光纤通信发展简史
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• 无串话,保密性好
– 通信质量高
• 线径细,重量轻,柔软
– 可制成大芯数高密度光缆 – 单芯光缆可安装在飞机,火箭,潜艇及航天飞机上
• 节约有色金属,原材料资源丰富
– 可节约大量铜金属
光纤通信发展简史
缺点
• 质地脆,机械强度低 • 光纤切断和接续需要一定的工具,设备和
技术 • 分路,耦合不灵活 • 光纤,光缆弯曲半径不能过小(>20CM) • 在偏僻地区存在有供电困难问题
– 1976年 日本电报电话公司（NTT）制造出 0.5dB/km 的低损耗光纤
• 1976年 在美国亚特兰大成功进行了码速率为 44.7Mb/s的光通信系统性能试验,从此光通信技术 进入实用化阶段
光纤通信发展简史
二.光通信特点
• 频带宽,通信容量大
– 理论上讲一根单模光纤可利用的带宽达 20THz(1THz=1012Hz)以上,现在最先进的光纤 通信系统达400GHz,而一路电话带宽约占4KHz 频带,一路彩色电视约占6MHz频带
• 损耗低,中继距离长
– 铜缆的损耗特性与缆的结构尺寸及所传输信号
的频率有关,光缆的损耗特性仅与玻璃的纯度
(或者说透明度)有关,高质量望远镜的镜头其损
耗超过500dB/km,目前通信用光纤的最低损耗
达0.2 dB/km
光纤通信发展简史
• 具有抗电磁干扰能力
– 光导纤维是绝缘体材料,不受输电线,电气化铁路及 高压设备等电器干扰,可以与高压电线平行架设,还 可制成复合光缆
1018 1020
1022
106 104 102 1 10-2 10-4
10-6 10-8 10-10 10-12
10-14
名称
电磁波谱
长波
中波 短波 超短波 微波 毫米波
红外线
可见光 紫外线
X射线
10mm
1mm
100μm 红外线
10μm
光
1μm 可见光
100nm 紫外线
10nm
1nm
光纤通信发展简史
• 国家二级干线（或称省级干线，连接省 内地区或市的电信线路）
• 本地线路（或称本地网，地区内或市内 连接各电信局的电信线路）
光纤通信发展简史
光纤通信用途
• 传输网 • 接入网 • 有线电视系统CATV • 大楼综合布线系统 • 校院网(局域网)
光纤通信发展简史
频率（Hz） 波长
102 104 106 108 1010 1012 1014 1016
光纤通信发展简史
五.光通信系统
1 数字通信制式
光纤通信发展简史
2 PDH数字复用体系
光纤通信发展简史
PDH通信系统
PDH通信系统称为准同步数字体系，英文 全称如下
状光纤
光纤通信发展简史
四.光纤传输特性
光纤特性有光学特性,传输特性,机械特性, 温度特性等九项,其中传输特性有两个
– 损耗特性 – 色散特性
光纤通信发展简史
1.损耗特性
A(P1)
B(P0)
L
α=
10 log
P1
L
P0
α为损耗系数
光纤通信发展简史
损耗特性与光的工作波长有关,在三个工作窗口有相对 小的损耗: 第一窗口光工作波长0.85μm,损耗稍大 第二窗口光工作波长1.31μm,损耗中等 第三窗口光工作波长1.55μm,损耗最小
一.光纤通信发展简史
• 1880年 A.G.贝尔利用可见光做光电话机，证实光 波可以携带信息
• 1960年 发明了新光源激光器后，极大的促进了光 波通信的研究 – 激光器特性：单色性、强方向性、高亮度 – 发展过程： • 60年 固体红宝石激光器 • 61年 氦-氖 气体激光器 • 70年 半导体激光器（体积小、耗电少、调制 速度高、使用方便）
• G.653光纤 – 在1550nm波长工作时性能最佳，又称为色散移位光纤。零色 散点从1310nm移至1550nm波长区。
• G.654光纤 – 截止波长移位的单模光纤，它的设计重点是降低1550nm波长 处的衷减。主要应用于需要很长再生段距离的海底光纤通信。
• G.655光纤
– 又称之为非零色散移位单模光纤，零色散点移至1570nm或 1510…1520nm附近，使1550nm处具有一定的色散值。色散受限距离 达数百公里。可以有效的减少波分复用系统的四波混频的影响。
光纤通信发展简史
• 1966年 华裔科学家高锟博士等人提出从玻璃材料 中去除杂质可以制成衰减为20dB/km的光导纤维。
