光纤通信技术PPT
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《光纤通信》课件
光纤放大器
光纤放大器增强信号强度，提高传输距离。
光纤芯层和包层
光纤由芯层和包层构成，光信号通过芯层传输。
光纤接口技术
光纤连接器和光纤插入损耗技术确保信号的高 效传输。
光纤通信的优势
光纤通信相比传统的电缆通信具有如下优势：
1 高带宽
光纤能传输更大容量的数据。
2 低损耗
光纤的传输损耗较小，信号质量更高。
光纤通信的挑战
1 成本
光纤通信的建设和维护成本相对较高。
2 光纤连接
光纤连接需要特殊的技术和设备。
3 光纤安全
保护光纤通信的安全性是一个重要的挑战。
光纤通信的未来展望
5G技术
光纤通信将为5G技术的发展 供高速、稳定的传输支持。
物联网
光纤通信的广泛应用将助力物 联网的快速发展。
量子通信
光纤通信在量子通信领域有着 巨大的潜力和应用前景。
《光纤通信》课件
光纤通信是一种利用光信号传输数据的先进技术。它在现代通信领域有着广 泛的应用和巨大的优势。
发展历程
1
20世纪60年代
光纤通信的概念首次提出。
20世纪70年代
2
光纤通信的第一条实用化系统推出。
3
20世纪80年代
光纤通信开始在长距离通信中广泛应用。
光纤通信原理
全内反射原理
光信号在光纤内不断发生全内反射，实现信号 的传输。
3 抗干扰
光纤对电磁干扰和信号窃听具有较强的抵抗 能力。
4 长距离传输
光纤可以实现长距离的高速传输。
光纤通信的应用
电信网络
光纤通信是现代电信网络的主要传输方式。
数据中心
光纤连接数据中心内的服务器，实现高速数据传输。
光纤放大器增强信号强度，提高传输距离。
光纤芯层和包层
光纤由芯层和包层构成，光信号通过芯层传输。
光纤接口技术
光纤连接器和光纤插入损耗技术确保信号的高 效传输。
光纤通信的优势
光纤通信相比传统的电缆通信具有如下优势：
1 高带宽
光纤能传输更大容量的数据。
2 低损耗
光纤的传输损耗较小，信号质量更高。
光纤通信的挑战
1 成本
光纤通信的建设和维护成本相对较高。
2 光纤连接
光纤连接需要特殊的技术和设备。
3 光纤安全
保护光纤通信的安全性是一个重要的挑战。
光纤通信的未来展望
5G技术
光纤通信将为5G技术的发展 供高速、稳定的传输支持。
物联网
光纤通信的广泛应用将助力物 联网的快速发展。
量子通信
光纤通信在量子通信领域有着 巨大的潜力和应用前景。
《光纤通信》课件
光纤通信是一种利用光信号传输数据的先进技术。它在现代通信领域有着广 泛的应用和巨大的优势。
发展历程
1
20世纪60年代
光纤通信的概念首次提出。
20世纪70年代
2
光纤通信的第一条实用化系统推出。
3
20世纪80年代
光纤通信开始在长距离通信中广泛应用。
光纤通信原理
全内反射原理
光信号在光纤内不断发生全内反射，实现信号 的传输。
3 抗干扰
光纤对电磁干扰和信号窃听具有较强的抵抗 能力。
4 长距离传输
光纤可以实现长距离的高速传输。
光纤通信的应用
电信网络
光纤通信是现代电信网络的主要传输方式。
数据中心
光纤连接数据中心内的服务器，实现高速数据传输。
光纤通信原理和技术PPT课件
波长（µm） 系统类型
0.85
IM/DD
光纤 多模
BL(Gb/s·km) 年代
2
1978
1.3
IM/DD
单模
第1章 绪论
1.1 光通信发展史 1.2 国内外光纤通信技术发展概况 1.3 光纤通信系统的基本构成
第1章 绪论
1.1 光通信发展史
1.1.1 现代通信的发展
人类社会出现后，人与人之间就需要信息交流。原始社会 人们可以靠声音（语言）、肢体动作（肢体语言）或面部表情 等交流信息，这就是原始的通信，是人们面对面的交流。
60年代最好的光纤传输衰减为1000dB/km，即传输1km， 光功率降到原来的1/10100≈0，因而这种光纤不可能用作通 信媒质。当时没有人相信光纤可以用于通信，也没有人从 事光纤用于通信的研究。英藉华人学者高锟博士的贡献在 于理论上证明这样大的传输衰减是由于光纤中杂质吸收和 散射引起的。如将光纤提纯，则传输衰减可以降到可在通 信中实用的程度（最初提出的指标是20dB/km）[1].这一贡 献具有深远意义，完全改变了通信容量不适应社会发展的 需求，推动了信息社会更快地到来。由于这一贡献，高锟 博士获得了2009年诺贝尔物理学奖。
