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光纤通信技术
主要参考书目及网址
《光通信原理与应用》朱宗玖等 编著 清华大学出版社 《光纤通信技术》孙学康等著 人民邮电出版社
中国光纤通信 光纤在线 光电新闻网
学习意义
光纤通信技术在近30多年里得到了极大的发展， 目前它和移动通信、卫星通信已经成为电信领域 发展的基石。
掌握一些光纤通信技术有助于学习现代通信 技术和拓宽知识面,为以后的学习深造和工作做好 知识储备。
真正的奇迹是在1966年才出现。
1966年，英籍华裔学者高锟(C.K.Kao)及 其同事霍克哈姆(C.A.Hockham)在其发表的研究 论文中指出，“玻璃纤维”的严重损耗是由其 里面所含杂质（如铜、铁、铬等金属离子）太 多及石英玻璃拉制工艺的不均匀性产生的。论 文《介质纤维表面光频波导》明确提出：
从事管理、销售工作；
从事技术开发、设备制造、科研、网络运营 及维护、工程施工及安装等工作或考研。
先修课程
《通信系统原理》 《模拟电路》 《电磁场与微波技术》
目录
1 第一章 通信基础知识 2 第二章 光纤 3 第三章 光缆 4 第四章 光器件 5 第五章 光纤传输系统 6 第六章 光网络
第一章 通信基础知识
1、如果能将光纤中过渡金属离子减少到最低限 度，并改进制造工艺，有可能使光纤损耗降到 最低（预见可减小到20dB/km以下）； 2、光纤可以实现高速通信； 3、给出了光纤原始结构。
高锟(C.K.Kao)博士上述发现的重要意义在 于：指出了光纤高损耗的真正来源以及研制通 信光纤的正确方向。这一发现直接导致了在其 后数年内通信光纤制造领域所发生的质的飞跃， 以及光纤通信产业的迅速兴起。
光纤通信发明家高锟(左) 1998年在英国接受IEE授予的奖章；并于2009年
，获得诺贝尔物理学奖。
1970年，光纤研制取得了重大突破
美国康宁玻璃公司1970年首 先研制出衰耗20dB/km的光纤。光 纤通信正式开始！
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” ,通话距离达到213米。
光电话原理图
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）。
光通信可以上溯西周时期建立的烽火台作为军事报警设施，下及 当今指挥城市交通的信号灯和航海中使用的灯塔。
光通信的缺点
传输距离短
传递信息量少
为了使光通信延长传输距离和增加传递信 息内容，1792年，法国工程师Claude Chappe （却柏）发明了采用机械臂编码来传输信息的 光电报，利用中间接续站（现在通信术语称为 中继站）可以实现超过100km的通信。
2、另外，Bell的光电话是利用自然光（光源）作为载波，这种光的频率 和相位杂乱无章，不能用于大容量的通信。
3、能否建立“光通道”如“波导管”式的东西以减少损失（损耗）呢？ 是否可以找到新型的光源呢？
研究人员曾经将研究的重点转入到地下光波通信的实验， 先后出现过反射波导和透镜波导等地下通信的实验，但 由于造价太高而出现了夭折，致使光通信发展一度出现 长期的低迷状态。
人类的科学技术发展史经历了古代、近代和现代三个阶段。
古代科学技术的代表是材料科学技术 它的本质是利用物质资源制造质料工具，如锄头、镰刀、弓箭、棍棒等，扩展
人类的体质能力。
近代科学技术的代表是能量（源）科学技术 它的本质是使用能源或者动力为资源创造动力工具，如机车、汽车、轮船、飞
机等，扩展人类的体力能力。
学习目标
1.了解通信技术发展简史。 2.掌握通信基本概念 3.掌握业务传输技术特点。 4.理解通信系统组成、分类和系统性能。 5.掌握光纤通信系统及其组成的光网络演进
1.1 通信技术简史
1.1.1 科学技术发展
科学技术是利用“有关研究客观事物存在及其相关规律的学说”能为自己所用 ，为大家所用的知识。
