通信系统 第4章 光纤通信系统.ppt

现代通信系统 第4章 光纤通信系统 本章内容： 4.1 光纤通信概述 4.2 光纤和光缆 4.3 光纤传输设备 4.4 光纤通信网络 4.5 光纤通信的新发展 4.1 光纤通信概述 我国古代使用的烽火台就是大气光通信的最好例子。后来的手旗、灯光甚至交通红绿灯等均可划入光通信的范畴。望远镜的出现，又极大地延长了这种目视光通信的距离。 1880年，美国人贝尔(Bell)发明了用光波作载波传送话音的“光电话”。这种光电话利用太阳光或弧光灯作光源，通过透镜把光束聚焦在送话器前的振动镜片上，使光强度随话音的变化而变化，实现话音对光强度的调制。在接收端，用抛物面反射镜把从大气传来的光束反射到硅光电池上，使光信号变换为电流， 传送到受话器。 它证明了用光波作为载波传送信息的可行性。 贝尔电话系统 贝尔光电话和烽火报警一样，都是利用大气作为光通道，这种光波传播易受气候的影响，在大雾天气，它的可见度距离很短，遇到下雨下雪天也有影响。 1966年英籍华人高琨博士提出光导纤维的概念在全世界范围内掀起了发展光纤通信的高潮。? 利用光导纤维作为光的传输媒介的光纤通信, 其发展只有近四十年的历史。 随着技术的进步和大规模产业的形成，光纤价格不断下降，应用范围不断扩大： 从初期的市话局间中继到长途干线进一步延伸到用户接入网，从数字电话到有线电视(CATV)， 从单一类型信息的传输到多种业务的传输。 目前光纤已成为信息宽带传输的主要媒质，光纤通信系统将成为未来国家信息基础设施的支柱。 光纤通信系统是以光导纤维和激光技术、光电集成技术为基础发展起来的通信系统，它具有频带宽、重量轻、体积小、节省能源，主要用于大容量国际、国内长途通信干线，也用于短局间中继。我国今后不再敷设新的长途电缆线路，而全部采用光缆。 光纤通信的发展可分为以下几代进程: 第一代光纤通信系统，是以1973～1976年的850 nm波长的多模光纤通信系统为代表。 第二代光纤通信系统，是20世纪70年代末, 80年代初的多模和单模光纤通信系统。 第三代光纤通信系统，是20世纪80年代中期以后的长波长单模光纤通信系统。 第四代光纤通信系统，是指进入20世纪90年代以后的同步数字体系光纤传输网络。 从通信网的发展来看 第一代为纯电信网 第二代通信网仅仅是用光纤代替铜线，使通信网的性能得到了某种改善，而网络的拓扑骨架基本上是之前的模式，光波通信的潜力尚未完全发挥。 第三代通信网为全光通信网。1990年后，随着光纤与光波电子技术的发展，新颖光纤与半导体功能光器件相继问世，掀起了发展全光通信网的潮流。这种通信网中，不仅用光波系统传输信号，交换、复用、控制与路由选择等亦全部在光域完成，由此构建真正的光波通信网。 5.1.1 光纤通信的基本概念 光纤通信是以光波为载频，以光导纤维为传输媒介的通信方式。即利用光导纤维传输携带信息的光波信号的通信方式。 光纤通信系统由光发送机、光纤、光中继器和光接收机组成。 光纤通信首先要在信源将欲传送的电话、电报、图像和数据等信号进行电/光转换，即把电信号先变成光信号。将电信号送至光发送机，对光源的光载波进行调制。再经由光纤（包括在本地进行光交换）传输到信宿，信宿必须将接收到的光信号作与发信端相反的变换，即进行光/电转换变成电信号，从而完成一次光纤通信的全过程。 实用的光纤通信系统一般都是双向的，每一端都有光发送机、光接收机和电发送机、电接收机并且每一端的光发送机和光接收机做在一起，称为光端机，电发送机和电接收机组合起来称为电端机。同样，中继器也有正反两个方向。 光纤通信也可分为模拟通信和数字通信两种。 模拟光通信中的光信号强度随电信号的变化而线性变化，通俗地讲，就是光线有“明”“暗”之分。 数字光通信中的光信号与数字电信号相似，只有两种状态：“亮”和“灭”。 在实际应用中，作为一个完整的光纤通信系统，还应包括光中继器、监控系统、脉冲复接和脉冲分离系统、告警系统以及电源系统等。还需使用光连接器、光衰减器、光分路器、光耦合器、光分波器、光滤波器、光开关等。 纵观影响当今电信业的主要技术，很少有像光纤和光波传输系统那样能引发如此剧烈的变革。在光纤通信中，作为载波的光波频率比电波频率高得多，而作为传输介质光纤又比铜轴电缆或波导管的损耗低很多，因此相对电缆通信或微波通信，光纤通信具有许多独特的优点。 4