第1章 绪论
2.半导体激光器性能的突破
1960年发明的第一个激光器是红宝石(固体)激光器，不久 （1961年）半导体激光器研制成功，但当时需要在低温(液氮) 下脉冲工作。后来采用异质结技术使激光器可在常温下连续 工作，但开始只有数小时甚至数分钟的寿命，由于寿命极短 不能实用化。经过一段时间的努力，才研制成功可实用的半 导体激光器。现在的半导体激光器的性能有了极大的提高， 其寿命可达106小时，甚至达108小时，功率可达10 毫瓦量级 (泵浦激光器可达几百毫瓦),可调谐范围几百GHz,线宽低到 1―10MHz(外腔激光器能达几十kHz)，适用于各种光通信系统， 为光纤通信实用化打下了基础。激光器价格也在不断下降， 干线通信系统所用激光器已降到千美元量级；几十美元，甚 至几美元的半导体激光器可用于接入网系统。
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
现代通信技术光纤通信技术 ppt课件
▪ 光纤色散的表示法：
• 光纤的色散系数D(λ) ——定义为单位光谱线宽光源在单位
长度光纤上所引起的时延差
D pk s m nm
• 最大时延差Δτ(群时延差）——描述光纤中速度最快和最慢
的光波成分的时延之差。时延差越大，色散就越严重。
• 光纤带宽——用光纤的频率特性来描述光纤的色散。
ppt课件
• 衡量光纤损耗特性的参数为衰减系数（损耗系数）α，定义为单位 长度光纤引起的光功率衰减
10lgPi dBk m
L Po
α(λ)为在波长λ处的衰减系数；Pi为输人光纤的光功率；Po为光纤输出的 光功率；L为光纤的长度
• 光纤的损耗特性是光纤的一个很重要的传输参数，它对于评价光纤 质量和确定光纤通信系统的中继距离有着决定性的作用。
n0
1
nrn012ar g
2
n2
r 0 r a r a
g是折射率分布指数;a是纤芯 半径；r是纤芯中任意一点到轴 心的距离。
g GI F SIF
使群时延差减至最小的最佳 折射率分布指数g为2左右
ppt课件
8
10lgPi dBk m
L Po
9.2.3 光纤的传输特性
光纤的损耗特性
• 光波在光纤中传输时，随着传输距离的增加，光功率会不断下降。 光纤对光波产生的衰减作用称为光纤的损耗。
▪ 瑞利(Relay)散射——由纤芯材料的微小颗粒或气孔等分子级的结构不均 匀引起的，瑞利散射系数与波长的四次方(λ4)成反比。
▪ 非线性散射：受激Raman散射；受激Brillouin散射。
• 其它损耗：
▪ 弯曲损耗：微弯损耗；宏弯损耗
▪ 连接损耗
▪ 耦合损耗
ppt课件
• 光纤的色散系数D(λ) ——定义为单位光谱线宽光源在单位
长度光纤上所引起的时延差
D pk s m nm
• 最大时延差Δτ(群时延差）——描述光纤中速度最快和最慢
的光波成分的时延之差。时延差越大，色散就越严重。
• 光纤带宽——用光纤的频率特性来描述光纤的色散。
ppt课件
• 衡量光纤损耗特性的参数为衰减系数（损耗系数）α，定义为单位 长度光纤引起的光功率衰减
10lgPi dBk m
L Po
α(λ)为在波长λ处的衰减系数；Pi为输人光纤的光功率；Po为光纤输出的 光功率；L为光纤的长度
• 光纤的损耗特性是光纤的一个很重要的传输参数，它对于评价光纤 质量和确定光纤通信系统的中继距离有着决定性的作用。
n0
1
nrn012ar g
2
n2
r 0 r a r a
g是折射率分布指数;a是纤芯 半径；r是纤芯中任意一点到轴 心的距离。
g GI F SIF
使群时延差减至最小的最佳 折射率分布指数g为2左右
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8
10lgPi dBk m
L Po
9.2.3 光纤的传输特性
光纤的损耗特性
• 光波在光纤中传输时，随着传输距离的增加，光功率会不断下降。 光纤对光波产生的衰减作用称为光纤的损耗。
▪ 瑞利(Relay)散射——由纤芯材料的微小颗粒或气孔等分子级的结构不均 匀引起的，瑞利散射系数与波长的四次方(λ4)成反比。
▪ 非线性散射：受激Raman散射；受激Brillouin散射。
