光纤通信概论
光纤通信_复习
光纤色散：信号能量中的各种分量由于在光纤中传输 速度不同，而引起的信号畸变。这将引起光脉冲展宽 和码间串扰，最终影响通信距离和容量。 色散类型
模式间色散：不同模式对应有不同的模折射率，导致群速 度不同和脉冲展宽。（仅多模光纤有，为模间色散） 波导色散 β(λ)：传播常数随频率变化 模内色 材料色散 n(λ)：折射率随频率变化 散 偏振模色散PMD（为模间色散） 单模光纤
电场 HE11 HE21 磁场
TE01
Jianjun Yang
TM 01
n1
1 HE11 HM 01
单模传输
/k
TE01
b HE31 EH12 HE41 TM02 EH21
TE
02
EH11 HE21 0 1 2 3 V 4
n2
5
6
HE 22 0
• 单模条件和截止波长 从图可知，传输模式数目随V 值的增加而增多。 • 当V值减小时，不断发生模式截止， 模式数目逐渐减 少。 • 特别值得注意的是当V<2.405时，只有HE11(LP01)一个 模式存在，其余模式全部截止。
30
30
50
50
光谱半宽(nm)
上升下降时间(ns) 正向压降(V) 工作温度(℃) 寿命(hrs)
70
2.5 1.5
70
2.5 1.5
80
2.5 1.5
80
2.5 1.5
3
0.5 1.5
1
0.5 1.5
3
0.5 1.5
1
0.5 1.5
-10 ～ +50
Jianjun Yang
＞105
光源的调制方式
Jianjun Yang
光纤通信概述通信原理论文(一)
光纤通信概述通信原理论文(一)光纤通信概述通信原理论文光纤通信是一种传输信息的方法，通过利用光纤传输光的方式来传输信息。
相较于传统的电缆传输方式，光纤传输方式有着更高的传输速度和更大的传输容量，因此已经被广泛应用于很多领域之中。
光纤通信的传输原理由两部分构成：信号的传输和光波的传输。
信号的传输是指电子信号通过光纤中的信号处理器进行数字化，然后通过调制器将其转换为光信号。
光信号的传输是指在光纤中的光信号的传输。
这两部分共同构成了光纤通信的传输原理。
光纤通信的传输速率是指可以在单位时间内传输的数据量。
它的速率一般用每秒钟传输的比特数（bps）来表示。
光纤通信的传输速率很高，可以达到1Gbps或更高。
由于传输速率越高，传输的数据量越大，因此光纤通信的传输容量也很大。
光纤通信的传输容量是指在单位时间内可以传输的最大数据量。
传输容量决定了光纤通信可以传输多少数据，传输速率决定了将这些数据传输到目的地所需的时间。
光纤通信主要有两个部分构成：发送端和接收端。
发送端是指发送信息的终端设备，它通常由一个数字到模拟转换器、一个调制器和一个激光二极管组成。
接收端是指接收信息的终端设备，它通常由一个接收器和一个放大器组成。
在光纤通信中，发送端的任务是将信号转换为光信号，并将其通过光纤发送到接收端。
接收端的任务是收集光信号并将其转换为电信号，然后将其发送到接收端的终端设备。
总的来说，光纤通信是一种高速、高容量的通信方式。
它的传输原理由信号的传输和光波的传输构成，传输速率和传输容量都很高。
通过发送端和接收端的协调工作，光纤通信可以将信息准确、快速地传输到目的地。
随着技术的不断改进，光纤通信在未来的通信领域中有着广阔的发展前景。
光纤通信概论9.
PDH上下话路的方式
PDH存在的不足
2.2 同步数字系列(SDH)
SDH传输网
SDH不仅适合于点对点传输，而且适合于多点之间 的网络传输。
SDH传输网由SDH终接设备(或称SDH终端复用器TM)、 分插复用设备ADM、数字交叉连接设备DXC等网络单元以 及连接它们的(光纤)物理链路构成。
SDH传输网的典型拓扑结构
n
配置管理
SDH传输网的连接模型
通过DXC的交叉连接作用，在SDH传输网内可提供许多条传输 通道，每个通道(Path)由一个或多个复接段(Line)构成，而 每一复接段又由若干个再生段(Section)串接而成。
E1
通道
…
终接设备 E3
TM
线路
再生中继器
线路
通道
E1
…
终接设备
终接设备
终接设备
Section
TM
低速 信号
STM- N
STM-N
TM
ADM
DXC
ADM
TM
STM- n
STM- n
STM- N
STM- N
STM- N
低速 信号
低速 信号
… …
TM
ADM
DXC
ADM
TM
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
STM- n
STM- N
STM- N
STM- n
(n<N)
低速 信号
E
E
STM-N
STM-N
1
1
MUX
DMX
…
…
E
E
1
1
同步复接
对 于 STM-1 而 言 ， 传 输 速 率 为 9×270×8×8000=155.520 Mb/s。
光纤通信概述与发展趋势
光纤的折射率分布
光纤通信概述和发展趋势
• 2.
