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《XXXXXXXXX课程名称》 光纤通信系统 导 论 本节内容 光纤之父——高 锟 *光纤通信系统 光纤通信的特点与应用 光纤通信系统的组成 光纤通信的发展历程 光纤通信的定义 光纤通信的定义 光纤通信是采用光波作为信息载体,并采用光导纤维作为传输介质的一种通信方式。 通信波段划分及相应传输媒介 101 107 102 106 103 105 104 104 105 103 106 102 107 101 108 100 109 10-1 1010 10-2 1011 10-3 1012 10-4 1013 10-5 1014 10-6 1015 自由空间波长(m) 电力、电话 无线电、电视 微波 红外 可见 光 双铰线 同轴电缆 光纤 卫星/微波 AM无线电 FM无线电 频段划分 传输介质 1850~2000年间比特率—距离积的变化 理论上光纤通信可容纳: 电话:7.5亿路 电视:30万路 光纤通信的发展历程 原始光通信阶段; 近代实验探索阶段; 系统实验及实用化阶段。 原始光通信 光通信是一种古老的信息传递方式,也是一种被普遍使用的信息交流方法。中国古代边防报警的烽火台的烟火、古埃及的烽烟塔、美洲印第安人利用烟火传递信息等都是原始性的一种光通信。这些都是用可见光进行的视觉通信,传输效率非常低,不能称得上是完全意义上的光通信。 近代实验探索 大气光通信 1880年,A.G.贝尔用可见光进行光电话实验,证实光波可以携带信息,但这种形式的光通信并未得到发展,其主要原因有二: 光源:光谱频带太宽,无合适的光源; 传输媒质:光波在大气中的传输极不稳定。 地下光通信 为使光波不受大气层中各种因素的干扰,人们将光波的传输转入了地下,即透镜波导和反射镜波导的光波传输系统。 系统造价昂贵,并且调整、测试、维修都很困难,因此光波地下通信无实用意义。 透镜波导 反射波导型 两个关键技术的提出 合适的光源; 传输介质: 光 源 贝尔1960年7月8日,美国科学家梅曼(T.H.Maiman)发明了世界上第一台红宝石激光器; 1970年,实验室的林彦雄成功研制了在室温下连续工作的半导体激光器,体积较小,耗电少,能直接用于电流调制,使用方便。 (first) Ruby laser, T.H.Maiman, July, 1960, at the Hughes Research Laboratories The word ‘laser’ has been generally accepted since about 1965 光 纤 1854年,就认识到光纤导光传播的基本原理—全内反射; 十九世纪二十年代,制成了无包层的玻璃光纤; 二十世纪五十年代,用包层可以改善光纤特性,当时的主要目的是传输图像; 20世纪60年代中期,所研制的最好的光纤损耗在400dB以上。 光纤理论突破 1966年7月,英国标准电信研究所的英籍华人高锟(C.K.Kao)博士及Hockman首次从理论上预言光纤损耗可降至20dB/km以下,并指出了进行信息传输的可能性和技术途径,从而奠定了光纤通信的基础。(著名论文“Dielectic-fiber Surface Waveguide for Optical Frequencies”) 光纤的损耗不是石英纤维本身的固有特性,而是由于材料中的杂质离子吸收产生的。——提纯。 里程碑(1) 国外光纤技术发展情况 日本于1969年研制出第一根通信用光纤损耗为100 dB/km 1970年,美国康宁玻璃公司(Corning Glass Works)马勒博士等三人的研究小组首次研制成功损耗为20 dB/km光纤 里程碑(2) 低损耗光纤的研制成功以及半导体激光器的实用化标志着近代光纤通信技术的开端。 低损耗光纤的迅速发展 1974年,贝尔实验室(Bell)发明了制造低损耗光纤的方法,称作改进的化学汽相沉积法(MCVD).光纤损耗下降到1dB/km。 1976年,日本电话电报公司研制出更低损耗光纤,损耗下降到0.5dB/km。 1979年,日本电报电话公司研制出0.2dB/km的光纤(1.55?m),这一数值已经十分接近由Rayleigh散射所决定的石英光纤理论损耗极限. 目前,光纤最低损耗为0.17dB/km 。 国内光纤技术发展情况 在70年代国外的低损耗光纤获得突破后,我国从1974年开始了低损耗光纤和光通信的研究工作,并于70年代中期研制出低损耗光纤和室温下可连续发光的半导体激光器。1979年分别在北京和上海建成了市话光缆通信实验系统。这些成果成为我国光通信研究的良好开端,并使我国成为当时少
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