光纤通信技术-第01章

软件学院王世普1/23光纤通信技术与光网络软件学院王世普2/23教材：《光纤通信技术》，孙学康著，人民邮电出版社参考书：《光纤通信工程与工程管理》，尹树华著，人民邮电出版社参考书：《现代光纤通信与网络教程》，张宝富，人民邮电出版社软件学院王世普3/23考核办法：期中和期末考试为闭卷考试，成绩计算方法为：平时成绩占10%，期中考试占20%，期末成绩占70%教师信息：王世普教授电话：[phone]邮件：[e-mail][e-mail]办公室：软件学院大楼1315软件学院王世普4/23第一章概述1.1光纤通信的基本概念1.2光纤通信的优越性1.3光纤通信系统的基本组成1.4光纤通信的发展趋势软件学院王世普5/231.1光纤通信的基本概念利用光导纤维传输光波信号的通信方式称为光纤通信光纤材料：主要是SiO2(二氧化硅，石英）部分电磁波频率划分软件学院王世普6/231.1光纤通信的基本概念软件学院王世普7/231.1光纤通信的基本概念目前光纤通信的实用工作波长在近红外区，即0.8～1.8μm的波长区（对应的频率为375THz～167THz）三个低损耗窗口：0.85μm（850nm）1.31μm（1310nm)1.55μm（1550nm）软件学院王世普8/231.1光纤通信的基本概念光通信的发展光电话：1880年，贝尔发明，可以说这是光通信的开端。软件学院王世普9/23贝尔光电话系统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（调制）。用硅电池接收随声音变化的光信号，并转换成电信号，驱动扬声器发声（解调）大气是光传输通道，易受气候（雪、雾、雨）的影响1.1光纤通信的基本概念软件学院王世普10/231.1光纤通信的基本概念光通信的发展反射波导与透镜波导通信软件学院王世普11/231.1光纤通信的基本概念光通信的发展光纤通信理论的发展1966年，英籍华人高锟（K.C.Kao，当时工作于英国标准电信研究所）博士深入研究了光在石英玻璃纤维中的严重损耗问题，发现主要原因是：•含有过量的铬、铜、铁与锰等金属离子和其他杂质•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•同时还发现一些玻璃纤维在近红外光区的损耗较小。获2009年诺贝尔物理学奖软件学院王世普12/231.1光纤通信的基本概念光通信的发展光纤的诞生•在高锟理论的指导下，1970年美国康宁(CorningIncorporated)公司拉出了第一根损耗为20dB/km的光纤（相当于输出功率只有输入功率的1/100）。光纤通信的发展•1977年，美国在芝加哥进行了44.736Mbit/s的光通信实验；•1978年，日本完成32.064Mbit/s和97.728Mbit/s光通信实验；•1979年，美国AT&T和日本NTT均研制出了波长为1.35μm的半导体激光器。软件学院王世普13/231.1光纤通信的基本概念光通信的发展光纤通信的发展•目前为第四代光纤系统，主要特征：–采用光放大器(OpticalAmplifier，OA)增加中继距离–采用波分复用(WavelengthDivisionMultiplexing，WDM)技术提高传输容量。软件学院王世普14/231.2光纤通信的优越性传输频带宽，通信容量大光纤通信是以光纤为传输媒介，光波为载波的通信系统，其载波——光波具有很高的频率（1012~1016Hz）。如果用于传输电话（每路占4kHz），则可传输10亿路以上的电话。光纤具有巨大的通信容量。软件学院王世普15/231.2光纤通信的优越性传输损耗低、中继距离长目前，实用的光纤通信系统使用的光纤多为石英光纤，此类光纤在1.55μm波长区的损耗可低到0.2dB/km（相当于输出功率为输入功率的95%），比已知的其他通信线路的损耗都低得多。因此，由其组成的光纤通信系统的无中继距离也较其它有线介质构成的系统长得多，可达200km。软件学院王世普16/231.2光纤通信的优越性抗电磁干扰能力强电缆一般不能跟高压电线平行架设，也不能在电气化铁路附近等电磁干扰严重的环境铺设。光信号集中在纤芯中传输，能抵抗任何电磁干扰。软件学院王世普17/231.2光纤通信的优越性保密性能好对通信系统的重要要求之一是保密性好。电通信方式将产生电磁辐射，很容易被窃听；无线通信方式的保密性更差。光信号在光纤内部，不会产生辐射，一般不能窃听。体积小，重量轻、原材料丰富软件学院王世普18/231.2光纤通信的优越性光纤通信的缺点抗拉强度低光纤连接困难光纤怕水软件学院王世普19/231.3光纤通信系统的基本组成光纤通信系统的组成光纤通信系统主要由光发射机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。光发射机电发射机光收光发光接收机电接收机O/EE/O光纤光纤O/EE/O发送端接收端LD，LEDPIN，APD光中继器PIN：光电二极管；APD：雪崩光电二极管；LD：半导体激光器；LED：发光二极管软件学院王世普20/231.3光纤通信系统的基本组成光发射机的作用是将电信号转换成光信号，并馈送进入光纤中。光接收机的作用是接收来自光纤的光信号，并还原成原始的电信号。光纤的作用是为光信号的传送提供传送媒介(信道)，将光信号由一处送到另一处。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。软件学院王世普21/231.3光纤通信系统的基本组成光纤通信系统的分类按照调制信号的类型分类：•模拟光纤通信系统•数字光纤通信系统按照光源的调制方式分类：•直接调制光纤通信系统•间接调制光纤通信系统软件学院王世普22/231.3光纤通信系统的基本组成光纤通信系统的分类按照光纤的传导模数量分类：•多模光纤通信系统•单模光纤通信系统按照系统的工作波长分类：•短波长光纤通信系统•长波长光纤通信系统•超长波长光纤通信系统软件学院王世普23/231.4光纤通信系统的发展趋势下一代SDH节点：接入网、传输网的一体化，构成业务层和传送层一体化的SDH节点。密集波分复用（DWDM）：减少WDM波长间的间隔，使复用的波长数大幅增加（目前达到160个，实验室超过1000个）。光节点：使用光分叉复用器（OADM）和光交叉连接器（OXC）进行光层面的波长连接，使单个节点的传输容量从160Gbps扩展到10Tbps。自动交换光网络（ASON）：使光网络从静态发展到动态的自动交换光网络。