• 按光纤中传输的模式数量，可以将光纤分为多 模光纤(Multi-Mode Fiber，MMF)和单模光纤(Single Mode Fiber，SMF)。 • 在一定的工作波上，当有多个模式在光纤中传 输时，则这种光纤称为多模光纤。
在1.31μm时约为0.4dB/km；在1.55μm时仅为0.2dB/km，已接近理论值( 理论极限为0.1dB/km)。
光纤通信概述和发展趋势
3.光纤损耗主要包括： • (1) 材料的吸收损耗 • 光纤材料吸收损耗包括紫外吸收、红外吸收和杂质吸收等，它是材料本
身所固有的，因此是一种本征吸收损耗。
光纤通信概述和发展趋势
• (3) 辐射损耗 • 当理想的圆柱形光纤受到某种外力作用时，会产生一定曲率半径的弯曲
，导致能量泄露到包层，这种由能量泄露导致的损耗称为辐射损耗。
光纤通信概述和发展趋势
3.4光纤的色散特性
1.什么是光纤色散
信号在光纤中是由不同的频率成分和不同模式成分携带的，这些不同 的频率成分和模式成分有不同的传播速度，从而引起色散。
光纤通信概述和发展趋势
• （2）G.653光纤。G.653光纤特点是零色散波长由G.652光纤的1.31μm位 移到1.55μm制得的光纤，故其称为色散位移光纤。G.653光纤同时实现 了1.55μm窗口的低衰减系数和小色散系数。但是当其用于带有掺铒光 纤放大器的波分复用系统中时，由于光纤芯中的光功率密度过大产生了 非线性效应，限制了G.653光纤在单信道速率10Gbit/s以上波分复用或密 集波分复用系统中的应用
光纤通信概述和发展趋势
3.3光纤的损耗特性
1.衰减系数
《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。
光纤通信复习重点
光纤通信复习重点题型：填空、选择、判断30’、问答40’、计算30’第一章概论光纤通信的优点☆☆1）容许频带很宽,传输容量很大2）损耗很小,中继距离很长,且误码率很小3）重量轻,体积小4）抗电磁干扰性能好5）泄露小,保密性能好6）节约金属材料,有利于资源合理使用光纤通信系统的基本组成作用：1）信息源：把用户信息转换为原始电信号,这种信号称为基带信号2）电发射机：把信息源传递过来的模拟信号转换成数字信号PCM3）光发射机：把输入电信号转换为光信号,并用耦合技术吧光信号最大限度地注入光纤线路;4）光纤线路：把来自光发射机的光信号,以尽可能小的失真和衰减传输到光接收机; 5）光接收机：把从光纤线路输出、产生畸变和衰减的微弱光信号转换为电信号,并经其后的电接收机放大和处理后恢复成基带电信号;光接收机由光检测器、放大器和相关电路组成,光检测器是光接收机的核心;光接收机最重要的特性参数数灵敏度；6）电接收机：把接收的电信号转换为基带信号,最后由信息宿恢复用户信息；说明：光发射机之前和光接收机之后的电信号段,光纤通信所用的技术和设备和电缆通信相同,不同的只是由光发射机、光纤线路和光接收机所组成的基本光纤传输系统代替了电缆传输；注：计算题3个,全来自第二第三章的课后习题第二章光纤和光缆光纤结构光纤是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝;相对折射率差典型值△=n1-n2/n1,△越大,把光能量束缚在纤芯的能力越强,但信息传输容量确越小光纤类型三种基本类型图突变型多模光纤：纤芯折射率为n1保持不变,到包层突然变为n2;这种光纤一般纤芯直径2a=50~80 μm,光线以折线形状沿纤芯中心轴线方向传播,特点是信号畸变大;渐变型多模光纤：纤芯中心折射率最大为n1,沿径向r向外围逐渐变小,直到包层变为n2;这种光纤一般纤芯直径2a为50μm,光线以正弦形状沿纤芯中心轴线方向传播,特点是信号畸变小;单模光纤：折射率分布和突变型光纤相似,纤芯直径只有8~10 