籍华人高锟深入研究了光在石英 玻璃纤维中的严重损耗问题（1000dB/km)
发现引起光纤损耗的主要原因
如果把材料中金属离子含量的比重降低到106 以下，光纤损耗就可以减小到 10 dB/km。
再通过改进制造工艺，提高材料的均匀性，可 进一步把光纤的损耗减少到几dB/km。这种 想法很快就变成了现实。
1880 - Photophone Transmitter
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之后的几十年，光通信进展不大原因
光不纯 作为接收机的硅光电池内部噪声很大 没有一个适当的光传输媒质
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1960年，美国加利福尼亚州休斯航空公司实验 室的研究员梅曼发明了第一台红宝石激光器。
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光纤通信
第一章光纤通信概述
第一章光纤通信概述
第一章 光纤通信概述
1.1 光纤通信的发展历程 1.2 光纤通信的主要特性 1.3 光纤通信系统的组成与分类 1.4 全光网
第一章光纤通信概述
早期的光通信
3000多年前，中国古代的重 要军事防御设施，建造“烽火 台”，防止敌人入侵，遇敌情 则白天点燃掺有狼粪的柴草， 使浓烟直上云霄；夜里则燃 烧加有硫磺和硝石的干柴， 使火光通明，台台相连，以 传递紧急军情。
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光纤技术发展概况
国外光纤技术发展情况
➢20世纪60年代中期，所研制的最好的光纤损耗在400dB以上
➢1966年英国标准电信研究所高锟及Hockham从理论上预言光纤 损耗可降至20dB/km以下
➢日本于1969年研制出第一根通信用光纤损耗为100dB/km
➢1970年康宁公司（Corning）采用“粉末法”先后获得了损耗低于 20dB/km和4dB/km的低损耗石英光纤
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实验。 实验证明：用承载信息的光波，通过大气的传 播，实现点对点的通信是可行的，但是通信能 力和质量受气候影响百度文库分严重。
固体激光器和气体激光器的体积大、功耗大、 不适宜做通信设备中的光源。
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1970 年，光纤通信用光源取得了实质性的进展
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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
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1880年，美国人贝尔发明了 “光电话”
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Bells Photophone
1880 - Photophone Receiver
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)实验室用改进的化学气相沉积法制造
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1.2μm)。 在以后的 10 年中，波长为1.55 μm的光纤损耗：1979 年是
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%
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光纤技术发展概况
国内现状
➢1963年 开始光通信的研究
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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。
➢1974年贝尔实验室（Bell）采用改进的化学汽相沉积法制出性能 优于康宁公司的光纤产品。
➢到1979年，掺锗石英光纤在1.55µm处的损耗已经降到0.2dB/km ，这一数值已经十分接近由Rayleigh散射所决定的石英光纤理论 损耗极限
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世界光纤产值从96年92亿美元到2002年预计 198 亿美元，每 6 年翻一番
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
（实用中10年左右） 。 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。
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解决方法
把激光束限定在特定的空间内传输。
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1976 年，美国在亚特兰大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34 Mb/s的突变
型多模光纤通信系统， 以及速率为100 Mb/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。 随后，由美、日、 英、法发起的第一条横跨大西洋 TAT-8海 底光缆通信系统于1988年建成。 第一条横跨太平洋 TPC-3/HAW-4 海底光缆通信系统于1989 年建成。
➢1977年，第一根短波长(0.85mm)阶跃型石英光纤问世，损耗
0.20 dB/km，1984年是0.157 dB/km，1986 年是0.154 dB/km。 目前G.654光纤在1.55 μm波长附近仅为0.151dB/km， 接近了
光纤最低损耗的理论极限。
我国目前也有相当多的公司可以拉制性能很好的通信光纤，比 如长飞、大唐电信等等。
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实用光纤通信系统的发展
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。 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。 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