• 其它损耗：
▪ 弯曲损耗：微弯损耗；宏弯损耗
▪ 连接损耗
▪ 耦合损耗
ppt课件
光纤通信技术ppt课件
12
3．按光纤构成的原材料分类
（1）石英系光纤
石英系光纤主要是由高纯度的 SiO2 并掺有适当的
. 杂质制成，如用 GeO2 SiO2 和 P2O5.SiO2
作芯子，用 B2O3.SiO2作包层。目前这种光纤损耗最低、
强度和可靠性最高、应用最广泛。
（2）多组分玻璃光纤
例如用钠玻璃掺有适当杂质制成的光纤。这种光纤 的损耗较低，但可靠性不高。
3-30MHz 100—10m
同轴电缆短波无线电
30—300MHz 同轴电缆超短波无线电 10～lm
0.3—3 GHz 波导分米波无线电 lO—l cm
3—30GHz 10—1cm
波导厘米波无线电
30一300GHz 10一lm
105—107 GHz O．3～3×10-6 cm
波导毫米波无线电 光纤激光空间传播
30
光纤的损耗特性是光纤的一个很重要的传输参数，
它对于评价光纤质量和确定光纤通信系统的中继距离
有着决定性的作用。目前光纤在 1.55μm处的损耗可以 做到0.2dB／km左右，接近光纤损耗的理论极限值。
光通信
4
9.1.2 光纤通信系统基本结构与特点
光纤通信是以光波为载频、以光纤（光导 纤维）为传输媒质的通信方式。
光纤通信系统的基本组成如图9.2所示， 它包括了电收发端机、光收发端机、光纤光缆 线路、中继器等。
LD/LED
PIN/APD
图9.2 光纤通信系统组成
5
光纤通信系统由于采用了光纤传输信号 实现通信，因此，和其他通信系统相比，具 有一系列独特的优点： （1）频带宽，通信容量大 （2）传输损耗低，无中继距离长 （3）抗电磁干扰 （4）光纤通信串话小，保密性强，使用安全 （5）体积小，重量轻，便于敷设 （6）材料资源丰富
3．按光纤构成的原材料分类
（1）石英系光纤
石英系光纤主要是由高纯度的 SiO2 并掺有适当的
. 杂质制成，如用 GeO2 SiO2 和 P2O5.SiO2
作芯子，用 B2O3.SiO2作包层。目前这种光纤损耗最低、
强度和可靠性最高、应用最广泛。
（2）多组分玻璃光纤
例如用钠玻璃掺有适当杂质制成的光纤。这种光纤 的损耗较低，但可靠性不高。
3-30MHz 100—10m
同轴电缆短波无线电
30—300MHz 同轴电缆超短波无线电 10～lm
0.3—3 GHz 波导分米波无线电 lO—l cm
3—30GHz 10—1cm
波导厘米波无线电
30一300GHz 10一lm
105—107 GHz O．3～3×10-6 cm
波导毫米波无线电 光纤激光空间传播
30
光纤的损耗特性是光纤的一个很重要的传输参数，
它对于评价光纤质量和确定光纤通信系统的中继距离
有着决定性的作用。目前光纤在 1.55μm处的损耗可以 做到0.2dB／km左右，接近光纤损耗的理论极限值。
光通信
4
9.1.2 光纤通信系统基本结构与特点
光纤通信是以光波为载频、以光纤（光导 纤维）为传输媒质的通信方式。
光纤通信系统的基本组成如图9.2所示， 它包括了电收发端机、光收发端机、光纤光缆 线路、中继器等。
LD/LED
PIN/APD
图9.2 光纤通信系统组成
5
光纤通信系统由于采用了光纤传输信号 实现通信，因此，和其他通信系统相比，具 有一系列独特的优点： （1）频带宽，通信容量大 （2）传输损耗低，无中继距离长 （3）抗电磁干扰 （4）光纤通信串话小，保密性强，使用安全 （5）体积小，重量轻，便于敷设 （6）材料资源丰富
《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。
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• 光源的探索 激光（LASER）：受激辐射的光放大。 它的产生基于伟大的科学家爱因斯坦在1916年 提出的一套全新的理论。 它的频率稳定，约为300THZ。 这种光的频率比已经广泛应用的微波（1GHz～ 40GHz）的频率高近万倍。激光来传送信息从理 论上来说，通信的容量可以比微波通信的容量也 大近万倍！
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1.1光纤发展简史