μm,光线以直线形状沿纤芯中心轴线方向传播;因为这种光纤只能传输一个模式两个偏振态简并,所以称为单模光纤,其信号畸变很小;光纤传输原理 展宽 衰减的原因 1）突变型多模光纤2）数值孔径：定义临界角θc 的正弦为数值孔径NANA 表示光纤接收和传输光的能力,NA 或θc 越大,光纤接收光的能力越强,从光源到光纤的耦合效率越高;对于无损耗光纤,在θc 内的入射光都能在光纤中传输;NA 越大,纤芯对光能量的束缚越强,光纤抗弯曲性能越好;但NA 越大经光纤传输后产生的信号畸变越大,因而限制了信息传输容量; 时间延迟:这种时间延迟差在时域产生脉冲展宽,或称为信号畸变;由此可见,突变型多模光纤的信号畸变是由于不同入射角的光线经光纤传输后,其时间延迟不同而产生的; 3）渐变型多模光纤 渐变型多模光纤具有能减小脉冲展宽、增加带宽的优点; 自聚焦效应：不同入射角相应的光线,虽然经历的路程不同,但是最终都会聚在同一点上;渐变型多模光纤具有自聚焦效应,不仅不同入射角相应的光线会聚在同一点上,而且这些光线的时间延迟也近似相等; 光纤传输的波动理论 单模光纤的模式特性 1单模条件和截止波长传输模式数目随V 值的增加而增多;当V 值减小时,不断发生模式截止,模式数目逐渐减少;特别值得注意的是当V<时,只有HE11LP01一个模式存在,其余模式全部截止;HE11称为基模,由两个偏振态简并而成;由此得到单模传输条件为可以看到,对于给定的光纤n1、n2和a 确定,存在一个临界波长λc,当λ<λc 时,是多模传输,当λ>λc 时,是单模传输,这个临界波长λc 称为截止波长; 2）光强分布和模场半径通常认为单模光纤基模 HE11的电磁场分布近似为高斯分布 Ψr=Aexp式中,A 为场的幅度,r 为径向坐标,w0为高斯分布1/e 点的半宽度,称为模场半径; 3）双折射把两个偏振模传输常数的差βx-βy 定义为双折射Δβ, 通常用归一化双折射β来表示∆≈-=212212n n n NA ∆≈==∆cL n NA c n L c n L c 12121)(22θτ405.222221≤-n n a λπ])([2w r -ββββββ)(y x -=∆=式中, =βx+βy/2为两个传输常数的平均值;把两个正交偏振模的相位差达到2π的光纤长度定义为拍长Lb= 光纤传输特性损耗和色散是光纤最重要的传输特性;损耗限制系统的传输距离,色散则限制系统的传输容量;☆☆☆☆☆三种色散模式色散是由于不同模式的传播时间不同而产生的,它取决于光纤的折射率分布,并和光纤材料折射率的波长特性有关;材料色散是由于光纤的折射率随波长而改变,以及模式内部不同波长成分的光实际光源不是纯单色光,其传播时间不同而产生的;这种色散取决于光纤材料折射率的波长特性和光源的谱线宽度;波导色散是由于波导结构参数与波长有关而产生的,它取决于波导尺寸和纤芯与包层的相对折射率差;说明：色散对光纤传输系统的影响,在时域和频域的表示方法不同;从频域上看,色散限制了传输信号的带宽；从时域上看,色散引起信号脉冲的展宽; 理想的单模光纤没有模式色散,只有材料色散和波导色散;材料色散和波导色散总称为色度色散,常简称为色散,它是传播时间随波长变化的产生的;光纤损耗光纤的损耗在很大程度上决定了系统的传输距离;在最一般的条件下,在光纤内传输的光功率P 随距离z 的变化,可以用 表示;α是损耗系数;吸收损耗：由SiO 2材料引起的固有吸收和由杂质引起的吸收产生的;散射损耗：主要由材料微观密度不均匀引起的瑞利散射和由光纤结构缺陷引起; 光纤总损耗α与波长λ的关系可以表示为： α= +B+CW λ+IR λ+UV λA 为瑞利散射系数,B 为结构缺陷散射产生的损耗,CW λ、IR λ和UV λ分别为杂质吸收、红外吸收和紫外吸收产生的损耗; 第三章 通信用光器件 光源光源是光发射机的关键器件,其功能是把电信号转换为光信号;半导体激光器是向半ββ∆2apdz dp -=4λA导体PN 