光纤通信发展概述PPT(共 54张)
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的低损耗光纤”这一发展方向。
10
光纤的发明
高锟荣获2009年度诺贝尔物理学奖
光纤通信发明家高锟(左)
1998年在英国接受IEE授予的奖章
11
1970年代，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。把光纤通信的研究开发推向一个新阶段。
光纤通信发展概述
1
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
2
早期的光通信
• 原始形式的光通信: 中国古代用“烽火台”报警，欧洲人 用旗语传送信息。
• 到了1880年，贝尔发明了用光波作载波传送话音的“光电 话” ，这一大胆的尝试，可以说是现代光通信的开端。
的铟镓砷磷(InGaAsP)激光器。
15
1970 年代，光纤通信用光源也取得了实质性的进展
• 1977 年，贝尔实验室研制的半导体激光器寿命达到10 万小时。
• 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。
• 80年代中期，研制成功动态单纵模激光器，如分布反 馈激光器(DFB)。
• 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试验。
5
早期的光通信
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。
6
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。
20
光发送机
• 光发送机的作用是将电信号转换为光信号，并将生成 的光信号注入光纤。光发送机一般由驱动电路、光源 和调制器构成，如果是直接强度调制可以省去调制器。
21
光接收机
• 光接收机的作用是将光纤送来的光信号还原成原始的电 信号。它一般由光电检测器和解调器组成，对于直接强 度调制，解调器可以省略。
• 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。
13
1970 年代，光纤通信用光源也取得了实质性的进展 • 1970年，美国贝尔实验室、日本电气公司(NEC)和前苏
9
光纤的发明
• 高锟博士深入研究了光在石英玻璃纤维中的严重损耗问 题。
• 发现这种玻璃纤维引起光损耗的主要原因是其中含有过 量的铬、铜、铁与锰等金属离子和其他杂质。
• 其次是拉制光纤时工艺技术造成了芯、包层分界面不均 匀及其所引起的折射率不均匀。
• 他还发现一些玻璃纤维在红外光区的损耗较小。 • 指明通过“原材料的提纯制造出适合于长距离通信使用
• 1983年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线。
25
实用光纤通信系统的发展
• 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。
7
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
8
光纤的发明
• 1966年，英籍华裔学者高锟博士(K.C.Kao，当时工作于 英国标准电信研究所)和霍克哈姆(C.A.Hockham)发表了关 于传输介质新概念的论文，指出了利用光纤(Optical Fiber) 进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代光通 信——光纤通信的基础。
联先后研制成功室温下连续振荡的镓铝砷(GaAlAs)双异 质结半Байду номын сангаас体激光器(短波长)。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。
14
1970 年代，光纤通信用光源也取得了实质性的进展 • 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
3
早期的光通信－贝尔“光电话”
• 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。
• 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。
4
早期的光通信
• 1960年，美国人梅曼(Maiman)发明了第一台红宝石激光器， 给光通信带来了新的希望。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。激光器的发明是现 代光通信的标志。
23
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 商用光纤通信系统的现场试验。码率为44.736Mbit/s， 距离为10km。
• 1980 年，美国标准化FT - 3光纤通信系统投入商业应用。
24
实用光纤通信系统的发展
• 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。
22
中继器
• 中继器分为电中继器和光中继器(光放大器)两种， 其主要作用就是延长光信号的传输距离，电中继器 可对数字信号进行整形、再生。
• 1987年，英国南安普敦大学研制成功掺铒光纤放大 器（EDFA），开启了光纤放大器应用的新纪元， 实现了实用化的光－光中继，是延长光纤通信传输 距离和增加传输容量的一个突破性进展。
16
• 由于光纤和半导体激光器的技术进步，使 1970 年代成为光纤通信发展的一个重要 时期。
17
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
18
光纤通信系统的组成
19
光纤通信系统的组成
• 光纤通信系统是以光纤为传输媒介，光波为载波的通 信系统。主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接 收机等组成。
• 1972年，康宁公司高纯石英多模光纤损耗降低到4dB/km。
12
1970年代，光纤研制取得了重大突破
• 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)。
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光纤的发明
