光纤通信发展简史课件解析
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光纤通信PPT课件
就叫做“受激辐射的光放大”，简称激光。
1950年，波尔多一所中学的教师阿尔弗雷德·卡斯特 勒同让·布罗塞尔发明了“光泵激”技术。这一发明后 来被用来发射激光
14
2.2.1 光纤通信概述
1951年，美国哥伦比亚大学的一位教授查尔斯·汤 斯（Townes）对微波的放大进行了研究，经过三年 的努力，他成功地制造出了世界上第一个“微波激 射器”，即“受激辐射的微波放大”的理论。 1958年，汤斯和肖洛在《物理评论》杂志上发表了 他们的“发明”——关于“受激辐射的光放大”（ 即LASER）的论文。
意思是“受激辐射的光放大”。
13
2.2.1 光纤通信概述
什么叫做“受激辐射”？ 在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分 布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子 的激发，会从高能级跳到（跃迁）到低能级上，这时 将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种 状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。这
17
2.2.1 光纤通信概述
第二种方式：把光束限制在特定空间
透镜波导：在金属管内每隔一定距离安装一个透镜，
每个透镜把经传输的光束聚到下一个透镜而实现
18
2.2.1 光纤通信概述
反射镜波导：用与光束传输方向成45度角的两个
平行反射镜代替透镜而构成
首先：现场施工中校准和安装十分复杂； 其次：地面活动对波导影响很大
5
2.2.1 光纤通信概述
各种传输介质所能承载的载波大小：
铜线——1MHz 同轴电缆——100MHz 无线电——500kHz～100MHz 微波（包括卫星信道）——100GHz 光纤——几百THz NEC和Alcatel报道他们的传输容量分别达到
10.92Tb/s和10.02Tb/s。（采用波分复用技术 ）
1950年，波尔多一所中学的教师阿尔弗雷德·卡斯特 勒同让·布罗塞尔发明了“光泵激”技术。这一发明后 来被用来发射激光
14
2.2.1 光纤通信概述
1951年，美国哥伦比亚大学的一位教授查尔斯·汤 斯（Townes）对微波的放大进行了研究，经过三年 的努力，他成功地制造出了世界上第一个“微波激 射器”，即“受激辐射的微波放大”的理论。 1958年，汤斯和肖洛在《物理评论》杂志上发表了 他们的“发明”——关于“受激辐射的光放大”（ 即LASER）的论文。
意思是“受激辐射的光放大”。
13
2.2.1 光纤通信概述
什么叫做“受激辐射”？ 在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分 布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子 的激发，会从高能级跳到（跃迁）到低能级上，这时 将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种 状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。这
17
2.2.1 光纤通信概述
第二种方式：把光束限制在特定空间
透镜波导：在金属管内每隔一定距离安装一个透镜，
每个透镜把经传输的光束聚到下一个透镜而实现
18
2.2.1 光纤通信概述
反射镜波导：用与光束传输方向成45度角的两个
平行反射镜代替透镜而构成
首先：现场施工中校准和安装十分复杂； 其次：地面活动对波导影响很大
5
2.2.1 光纤通信概述
各种传输介质所能承载的载波大小：
铜线——1MHz 同轴电缆——100MHz 无线电——500kHz～100MHz 微波（包括卫星信道）——100GHz 光纤——几百THz NEC和Alcatel报道他们的传输容量分别达到
10.92Tb/s和10.02Tb/s。（采用波分复用技术 ）
《光纤通信原》课件
纤通信领域
光放大技术
光放大技术的原 理：通过放大光 信号，提高光信 号的传输距离和
传输质量
光放大技术的种 类：包括光纤放 大器、半导体光 放大器、光栅放