现代科学技术是建立在材料科学技术和能源科学技术基础上的信息科学技术 它的本质是利用信息资源创造智能工具，如人工智能专家系统、智能机器人等
，拓展人类的智能能力。
表1-1给出了人类科学技术发展历程和本质使命的简要总结。
1.1.2 通信技术简史
光通信
电通信
光纤通信
按时代划分事报警设施，下及 当今指挥城市交通的信号灯和航海中使用的灯塔。
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。
反射镜 接收镜
光源
透镜 震动片 送话器
光敏电池
贝尔光电话是现代光通信的雏型
1、为什么光通信传输的距离非常有限，这主要是因为，这种传输方式里 面的传输介质是“大气”，损耗大，如果碰上雨、雪甚至雾霾天气， 信号甚至可能会中断。 更深层次的原因，我们现代人都已经知道了，是因为光是一种“波” ，且波长很短（0.4—0.7 μm ），它很容易被大气中的“尘埃粒子 ”所阻挡。
受英国物理学家John Tyndall （约翰）在1870年做的”光可以 在水流柱里传输”的影响，在1 920-1950期间,人们发现在纤细 的、有柔韧性的玻璃中和塑料 光纤可以用于导光。
终于在1950年，有人采用“玻 璃纤维”传输光，但损耗达到 了1000dB/Km，即在1Km的长度 上传输，损耗达到10100倍，这 个数值显然是太大了。
1794年，世界上第一个光电报在法国的两个城市巴黎和里尔投入商用，从而实现
了相距200km的通信。图1-1给出了Claude Chappe及其发明的光电报的示意图。从 中可以看到这个光电报通过转动机械臂角度发出了一条由CH 、A、 P、 P 、E 5个 字母组成的消息。这个非常有趣的消息恰好就是光电报发明人的名字 — Chappe。 自1794年到1830年为止，法国光电报系统从巴黎延伸到意大利、德国、比利时的边 界。光电报系统是一种视距通信，其系统十分简单、传输距离和传递信息量少，而 且保密性差。
主要参考书目及网址
《光通信原理与应用》朱宗玖等 编著 清华大学出版社 《光纤通信技术》孙学康等著 人民邮电出版社
中国光纤通信 光纤在线 光电新闻网
学习意义
光纤通信技术在近30多年里得到了极大的发展， 目前它和移动通信、卫星通信已经成为电信领域 发展的基石。
掌握一些光纤通信技术有助于学习现代通信 技术和拓宽知识面,为以后的学习深造和工作做好 知识储备。
真正的奇迹是在1966年才出现。
1966年，英籍华裔学者高锟(C.K.Kao)及 其同事霍克哈姆(C.A.Hockham)在其发表的研究 论文中指出，“玻璃纤维”的严重损耗是由其 里面所含杂质（如铜、铁、铬等金属离子）太 多及石英玻璃拉制工艺的不均匀性产生的。论 文《介质纤维表面光频波导》明确提出：
从事管理、销售工作；
从事技术开发、设备制造、科研、网络运营 及维护、工程施工及安装等工作或考研。
先修课程
《通信系统原理》 《模拟电路》 《电磁场与微波技术》
目录
1 第一章 通信基础知识 2 第二章 光纤 3 第三章 光缆 4 第四章 光器件 5 第五章 光纤传输系统 6 第六章 光网络
第一章 通信基础知识
1、如果能将光纤中过渡金属离子减少到最低限 度，并改进制造工艺，有可能使光纤损耗降到 最低（预见可减小到20dB/km以下）； 2、光纤可以实现高速通信； 3、给出了光纤原始结构。
高锟(C.K.Kao)博士上述发现的重要意义在 于：指出了光纤高损耗的真正来源以及研制通 信光纤的正确方向。这一发现直接导致了在其 后数年内通信光纤制造领域所发生的质的飞跃， 以及光纤通信产业的迅速兴起。
光纤通信发明家高锟(左) 1998年在英国接受IEE授予的奖章；并于2009年
，获得诺贝尔物理学奖。
1970年，光纤研制取得了重大突破
美国康宁玻璃公司1970年首 先研制出衰耗20dB/km的光纤。光 纤通信正式开始！
