光纤通信发展历史和趋势省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

袁国良、李元元编著袁国良、李元元编著1 1第1页课程介绍课程介绍光纤通信发展历史非常短暂，但发展速度光纤通信发展历史非常短暂，但发展速度却非常惊人，它以独特优点引领了通信领却非常惊人，它以独特优点引领了通信领域一次革命，成为了当代通信网主要支柱。域一次革命，成为了当代通信网主要支柱。光纤通信既是高新技术也是实用技术，是光纤通信既是高新技术也是实用技术，是通信技术专业一门主要专业课程。通信技术专业一门主要专业课程。2 2第2页本书主要内容包含：本书主要内容包含：（1）光纤通信原理及其发展）光纤通信原理及其发展;（2）光纤通信物理学基础）光纤通信物理学基础;（3）光纤传输理论和特征）光纤传输理论和特征;（4）光检测器和光发射机）光检测器和光发射机,光检测器和光接光检测器和光接收机收机;（5）光纤通信系统组成）光纤通信系统组成设计和工程设计和工程;（6）介绍了）介绍了SDH技术技术WDM技术技术光放大光放大与色散赔偿技术和其它高新技术在光纤通与色散赔偿技术和其它高新技术在光纤通信中应用信中应用.3 3第3页第第1章章 光纤通信概述光纤通信概述本章内容本章内容1.1 1.1 光纤通信及系统组成光纤通信及系统组成光纤通信及系统组成光纤通信及系统组成1.2 1.2 光纤通信发展历史光纤通信发展历史光纤通信发展历史光纤通信发展历史1.3 1.3 光纤通信特点和应用光纤通信特点和应用光纤通信特点和应用光纤通信特点和应用1.4 1.4 光纤通信发展趋势光纤通信发展趋势光纤通信发展趋势光纤通信发展趋势1.5 1.5 光纤通信认知光纤通信认知光纤通信认知光纤通信认知小结、习题小结、习题小结、习题小结、习题 4 4第4页1.1 光纤通信及其系统组成光纤通信及其系统组成1、基本概念、基本概念光纤通信基本特征光纤通信基本特征光纤通信基本特征光纤通信基本特征 1.1.使用激光器产生激光作为信息载体使用激光器产生激光作为信息载体使用激光器产生激光作为信息载体使用激光器产生激光作为信息载体 2.2.使用光导纤维作为传输光波信号通信介质使用光导纤维作为传输光波信号通信介质使用光导纤维作为传输光波信号通信介质使用光导纤维作为传输光波信号通信介质5 5第5页 图1-1-1 光纤与电话双绞线对比图6 6第6页2、光纤通信系统组成、光纤通信系统组成图图1-1-21-1-2所表示是简化光纤通信系统模型，由图中能够看所表示是简化光纤通信系统模型，由图中能够看出一个光纤通信系统通常由电发射机、光发射机、光接收出一个光纤通信系统通常由电发射机、光发射机、光接收机、电接收机和由光纤组成光缆等组成。机、电接收机和由光纤组成光缆等组成。7 7第7页1.2 光纤通信发展历史光纤通信发展历史2020世纪世纪5050年代对通信技术提出了新要求年代对通信技术提出了新要求,于是人们提出光纤通信构想于是人们提出光纤通信构想u通信容量近一步扩大（当初通信系统容量通信容量近一步扩大（当初通信系统容量100Mb/s.km）u通信中继距离深入延长（当初中继距离通信中继距离深入延长（当初中继距离1km）u可靠性深入提升（电通信易受电磁干扰）可靠性深入提升（电通信易受电磁干扰）8 8第8页人们思索使用光通信出发点：光波频率范人们思索使用光通信出发点：光波频率范围较广，能够处理电通信频谱资源不足问围较广，能够处理电通信频谱资源不足问题，扩展通信带宽。题，扩展通信带宽。9 9第9页光纤通信初创阶段光纤通信初创阶段(1960-1976)实现光纤通信两大关键技术实现光纤通信两大关键技术u适当光源：必须是相干光，频率和方向单适当光源：必须是相干光，频率和方向单一性很好，适合信息调制一性很好，适合信息调制u适当传输介质：对光信号传输损耗小适当传输介质：对光信号传输损耗小1010第10页光纤通信初创阶段光纤通信初创阶段(1960-1976)实现光纤通信两大关键技术实现光纤通信两大关键技术u适当光源：必须是相干光，频率和方向单适当光源：必须是相干光，频率和方向单一性很好，适合信息调制一性很好，适合信息调制u适当传输介质：对光信号传输损耗小适当传输介质：对光信号传输损耗小1111激光激光低损耗光纤低损耗光纤第11页1960196019601960年年年年,美国人梅曼创造第一台红宝石激光器美国人梅曼创造第一台红宝石激光器美国人梅曼创造第一台红宝石激光器美国人梅曼创造第一台红宝石激光器 。1966196619661966年，英籍华人高锟指出：假如能够降低玻璃年，英籍华人高锟指出：假如能够降低玻璃年，英籍华人高锟指出：假如能够降低玻璃年，英籍华人高锟指出：假如能够降低玻璃中杂质含量，就能够制造出损耗低于中杂质含量，就能够制造出损耗低于中杂质含量，就能够制造出损耗低于中杂质含量，就能够制造出损耗低于20dB/km20dB/km20dB/km20dB/km光纤。光纤。光纤。