大器等
光放大技术的应 用：在光纤通信 系统中，光放大 技术可以提高光 信号的传输距离 和传输质量，降
低传输损耗
Байду номын сангаас
光放大技术的发 展趋势：随着光 纤通信技术的不 断发展，光放大 技术也在不断进 步，未来可能会 出现更高效、更 稳定的光放大技
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
色散：光在光纤中传输时，由于不 同波长的光在光纤中的传播速度不 同，导致光脉冲在传输过程中发生 展宽和变形的现象
光纤损耗和色散的测量：通过光功 率计、光谱分析仪等仪器进行测量 和评估
光纤通信系统的可靠性
光纤通信系统的可靠性主要取决于光纤的传输性能和设备的稳定性 光纤的传输性能包括光纤的损耗、色散、非线性效应等 设备的稳定性包括设备的可靠性、安全性、可维护性等 光纤通信系统的可靠性还受到环境因素的影响，如温度、湿度、电磁干扰等
光纤通信发展历程
添加标题
1966年，英国科学家高锟提出光纤通信理论
添加标题
1976年，美国贝尔实验室研制出世界上第一根 实用光纤
添加标题
1988年，欧洲电信标准协会（ETSI）发布光纤通 信标准
添加标题
1970年，美国科学家凯文·凯利和乔治·哈克曼首 次实现光纤通信实验
添加标题
1980年，美国电信公司AT&T推出商用光纤通信 系统
光纤通信新技术：WDM、DWDM、OTDM等 发展趋势：高速、大容量、长距离、高可靠性 应用领域：电信、互联网、广播电视等 技术挑战：信号失真、色散、非线性效应等
光放大技术
光放大技术的原 理：通过放大光 信号，提高光信 号的传输距离和
传输质量
光放大技术的种 类：包括光纤放 大器、半导体光 放大器、光栅放
大器等
光放大技术的应 用：在光纤通信 系统中，光放大 技术可以提高光 信号的传输距离 和传输质量，降
低传输损耗
Байду номын сангаас
光放大技术的发 展趋势：随着光 纤通信技术的不 断发展，光放大 技术也在不断进 步，未来可能会 出现更高效、更 稳定的光放大技
添加标题
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添加标题
添加标题
色散：光在光纤中传输时，由于不 同波长的光在光纤中的传播速度不 同，导致光脉冲在传输过程中发生 展宽和变形的现象
光纤损耗和色散的测量：通过光功 率计、光谱分析仪等仪器进行测量 和评估
光纤通信系统的可靠性
光纤通信系统的可靠性主要取决于光纤的传输性能和设备的稳定性 光纤的传输性能包括光纤的损耗、色散、非线性效应等 设备的稳定性包括设备的可靠性、安全性、可维护性等 光纤通信系统的可靠性还受到环境因素的影响，如温度、湿度、电磁干扰等
光纤通信发展历程
添加标题
1966年，英国科学家高锟提出光纤通信理论
添加标题
1976年，美国贝尔实验室研制出世界上第一根 实用光纤
添加标题
1988年，欧洲电信标准协会（ETSI）发布光纤通 信标准
添加标题
1970年，美国科学家凯文·凯利和乔治·哈克曼首 次实现光纤通信实验
添加标题
1980年，美国电信公司AT&T推出商用光纤通信 系统
光纤通信新技术：WDM、DWDM、OTDM等 发展趋势：高速、大容量、长距离、高可靠性 应用领域：电信、互联网、广播电视等 技术挑战：信号失真、色散、非线性效应等
光纤通信基础知识ppt课件
应用场景
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ppt模板课件
1966年英籍华人高琨博士提出光导纤维的
概念在全世界范围内掀起了发展光纤通信 的高潮。
1978年工作于0.8μm的第一代光波系统正
式投入商业应用。
上世纪80年代初，早期的采用多模光纤的
第二代光波通信系统问世。
1990年，工作于2.4Gb/s，1.55μm的第三代
光波系统已能提供通信商业业务。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1.5光纤通信的发展趋势
国家863计划通信技术主题专家组副组长 纪
越峰 ：在高速光传输方面，目前已实现了 10.96Tbit/s（274波×40Gbit/s）的实验系统 ；在超长距离传输方面，已达到了4000km 无电中继的技术水平
我国已成为世界上为数不多的几个掌握了