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” ,通话距离达到213米。
光电话原理图
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）。
光通信可以上溯西周时期建立的烽火台作为军事报警设施，下及 当今指挥城市交通的信号灯和航海中使用的灯塔。
光通信的缺点
传输距离短
传递信息量少
为了使光通信延长传输距离和增加传递信 息内容，1792年，法国工程师Claude Chappe （却柏）发明了采用机械臂编码来传输信息的 光电报，利用中间接续站（现在通信术语称为 中继站）可以实现超过100km的通信。
2、另外，Bell的光电话是利用自然光（光源）作为载波，这种光的频率 和相位杂乱无章，不能用于大容量的通信。
3、能否建立“光通道”如“波导管”式的东西以减少损失（损耗）呢？ 是否可以找到新型的光源呢？
研究人员曾经将研究的重点转入到地下光波通信的实验， 先后出现过反射波导和透镜波导等地下通信的实验，但 由于造价太高而出现了夭折，致使光通信发展一度出现 长期的低迷状态。
人类的科学技术发展史经历了古代、近代和现代三个阶段。
古代科学技术的代表是材料科学技术 它的本质是利用物质资源制造质料工具，如锄头、镰刀、弓箭、棍棒等，扩展
人类的体质能力。
近代科学技术的代表是能量（源）科学技术 它的本质是使用能源或者动力为资源创造动力工具，如机车、汽车、轮船、飞
机等，扩展人类的体力能力。
学习目标
1.了解通信技术发展简史。 2.掌握通信基本概念 3.掌握业务传输技术特点。 4.理解通信系统组成、分类和系统性能。 5.掌握光纤通信系统及其组成的光网络演进
1.1 通信技术简史
1.1.1 科学技术发展
科学技术是利用“有关研究客观事物存在及其相关规律的学说”能为自己所用 ，为大家所用的知识。
现代科学技术是建立在材料科学技术和能源科学技术基础上的信息科学技术 它的本质是利用信息资源创造智能工具，如人工智能专家系统、智能机器人等
，拓展人类的智能能力。
表1-1给出了人类科学技术发展历程和本质使命的简要总结。
1.1.2 通信技术简史
光通信
电通信
光纤通信
按时代划分事报警设施，下及 当今指挥城市交通的信号灯和航海中使用的灯塔。
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。
反射镜 接收镜
光源
透镜 震动片 送话器
光敏电池
贝尔光电话是现代光通信的雏型
1、为什么光通信传输的距离非常有限，这主要是因为，这种传输方式里 面的传输介质是“大气”，损耗大，如果碰上雨、雪甚至雾霾天气， 信号甚至可能会中断。 更深层次的原因，我们现代人都已经知道了，是因为光是一种“波” ，且波长很短（0.4—0.7 μm ），它很容易被大气中的“尘埃粒子 ”所阻挡。
受英国物理学家John Tyndall （约翰）在1870年做的”光可以 在水流柱里传输”的影响，在1 920-1950期间,人们发现在纤细 的、有柔韧性的玻璃中和塑料 光纤可以用于导光。
终于在1950年，有人采用“玻 璃纤维”传输光，但损耗达到 了1000dB/Km，即在1Km的长度 上传输，损耗达到10100倍，这 个数值显然是太大了。
1794年，世界上第一个光电报在法国的两个城市巴黎和里尔投入商用，从而实现
了相距200km的通信。图1-1给出了Claude Chappe及其发明的光电报的示意图。从 中可以看到这个光电报通过转动机械臂角度发出了一条由CH 、A、 P、 P 、E 5个 字母组成的消息。这个非常有趣的消息恰好就是光电报发明人的名字 — Chappe。 自1794年到1830年为止，法国光电报系统从巴黎延伸到意大利、德国、比利时的边 界。光电报系统是一种视距通信，其系统十分简单、传输距离和传递信息量少，而 且保密性差。