光纤通信chapter1-Introduction

物理科学技术学院任一涛Email:[e-mail].10%MiddletermExam:20%FinalExam:70%TextbookTextbook：：《Fiber-opticCommunicationsTechnology》,作者（美），DiafarK,MynbaevandLowellL.Scheiner著（英文影印版），科学出版社，2002年。ReferencebookReferencebook：：《《光纤通信，光纤通信，FiberFiberOpticCommunicationOpticCommunication》》（英文第（英文第五五版），作者（美），版），作者（美），JosephC.JosephC.PalaisPalais，电子工业出版社，，电子工业出版社，20052005年年55月月《《光纤通信光纤通信》》，原荣编著，电子工业出版社，，原荣编著，电子工业出版社，20022002年年1010月第一版。月第一版。《《光纤通信（第三版）光纤通信（第三版）》》，作者（美），，作者（美），GerdGerdKeiserKeiser，李玉泉译，电子工业出，李玉泉译，电子工业出版社，版社，20022002年年77月月《《光纤通信技术光纤通信技术》》，孙学康著，张金菊，孙学康著，张金菊编著，人民邮电出版社编著，人民邮电出版社WelcomesuggestionshelpfulforimprovingthecourseChapter1Review•1.1Introductiontophotonics•1.2Historyofopticalfibercommunication•1.3Basicconceptsinopticalcommunication•1.4Advantagesofopticalfibercommunication•1.5OpticalCommunicationSystemandDevices•1.6Futureofopticalfibercommunication曾获诺贝尔奖的华人杨振宁1922年生于安徽，美国籍，1957年获诺贝尔物理学奖。李政道1926年生于上海，美国籍，1957年获诺贝尔物理学奖。丁肇中1936年生于美国，美国籍，1976年获诺贝尔物理学奖。李远哲1936年生于台湾，美国籍，1986年获诺贝尔化学奖。朱棣文1948年生于美国，美国籍，1997年获诺贝尔物理学奖。崔琦1939年生于河南，美国籍，1998年获诺贝尔物理学奖。高行健1948年生于江西，法国籍，2000年获诺贝尔文学奖。钱永健1952年生于纽约，美国籍，2008年获诺贝尔化学奖。高锟1933年出生于上海,美国、英国国籍，2009年获诺贝尔物理学奖。华人高锟获2009年诺贝尔物理学奖香港中文大学前任校长高锟一九九六年在“高锟星”命名典礼上高锟二00九年在在家中展示光纤高锟在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”取得了突破性成就，他获得2009年物理学奖一半的奖金，共500万瑞典克朗(约合70万美元)。高锟教授简历从1963年开始，高锟就著手对玻璃纤维进行理论和实用方面的研究工作，并设想利用一种玻璃纤维传送激光脉冲以代替用金属电缆输出电脉冲的通讯方法。1966年高锟教授发表了利用极高纯度的玻璃作为媒介，传送光波，作为通讯之用的基础理论。•1933年出生于上海法租界•1944年随父移居香港，入读圣约瑟书院，之后考入香港大学，但由于当时港大还未有电机工程系，他只好远赴英国伦敦大学进修。•英国伦敦大学理学士(1957)•英国伦敦大学哲学博士(1965)•英国国际电话电报公司(1957)•英国国际电话电报公司附属标准通讯实验室(1960)•香港中文大学电子学系教授及讲座教授(1970-1974)•英国国际电话电报公司：首席科学家(1974)；工程总裁、行政科学家(1982)；研究事务总裁(1986)•香港中文大学校长(1987-1996)重要论文•K.C.Kao,G.A.Hockham(1966),Dielectric-fibresurfacewaveguidesforopticalfrequencies（《光频率介质纤维表面波导》）,Proc.IEEE113(7):1151–1158.•K.C.Kao,T.W.Davies(1968),SpectrophotometricStudiesofUltraLowLossOpticalGlasses-I:SingleBeamMethod,JournalofScientificInstruments(JournalofPhysicsE)2(1):1063–1068.DOI:10.1088/0022-3735/1/11/303•K.C.Kao(June1986),1012bit/sOptoelectronicsTechnology,IEEProceedings133,Pt.J,No3,230–236.DOI:10.1049/ip-j:19860037AchievedtodateinopticalAchievedtodateinopticalfibrefibre160Gb/ssystemscommerciallyavailable阿尔卡特朗迅（巴黎证交所和纽约证交所：ALU）宣布在光网络产品中引入下一代相干技术，使运营商可以实现成本优化高速率传送数字信号。阿尔卡特朗迅在西班牙电信现网承载负荷严重的情况下，成功实现了112Gbit/s传输现场测试，网络连接4个城市，业务传输距离超过了1088公里。