全套SDH和WDM光通信系统系列产品技术 的国家之一，在世界光通信系统和光网络 领域已经占据了一席之地。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1.3光纤通信的特点
传输频带宽，通信容量大。 中继距离远。 抗电磁干扰能力强，无串话。 光纤细，光缆轻。 资源丰富，节约有色金属和能源。 均衡容易。 经济效益好。 抗腐蚀、不怕潮湿。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
（2）G.653光纤。G.653光纤特点是零色散
波长由G.652光纤的1.31μm位移到1.55μm制 得的光纤，故其称为色散位移光纤。G.653 光纤同时实现了1.55μm窗口的低衰减系数 和小色散系数。但是当其用于带有掺铒光 纤放大器的波分复用系统中时，由于光纤 芯中的光功率密度过大产生了非线性效应 ，限制了G.653光纤在单信道速率10Gbit/s以 上波分复用或密集波分复用系统中的应用
概念在全世界范围内掀起了发展光纤通信 的高潮。
1978年工作于0.8μm的第一代光波系统正
式投入商业应用。
上世纪80年代初，早期的采用多模光纤的
第二代光波通信系统问世。
1990年，工作于2.4Gb/s，1.55μm的第三代
光波系统已能提供通信商业业务。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1.5光纤通信的发展趋势
国家863计划通信技术主题专家组副组长 纪
越峰 ：在高速光传输方面，目前已实现了 10.96Tbit/s（274波×40Gbit/s）的实验系统 ；在超长距离传输方面，已达到了4000km 无电中继的技术水平
我国已成为世界上为数不多的几个掌握了
全套SDH和WDM光通信系统系列产品技术 的国家之一，在世界光通信系统和光网络 领域已经占据了一席之地。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1.3光纤通信的特点
传输频带宽，通信容量大。 中继距离远。 抗电磁干扰能力强，无串话。 光纤细，光缆轻。 资源丰富，节约有色金属和能源。 均衡容易。 经济效益好。 抗腐蚀、不怕潮湿。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
（2）G.653光纤。G.653光纤特点是零色散
波长由G.652光纤的1.31μm位移到1.55μm制 得的光纤，故其称为色散位移光纤。G.653 光纤同时实现了1.55μm窗口的低衰减系数 和小色散系数。但是当其用于带有掺铒光 纤放大器的波分复用系统中时，由于光纤 芯中的光功率密度过大产生了非线性效应 ，限制了G.653光纤在单信道速率10Gbit/s以 上波分复用或密集波分复用系统中的应用
光纤通信发展概述PPT(共-54张)
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1.2μm)。 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， 接近了光纤最低损耗的理论极限。
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
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
光纤通信资料课件
在光纤中，光通过全内反射的方式传 播，即光在光纤的芯层中传播，而不 是在外部的涂层中。
光的调制方式
直接调制
通过改变光源的电流直接调制光 的强度。
间接调制
使用外部信号来调制光的强度。这 种方法通常需要一个外部调制器。
调相和调相偏振
通过改变光的相位或偏振状态来调 制光信号。
信号的传输过程
第一季度
第二季度
通过采用先进的调制解调技术、信号 处理技术和光电器件，高速光纤通信 系统的传输速率已经达到Tbps级别。
长距离光纤通信
总结词
长距离光纤通信是实现全球信息互连的重要基信号衰减和色 散。
详细描述
通过采用中继器和拉曼放大器等技术，光纤通信 能够实现数百甚至数千公里的信号传输，为跨洋 光缆、国家骨干网等提供可靠的信息传输通道。
详细描述
通过采用新型光纤和信号处理技术，可以有效降 低信号衰减和色散的影响，提高传输距离和稳定 性。
光子计算机技术
总结词
光子计算机技术是下一代信息技术的重要方向。