节注入电流,实现粒子数反转分布,产生受激辐射,在利用谐振腔的正反馈,实现光放大而产恒激光震荡的;工作原理：半导体激光器是向半导体PN 结注入电流实现粒子数翻转分布,产生受激辐射,实现光放大,在利用谐振腔的正反馈而产生激光振荡的;基本结构：结构中间有一层厚~ μm 的窄带隙P 型半导体,称为有源层；两侧分别为宽带隙的P 型和N 型半导体, 称为限制层;三层半导体置于基片衬底上,前后两个晶体解理面作为反射镜构成法布里 - 珀罗FP 谐振腔; 三种跃迁：受激吸收：处于低能级E1的电子,在入射光作用下,它会吸收光子的能量跃迁到高能级E2上；自发辐射：在高能级E2的电子是不稳定的,即使没有外界的作用,也会自动地跃迁到低能级E1上与空穴复合,释放的能量转换为光子辐射出去；受激辐射：在高能级E2的电子,受到入射光的作用,被迫跃迁到低能级E1上与空穴复合,释放的能量产生光辐射； 能级跃迁：电子在E1和E2两个能级之间跃迁,吸收的光子能量或辐射的光子能量都要满足波尔条件,即 E2-E1=hf 12,其中 h=×10-34J ·s,为普朗克常数,f 12为吸收或辐射的光子频率； 受激辐射和自发辐射光的区别：它们的特点很不相同;受激辐射光的频率、相位、偏振态和传播方向与入射光相同,这种光称为相干光;自发辐射光是由大量不同激发态的电子自发跃迁产生的,其频率和方向分布在一定范围内,相位和偏振态是混乱的,这种光称为非相干光; 粒子数分布：低能级E1和处于高能级E2E2>E1的原子数分别为N1和N2;当系统处于热平衡状态时,存在下面的分布)12(exp 12kTE E N N --=k=10-23为玻尔兹曼常数,T 为热力学温度 N1>N2,即受激吸收大于受激辐射;当光通过这种物质时,光强按指数衰减, 这种物质称为吸收物质；正常状态N2>N1,即受激辐射大于受激吸收,当光通过这种物质时,会产生放大作用,这种物质称为激活物质;粒子数反转分布 如何实现粒子数反转分布：半导体激光器是向半导体PN 结注入电流,实现粒子数反转分布；发射波长：半导体激光器的发射波长取决于倒带的电子跃迁到价带时所释放的能量;这个能量近似等于禁带宽度；EgEg24.1hc ==λ不同半导体材料有不同的禁带宽度Eg,所以有不同的发射波长光谱特性：随着驱动电流的增加,纵模模数逐渐减少,谱线宽度变窄； 随着调制电流增大,纵模模数增多,光谱密度变宽; 弛张频率：弛张频率f r 是调制频率的上限,在接近f r 处,数字调制要产生弛张震荡,模拟调制要产生非线性失真;温度特性：激光器输出光功率随温度而变化有两个原因：一是激光器的阈值电流I th 随温度升高而增大,二是外微分量子效率ηd 随温度升高而减小;温度升高时,I th 增大,ηd 减小,输出光功率明显下降,达到一定温度时,激光器就不激射了;当以直流电流驱动激光器时,阈值电流随温度的变化更加严重;当对激光器进行脉冲调制时,阈值电流随温度呈指数变化,在一定温度范围内,可以表示为)ex p(00th T T I I =I 0为常数,T 为结区的热力学温度,T 0为激光器材料的特征温度 发光二极管 对应的看看就可以发光二极管LED 的工作原理与激光器LD 有所不同, LD 发射的是受激辐射光,LED 发射的是自发辐射光;发光二极管的优点：和激光器相比,发光二极管输出光功率较小,谱线宽度较宽,调制频率较低;但发光二极管性能稳定,寿命长,输出光功率线性范围宽, 而且制造工艺简单,价格低廉; 光检测器光电二极管工作原理光电效应光电效应：在PN 结界面上,由于电子和空穴的扩散运动,形成内部电场;内部电场使电子和空穴产生与扩散运动方向相反的漂移运动,最终使能带发生倾斜, 在PN 结界面附近形成耗尽层;在耗尽层,会形成光生漂移电流;在中性区会形成光生扩散电流;当与P 层和N 层连接的电路断开时,便会在两端产生电动势;说明:光生漂移电流分量和光生扩散电流分量的总和即为光生电流； 光无源器件小知识点 考小题 无计算 连接器：实现光纤与光纤之间可拆卸连接 接头：实现光纤与光纤之间的永久性连接光耦合器：把一个输入的光信号分配给多个输出,或者把多个输入的光信号复合成一个输出;分为：T 型耦合器.