学习良伴-通信技术解题.ppt

光纤通信;学习意义;先修课程 《通信系统原理》 《模拟电路》 《电磁场与微波技术》 ;目录;第一章 通信基础知识;1.1 通信技术简史; 表1-1给出了人类科学技术发展历程和本质使命的简要总结。;1.1.2 通信技术简史 ; 光通信可以上溯西周时期建立的烽火台作为军事报警设施，下及当今指挥城市交通的信号灯和航海中使用的灯塔。 ; 光通信可以上溯西周时期建立的烽火台作为军事报警设施，下及当今指挥城市交通的信号灯和航海中使用的灯塔。 ; ; 为了使光通信延长传输距离和增加传递信息内容，1792年，法国工程师Claude Chappe（却柏）发明了采用机械臂编码来传输信息的光电报，利用中间接续站（现在通信术语称为中继站）可以实现超过100km的通信。 ; 1794年，世界上第一个光电报在法国的两个城市巴黎和里尔投入商用，从而实现了相距200km的通信。图1-1给出了Claude Chappe及其发明的光电报的示意图。从中可以看到这个光电报通过转动机械臂角度发出了一条由CH 、A、 P、 P 、E 5个字母组成的消息。这个非常有趣的消息恰好就是光电报发明人的名字 — Chappe。自1794年到1830年为止，法国光电报系统从巴黎延伸到意大利、德国、比利时的边界。光电报系统是一种视距通信，其系统十分简单、传输距离和传递信息量少，而且必威体育官网网址性差。;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”,通话距离达到213米。;光电话原理图;1、为什么光通信传输的距离非常有限，这主要是因为，这种传输方式里面的传输介质是“大气”，损耗大，如果碰上雨、雪甚至雾霾天气，信号甚至可能会中断。 更深层次的原因，我们现代人都已经知道了，是因为光是一种“波”，且波长很短（0.4—0.7 μm ），它很容易被大气中的“尘埃粒子”所阻挡。 2、另外，Bell的光电话是利用自然光（光源）作为载波，这种光的频率和相位杂乱无章，不能用于大容量的通信。 3、能否建立“光通道”如“波导管”式的东西以减少损失（损耗）呢？是否可以找到新型的光源呢？; 研究人员曾经将研究的重点转入??地下光波通信的实验，先后出现过反射波导和透镜波导等地下通信的实验，但由于造价太高而出现了夭折，致使光通信发展一度出现长期的低迷状态。; 受英国物理学家John Tyndall（约翰）在1870年做的”光可以在水流柱里传输”的影响，在1920-1950期间,人们发现在纤细的、有柔韧性的玻璃中和塑料光纤可以用于导光。 终于在1950年，有人采用“玻璃纤维”传输光，但损耗达到了1000dB/Km，即在1Km的长度上传输，损耗达到10100倍，这个数值显然是太大了。 真正的奇迹是在1966年才出现。 ; 1966年，英籍华裔学者高锟(C.K.Kao)及其同事霍克哈姆(C.A.Hockham)在其发表的研究论文中指出，“玻璃纤维”的严重损耗是由其里面所含杂质（如铜、铁、铬等金属离子）太多及石英玻璃拉制工艺的不均匀性产生的。论文《介质纤维表面光频波导》明确提出： 1、如果能将光纤中过渡金属离子减少到最低限度，并改进制造工艺，有可能使光纤损耗降到最低（预见可减小到20dB/km以下）； 2、光纤可以实现高速通信； 3、给出了光纤原始结构。 高锟(C.K.Kao)博士上述发现的重要意义在于：指出了光纤高损耗的真正来源以及研制通信光纤的正确方向。这一发现直接导致了在其后数年内通信光纤制造领域所发生的质的飞跃，以及光纤通信产业的迅速兴起。 ;光纤通信发明家高锟(左)1998年在英国接受IEE授予的奖章；并于2009年，获得诺贝尔物理学奖。;1970年，光纤研制取得了重大突破;1972年，康宁公司高纯石英多模光纤损耗降低到4dB/km。 1973年，美国贝尔(Bell)实验室的光纤损耗降低到2.5dB/km。1974 年降低到1.1dB/km。 1976年，日本电报电话（NTT）公司将光纤损耗降低到0.47dB/Km（波长1.2 μm ）。 在以后的 10 年中，波长为1.55 μm的光纤损耗： 1979 年是0.20 dB/km， 1984年是0.157 dB/km， 1986 年是0.154 dB/km， 接近了光纤最低损耗的理论极限。 ; 1960年，美国人梅曼(T. H. Maiman)发明了世界上第一台红宝石激光器。梅曼利用红宝石晶体做发光材料，用发光度很高的脉冲氙灯做激发光源，获得了人类