总结词
光子计算机技术面临的主要挑战是光子集成和光子控制技 术。
详细描述
光子计算机利用光子作为信息传输和处理的基本单元，具 有高速并行处理、低功耗等优点，有望在人工智能、云计 算等领域发挥重要作用。
04
光纤通信应用
光纤到户（FTTH）
光纤到户是指将光纤光缆直接引入用户家中，为家庭提供高速的宽带接入服务。
光纤到户具有高带宽、低时延、稳定性好等特点，能够满足用户对高清视频、在线 游戏、在线教育等高带宽业务的需求。
光纤到户的建设需要铺设光缆、安装光缆终端设备等，成本较高，但随着技术的进 步和用户需求的增加，光纤到户已成为未来宽带接入的主要趋势。
《光纤通信原》课件
光检测器与光接收机
光检测器
光检测器是光纤通信系统中的接收设备，用于将光信号转换 为电信号。常见光检测器包括光电二极管和雪崩光电二极管 。
光接收机
光接收机是用于接收和还原光信号的设备，它包括光检测器 和信号处理电路，能够检测和放大微弱的光信号，并将其还 原为原始的电信号。
光放大器与光中继器
光放大器
工业应用
光纤通信在工业控制和 监测系统中也得到了广 泛应用，如智能制造、
物联网等。
军事领域
光纤通信具有抗干扰、 保密性好等特点，因此 在军事通信领域也得到
了广泛应用。
02
光纤通信的基本原理
光的传播特性
光的直线传播
在均匀介质中，光沿直线传播。 在光纤中，光束受到内部结构的 约束，沿光纤轴向传播。
光的折射与反射
当光从一个介质进入另一个介质 时，会发生折射和反射现象。在 光纤中，光的折射和反射用于实 现光的传输和信号的调制。
光的干涉与衍射
光的干涉
当两束或多束相干光波相遇时，它们 会相互叠加产生干涉现象。在光纤中 ，光的干涉用于实现信号的调制和解 调。
光的衍射
光波遇到障碍物或孔径时，会绕过障 碍物或孔径边缘继续传播的现象称为 光的衍射。在光纤中，光的衍射用于 实现光的传输和信号的调制。
光孤子通信技术
总结词
光孤子通信技术是一种利用光孤子效应实现 超高速、超长距离信息传输的技术。
详细描述
通过在光纤中产生光孤子，利用其独特的非 线性光学特性，实现超高速、超长距离的信 息传输。
06
光纤通信的未来发展
超高速光纤通信系统
总结词
随着技术的不断进步，超高速光纤通信系统正在成为研究的热点。
详细描述
光纤通信发展历程及原理简介PPT演示课件
1984年以后，逐渐用于长途线路，并开始采用单模 光纤。
10
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。
10
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》课件
总结词
海底光缆通信系统是光纤通信的重要应用之 一，它实现了跨洋、跨国之间的高速、大系统利用光纤作为传输介质， 通过海底光缆将各个国家和地区连接起来， 实现了高速、大容量的信息传输。这种系统 广泛应用于国际通信、广播电视、金融交易 等领域，对于全球信息交流和经济发展具有 重要意义。
光纤通信系统组成
光发信机
将电信号转换为光信号，通过光纤传输。
光纤
传输光信号的介质，具有低损耗、高带宽等 特点。
光收信机
将光信号转换为电信号，实现信息的接收和 解调。
中继器
用于延长传输距离和提高信号质量，包括光 放大器、光检测器等组件。
02
光纤基础知识
光的本质与传播
光的波粒二象性
光既具有波动特性，又具有粒子 特性。在光纤通信中，利用光的 波动特性进行信息传输。
《光纤通信》课件
目录 Contents
• 光纤通信概述 • 光纤基础知识 • 光纤通信技术 • 光纤通信应用 • 光纤通信发展趋势与挑战 • 案例分析
01
光纤通信概述
光纤通信定义
01
光纤通信是一种利用光波在光纤 中传输信息的通信方式。它通过 光信号的调制和传输，实现信息 的传递和交换。
02
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，是现代通信网络的重 要组成部分。
光纤通信发展历程
1960年代
激光的发明为光纤通信奠定了 基础。
1970年代
低损耗石英光纤的研制成功， 为光纤通信的实用化创造了条 件。
1980年代
光纤通信进入实用化阶段，广 泛应用于电话、有线电视等领 域。
1990年代至今
光纤通信技术不断发展，传输 速率和传输距离不断提高，成 为现代通信网络的主流技术。
第6章 光纤通信PPT课件