10Tb/s(Tbit/s)datatransmissionoverasinglefibredemonstratedinLab(100Tb/sdatatransmissiontheoreticallyforafiber)Ultra-longlinks~10,000kmatdatarates10Gb/sand40Gb/sDistancesupto100kmareachievedeasilywithoutamplificationRepeaterlessdistancesupto200-500kmrealizedinexperimentsdependingonthebitrate通信（communication）:从广义的角度来说，就是彼此之间传递信息。现代的通信一般是指电信，即远程通信（telecommunication）。借助诸如电话系统、无线电系统或电视系统这样的设备，在相隔一定距离的条件下进行的信息交换（IEEE，电气和电子工程师协会对电信的定义）。Asingleopticalfiber--iftransmitting2Tbits/s(presentdensewavelengthdivisionmultiplexing(DWDM)technologyisrealizingthefullpotentialofasingleopticalfiber)equivalentto1.simultaneouslycarrymorethan30,000,000phoneconversations2.simultaneously200,000usersdownload(upload)informationat10Mbits/sdatarate3.downloadall380CDs(eachwith1hourlongmusic)in1second4.download30DVDmoviesin1secondAopticalfibercablemaycontainupto200fibers--------------------------------------------------------------------------------------Today:Rate1Gb/Sec--25Gb/s(1Pagetext16Kbits,1VoiceDigitized64Kbits/s)Sowemayhaveabout30,000pages/secor7500Voicesto750,000pages/secor187,500voices.Future:Integratedoptoelectronics,all-opticalnetwork,opticalcomputingAsingleopticalfiber--iftransmitting2Tbits/sequivalentto1.simultaneouslycarrymorethan30,000,000phoneconversations2.simultaneously200,000usersdownload(upload)informationat10Mbits/sdatarate3.downloadall380CDs(eachwith1hourlongmusic)in1second4.download30DVDmoviesin1second--------------------------------------------------------------------------------------新华社武汉2002年8月25日电，当前，一根光纤传输通信信号超过1000公里就得再设“中转站”转到另一根光纤上。武汉邮电科学研究院近日传出喜讯，我国973项目“超高速超大容量超长距离光传输基础研究”取得重要突破，成功实现一根光纤同时将2.2亿对人的通话传输2240公里。（即168波长×103Gb/s在一根单模光纤中传输距离为2240公里），传输总容量达到17.32Tb/s，相当于2亿多对人在一根光纤上同时通话。实现了我国在160×100G密集波分复用系统的新突破，其“容量-距离积”达到当前世界先进水平。解决了当前国际上超高速光通信系统中“高谱效率”“色散与多阶均衡”和“非线性动态协同”等热点科学问题。1.1IntroductiontoPhotonicsWhatisphotonics?Olddays:OpticsThenmore:electro-optics,opticalelectronics(optoelectronics),quantumoptics,lightwavetechnology,….Now:“Photonics”coversallAnalogy:ElectronicsPhotonicsPhotonicsAsubjecttostudylightgeneration,amplification,propagation,control,detection,andtheirapplicationsinenergygeneration,communication,informationprocessingetc…..Allindustriesrelatedtomaterials,componentsordevices,instrumentsandsystemswhichmake,controlanduselight.LightgenerationProducingthelightsourcesemittingorradiatingataspecificwavelengthLightcontrolGuidinglightbyrefraction,reflection,transmission,focus,modulationaccordingtoparticularpurposesUseoflightApplyingthecontrolledlighttodifferentapplicationsOpticalmaterials&devicesOptoelectronicsmaterials&devicesLaserdevices&systemsPhotonicsIndustryIndustryAgricultureNationaldefenceEnvironmentalprotectio