– 1970年 美国康宁玻璃公司根据高氏理论首先制 造出衰减为20dB/km的光导纤维，使光导纤维 的发展得到突破。
– 1973年 美国贝尔研究所生产出衰减为1dB/km 的低损耗光纤
θ1
入射光
折射光 反射光
当n1>n2
θ1 > θc时 发生全反射
θc：临界角
空气
n2
只要满足全内反射条件连 续改变入射角的任何光射
θMAX
n1
线都能在光纤纤芯内传输 A
B
光纤通信发展简史
• 光缆
– 干线缆(架空光缆,直埋光缆,海底光缆,复合光 缆……)96芯以下
– 局内光缆 芯数少，比光线缆柔软 – 用户缆 根据需要几百芯或几千芯,纤芯为带
光纤通信发展简史
2020/11/5
光纤通信发展简史
传输网
• 有线传输网
_光纤通信:波长：0.8μm-1.6μm,频率:1014- 1015Hz
_电缆通信：大同轴、中同轴、小同轴
• 无线传输网
7号信令
– 数字微波
– 卫星通信
交换网
传输网
ISDN
分组交换
DDN
光纤通信发展简史
我国传输网分：
• 国家一级干线（连接国内各个省之间的 电信线路）
光纤通信发展简史
三.通信用光纤、光缆
• 光纤种类与尺寸
简单说模式就是指电磁场的“波形”
包层
纤芯
包层与纤芯的主要材料均为玻璃，但它们掺杂不同的杂质，
使包层与纤芯具有不同的折射率。包层的外面还有一层保
护层保护光纤
光纤通信发展简史
• 光纤中光波Biblioteka 传输原理-全反射之字线传输n1> n2
折射率 n2
折射率n1
光纤通信发展简史
2.色散特性 由于光纤所传输信号中不同模式或不同频率成 分因传输速度的不同而引起传输信号发生畸变 的一种物理现象. 色散与光的工作波长有关,1.31μm处是色散的最 色散 小点.
1.0
1.2
1.4
1.6
光纤通信发展简史
激光光源频谱图
光纤通信发展简史
光纤种类
• G.652光纤 – 即常规单模光纤，在1310nm波长工作时，理论色散值为零； 在1550nm波长工作时，传输损耗最低，但色散系数较大。单 通路速率达到STM-64时，需要采取色散调节手段。
– 通信质量高
• 线径细,重量轻,柔软
– 可制成大芯数高密度光缆 – 单芯光缆可安装在飞机,火箭,潜艇及航天飞机上
• 节约有色金属,原材料资源丰富
– 可节约大量铜金属
光纤通信发展简史
缺点
• 质地脆,机械强度低 • 光纤切断和接续需要一定的工具,设备和
技术 • 分路,耦合不灵活 • 光纤,光缆弯曲半径不能过小(>20CM) • 在偏僻地区存在有供电困难问题
– 1976年 日本电报电话公司（NTT）制造出 0.5dB/km 的低损耗光纤
• 1976年 在美国亚特兰大成功进行了码速率为 44.7Mb/s的光通信系统性能试验,从此光通信技术 进入实用化阶段
光纤通信发展简史
二.光通信特点
• 频带宽,通信容量大
– 理论上讲一根单模光纤可利用的带宽达 20THz(1THz=1012Hz)以上,现在最先进的光纤 通信系统达400GHz,而一路电话带宽约占4KHz 频带,一路彩色电视约占6MHz频带
• 损耗低,中继距离长
– 铜缆的损耗特性与缆的结构尺寸及所传输信号
的频率有关,光缆的损耗特性仅与玻璃的纯度
(或者说透明度)有关,高质量望远镜的镜头其损
耗超过500dB/km,目前通信用光纤的最低损耗
达0.2 dB/km
光纤通信发展简史
• 具有抗电磁干扰能力
– 光导纤维是绝缘体材料,不受输电线,电气化铁路及 高压设备等电器干扰,可以与高压电线平行架设,还 可制成复合光缆
1018 1020
1022
106 104 102 1 10-2 10-4
10-6 10-8 10-10 10-12
10-14
名称
电磁波谱
长波
中波 短波 超短波 微波 毫米波
红外线
可见光 紫外线
X射线
10mm
1mm
100μm 红外线
10μm
光
1μm 可见光
100nm 紫外线
10nm
1nm
光纤通信发展简史
• 国家二级干线（或称省级干线，连接省 内地区或市的电信线路）
• 本地线路（或称本地网，地区内或市内 连接各电信局的电信线路）
光纤通信发展简史
光纤通信用途
• 传输网 • 接入网 • 有线电视系统CATV • 大楼综合布线系统 • 校院网(局域网)
光纤通信发展简史
