光纤通信第1章讲义.ppt

光 　纤 　通　 信;主要内容：;什么叫通信？;1·1 光纤通信发展的历史和现状 1· 2 光纤通信的优点和应用 1· 3 光纤通信系统的基本组成 ;第 1 章 概论; 因为缺乏理想的光源和传输介质， 这种光电话的传输距离很短，并没有实际应用价值，然而， 光电话的发明证明了用光波作为载波传送信息的可行性。因此，贝尔光电话是现代光通信的雏型。 ;传输介质的探索： 美国麻省理工学院利用He - Ne激光器和CO2激光器进行了大气激光通信试验。实验证明：通过大气的传播承载信息的光波，实现点对点的通信是可行的。但是通信的距离和稳定性都受到极大的限制，体现在以下两个方面： （1）通过大气，光波能量衰减很大。 例如，雨能造成30 dB/km的衰减，浓雾衰减高达120 dB/km。 （2）大气的密度和温度不均匀，造成折射率的变化，使光束位置发生偏移。 　固体激光器(例如“铷玻璃激光器”和“砷化镓激光器”)的发明大大提高了发射光功率，延长了传输距离，使大气激光通信可以在江河两岸、海岛之间和卫星与地面之间使用。; 为了克服气候对激光通信的影响，人们自然想到把激光束限制在特定的空间内传输。因而提出了透镜波导和反射镜波导的光波传输系统。透镜波导是在金属管内每隔一定距离安装一个透镜，每个透镜把经传输的光束会聚到下一个透镜而实现的。反射镜波导和透镜波导相似，是用与光束传输方向成45°角的二个平行反射镜代替透镜而构成的。这两种波导，从理论上讲是可行的，但在实际应用中遇到了不可克服的困难。首先，现场施工中校准和安装十分复杂；其次，为了防止地面活动对波导的影响，必须把波导深埋或选择在人车稀少的地区使用。  由于没有找到稳定可靠和低损耗的传输介质， 对光通信的研究曾一度走入了低潮。 ; 1.1.2现代光纤通信 1966年，英籍华裔学者高锟(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用光纤(Optical Fiber)进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代光通信——光纤通信的基础。;一、光纤研制的发展 （1）1970 年美国康宁(Corning)公司就研制成功损耗20 dB/km的石英光纤。使光纤通信可以和同轴电缆通信竞争，从而展现了光纤通信美好的前景。 （2）1972年，康宁公司高纯石英多模光纤损耗降低到4 dB/km。 （3）1973 年，美国贝尔(Bell)实验室光纤损耗降低到2.5dB/km。 （4）1974 年降低到1.1dB/km。 （5）1976 年，日本电报电话(NTT)公司等单位将光纤损耗降低到0.47 dB/km(波长1.2μm)。 （6）1979 年0.20 dB/km，1984年0.157 dB/km。 （7）1986 年0.154 dB/km，接近了光纤最低损耗的理论极限。 ;二、光源研制的发展 （1）1970 年，美国贝尔实验室、日本电气公司(NEC)和前苏联先后研制成功室温下连续振荡的镓铝砷(GaAlAs)双异质结半导体激光器(短波长)。寿命只有几个小时。 （2）1973 年，半导体激光器寿命达到7000小时。 （3）1977 年，贝尔实验室研制的半导体激光器寿命达到10万小时(约11.4年)，外推寿命达到100万小时，完全满足实用化的要求。 （4） 1976年日本电报电话公司研制成功发射波长为1.3 μm的铟镓砷磷(InGaAsP)激光器 （5） 1979年美国电报电话(ATT)公司和日本电报电话公司研制成功发射波长为1.55 μm的连续振荡半导体激光器。 ; 由于光纤和半导体激光器的技术进步，使 1970 年成为光纤通信发展的一个重要里程碑。  （1）1976 年，美国在亚特兰大(Atlanta)进行了世界上第一个实用光纤通信系统的现场试验，系统采用GaAlAs激光器作光源，多模光纤作传输介质，速率为44.7 Mb/s，传输距离约10 km。 （2） 1983年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线，全长3400 km，初期传输速率为400 Mb/s，后来扩容到1.6 Gb/s。 （3） 1989年建成第一条横跨太平洋 的TPC-3/HAW-4，全长13200 km。;光纤通信从研究到应用，发展非常迅速：技术上不断更新换代，通信能力(传输速率和中继距离)不断提高，应用范围不断扩大。 光纤通信的发展可以粗略地分为三个阶段：  第一阶段(1966~1976年)，这是从基础研究到商业应用的开发时期。在这个时期，实现了短波长(0.85 μm)低速率(45或34 Mb/s)多模光纤通信系统，无中继传输距离约10 km。 第二阶段(1976~1986年)，这是以提高