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《2.2光纤通信》.ppt
光纤通信概述 引言 光纤通信发展历史 光纤通信的优点 光纤和光缆 光纤的结构和类型 光纤的传输原理 光纤的传输特性 光缆的类型和型号 光纤通信系统的组成 简单的点对点光纤通信系统 光波分复用系统 光纤通信发展趋势(查找相关资料阅读) 一、引言 1、何谓光纤通信 用光波作为载波,以光导纤维作为传输介质的一种通信方式。 2、光纤通信在通信网中的地位 专家预言,下一代网络,无论如何发展,一定将要达到三个世界: 服务层面上的IP世界 接入层面上的无线世界 传输层面上的光的世界 3、光纤通信的容量 香农公式 通信系统的传输容量(capacity)取决于载波调制的频带宽度,即在某种程度上,载波频率越高,频带越宽,系统容量越大。通信技术发展的历史,实际上是一个不断提高载波频率和增加传输容量的历史。 一对光纤理论上每秒可传送25兆兆(1012)比特的信息。 各种传输介质所能承载的载波大小: 铜线——1MHz 同轴电缆——100MHz 无线电——500kHz~100MHz 微波(包括卫星信道)——100GHz 光纤——几百THz NEC和Alcatel报道他们的传输容量分别达到10.92Tb/s和10.02Tb/s。(采用波分复用技术) 4、光纤通信的载波 电磁波的一种—近红外光 频率为几百THz 常用波长窗口: 0.85 ?m 、1.31 ?m 、1.55 ?m 二、光纤通信发展历史 1.原始的光通信方式 目视光通信阶段 3千多年前,中国古代的烽火台 新疆呼图壁县境内的烽火台 欧洲人的旗语 1650年,望远镜 1791年,法国人发明了灯信号和“灯语” 目视光通信方式的共同点: 利用大气来传播可见光,由人眼来接收。 真正强大的光通信应该是光纤通信,即单纯地依靠光纤作为媒质来传送信息的通信方式。 2.光通信的发展历程 (1)贝尔的光电话 1880年,贝尔发明了光电话系统。 利用太阳光作光源,用硒晶体作为光接收器件,成功进行了光电话的实验 ,传输距离200多米。 用光来通信,必须要解决两个最根本的问题: 必须有稳定的、低损耗的传输媒质; 必须要找到高强度的、可靠的光源。 可以说贝尔光电话是现代光通信的雏型。 上次课内容回顾(1): 什么是数字基带传输? 数字频带传输常用调制方式有哪三种? 数字信号和载波信号波形如下,画出2ASK 2FSK 2PSK波形。注:载波信号周期和数字信号码元周期相同。 上次课内容回顾(2): 什么是光纤通信? 光纤通信使用的是什么光? 光纤通信常用三个低损耗窗口中心波长分别是? 光电话实验是哪位科学家完成的?该实验的成功说明了什么? (2)光源的探索阶段 1960年,美国人梅曼发明了第一台红宝石激光器,给光通信带来了新的希望 研究现代化光通信的时代也从此开始 认识一下激光 激光的最初中文名叫做“镭射”、“莱塞”,是它的英文名称LASER的音译,是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词的头一个字母组成的缩写词。 意思是“受激辐射的光放大”。 什么叫做“受激辐射”? 在组成物质的原子中,有不同数量的粒子(电子)分布在不同的能级上,在高能级上的粒子受到某种光子的激发,会从高能级跳到(跃迁)到低能级上,这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光,而且在某种状态下,能出现一个弱光激发出一个强光的现象。这就叫做“受激辐射的光放大”,简称激光。 1950年,波尔多一所中学的教师阿尔弗雷德·卡斯特勒同让·布罗塞尔发明了“光泵激”技术。这一发明后来被用来发射激光. 1951年,美国哥伦比亚大学的一位教授查尔斯·汤斯(Townes)对微波的放大进行了研究,经过三年的努力,他成功地制造出了世界上第一个“微波激射器”,即“受激辐射的微波放大”的理论。 1958年,汤斯和肖洛在《物理评论》杂志上发表了他们的“发明”——关于“受激辐射的光放大”(即LASER)的论文。 1960年7月,梅曼进行了人造激光的第一次试验,这束仅持续了3亿分之一秒的红色激光标志着人类文明史上一个新时刻的来临。 1970年,贝尔研究所的林严雄等人研制出能在室温下连续工作的半导体激光器 和普通光源相比,激光的优点 单色性好 相干性高 方向性强 (3)传输光路的探索 第一种方式:使激光在大气中传输 通信能力和质量受周围大气环境的影响很大,如雨可造成30dB/km的损耗,浓雾衰减可达120dB/km 10dB/km的损耗意味着输入的信号传送1公里后只剩下十分之一 20dB/km的损耗意味着输入的信号传送1公里后只剩下百分之 30dB/km的损耗意味着输入的信号传送1公里后只剩下千分之一 第二种
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