高锟荣获2009年度诺贝尔物理学奖
光纤通信发明家高锟(左)
1998年在英国接受IEE授予的奖章
11
1970年代，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。把光纤通信的研究开发推向一个新阶段。
光纤通信发展概述
1
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
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早期的光通信
• 原始形式的光通信: 中国古代用“烽火台”报警，欧洲人 用旗语传送信息。
• 到了1880年，贝尔发明了用光波作载波传送话音的“光电 话” ，这一大胆的尝试，可以说是现代光通信的开端。
的铟镓砷磷(InGaAsP)激光器。
15
1970 年代，光纤通信用光源也取得了实质性的进展
• 1977 年，贝尔实验室研制的半导体激光器寿命达到10 万小时。
• 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。
• 80年代中期，研制成功动态单纵模激光器，如分布反 馈激光器(DFB)。
• 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试验。
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早期的光通信
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。
6
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。
20
光发送机
• 光发送机的作用是将电信号转换为光信号，并将生成 的光信号注入光纤。光发送机一般由驱动电路、光源 和调制器构成，如果是直接强度调制可以省去调制器。
21
光接收机
• 光接收机的作用是将光纤送来的光信号还原成原始的电 信号。它一般由光电检测器和解调器组成，对于直接强 度调制，解调器可以省略。
• 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。
13
1970 年代，光纤通信用光源也取得了实质性的进展 • 1970年，美国贝尔实验室、日本电气公司(NEC)和前苏
9
光纤的发明
• 高锟博士深入研究了光在石英玻璃纤维中的严重损耗问 题。
• 发现这种玻璃纤维引起光损耗的主要原因是其中含有过 量的铬、铜、铁与锰等金属离子和其他杂质。
• 其次是拉制光纤时工艺技术造成了芯、包层分界面不均 匀及其所引起的折射率不均匀。
• 他还发现一些玻璃纤维在红外光区的损耗较小。 • 指明通过“原材料的提纯制造出适合于长距离通信使用
• 1983年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线。
25
实用光纤通信系统的发展
• 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。
7
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
8
光纤的发明
• 1966年，英籍华裔学者高锟博士(K.C.Kao，当时工作于 英国标准电信研究所)和霍克哈姆(C.A.Hockham)发表了关 于传输介质新概念的论文，指出了利用光纤(Optical Fiber) 进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代光通 信——光纤通信的基础。
联先后研制成功室温下连续振荡的镓铝砷(GaAlAs)双异 质结半Байду номын сангаас体激光器(短波长)。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。
14
1970 年代，光纤通信用光源也取得了实质性的进展 • 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
3
早期的光通信－贝尔“光电话”
• 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。
• 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。
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早期的光通信
• 1960年，美国人梅曼(Maiman)发明了第一台红宝石激光器， 给光通信带来了新的希望。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。激光器的发明是现 代光通信的标志。
23
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 商用光纤通信系统的现场试验。码率为44.736Mbit/s， 距离为10km。
• 1980 年，美国标准化FT - 3光纤通信系统投入商业应用。
24
实用光纤通信系统的发展
• 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。
22
中继器
• 中继器分为电中继器和光中继器(光放大器)两种， 其主要作用就是延长光信号的传输距离，电中继器 可对数字信号进行整形、再生。
• 1987年，英国南安普敦大学研制成功掺铒光纤放大 器（EDFA），开启了光纤放大器应用的新纪元， 实现了实用化的光－光中继，是延长光纤通信传输 距离和增加传输容量的一个突破性进展。
16
• 由于光纤和半导体激光器的技术进步，使 1970 年代成为光纤通信发展的一个重要 时期。
17
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
18
光纤通信系统的组成
19
光纤通信系统的组成
• 光纤通信系统是以光纤为传输媒介，光波为载波的通 信系统。主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接 收机等组成。
• 1972年，康宁公司高纯石英多模光纤损耗降低到4dB/km。
12
1970年代，光纤研制取得了重大突破
• 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)。