星型耦合器.定向耦合器.波分复用器/解复用器光隔离器：非互易器件,只允许光波向一个方向上传输,阻止光波往其他方向特别是反方向传播;环形器：有多个接口的光隔离器；外调制器：为了解决直接调制激光器会产生线性调频的问题；光开关：转换电路,实现光交换;光发射机光发射机基本组成相应的模块对光源有什么要求、电路的作用☆☆对光源的要求：简单题1号嫌疑犯1发射的光波长应和光纤低损耗“窗口”一致,即中心波长应在μm、μm和μm附近;光谱单色性要好,即谱线宽度要窄,以减小光纤色散对带宽的限制;2电/光转换效率要高,即要求在足够低的驱动电流下,有足够大而稳定的输出光功率,且线性良好;发射光束的方向性要好,即远场的辐射角要小,以利于提高光源与光纤之间的耦合效率;3允许的调制速率要高或响应速度要快,以满足系统的大传输容量的要求;4器件应能在常温下以连续波方式工作,要求温度稳定性好,可靠性高,寿命长;5此外,要求器件体积小,重量轻,安装使用方便,价格便宜;发射机的电路部分：作用：电路的设计应该以光源为依据,使输出光信号准确反映输入电信号；对调制电路和控制电路的要求：1)输出光脉冲的通断比应大于10,以保证足够的光接收信噪比;2)输出光脉冲的宽度应远大于电光延迟时间,光脉冲的上升时间、下降时间和开通延迟时间应足够短,以便在高速率调制下,输出的光脉冲能准确再现输入电脉冲的波形.3)对激光器应施加足够的偏置电流,以便抑制在较高速率调制下可能出现的张弛振荡,保证发射机正常工作;4)应采用自动功率控制APC和自动温度控制ATC,以保证输出光功率有足够的稳定性; 线路编码电路必要的原因：因为电端机输出的数字信号是适合电缆传输的双极性码,而光源不能发射负脉冲;调制特性效应小知识码型效应：当电光延迟时间td与数字调制的码元持续时间T/2为相同数量级时,会使“0”码过后的第一个“1码的脉冲宽度变窄,幅度减小,严重时可能使单个“１”码丢失,这种现象称为“码型效应”；码型效应的特点：在脉冲序列中较长的连“0”码后出现的“1”码,其脉冲明显变小,而且连“0”码数目越多,调制速率越高,这种效应越明显;可以采用“过调制”补偿方法,消除码型效应；弛张震荡：当电流脉冲注入激光器后,输出光脉冲会出现幅度逐渐衰减的震荡; 自脉动现象：某些激光器在脉冲调制甚至直流驱动下,当注入电流达到某个范围时,输出光脉冲出现持续等幅的高频振荡,这种现象叫做自脉动现象；温度对激光器输出光功率的影响主要通过阈值电流I th 和外微分量子效率ηd 产生温度升高,阈值电流增加,外微分量子效率减小,输出光脉冲幅度下降； 光接收机 ☆☆☆☆☆☆器流对光检测器的要求：1）波长相应要和光纤低损耗窗口μm,μm 和μm 兼容；2）响应度要高,在一定的接收光功率下,能产生尽可能大的光电流； 3）噪声要尽可能低,能接收微弱光信号,； 4）性能稳定,可靠性高,寿命长,功耗和体积小; 均衡的目的是：对经光纤传输、光/电转换和放大后已产生畸变的电信号进行补偿,使输出信号的波形适合于判决,以消除码间干扰减小误码率;灵敏度的定义：在保证通信质量的条件下,光接收机所需的最小平均接收光功率P min ,并以dBm 为单位;计算公式：定义公式：Pr=10lg 理想光接收机灵敏度：Pr=10lg)](10)min([3dBm w P -><λη2bnhcf基本概念：因为量子噪声是伴随光信号的随机噪声,只要有光信号输入,就有量子噪声存在； 光接收机的噪声包括光检测器的噪声量子噪声、暗电流噪声、APD 附加噪声、电阻热噪声和前置放大器的噪声; 线路编码有什么要求数字光纤通信系统对线路骂醒的主要要求是保证传输的透明性,具体要求是： 