光纤通信系统 第4版 第1章 绪论.ppt

2.分贝及对数单位在包括光纤通信系统在内的许多通信系统中，规划、设计和分析系统性能时需要涉及多个参数，如发送机的发送功率、接收机的灵敏度、传输链路的损耗、信噪比等。由于通信系统中许多参数绝对值较小或相对变化范围较大，因此一般采用对数单位较为适宜和常见，其单位为分贝（dB），定义为如图中所示，该链路的传输损耗可以表示为相对电平和绝对电平采用对数单位不仅可以直观地表示两个绝对值相差较大的参数，如相差10倍为10dB，相差1000倍为30dB。需要指出的是，分贝本身表示的是比值或相对值，因此不能直接表达参数的绝对值大小。但是在通信系统中，也可以采用另一种方法，即将原始参数与一个标准值进行对比，这样获得的结果称为绝对电平，可以直接看出其大小。如输入功率绝对值为1W，参考功率为1mW，可得本章知识点小结光纤通信的产生和发展光纤通信的理论基础光纤通信系统的构成光纤通信系统中的主要部件及其功能光纤通信的应用和发展光纤通信系统的特点光纤通信系统的分类光纤通信系统中的基本概念模拟与数字传输的特点复用与多址技术的异同相对电平和绝对电平光纤通信系统（第4版）第1章绪论光通信（OpticalCommunication）利用某种特定波长（频率）的光波信号承载信息，并将此光信号通过特定信道传送到对方，最终还原出原始信息的过程。根据所使用的传输媒质不同，光通信或光波通信（LightwaveCommunication）可以分为光纤通信（OpticalFiberCommunication）使用光导纤维为传输媒质，是目前光通信的主要应用形式；自由空间光通信（FreeSpaceCommunication）在大气信道或水下信道中直接传输光信号，可以进一步地分为可见光通信（VisibleLightCommunication）和水下光通信（UnderwaterOpticalCommunication）等不同形式。1.1光纤通信的产生与发展1.1.1光通信的产生墨翟（约公元前479年-381）亚里士多德（公元前384—322）伊本·海赛姆（公元965—1040）人类很早就注意到自然界中光传播的一些物理属性，早在公元前四百年左右，我国春秋时期墨家学派的创始人墨翟对光的传播机理开展了早期的研究。西方最早观测和记载小孔成像现象的是希腊哲学家亚里士多德。中世纪阿拉伯数学家、自然科学家和哲学家伊本·海赛姆是西方最早系统地开展对光的本质及光学原理进行研究的人用光传递信息（光通信）的早期尝试克孜尔尕哈烽燧，中国新疆，目前存世最早的汉代烽燧（烽火台）遗址万里长城，中国北部全球规模最大的烽燧传信系统影视作品中的烽燧通信**出自电影《指环王3》近代以来光通信的尝试ClaudeChappe（1763-1805）1792年，法国发明家ClaudeChappe首次提出并现场实验了其称为“光电报”（Semaphoreline）的带有中继的通信系统，该系统通过信号塔上木质长臂旋转不同的位置以代表字母组合，可以看作是一种视距范围内的可见光通信方式。1793年，Chappe在巴黎和里尔之间建设了第一个实用化系统，相邻信号站之间大约10~15公里，天气晴朗时传送每个符号需要20~30秒。A.G.Bell和光电话1880年，美国人亚历山大·格雷厄姆·贝尔（A.G.Bell，1847-1922）发明了光电话，这被认为是现代意义光通信的起源。贝尔利用弧光作光源，弧光灯发出恒定亮度的光束并投射在送话器的薄膜上；薄膜随发送端的人声而振动，使得接收端接收到的光束强弱变化就可以反映出声音的振动规律。在接收端利用一个大型的抛物面反射镜，把发送端送来的随着声音变化的光反射到硅光电池上，硅光电池转变的光电流再送给受话器还原出原始话音，就完成了发送和接收的过程。实用化光通信面临的挑战适宜的光源亮度高、稳定性好、寿命长……具有较好传输性能的媒质损耗低、性能稳定……现代光纤通信理论的诞生高锟和Hockham发表的光纤通信理论奠基论文高锟在实验室工作场景高锟在2009年诺贝尔物理学奖颁奖现场1.1.2光纤通信发展历程1973年，贝尔实验室发明了改进的化学气相沉积（MCVD）方法，使用该方法制造出的石英光纤的损耗系数下降到1dB/km级；1974年，日本解决了光缆的现场敷设及接续问题；1975年出现了光纤活动连接器，解决了光纤线路和传输系统间的重复性连接问题；1976年，日本把光纤的损耗降低到0.5dB/km；同年，美国实现了系统容量为44.736Mbit/s，传输距离为