3.玻璃纤维传输 玻璃纤维（透明度很高的石英玻璃丝） ，人们用它制造 了医疗上用的内窥镜，如做成胃镜，可以观察到距离体内 1米左右的情况。但是它的衰减损耗特别大，只能传输很 短的距离。直到20世纪60年代，最好的光纤的损耗仍在 1000dB/km以上。这是不能用于通信的。
由短波长向长波长转移。数字系统的速率不断提高，光纤 连接技术与器件寿命问题都得到解决，光纤传输系统与光 缆线路建设逐渐进入高速发展时期。
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1.1光纤发展简史
• 第三阶段（1989-2019） ：光纤数字系统由PDH 向SDH过渡，传输速率进一步提高。1989年掺铒 光纤放大器（EDFA）的问世给光纤通信技术带来 巨大变革。EDFA的应用不仅解决了长途光纤传输 损耗的放大问题，而且为光源的外调制、波分复 用器件、色散补偿元件等提供能量补偿，这些网 络元件的应用，又使得光传输系统的调制速率迅 速提高，并促成了光波分复用技术的实用化。
光纤通信技术PPT
•
•
1.1光纤发展简史
• 光电话
• 1880年，美国人贝尔（Bell）发明了用光波作载波传送话音的“光电 话”。
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1.1光纤发展简史
• 光电话原理
贝尔用弧光灯或者太阳光作为光源，光束通过透镜聚 焦在话筒的震动片上。当人对着话筒讲话时，震动片随着 话音震动而使反射光的强弱随着话音的强弱作相应的变化， 从而使话音信息“承载”在光波上（这个过程叫调制）。 在接收端，装有一个抛物面接收镜，它把经过大气传送过 来的载有话音信息的光波反射到硅光电池上，硅光电池将 光能转换成电流（这个过程叫解调）。电流送到听筒，就 可以听到从发送端送过来的声音了。
1.1光纤发展简史
• 1960年7月8日，美国科学家梅曼发明了第一台红 宝石激光器(LASER) ，给光通信带来了新的希望， 研究现代化光通信的时代开始。（在室温下不能 连续工作 ）
• 1961年，氦氖气体激光器。 • 1970年，贝尔研究所的林严雄等人研制出能在室
温下连续工作的半导体激光器。
光源的问题得到解决！
• 光纤通信技术发展的四个阶段
• 第一阶段（1970-1979）光导纤维与半导体激光器的研制 成功，使光纤通信进入实用化。1977年美国亚特兰大的光 纤市话局间中继系统称为世界上第一个光纤通信系统。
• 第二阶段（1979-1989）光纤技术取得进一步突破， • 光纤损耗降至0.5dBm/km以下。由多模光纤转向单模光纤，
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1.1光纤发展简史
2.光学透镜波导管传输
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1.1光纤发展简史
• 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。
• 缺点： 现场施工中校准和安装十分复杂； 地面活动对波导影响很大;
从激光器发出的光可以步调一致地向同一方向传播，可以用透镜把 它们会聚到一点上，把能量高度集中起来，送入光纤。 • (3)方向性强
几乎是一束平行线。如果把激光发射到月球上去，历经38.4万公里 的路程后，也只有一个直径为2km左右的光斑。
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1.1光纤发展简史
• 传输媒质的探索 1.大气传播
通信能力和质量受周围大气环境的影响很大，如雨可造 成30dB/km的损耗，浓雾衰减可达120dB/km
10dB/km的损耗意味着输入的信号传送1公里后只 剩下十分之一 20dB/km的损耗意味着输入的信号传送1公里后只 剩下百分之一 30dB/km的损耗意味着输入的信号传送1公里后只 剩下千分之一
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1.1光纤发展简史