1）能限制信号带宽,减小功率谱中的高低频分量; 2）能给光接收机提供足够的定时信息;3）能提供一定的冗余度,用于平衡码流、误码监测和公务通信;但对高速光纤通信系统,应尽量减小冗余度,以免占用过大的带宽;常用的线路码型为：扰码、mBnB 码和插入码; 第四章 数字光纤通信同步数字系列SDH 帧结构 作用因素 图 简答题2号嫌疑犯字节发送顺序：由上往下发 每行先左后右1）段开销SOH 又可分为再生段开销SOH 和复接段开销LOH 2）信息载荷Payload 3）管理指针单元AU-PTRSDH 环形网的一个突出优点是“自愈”能力; 系统的性能指标 小知识点 掌握为进行系统性能研究,ITU-T 建议中提出了一个数字传输参考模型,称为假设参考连接HRX ；假设参考数字链路HRDL数字光纤通信系统的主要性能指标有：传输速率,误码率,抖动和可靠性 系统的设计往年有计算,今年没有,但有小知识点12345…9顺序数字光纤通信系统设计的主要任务是确定中继距离,一般采用最坏情况设计法来确定中继距离;在光纤传输中,中继距离不但受到光纤损耗限制,而且还受到光纤色散的限制;第七、八章讲过的一些小知识点,你大爷,哪些讲过,臣妾不知道哇1参饵光纤放大器工作波长正好与光纤的最佳波长一致,增益高、噪声系数小、频带宽,在光纤通信系统中可以作为中继放大器,前置放大器和后置放大器;2光波分复用增加了光纤的传输容量,降低了成本；3光交换目前主要有两种方式：空分交换和波分交换4目前光通信系统采用光强调制——直接检测的方式；5相干光通信在接收端采用零差检测或外差检测;6SDH技术的最大优势在于组网上,它的传送网通常采用线形、星形、树形、环形和网孔形拓扑结构;7SDH的特色之一是能利用ADM构成环形自愈网,自愈网结构分为两类：通道倒换环和复用段倒换环;8建议将光传送网分为光通道层OCH、光复用段层OMS和光传输层OTS;9WDM光网络的结点主要有两种功能,即光波长信道的分插复用功能和交叉连接功能,实现这两种功能的网络元件是：OADM和OXC;。
光纤通信课件刘增基第二版第1章
第1章 概论
光纤通信用激光器的发展进程
1970 年，美国、日本和前苏联先研制成功室温下连续振 荡的镓铝砷(GaAlAs)双异质结半导体激光器。
虽然寿命只有几个小时，但其意义是重大的，它为半导 体激光器的发展奠定了基础。
1973 年，半导体激光器寿命达到7000小时。
1977 年，贝尔实验室研制的半导体激光器寿命达到10 万小时(约11.4年)，外推寿命达到100万小时，完全满 足实用化的要求。
在这个时期，实现了1.55 μm色散移位单模光纤通信系 统。采用外调制技术，传输速率可达2.5－10 Gb/s， 无中继传输距离可达150－100km。实验室可以达到 更高水平。
目前，正在开展研究的光纤通信新技术，例如，超 大 容 量 的 波 分 复 用 (Wavelength Division Multiplexing, WDM)光纤通信系统（实现）和超长 距离的光孤子(Soliton)通信系统，将在第 7章作介绍。
1972年，康宁公司高纯石英多模光纤将损耗降低到4 dB/km。
1973 年，美国贝尔(Bell)实验室将光纤损耗降低到2.5dB/km。 1974 年降低到1.1dB/km。
1976 年，日本电报电话(NTT)公司等单位将光纤损耗降低到0.47 dB/km(波长1.2μm)。
1986 年是0.154 dB/km， 接近了光纤最低损耗的理论极限。
因此还有3个数量级以上的带宽潜力可以挖掘。
第1章 概论
传 输 损 /耗(dB·km － 1)
10 00
10 0 10
标38准mm同海轴底同轴
1
51 mm波导器
光纤
0.1 10 M 100 M 1 G
10 G 100 G 1 T 10 T 100 T 1000 T
第1章 光通信概论
