光纤通信系统与网络

图1-1 电磁波谱
概 述光波波长在微米级、频率为
数量级、由图1-1可看出，紫外线、可见光、
红外线均属于光波的范畴。目前光纤通信
使用的波长范围是在波长为
，短
波长波段是指波长为，长波长波段是指
和
光纤通信有其明显的优缺点:
（1）由于光波频率高，可供利用的频带极宽，尤其适合高速宽带信 息的传输，在高速通信干线宽带综合业务通信网络中，发挥着越来越 大的作用。
（2）由于光纤的传输损耗很低，现已做到0.2 dB/km以下，因而可以 大大增加通信无中继距离。这对于长途干线和海底传输十分有利，在 采用了先进的相干光通信，光放大器和光孤子通信技术之后，无中继 通信距离可提高到几百千米甚至上千千米。
（3）光纤传输是限制在光纤内的，光能几乎不会向外辐射，因此不 存在光缆中各光纤之间信号串扰，很难被窃听，信号传输质量高，保 密性好。
领域里用？还可以在哪些领 域里用？
第一章 概论
内容提要 §1光纤通信的发展简况 §2光纤通信系统及发展现状 §3光纤通信网络及现状 §4光纤通信的发展趋势
第一节 绪 论
1.1光纤通信的发展简况
.基本概念 1.通信----通信?电缆通信?光纤通信? 通信?相互传递信息. 电缆通信? 以电(磁)波(较高频率)为信息载波,以电
了第一台红宝石（AL2O3）激光器 1962年半导体激光器出现，材料为
GaAS。 1970年，首次研制出在室温下连续工作
的双异质结半导体激光器.
红宝石激光器及其三能级图
红宝石激光器
红宝石激光器三能级图
Байду номын сангаас 二．光纤的发展
1966年，华裔科学家高锟（C.K.Kao）根据介 质波导理论提出光纤作为光通信传输媒质的 概念，由此高锟教授荣获2009年诺贝尔物理 学奖。
（7）光纤是石英玻璃拉制成形的，原料资源丰富，节约有色金属。 光纤通信同时存在以下一些缺点： （1）光纤弯曲半径不宜过小，否则可能引起较大的衰减。 （2）光纤的连接操作技术要求高，需专用设备。 （3）光纤的分路、耦合操作较困难、烦琐。
1.1.2光纤通信的发展史
一.光器件的发展 1960年，美国人梅曼（Maiman）发明
1970年，美国康宁公司首次研制出阶跃多模 光纤，其在波长为630nm处的衰减系数小于 20dB／km.
1972年，康宁公司将梯度多模光纤的衰减系 数降至4dB/km。
1966年，英籍华人学者高锟 发表一篇题为《用于
光频的介质纤维表面波波导》的文章，文章提出可以 从石英中提炼超纯的细丝状纤维，并用于光频成为光 波导；指出利用光纤进行信息传输的可能性和技术途
1973年,美国贝尔实验室将衰减系数降至 2.5dB／km
1976年，日本电报电话公司(NTT))在进一 步设法降低玻璃中的OH含量时发现光纤的 衰减在长波长区有：1310nm和1550nm两个 窗口。衰减系数降至0.45dB／km(1200nm)
1980年，原料提纯和光纤制备工艺得到不 断 完 善 ， 使 光 纤 的 传 输 窗 口 由 850nm 移 至 1310nm、1550nm的进程。在1550nm的衰减 系数为0.20dB／km已接近理论值。
缆为传输媒介的通信方式。 光纤通信? 光纤通信是以激光(光波)作为信息载体，
以光纤作为传输媒介的通信方式。 电缆通信与光纤通信区别? *通信系统？光纤通信系统？光纤传输系统？ 电缆通信系统？电缆传输系统？
2．通信分类 • 光通信分类： 有线---光纤通信 无线---可视距离的光通信如摇控、海事通信。 电通信分类： 有线---电缆（对称电缆/射频同轴电缆/圆波导） 信通。 无线---可视距离微波/卫星/移动/个人通信。
内容提要
概论
光纤传输原理及传输特性 基本光纤通信器件 光纤通信系统及设计 SDH光同步数字传送网络 DWDM/WDM光传送网络 光纤接入网 高速光纤计算机网 全光通信网
提问？
光纤通信系统与网络在信息 通信流程中所处的位置？
光纤通信是否完全可以代替 电缆？
光通信就是指光纤通信？ 您认为光纤通信目前在哪些
三.光纤通信系统的发展
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）.在这个时期， 短波长= 0.85μm,低速率= 45或34 Mb／s多 模光纤通信系统，无中继传输距离约10km.
第二阶段（1976～1986年）。在这个时期， 光纤从多模发展到单模，工作波长从短波长= 0.8 5μm发展到长波长= 1.31 μm(和1.55μm), 传输速率=140～565Mb／s的单模光纤通信系 统．中继传输距离为100～50 km。
（4）光纤抗电磁干扰能力很强，这对于电气铁路和高压电力线附近 的通信极为有利，也不怕雷击和其他工业设备的电磁干扰，因此在一 些要求防爆的场合使用光纤通信是十分安全的。
（5）光纤几何尺寸小，细如发丝，可绕性好，可多根成缆，便于敷 设。光纤重量轻，特别适用于飞机、轮船、卫星和宇宙飞船。
（6）光纤的化学性能稳定，耐化学侵蚀、抗高温、不打火花，适用 于特殊环境。
径.根据介质波导理论共同提出光纤通信的概念。 2009.10.5高锟获诺贝尔物理奖 光纤之父 “他们
为日常生活带来许多实用的创新，为科学探索提供了 新工具。”评奖委员会在声明中说，高锟因为在“光 学通讯领域的光传输方面的突破性成就”获奖。
评委会指出，高锟1966年发现如何通过光学玻璃纤维远距离 传输光信号，这成为电话和高速互联网等现代通讯网络运行的 基石。“利用一根纯净的玻璃纤维，可以将光信号传输100多 公里，而60年代时的光纤只能传输20米。”今天文字、音乐、 图片和图像在一眨眼间传遍全球”，高锟功不可没。
1.1 光纤通信的发展简况
1.1.1 光纤通信的特点 光纤通信是以相干性和方向性极好的激光束作为载
体来携带信息，并利用光纤来进行传输的通信方式。 由于光纤的传光性能优异，传输带宽极大，现在已 形成了以光纤通信为主，微波、卫星和电缆通信为 辅的通信网络格局。 通信发展始终在追求两大目标，一是远距离传输， 二是大容量通信。人们知道无论是无线电通信，还 是有线电通信都是以电磁波为载体进行的，而电磁 波的频谱很宽，其情况如图1-1所示。