3千多年前，中国古代的烽火台
新疆呼图壁县境内的烽火台
*
10
7.1.2 光纤通信发展历史
欧洲人的旗语 1650年，望远镜，极大地延长了这种目视光通信的距离。 1791年，法国人发明了灯信号和“灯语” 虽然人类社会的文明程度和科学技术得到了很大的提高，
但是简单的利用光传递信息的方式仍然在广泛使用，例如 ：红、黄、绿交通灯。
SiO2，就是随处可见的沙子，而且1公斤高存度的石英玻璃可以制 成上万公里的光纤，而制造1公里18管的同轴电缆需120公斤的铜， 或500公斤的铅。
34Mb/s以上光纤通信系统的价格比同轴电缆便宜30%以上。所以采 用光纤通信系统在经济上有重大意义。
白玉微瑕、质地脆、机械强度低、需要比较好的切割及连接技术、分 路耦合比较麻烦
1958年，汤斯和肖洛在《物理评论》杂志上发表了他们的“发明 ”——关于“受激辐射的光放大”（即LASER）的论文。
1960年7月，梅曼在加利福尼亚的休斯空军试验室进行了人造激 光的第一次试验，当按钮按下时，第一束人造激光就产生了。
这束仅持续了3亿分之一秒的红色激光标志着人类文明史上一个新时刻 的来临。
也就是说，这些光的频率不稳定、不单一，光的性质也很复杂；一句话， 就是光不纯。
因此，若要用光来通信，必须要解决两个最根本的问题： 一是必须有稳定的、低损耗的传输媒质； 另一个问题是必须要找到高强度的、可靠的光源。
可以说贝尔光电话是现代光通信的雏型
*
13
光纤通信发展历史
（2）光源的探索阶段
*
4
7.1光纤通信概述
各种传输介质所能承载的载波大小： 铜线——1MHz 同轴电缆——100MHz 无线电——500kHz～100MHz 微波（包括卫星信道）——100GHz 光纤——几百THz
新疆呼图壁县境内的烽火台
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10
7.1.2 光纤通信发展历史
欧洲人的旗语 1650年，望远镜，极大地延长了这种目视光通信的距离。 1791年，法国人发明了灯信号和“灯语” 虽然人类社会的文明程度和科学技术得到了很大的提高，
但是简单的利用光传递信息的方式仍然在广泛使用，例如 ：红、黄、绿交通灯。
SiO2，就是随处可见的沙子，而且1公斤高存度的石英玻璃可以制 成上万公里的光纤，而制造1公里18管的同轴电缆需120公斤的铜， 或500公斤的铅。
34Mb/s以上光纤通信系统的价格比同轴电缆便宜30%以上。所以采 用光纤通信系统在经济上有重大意义。
白玉微瑕、质地脆、机械强度低、需要比较好的切割及连接技术、分 路耦合比较麻烦
1958年，汤斯和肖洛在《物理评论》杂志上发表了他们的“发明 ”——关于“受激辐射的光放大”（即LASER）的论文。
1960年7月，梅曼在加利福尼亚的休斯空军试验室进行了人造激 光的第一次试验，当按钮按下时，第一束人造激光就产生了。
这束仅持续了3亿分之一秒的红色激光标志着人类文明史上一个新时刻 的来临。
也就是说，这些光的频率不稳定、不单一，光的性质也很复杂；一句话， 就是光不纯。
因此，若要用光来通信，必须要解决两个最根本的问题： 一是必须有稳定的、低损耗的传输媒质； 另一个问题是必须要找到高强度的、可靠的光源。
可以说贝尔光电话是现代光通信的雏型
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光纤通信发展历史
（2）光源的探索阶段
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4
7.1光纤通信概述
各种传输介质所能承载的载波大小： 铜线——1MHz 同轴电缆——100MHz 无线电——500kHz～100MHz 微波（包括卫星信道）——100GHz 光纤——几百THz
光纤通信概述(光纤通信课件)
光波是电磁波，光波范围包括红外线、可见光、紫外线， 其波长范围为：300μm～6×10−3μm。 可见光由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的连续 光波组成，其波长范围为：760～390nm ，其中红光的 波长最长，紫光的波长最短。 波长大于760nm的电磁波属于红外线，它又可以划分为 近红外、中红外、远红外。
四、 光纤通信系统的组成
（三）光纤
光纤线路
