光纤通信原理与技术绪论课件.pptVIP

什么是通信？ “通”传送，“信”信息；信息的传送 基本组成：发送、传输、接收 什么是通信？ “通”传送，“信”信息；信息的传送 基本组成：发送、传输、接收 用光传递信息并不是什么新鲜的事。早在公元两千多年以前，我们的祖先就在都城和边境堆起一些高高的土丘，遇到敌人入侵，就在这些土丘上燃起烟火传递受到入侵的信息，各地诸侯看见烟火就立刻领兵来救援。其中还有著名的“周幽王烽火戏诸侯”的故事。这种土丘就叫烽火台，它就是一种古老的光通信设备。 光纤通信技术的三次飞跃(1) 20世纪60年代。1962年第一只半导体激光器诞生，随后半导体光检测器也研究成功。特别是1966年英籍华人科学家高锟与Hockham提出用玻璃可以制成衰减为20dB/km的通信光导纤维，1970年美国康宁公司首先制出了20dB/km的光纤，这标志着光纤通信系统的实际研究条件得以具备。 光纤通信技术的三次飞跃(2) 20世纪70年代。1970年发明了LD的双异质结构，使得光源与光检测器的寿命都达到了10万小时的实用化水平。1979年发现了光纤1310nm和1550nm新的低损耗窗口，紧接着单模光纤问世。光纤的衰减系数一下降到0.5dB/km。这使得光纤通信迈进了实用化阶段，从80年代初开始光纤通信便大步地迈向了市场。 光纤通信技术的三次飞跃(3) 20世纪90年代初。1989年掺铒光纤放大器EDFA的研制成功是光纤通信新一轮突破的开始。EDFA的应用不仅解决了光纤传输衰减的补偿问题，而且为一批光网络器件的应用创造了条件。使得光纤通信的数字传输速率迅速提高，促成了波分复用技术的实用化。 光纤通信最具代表性技术 －波分复用WDM和光纤放大器EDFA 光纤传输技术进一步发展 新的传输技术层出不穷 色散管理技术 L波EDFA，RA FEC技术 色散与色散斜率的补偿 PMD补偿技术 OTDM技术与光孤子技术 国内现状 1963年 开始光通信的研究 1974年 研究光纤通信 “六五”、“七五”、“八五”铺设“八纵八横”光纤线路总长约七万公里 传输码率：从140Mb/s~2.5Gb/s，10Gb/s，40Gb/s已开始研究。 DFB（量子阱）激光器和EDFA研制成功，可供应用 高速电子器件、波导器件尚有差距 带来的科学问题 光纤性能是有限制的，随着信道数据率和传输距离的增加，系统容量日益趋近极限，光纤不再是一个透明管道。 2.5Gb/s per channel: forget the fiber; 160Gb/s per channel: forget WDM! 带来的科学问题 为克服这些限制，除新型光纤(相对稳定)外，综合采用了色散管理、宽带EDFA、Raman 放大、前向纠错（FEC）等行之有效的新技术；但新技术不一定都是好技术。 系统总成本增加； 灵活性、扩展性、生存性降低，特别不利于网络设计 ?持续发展面临的挑战?功能多、适应能力强、成本低的光子学器件与技术； ? 革命性变革有待于基础研究?如何使光子变得聪明？ 所有的智能都在电层 -- 只能是“低能”； 光层变为 big fat pipe 使运营商无利可图，限制了光通信的发展； 电子也曾经 stupid，有存储、信号处理等功能后才变为 SMART； 基本问题：由材料开始！ 10~15年解决，将引发通信事业的另一次革命！ NSFCnet 网络的拓扑结构 说明：NSFCnet由六个节点组成，以清华为汇接点构成两个环行拓扑结构，清华、北大和中科院三点构成二纤双向自愈环采用WDM传输技术，在清华和北大之间通过在实验室中加光纤进行400公里广域网模拟试验；在其它节点构成的环中采用单路SDH/SONET传输技术。 怎样才是好技术？ * * * * * * * * 从此，海底光缆通信系统的建设得到了全面展开，促进了全球通信网的发展 * 从此，海底光缆通信系统的建设得到了全面展开，促进了全球通信网的发展 * * * * * * 如果今后采用非石英光纤，并工作在超长波长(＞2μm)，光纤的理论损耗系数可以下降到10-3～10-5dB/km，此时光纤通信的中继距离可达数千，甚至数万公里。那在许多情况下，通信线路中就可以不设中继站了。这对越洋通信意义尤其重大，因为在海底设立中继站，不仅使线路成本大为提高，也大大增加了维修工作的困难。 * 天然的电磁干扰包括雷电干扰、电离层的变化和太阳核子活动引起的干扰，人为的电磁干扰有电动机、高压电力线造成的干扰等。 * * * * * * * * 抗干扰能力强 对于通信系统而言，最主要的干扰是电磁干扰。现有的电通信系统无法令人满意地解决这个问题。 例：电话线和电缆一般是不能跟高压电线平行架设的，也不能在电气铁化路附近铺设。 光纤为什么具有强抗干扰能力？ 1