电子科大光纤技术第一章(.pptx

光纤技术电子科技大学通信学院吴宇Email:wuyuzju@163.comTel课程目标：使同学们能够掌握光纤的基本知识、对光纤通信与传感技术中相应器件、组件、系统有初步的认识，了解光纤通信和传感系统在光学物理层上的一些系统设计。

教材与参考资料教材：《光纤技术》，饶云江，科学出版社，2006参考资料:[1]JeffHecht，《光纤光学》.贾东方,余震虹等译.北京，人民邮电出版社，2004

[2]袁国良，《光纤通信原理》.北京，清华大学出版社，2004[3]靳伟，阮双琛等，《光纤传感技术新进展》，科学出版社，2006

第一章绪论（2）第二章光纤拉制及成缆（2）第三章光纤传输理论（3）第四章新型光纤和光纤的基本特性(2)第五章光无源器件(3)第六章光有源器件(3)第七章光纤传感技术(4)第八章光通信技术(3)其它: 复习(1)和答疑(1)成绩构成；考试70%，平时成绩30%(包括考勤、作业、课堂等)大致的时间安排(24次)

第一章绪论1.1 历史回顾1.2 光纤技术基础1.3 光纤与通信网络1.4 光纤与传感技术1.5 光纤技术的发展内容提要：

前言现代通信技术

通讯业务电话系统有线电视和视频业务国际互联网和数据业务特殊的通讯业务

电磁波波谱与通讯应用:光纤传输的光在可见光和近红外段

①②③20世纪60年代早期，激光的发现激发了人们对光通信的研究兴趣:但还没有远距离的传输管道，激光传输有限，还不能商业化在未找到光传输的管道以前，人们通过提高信号载波频率，用射频信号传输信息：发现从无线电到微波可以数十倍提高信息运载能力，但载波超过100GHz时，微波进入红外区，衰减大，传输短，仍不能商业化后来,人们用一种波导结构来传输超高频(UltraHighFrequency，UHF)电磁波.该波导结构是一种横截面似矩形或圆形，内径几厘米，两端开口的钢制管。在20世纪60年代后期和70年代早期，贝尔实验室设计并制作出了每单元拥有238，000个语音信道的波导装置（频分）。1.1历史回顾(1). 古代通信：很早就用光传送信息：俄罗斯用火、我国用烽火台的狼烟等报敌情；(2). 光通信的发展：I、光纤的发展

④⑤⑥⑦当载波频率提高到光波频率时，如何对光导向呢？人们开始考虑光纤：一种由玻璃或塑料制成的透明易弯的长纤维，并且根据斯涅耳定律（反射定律），使其在全内反射条件下，可使光在光纤内部传输的介质。1870年，英国物理学家JoanTyndall验证了光可以在一个弯曲的水流中传播（如下图）1951年，研究人员才设计出第一个光导纤维镜（Fiberscope），它可以用于传输人体内部器官的图像（无包层，短距离传输）。1953年，在伦敦皇家科学技术学院工作的NarinderKapany开发出了用不同光学玻璃作芯和包层的光导纤维，这也就诞生了今天所使用的光纤的结构，“光纤”这个名词就是Kapany给出的。但是，由于材料和制作工艺原因，光纤的损耗达1000dB/km，仍不能商用到光通信中再后来，人们将载波频率提高到光波频率，即是将通信链路推向了光传输这个人类通信史上非常重大的技术发展阶段。(2). 光通信的发展（续1）：

水流的光全反射实验

⑧1966年，华裔科学家高锟(CharlesKao)博士在英国发表了一篇论文“用于光频率的绝缘纤维表面波导管”。指出：光纤材料固有损耗很小，由瑞利散射决定；大损耗是由其杂质（过渡金属离子）产生的；若把金属离子含量降低到10-6以下，损耗可降到10dB/km以下；若再改进热处理提高均匀性，损耗可降到几个dB/km。高锟的工作是光纤通信领域的一个真正突破，具有里程碑意义的。他明确了要解决的技术问题及其方法。⑨清楚问题后就是制作：1970年，康宁公司(CorningGlassCorporation)的RoberMaurer、DonaldKeck和PeterSchultz根据高锟博士的思想，采用化学气相沉积（CVD）工艺第一个制出衰减少于20dB/km的光纤，比同轴电缆5-l0dB/km的损耗略大，但已为可接受的损耗，是世界上公认的第一根通信用光导纤维。(2). 光通信的发展（续2）：

光纤损耗的降低（光纤材料发展的主要因素，结构发展还有色散）

(2). 光通信的发展（续3）：II、半导体器件的发展以半导体砷化镓（0.85mm区域）为基体的新一代激光二极管、发光二极管以及光探测器等器件也有突破性进展。它们的尺寸、光点大小、波长范围等与光导纤维较为一致。该光源的光波长在0.8-0.9mm，而二氧化硅材料光纤的第一个低损耗窗口也正好在0.85mm附近。且两方面的研究进展较快：（1）