• 利用太阳光作光源，用硒晶体作为光接收器件， 成功进行了光电话的实验 ，传输距离200多米。
• 由于没有合适的光源及传输媒质，未得到发展。 • 意义：利用光波作为载波传送信息是可行的。
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1966年7月，英籍华裔学者高锟大胆预言：只要 能设法降低玻璃纤维的杂质，就有可能使光纤的 损耗从1000dB/km降低到20dB/km，甚至更低， 从而可以用于通信。
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1.1光纤发展简史
光纤通信发明家高锟(左) 2019年在英国接受IEE授予的奖章
1.1光纤发展简史
• 要解决两个问题 1.有稳定的、低损耗的传输媒质 光在大气中的传送要受到气象条件的很大限制 使信号传输受到很大阻碍。 2.高强度的、可靠的光源 太阳光、灯光等普通的可见光源，都不适合作 为通信的光源。
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1.1光纤发展简史
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1.1光纤发展简史
• 1970年美国康宁公司用高纯石英生产出世界上第 一根低损耗光纤（20dB/km），开创了光纤通信 的新篇章。
• 1970年被称为光纤通信元年。
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1.1光纤发展简史
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1.1光纤发展简史
• 和普通光源相比，激光的优点 • (1)单色性好：
频率范围极窄，发散角很小，只有几毫弧，激光束几乎就是一条直 线。氦氖激光的谱线宽度，只有10-8nm，颜色非常纯。这种光波在 光纤中传输产生的噪声很小。 • (2)相干性高
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1.1光纤发展简史
3.玻璃纤维传输 玻璃纤维（透明度很高的石英玻璃丝） ，人们用它制造 了医疗上用的内窥镜，如做成胃镜，可以观察到距离体内 1米左右的情况。但是它的衰减损耗特别大，只能传输很 短的距离。直到20世纪60年代，最好的光纤的损耗仍在 1000dB/km以上。这是不能用于通信的。
由短波长向长波长转移。数字系统的速率不断提高，光纤 连接技术与器件寿命问题都得到解决，光纤传输系统与光 缆线路建设逐渐进入高速发展时期。
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1.1光纤发展简史
• 第三阶段（1989-2019） ：光纤数字系统由PDH 向SDH过渡，传输速率进一步提高。1989年掺铒 光纤放大器（EDFA）的问世给光纤通信技术带来 巨大变革。EDFA的应用不仅解决了长途光纤传输 损耗的放大问题，而且为光源的外调制、波分复 用器件、色散补偿元件等提供能量补偿，这些网 络元件的应用，又使得光传输系统的调制速率迅 速提高，并促成了光波分复用技术的实用化。
光纤通信技术PPT
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1.1光纤发展简史
• 光电话
• 1880年，美国人贝尔（Bell）发明了用光波作载波传送话音的“光电 话”。
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1.1光纤发展简史
• 光电话原理
贝尔用弧光灯或者太阳光作为光源，光束通过透镜聚 焦在话筒的震动片上。当人对着话筒讲话时，震动片随着 话音震动而使反射光的强弱随着话音的强弱作相应的变化， 从而使话音信息“承载”在光波上（这个过程叫调制）。 在接收端，装有一个抛物面接收镜，它把经过大气传送过 来的载有话音信息的光波反射到硅光电池上，硅光电池将 光能转换成电流（这个过程叫解调）。电流送到听筒，就 可以听到从发送端送过来的声音了。
1.1光纤发展简史