1960年梅曼发明了世界上的第一台红宝石激 光器，解决了单频光载波的产生的问题 1970年室温下连续运行的半导体激光器 1966年高锟证明了低损耗光纤的可能 1970年制造出衰减为20dB/km的光纤 1976年，美国建立了世界上第一条、速率 45Mb/s的实验线路，开始向用发展起来 1980年代开始作为通信网的主干 光纤通信的容量和传输距离成倍增长，光纤通 信技术被广泛应用于信息传输的领域，成为现 代信息网络的骨干和基础。
进入二十一世纪，随着多种先进调制技术、色 散补偿技术、各类器件技术等的发展，出现了 以单波长40Gb/s和100Gb/s为基础的总容量可 达10Tb/s的波分复用系统的商业应用。 预计在2017年左右单波长400Gb/s的系统也会 开始逐步商用，有效地解决运营商面临的网络 业务流量及带宽持续增长的压力。
现代意义的通信系统结构如图所示
信息输 发送机 入 （调制 器）
信道 接收机 信息输 （解调 出 器）
包括： 信源、信宿 发射机、接收机 传输介质
信源、信宿 信源：产生各种信息（如语音、图像、文本、 数据等）的信息源，可以是人或机器。 信宿：信息的接收者，可以是人或机器 信源、与信源组合，可以构建 人—人通信 人—机通信 机—人通信 机—机通信
国内的发展 中国相关研究和产业发展几乎和国际上同步 1973年武汉邮电科学研究院开始研究光纤通 信 1978年，实用化的光纤光缆开发成功。 1982年，国内第一条商用光纤线路在武汉建 成，跨越武昌、汉阳、汉口，全长13.3km， 传输速率8.448Mb/s
时间 1982年
1983年 1986年 1992年 1993年 1998年 1999年 2000年 2003年 2005年
光纤通信概论课件第二章
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第二章 光纤制造技术和光缆
主要内容
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2.1 2.2
中国光纤光缆30年发展历程与现状 光纤制造技术与光缆 ★预制棒制作 ★拉丝 ★光缆
一 中国光纤光缆30年发展历程回顾(1)
自从1970年康宁制造出20dB/km的光纤以来， 世界光纤光缆已经经历了37年的发展历程，中国光
www1pptcomlogowww1pptcom第二章光纤制造技术和光缆logowww1pptcom主要内容21中国光纤光缆30年发展历程与现状22光纤制造技术与光缆预制棒制作拉丝光缆logo中国光纤光缆30年发展历程回顾1自从1970年康宁制造出20dbkm的光纤以来世界光纤光缆已经经历了37年的发展历程中国光纤光缆的发展从1978年以来走过了30个春秋其发展历程可谓既艰难与曲折又充满挑战难题的乐趣和收获成功的喜悦
四
中国光纤光缆发展对策与发展方向(3)
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4 新产品及特种光纤开发
常规光纤光缆的利润率已经很薄，中国光纤光缆行业需要不断加大 科研投入，进行前沿技术研发，开发出未来10年市场需求的新型光纤 产品，以及各种特种光纤新产品，以寻求新的产业支撑点与利润增长
点 。
FTTX用G.657光纤 宽带长途高速大容量传输用G.656光纤 光子晶体光纤 掺稀土光纤
② ③
三
通信单模光纤技术发展趋势
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① 低水峰单模光纤是未来光纤通信的主流产品
低水峰光纤 G.652C/D 增长强劲，从2006年到2011年低水峰光纤
需求的年复合增长率（CAGR）将保持在14％，2011年低水峰单模
光纤市场需求将达到106.326百万公里，从而使其占单模光纤市场 的份额在2011年达到73.28％，占单模光纤市场销售额的71.27％。