光纤通信系统的基本组成.pptVIP

电磁波频谱图1.3光纤通信系统的基本组成第1章概论教学内容：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一、理解光通信的基本概念二、掌握光纤通信的特点教学目的及要求：这些都可以看作是原始形式的光通信。望远镜的出现，又极大地延长了这种目视光通信的距离。01?原始形式的光通信:中国古代用“烽火台”报警，欧洲人用旗语传送信息。021.1.1探索时期的光通信031.1光纤通信发展的历史和现状1?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”。2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。3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。贝尔光电话由于当时没有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，因而进展很慢。然而，光电话仍是一项伟大的发明，它证明了用光波作为载波传送信息的可行性。因此，可以说贝尔光电话是现代光通信的雏型。020103231激光具有波谱宽度窄，方向性极好，亮度极高的良好特性。激光是一种高度相干光，它的特性和无线电波相似，是一种理想的光载波。?1960年，美国人梅曼(Maiman)发明了第一台红宝石激光器，给光通信带来了新的希望。激光器的发明和应用，使沉睡了80年的光通信进入一个崭新的阶段。实验证明：用承载信息的光波，通过大气的传播，实现点对点的通信是可行的，但是通信能力和质量受气候影响十分严重。01大气光通信激光器一问世，人们就模拟无线电通信进行了大气激光通信的研究。02由于雨、雾、雪和大气灰尘的吸收和散射，光波能量衰减很大。例如，雨能造成30dB/km的衰减，浓雾衰减高达120dB/km。另一方面，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。因而通信的距离和稳定性都受到极大的限制。01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。02现代光纤通信1966年，英籍华裔学者高锟和霍克哈姆发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用光纤(OpticalFiber)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。121998年在英国接受IEE授予的奖章光纤通信发明家高锟(左)当时石英纤维的损耗高达1000dB/km以上，高锟等人指出：这样大的损耗不是石英纤维本身固有的特性，而是由于材料中的杂质，例如过渡金属离子的吸收产生的。材料本身固有的损耗基本上由瑞利散射决定，它随波长的四次方而下降，其损耗很小。因此有可能通过原材料的提纯制造出适合于长距离通信使用的低损耗光纤。?1970年，美国康宁(Corning)公司研制成功损耗20dB/km的石英光纤。把光纤通信的研究开发推向一个新阶段。1970年，光纤研制取得了重大突破?1976年，日本电报电话(NTT)公司将光纤损耗降低到0.47dB/km。?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。?在以后的10年中，波长为1.55μm的光纤损耗：1979年是0.20dB/km；1984年是0.157dB/km；1986年是0.154dB/km，接近了光纤最低损耗的理论极限。?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)。虽然寿命只有几个小时，但它为半导体激光器的发展奠定了基础。1970年，光纤通信用光源取得了实质性的进展:?1973年，半导体激光器寿命达到7000小时。1?1976年，日本电报电话公司研制成功发射波长为1.3μm的铟镓砷磷(InGaAsP)激光器。2?1977年，贝尔实验室研制的半导体激光器寿命达到10万小时。?1979年美国电报电话公司和日本电报电话公司研制成功发射波长为1.55μm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。0102?1980年，美国标准化FT-3光纤通信系统投入商业应用。01?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。0