• 1960年7月8日，美国科学家梅曼发明了第一台红 宝石激光器(LASER) ，给光通信带来了新的希望， 研究现代化光通信的时代开始。（在室温下不能 连续工作 ）
• 1961年，氦氖气体激光器。 • 1970年，贝尔研究所的林严雄等人研制出能在室
温下连续工作的半导体激光器。
光源的问题得到解决！
• 光纤通信技术发展的四个阶段
• 第一阶段（1970-1979）光导纤维与半导体激光器的研制 成功，使光纤通信进入实用化。1977年美国亚特兰大的光 纤市话局间中继系统称为世界上第一个光纤通信系统。
• 第二阶段（1979-1989）光纤技术取得进一步突破， • 光纤损耗降至0.5dBm/km以下。由多模光纤转向单模光纤，
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1.1光纤发展简史
2.光学透镜波导管传输
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1.1光纤发展简史
• 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。
• 缺点： 现场施工中校准和安装十分复杂； 地面活动对波导影响很大;
从激光器发出的光可以步调一致地向同一方向传播，可以用透镜把 它们会聚到一点上，把能量高度集中起来，送入光纤。 • (3)方向性强
几乎是一束平行线。如果把激光发射到月球上去，历经38.4万公里 的路程后，也只有一个直径为2km左右的光斑。
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1.1光纤发展简史
• 传输媒质的探索 1.大气传播
通信能力和质量受周围大气环境的影响很大，如雨可造 成30dB/km的损耗，浓雾衰减可达120dB/km
10dB/km的损耗意味着输入的信号传送1公里后只 剩下十分之一 20dB/km的损耗意味着输入的信号传送1公里后只 剩下百分之一 30dB/km的损耗意味着输入的信号传送1公里后只 剩下千分之一
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1.1光纤发展简史
• 利用太阳光作光源，用硒晶体作为光接收器件， 成功进行了光电话的实验 ，传输距离200多米。
• 由于没有合适的光源及传输媒质，未得到发展。 • 意义：利用光波作为载波传送信息是可行的。
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1966年7月，英籍华裔学者高锟大胆预言：只要 能设法降低玻璃纤维的杂质，就有可能使光纤的 损耗从1000dB/km降低到20dB/km，甚至更低， 从而可以用于通信。
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1.1光纤发展简史
光纤通信发明家高锟(左) 2019年在英国接受IEE授予的奖章
1.1光纤发展简史
• 要解决两个问题 1.有稳定的、低损耗的传输媒质 光在大气中的传送要受到气象条件的很大限制 使信号传输受到很大阻碍。 2.高强度的、可靠的光源 太阳光、灯光等普通的可见光源，都不适合作 为通信的光源。
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1.1光纤发展简史
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1.1光纤发展简史
• 1970年美国康宁公司用高纯石英生产出世界上第 一根低损耗光纤（20dB/km），开创了光纤通信 的新篇章。
• 1970年被称为光纤通信元年。
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1.1光纤发展简史
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1.1光纤发展简史
• 和普通光源相比，激光的优点 • (1)单色性好：
频率范围极窄，发散角很小，只有几毫弧，激光束几乎就是一条直 线。氦氖激光的谱线宽度，只有10-8nm，颜色非常纯。这种光波在 光纤中传输产生的噪声很小。 • (2)相干性高