光学与光通信基础

光学基础知识
光子的产生
♦ 光是由以电磁波的形式在空间流动的光子所形成的 ♦ 在绝对黑暗中，人眼能看到一个光子 ♦ 在一个房间里，我们能看到光源以及光照下反射的物体 ♦ 光子的产生要用原子中电子的运动来解释 ♦ 电子在特定的原子轨道中运行，就象卫星绕着地球转 ♦ 受外界能量的激发，电子偏离到高能级轨道上，在其回落
光纤通信技术的发展
光传输的优点
♦ 实现了高速数据传输 ♦ 功能性强，带宽大，使用效率高，可靠性高，
容易管理 ♦ 传输成本远低于TDM，操作管理设备少，易 维护
光纤通信技术的发展
光传输网的关键技术
♦ 全光放大中继技术 ♦ ♦
♦ ♦ ♦ ♦
采用EDFA + Raman + GFF, 无中继距离达529km 多路传输技术 密集波分复用DWDM，光时分复用OTDM DWDM OTDM 波长选择技术 无源滤波器OTF，波长解复用器DMX，声光可调滤波器 AOTF，有源半导体滤波器DFB & DBR 光交换技术 光分插复用(OADM)技术 波长转换技术 集成光学和光纤光栅技术
光学与光通信基础
曾晓伦 2004年8月
内容
♦ 光通信技术的发展 ♦ 光学基础知识 ♦ 光纤和光缆 ♦ 光通信器件
光纤通信技术的发展
光通信发展史
♦ 1966年英籍华人高锟提出将光脉冲发送到玻璃丝中， ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦
损耗为3000dB/km。 1970年康宁公司生产出20dB/km的低损耗光纤。 今天实用光纤的损耗为0.3dB/km 数据传输量爆炸式增长，光通信是唯一出路。 一根光纤上的传输量每10个月翻一番 1999年 Alcatel：32×10Gb/s, 400km全光传输试验 2002年 Alcatel：256×42 .7Gb/s, 100km C+L波段传输 试验 光纤在1280~1620近红外波段5个窗口，10000个通道 的传输
到原来能级时，就产生了光子 ♦ 钠光灯的发光原理
光学基础知识
什么是波
光学基础知识
什么是水波
♦ ♦ ♦ ♦
水波不是由水产生的 水波是由在水中传递的“能量”造成的 池塘中的水在波动，但水没有流动 水只是传递能量的载体
什么是光波
♦ ♦ ♦ ♦
光波是由电磁场能量形成的 光波可以在媒体中传播，也可以在真空中传 播 光波可形成角度，因为它是电磁波 光是一种电磁辐射
♦ 局域网 LAN
2 km ♦ 城域网 MAN 100 km ♦ 广域网 WAN 数千公里
光纤通信技术的发展
三代网络技术的比较
♦ 第一代网络 -- 全电网络
低速以太网，信令环，信令总线 ♦ 第二代网络 -- 电光网络 SDH网，ATM网 ♦ 第三代网络 -- 全光网络 MONET, MWTN, WP/VWP
光学基础知识
什么是光
♦ 用粒子性理论来描述 ，光是由“光子”组成的 ♦ 用波动性理论来描述，把光称为“光波” ♦ 光是由一串及其微小的粒子束组成的，粒子太小，速度太
快，以至人眼无法辨别它们。 ♦ 光通过两个窄缝后，相互发生干涉；通过小孔的光柱能把 周围也照亮，这些就要用光波理论来解释了。 ♦ 1905年，爱因斯坦提出了光电子效应理论 ♦ 现代物理学认为光用两种方法解释都是正确的
光学基础知识
光波长的概念
光学基础知识
光频率的概念
♦ 单位时间内通过某一点的波长数 ♦ 每秒内的波长数用“Hz”来表示 ♦ 可见光的频率可用“颜色”来表示 ♦ 光的频率越高，它的能量越大。可见光中，紫光的能量最大
光学基础知识
光在不同媒质中的传播速度及其折射率
♦
♦
♦
光速 光在真空中的传播速度 C = 3 × 108 m/s 光在其它媒质中的传播速度小於C 光的折射率 n=C/V V是光在媒质中的传播速度 例：光学玻璃BK7的折射率 n = 1.56 则光在其中的传播速度为 V = C / n = 3×108 / 1.56 = 1.92×108 m/s
光纤通信技术的发展
♦ 光纤通信成功之关键：
- 超纯石英玻璃纤维 - 高性能半导体激光器
光纤通信技术的发展
电缆网络的缺点
♦ 电器危害 百度文库 电磁干扰 ♦ 传输损耗大 ♦ 频带窄 ♦ 保密性差 ♦ 电缆的体积和重量大
光纤通信技术的发展
三种基本的光纤 通信系统
♦ 点对点 ♦ 一点对多点 ♦ 网络
网络的分类