光纤通信系统第一章第二章1.ppt

光纤通信系统 课程的性质与任务 课程基本要求： 掌握光纤通信系统的基本组成； 了解光纤和光缆的结构和类型，光纤的传输原理和特性，光纤特性的测量； 了解 光源、光检测器和光无源器件的类型、原理和性质； 掌握光端机的组成和特性；数字光纤通信系统(PDH和SDH)； 了解光纤通信新技术 了解模拟光纤通信系统，包括副载波复用光纤通信系统；光纤通信的若干新技术，如光纤放大器、光波分复用技术、光交换技术、光孤子通信、相干光通信技术、光时分复用技术等； 了解光纤通信网络，包括单波长的SDH传送网，多波长的WDM全光网和光接入网。 主要内容 第1章 概述 第2章 光纤的传输理论 第3章 光源和光调制 第4章 光接收机 第5章 光纤通信系统和通信网 第6章 光纤通信新技术 课程的重点和难点 本课程的重点是光纤的传输特性、半导体器件工作原理、光同步传输网网络结构、光纤通信系统的设计、掺铒光纤放大器的性能与应用、密集波分复用技术和全光通信网的原理和关键技术。 本课程的难点是光纤传输的波动理论、无源光器件和有源光器件的原理，光接受机灵敏度的计算、它们涉及到光学原理和电磁场理论，教学中强调基本概念，避免繁琐的公式推导，着重讲解有用结论的物理意义。 第一章 概 述 内 容（2学时） 1.1 通信网 1.2 光纤通信的发展与现壮 1.3 光纤通信的主要特性 1.4 光纤通信系统的组成和分类 基本要求 了解通信网的网络结构、光纤通信在通信网中的位置和作用、光通信的发展历史与发展前景、光通信的特点、组成。 终端： 磁石话机、共电话机、脉冲话机、多频话机、 数字话机、 电传机、三类传真机、四类传真机、计算机 1.2 光纤通信的发展与现状 1.2.1 早期的光通信 到了1880年，贝尔发明了第一个光电话，这一大胆的尝试，可以说是现代光通信的开端。 在这里，将弧光灯的恒定光束投射在话筒的音膜上，随声音的振动而得到强弱变化的反射光束，这个过程就是调制。 1.2.2 光纤通信 在大气光通信受阻之后，人们将研究的重点转入到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，如图1.2.2所示。（1962-1964） 1966年，英籍华人高锟(K.C.Kao，当时工作于英国标准电信研究所)博士深入研究了光在石英玻璃纤维中的严重损耗问题，发现这种玻璃纤维引起光损耗的主要原因是其中含有过量的铬、铜、铁与锰等金属离子和其他杂质，其次是拉制光纤时工艺技术造成了芯、包层分界面不均匀及其所引起的折射率不均匀，他还发现一些玻璃纤维在红外光区的损耗较小。 日本也做出了超低损耗的光纤(损耗为0.2dB/km，波长为1.55μm)，同时进行了多模光纤(同时允许多个方向的光线在其中传送的光纤)1.31μm的长波长传输系统的现场试验。 70年代、80年代、90年代 光纤通信已经发展到以采用光放大器增加中继距离和采用波分复用增加传输容量为特征的第四代系统。 到如今，已开始采用全光网络,通信容量达到上千GMZ 2. 损耗低、中继距离长 目前，实用的光纤通信系统使用的光纤多为石英光纤，此类光纤在1.55μm波长区的损耗可低到0.18dB/km，比已知的其他通信线路的损耗都低得多，因此，由其组成的光纤通信系统的中继距离也较其它介质构成的系统长得多。 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。 3. 抗电磁干扰能力强 我们知道，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。 1.3.2 光纤通信的缺点 事物都是一分为二的，光纤通信有许多优点，因而发展很快，但光纤通信也有以下缺点。 1. 抗拉强度低 2. 光纤连接困难  光接收机的作用是将光纤送来的光信号还原成原始的电信号。它一般由光电检测器和解调器组成。 光纤的作用是为光信号的传送提供传送媒介(信道)，将光信号由一处送到另一处。 中继器分为电中继器和光中继器(光放大器)两种，其主要作用就是延长光信号的传输距离。 　　2.1 光纤几何描述 （一）光纤的结构： （二）光纤的分类： 石英系光纤：分为多模阶跃折射率光纤、多模渐变折射率 光纤和单模阶跃折射率光纤三种，如图1.1.3。 多组份玻璃纤维：钠