的功能是把来自光发射机的光信号，以尽可能 小的畸变（失真）和衰减传输到光接收机。光 纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。
四、 光纤通信系统的组成
（四）光接收机
光接收机
的作用是进行光/电转换，即将由光纤传来的 微弱光信号转换为电信号，经放大处理后，恢复 成发射前的电信号。 在接收端，光接收机把数字信号从光波中检测出来 送给电端机，由电端机解复用后再进行数/模转换， 恢复成原来的模拟信息。
一、光纤通信的发展史
（三）光纤通信发展的里程碑
高锟 华裔物理学家
生于中国上海，祖籍江苏金山（今上海市金山区）， 拥有英国、美国国籍并持中国香港居民身份，目前 在香港和美国加州山景城两地居住。高锟为光纤通 讯、电机工程专家，华文媒体誉之为“光纤之父”、 普世誉之为“光纤通讯之父”（Father of Fiber Optic Communications），曾任香港中文大学校长。 2009年，与威拉德·博伊尔和乔治·埃尔伍德·史密斯 共享诺贝尔物理学奖。
五、光纤通信的特点与应用
（二）光纤通信的应用
4.特殊通信手段。如石油、煤矿等部门易燃易爆环境下使用的 光缆及飞机、导弹等内部的光缆系统。 5.各种专用通信网。如电力、公路、铁路等部门通信、 指挥调度、监控的光缆系统。 6.有线电视的干线及分配网；工业电视系统；自动控制系统的 数据传输。
四、 光纤通信系统的组成
（三）光纤
光纤线路
的功能是把来自光发射机的光信号，以尽可能 小的畸变（失真）和衰减传输到光接收机。光 纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。
四、 光纤通信系统的组成
（四）光接收机
光接收机
的作用是进行光/电转换，即将由光纤传来的 微弱光信号转换为电信号，经放大处理后，恢复 成发射前的电信号。 在接收端，光接收机把数字信号从光波中检测出来 送给电端机，由电端机解复用后再进行数/模转换， 恢复成原来的模拟信息。
一、光纤通信的发展史
（三）光纤通信发展的里程碑
高锟 华裔物理学家
生于中国上海，祖籍江苏金山（今上海市金山区）， 拥有英国、美国国籍并持中国香港居民身份，目前 在香港和美国加州山景城两地居住。高锟为光纤通 讯、电机工程专家，华文媒体誉之为“光纤之父”、 普世誉之为“光纤通讯之父”（Father of Fiber Optic Communications），曾任香港中文大学校长。 2009年，与威拉德·博伊尔和乔治·埃尔伍德·史密斯 共享诺贝尔物理学奖。
五、光纤通信的特点与应用
（二）光纤通信的应用
4.特殊通信手段。如石油、煤矿等部门易燃易爆环境下使用的 光缆及飞机、导弹等内部的光缆系统。 5.各种专用通信网。如电力、公路、铁路等部门通信、 指挥调度、监控的光缆系统。 6.有线电视的干线及分配网；工业电视系统；自动控制系统的 数据传输。
光纤通信课件第一章
1970-1980年代
光纤通信技术的初步商业化，长距离 光纤通信系统开始建设。
光纤通信的应用领域
电信网络
电力通信
轨道交通
光纤通信是现代电信网 络的核心技术，用于语 音、数据和视频传输。
光纤通信用于智能电网、 变电站自动化等电力系
统的通信。
光纤通信用于列车控制 系统、信号传输和视频
监控等。
物联网
光纤通信支持物联网设 备的互联互通，实现远
光的干涉与衍射
光的波动性表现为干涉和衍射现象，这是光波特有的性质。干涉是指两束或多束 相干光波在空间某些区域相遇时，相互叠加产生加强或减弱的现象；衍射是指光 波在传播过程中遇到障碍物时，绕过障碍物继续向前传播的现象。
光纤的结构与制造
光纤结构
光纤由纤芯、包层和涂覆层三部分组成。纤芯是光纤传输光信号的部分，包层 用于保护纤芯并起到光信号的限制作用，涂覆层起到保护光纤不受外界环境影 响的作用。
随着互联网和云计算的快速发展，数据传 输需求不断增加，超高速光纤通信技术应 运而生。该技术通过采用先进的调制解调 技术和信号处理算法，提高了数据传输速 率和传输距离，同时降低了传输成本。
光子集成与光电子集成技术
总结词
光子集成与光电子集成技术是实现小型化、 高效化光纤通信系统的关键技术。
详细描述
光子集成和光电子集成技术通过将多个光器 件集成在一个芯片上，实现了小型化和高效 化的光纤通信系统。这种技术可以降低系统 的复杂性和成本，提高系统的可靠性和稳定 性，是未来光纤通信发展的重要方向之一。
光量子通信技术
总结词