光纤。1970197019701970年是使光纤通信发展出现跨越一年，美国康年是使光纤通信发展出现跨越一年，美国康年是使光纤通信发展出现跨越一年，美国康年是使光纤通信发展出现跨越一年，美国康宁企业研制出了损耗系数为宁企业研制出了损耗系数为宁企业研制出了损耗系数为宁企业研制出了损耗系数为20dB/km20dB/km20dB/km20dB/km光纤，同年，光纤，同年，光纤，同年，光纤，同年，美贝尔企业研制出使用寿命长达几小时半导体激美贝尔企业研制出使用寿命长达几小时半导体激美贝尔企业研制出使用寿命长达几小时半导体激美贝尔企业研制出使用寿命长达几小时半导体激光器。光纤通信从此进入飞速发展。光器。光纤通信从此进入飞速发展。光器。光纤通信从此进入飞速发展。光器。光纤通信从此进入飞速发展。1212第12页光纤通信发展阶段光纤通信发展阶段(1976-1986)影响光纤通信系统性能主要参数影响光纤通信系统性能主要参数u色散：因为光波长（频率）和传输方向单色散：因为光波长（频率）和传输方向单一性不够而引发传输过程中波形失真，造一性不够而引发传输过程中波形失真，造成误码。成误码。u损耗：光信号在光纤中传输时能量损耗。损耗：光信号在光纤中传输时能量损耗。1313第13页提升性能主要方法：提升性能主要方法：u选择色散和损耗较少波段：选择色散和损耗较少波段：0.8m，1.3m（最低色散）（最低色散）和和 1.5m（最低损耗）（最低损耗）u研制更加好性能光纤：深入降低杂质和研制更加好性能光纤：深入降低杂质和OH-离子含量，创造色散位移光纤离子含量，创造色散位移光纤1414第14页光纤通信新技术光纤通信新技术(1986-)u容量扩大：时分复用向超高速发展，波分容量扩大：时分复用向超高速发展，波分复用向密集化方向发展。复用向密集化方向发展。u新型光纤研制：非零色散光纤，无水吸收新型光纤研制：非零色散光纤，无水吸收峰光纤峰光纤u光纤接入网：光纤接入家庭光纤接入网：光纤接入家庭u全光通信网：研制各种光器件，使得光信全光通信网：研制各种光器件，使得光信息交换，处理全部在光域内进行息交换，处理全部在光域内进行1515第15页1.3 光纤通信特点和应用优点光纤通信特点和应用优点1.光纤通信主要优点有光纤通信主要优点有 传输频带宽，通信容量大。传输频带宽，通信容量大。传输衰减小，传输距离长。传输衰减小，传输距离长。抗电磁干扰，传输质量好。抗电磁干扰，传输质量好。体积小、重量轻、便于施工。体积小、重量轻、便于施工。原材料丰富，节约有色金属，有利于原材料丰富，节约有色金属，有利于环境保护。环境保护。1616第16页2.光纤通信应用光纤通信应用 光光纤纤通通信信应应用用非非常常广广泛泛,其其应应用用领领域域遍遍布布通通信信、交交通通、工工业业、医医疗疗、教教育育、航航空空航航天天和和计计算机等行业，并正在向更广更深层次发展算机等行业，并正在向更广更深层次发展.1)作为公用电信网传输线 2)满足不一样网络层面应用（关键网和局域网）3）综合数字业务（除电话、数字业务外，还包含可视电话、IPTV等业务）4）危险环境下通信线 5）应用于专网1717第17页1.4 光纤通信发展趋势光纤通信发展趋势1.时分复用时分复用(TDM)方式向超高速系统发展方式向超高速系统发展2.波分复用波分复用(WDM)方式向密集化方向发展方式向密集化方向发展 3.新型光纤不停发展新型光纤不停发展4向宽带光纤接入网方向发展向宽带光纤接入网方向发展5新型器件和高新技术在光纤通信系统应新型器件和高新技术在光纤通信系统应用用6全光通信网络全光通信网络1818第18页1.5 光纤通信认知光纤通信认知光纤和光缆光纤和光缆光纤光纤桶装光纤及其局部放大图桶装光纤及其局部放大图 1919第19页二次涂覆主要采取以下两种保护结构二次涂覆主要采取以下两种保护结构（a a）紧套结构）紧套结构 （b b）松套结构）松套结构图图1-5-2 1-5-2 光纤保护结构示意图光纤保护结构示意图 2020第20页光缆芯线光缆芯线再加上再加上加强元件加强元件加强元件加强元件和和保护层保护层保护层保护层组成光缆。光缆组成光缆。光缆结构是依据其应用条件和环境确定，习惯上分为室结构是依据其应用条件和环境确定，习惯上分为室内光缆和室外光缆。内光缆和室外光缆。室外光缆主要有以下几个含有代表性结构形式，如室外光缆主要有以下几个含有代表性结构形式，如图图1-5-31-5-3所表示所表示 2121第21页光源和光电检测器光源和光电检测器图图图图1-5-5 1-5-5 光发射接收模块光发射接收模块光发射接收模块光发射接收模块2222第22页光纤连接光纤连接 光纤与光纤永久性连接通常采取光纤熔接机高频电弧放电熔接.光纤熔接机以下列图2323第23页光纤适配器 活动连接能够采取活动连接器,下列图为FC/PC型活动连接器 2424第24页无源光器件除了光纤连接器还有:光纤耦合器 光衰减器光衰减器 光隔离器光隔离器 光开关 等等2525第25页