频率（Hz） 波长
102 104 106 108 1010 1012 1014 1016
光纤通信发展简史
五.光通信系统
1 数字通信制式
光纤通信发展简史
2 PDH数字复用体系
光纤通信发展简史
PDH通信系统
PDH通信系统称为准同步数字体系，英文 全称如下
状光纤
光纤通信发展简史
四.光纤传输特性
光纤特性有光学特性,传输特性,机械特性, 温度特性等九项,其中传输特性有两个
– 损耗特性 – 色散特性
光纤通信发展简史
1.损耗特性
A(P1)
B(P0)
L
α=
10 log
P1
L
P0
α为损耗系数
光纤通信发展简史
损耗特性与光的工作波长有关,在三个工作窗口有相对 小的损耗: 第一窗口光工作波长0.85μm,损耗稍大 第二窗口光工作波长1.31μm,损耗中等 第三窗口光工作波长1.55μm,损耗最小
一.光纤通信发展简史
• 1880年 A.G.贝尔利用可见光做光电话机，证实光 波可以携带信息
• 1960年 发明了新光源激光器后，极大的促进了光 波通信的研究 – 激光器特性：单色性、强方向性、高亮度 – 发展过程： • 60年 固体红宝石激光器 • 61年 氦-氖 气体激光器 • 70年 半导体激光器（体积小、耗电少、调制 速度高、使用方便）
• G.653光纤 – 在1550nm波长工作时性能最佳，又称为色散移位光纤。零色 散点从1310nm移至1550nm波长区。
• G.654光纤 – 截止波长移位的单模光纤，它的设计重点是降低1550nm波长 处的衷减。主要应用于需要很长再生段距离的海底光纤通信。
• G.655光纤
– 又称之为非零色散移位单模光纤，零色散点移至1570nm或 1510…1520nm附近，使1550nm处具有一定的色散值。色散受限距离 达数百公里。可以有效的减少波分复用系统的四波混频的影响。
光纤通信发展简史
• 1966年 华裔科学家高锟博士等人提出从玻璃材料 中去除杂质可以制成衰减为20dB/km的光导纤维。
– 1970年 美国康宁玻璃公司根据高氏理论首先制 造出衰减为20dB/km的光导纤维，使光导纤维 的发展得到突破。
– 1973年 美国贝尔研究所生产出衰减为1dB/km 的低损耗光纤
θ1
入射光
折射光 反射光
当n1>n2
θ1 > θc时 发生全反射
θc：临界角
空气
n2
只要满足全内反射条件连 续改变入射角的任何光射
θMAX
n1
线都能在光纤纤芯内传输 A
B
光纤通信发展简史
• 光缆
– 干线缆(架空光缆,直埋光缆,海底光缆,复合光 缆……)96芯以下
– 局内光缆 芯数少，比光线缆柔软 – 用户缆 根据需要几百芯或几千芯,纤芯为带
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2020/11/5
光纤通信发展简史
传输网
• 有线传输网
_光纤通信:波长：0.8μm-1.6μm,频率:1014- 1015Hz
_电缆通信：大同轴、中同轴、小同轴
• 无线传输网
7号信令
– 数字微波
– 卫星通信
交换网
传输网
ISDN
分组交换
DDN
光纤通信发展简史
我国传输网分：
• 国家一级干线（连接国内各个省之间的 电信线路）
光纤通信发展简史
三.通信用光纤、光缆
• 光纤种类与尺寸
简单说模式就是指电磁场的“波形”
包层
纤芯
包层与纤芯的主要材料均为玻璃，但它们掺杂不同的杂质，
使包层与纤芯具有不同的折射率。包层的外面还有一层保
护层保护光纤
光纤通信发展简史
• 光纤中光波Biblioteka 传输原理-全反射之字线传输n1> n2
折射率 n2
折射率n1
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2.色散特性 由于光纤所传输信号中不同模式或不同频率成 分因传输速度的不同而引起传输信号发生畸变 的一种物理现象. 色散与光的工作波长有关,1.31μm处是色散的最 色散 小点.
1.0
1.2
1.4
1.6
光纤通信发展简史
激光光源频谱图
光纤通信发展简史
光纤种类
• G.652光纤 – 即常规单模光纤，在1310nm波长工作时，理论色散值为零； 在1550nm波长工作时，传输损耗最低，但色散系数较大。单 通路速率达到STM-64时，需要采取色散调节手段。