光量子通信技术利用量子力学原理实现信息 传输，具有高度安全性、可靠性和保密性。
详细描述
光量子通信技术利用量子态的不可复制性和 量子纠缠等原理，实现了高度安全、可靠和 保密的信息传输。这种技术可以应用于军事 、政府、金融等领域，具有广阔的应用前景
光纤通信发展历程及原理简介 ppt课件
11
光纤通讯发展的几个阶段
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年至今)，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。
23
光纤的传输特性
ppt课件
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2、色散
由体外看不到的地方时,医生便能由内视镜看到内部变化, 而减少进行冒险性手术的需要.
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8
光纤发展历史
1970年，康宁公司率先研制出了世界上第一根衰减低于20dB/km 的石英玻璃光纤—这个20dB/km的数据，当时被认为是光纤可用 于通信的阈值，也是由高锟博士计算确定的，而当时已有的玻璃 光纤的衰减高达1000dB/km以上，因衰减太高, 不能用于通信。此 后不久，也是在1970年，第一个半导体激光器实现了室温工作。 这样，光源和传输介质问题的解决有望，全世界因此而雀跃！从 此拉开了光纤研制和光纤通信研究的序幕，开始了现代光纤通信 的发展。
1987年至1996年香港中文大学校长，同年当选中国 科学院外籍院士
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在光纤通讯技术方面获得专利31项出版专著四本， 发表论文超过百余篇
获得众多国际性大奖
1976年美国硅酸盐学会Morey奖，1977年美国 Franklin研究所Stewart Ballantine 奖。1978美国 IEEE授予morris Liebmann纪念奖……
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华裔科学家高锟
1922年出生于上海
1957年在英国标准通信研究所从事科学研究工作
知识点光纤通信的发展课件解析
1.6.1 光纤通信的发展历程（2）
• 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。 • 1979 ～ 1980年，光纤通信系统投入市话网的局间线路使用， 第一代光纤通信系统投入使用。 • 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。1989年以后，掺饵光纤放大器已经有 产品出售，为波分系统及全光网络的发展奠定了基础。 • 近年来，DWDM技术取得了较大的进展，美国AT&T实验室 等机构已成功地研究了速率为Tb/s数量级的传输系统。 • 光网络技术也在不断发展，出现了很多其于全光网络的通信 技术 。
1.6.2 我国光纤通信的发展
• 我国的光通信研究从70年代开始，1977年第一根短波长（850nm） 阶跃型 石英光纤问世，长度为17m，衰减系数为300dB/km。 • 1978年研制出G.651光纤。上海、北京、武汉和桂林都研制出光纤通信试 验系统。 • 1979年建成5.7km、8Mb/s光通信系统试验段。 • 1984年武汉、天津 34Mb/s 市话中继多模光传输系统工程建成。
1.6.3 光纤的发展趋势
单模光纤发展趋势
多模光纤发展趋势
•光纤工作波长范围不断
扩大 •光纤传输距离不断增加 •提高网络运行效率、降 低运营成本
•纤芯的折射率分布精确
程度高 •专为配用850nm的光源 •在850nm波长以10Gbps 速率串行传输至少300m距 离
1.6.4 未来通信展望
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光传输技术
1
光传输技术
光纤通信定义
光纤通信发展
2
光传输技术
掌握光纤通信定义Leabharlann 了解光纤通信发展简史3
光传输技术
光纤通信定义
光纤通信的发展概况
4
光传输技术
1光纤通信定义
一、光纤通信定义及关键技术
1、定义 光纤通信是以光波为信息载体（载频）,以光纤为传输媒质的通
信方式.
2、光纤通信关键技术 1）合适的光源
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
第五代
光弧子、光时分、 超大容量
波分复用
表1 光纤通信发展史
10
光传输技术
基于光波进行通信必须解决哪两个关键技术？
11
光传输技术
速率、多模光纤，无中继可达10KM 1976---1986年是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。多模到单模光纤通信系统，无中继可达50-100KM 1986----1996年是以实现超大容量超长距离为目标,全面深入开展
新技术援救阶段。
9
光传输技术
2光纤通信的发展概况
二、光纤通信的发展史
2）合适的传输介质
5
光传输技术
1光纤通信定义
（光纤窗口） （1.8μ m至0.8μ m）
远红外 （300至25μ m） 长波
红外 可见光 紫外线 （25至0.76μ m） （0.76至0.39 ） 光波 X射线γ 射线 宇宙射线 30pm 0.3pm 波长 1016 1018 1020 频率（Hz）
中波 短波 微波 毫米波 3m 108 3cm
3000km 30km 300m 0 102 104 106
0.3mm 3μ m 30nm 0.3nm 1010 1012 1014
图1 电磁波的波谱
6
光传输技术
光纤通信定义
光纤通信的发展概况
7
光传输技术
2光纤通信的发展概况
二、光纤通信的发展史
1880年，美国科学家贝尔发明光电话。光通信开始起源发展。 1960年,美国人梅曼发明第一台红宝石激光器 。 1966年，英籍华人高锟指出：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。
12
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。 1976、1979年电报电话公司研制低损耗。
8
光传输技术
2光纤通信的发展概况
二、光纤通信的发展史
1966---1976年,是从基础研究到商业应用的开发时期。短波长、低
1
光传输技术
光纤通信定义
光纤通信发展
2
光传输技术
掌握光纤通信定义Leabharlann 了解光纤通信发展简史3
光传输技术
光纤通信定义
光纤通信的发展概况
4
光传输技术
1光纤通信定义
一、光纤通信定义及关键技术
1、定义 光纤通信是以光波为信息载体（载频）,以光纤为传输媒质的通
信方式.
2、光纤通信关键技术 1）合适的光源
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
第五代
光弧子、光时分、 超大容量
波分复用
表1 光纤通信发展史
10
光传输技术
基于光波进行通信必须解决哪两个关键技术？
11
光传输技术
速率、多模光纤，无中继可达10KM 1976---1986年是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。多模到单模光纤通信系统，无中继可达50-100KM 1986----1996年是以实现超大容量超长距离为目标,全面深入开展
新技术援救阶段。
9
光传输技术
2光纤通信的发展概况
二、光纤通信的发展史
2）合适的传输介质
5
光传输技术
1光纤通信定义
（光纤窗口） （1.8μ m至0.8μ m）
远红外 （300至25μ m） 长波
红外 可见光 紫外线 （25至0.76μ m） （0.76至0.39 ） 光波 X射线γ 射线 宇宙射线 30pm 0.3pm 波长 1016 1018 1020 频率（Hz）
中波 短波 微波 毫米波 3m 108 3cm
3000km 30km 300m 0 102 104 106
0.3mm 3μ m 30nm 0.3nm 1010 1012 1014
图1 电磁波的波谱
6
光传输技术
光纤通信定义
光纤通信的发展概况
7
光传输技术
2光纤通信的发展概况
二、光纤通信的发展史
1880年，美国科学家贝尔发明光电话。光通信开始起源发展。 1960年,美国人梅曼发明第一台红宝石激光器 。 1966年，英籍华人高锟指出：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。
12
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。 1976、1979年电报电话公司研制低损耗。
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光传输技术
2光纤通信的发展概况
二、光纤通信的发展史
1966---1976年,是从基础研究到商业应用的开发时期。短波长、低