工程硕士光纤课件第一章.ppt

光纤通信系统,北京交通大学电子信息工程学院孙强 教授,1.1.1 光纤通信的概念,光纤通信是利用半导体激光器(Laser Diode,LD)或半导体发光二极管(LED)作为光源器件，把电信号转换成光信号并将其耦合进石英（或塑料）光纤中进行传输，在接收端使用半导体检测器件(检波器)，如雪崩光电二极管(APD)或光电二极管(PIN)等，将光信号再还原为电信号的一种通信方式,1.1.2 伟大的发明,希尔多梅曼（Theodore H.Maiman）192720061960年7月7日 成功制成了世界上第一台红宝石激光器Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation,受激辐射式光频放大器，激光器,英藉华人高锟（K.C.Kao）1933 1966年7月，发表了光频率的介质纤维表面波导。1970年光纤和激光器实现了重大突破。,1999年底，全国光缆总长度达125万公里。2003年底，全国光缆总长度达270万公里。2010年 全国有望达到2900万芯公里 2003年底，中国的国际出口带宽达到27216兆,中日光缆 中国上海和日本宫崎全长1260km565Mbits两对光纤1993年12月开通。,中美海底光缆 1997年12月开工 2000年12月开通北线上的韩国釜山和日本千仓南线上的日本冲绳和美国关岛容量为南北线各80Gb/s光缆总长度26000公里在中国大陆和美国大陆各设两个登陆站,亚欧3号海底光缆汕头登陆局和上海登陆局光缆总长度约为36000公里1999年年底投入使用40Gbit/s,通信用光纤产品的全球消费额1975年 250万美元2000年 158亿美元2025年 7390亿美元,1.2 光纤通信使用的频段,电磁波谱,目前光纤通信使用的光源的波长范围是在近红外区内，即0.81.8m。其中短波段光波的波长0.85m，长波段光波的波长为1.31m和1.55m，这是目前所采用的三个通信窗口。,1.3 光纤通信的优点,经济优点(1)频率资源丰富，通信容量极大(2)无中继通信距离长(3)节约铜(铝)和铅(4)抗干扰能力强、保密性能好(5)光缆耐腐蚀、重量轻、体积小,1.3 光纤通信的优点,技术优势(1)数字光纤传输系统很容易与程控交换机相连接。而主要用于模拟通信的同轴电缆，很难满足数字化的要求。(2)数字光纤传输设备采用了专用超大规模数字集成电路和混合集成电路，以及表面安装技术，使设备的可靠性大大提高。(3)由于数字光纤传输系统采用PCM技术，因而可以方便地利用终端设备上的计算机实现全系统的监测与监控,1.3 光纤通信的优点,(4)扩容方便。扩容时只要增加若干光、电设备，不必更换光缆，不必增加中继站数量(5)利用“插入毕特”的线路码型，可以方便地解决“区间通信”问题和任意上下话路问题。(6)光纤/同轴电缆混合（Hybrid fiber coax,HFC）技术广泛的应用于有线电视网中。(7)波分复用（Wavelenth Division Multiplex,WDM）技术使得光纤通信的容量大幅度提高而不用增加光纤芯数。,1.4 光纤通信系统的基本结构,数字光纤通信系统,1.4 光纤通信系统的基本结构,模拟光纤通信系统,前,端,设,备,同,轴,网,光,发,射,机,光,接,收,机,光,分,路,器,光缆,前,端,设,备,同,轴,网,络,光,发,射,机,光,接,收,机,光,分,路,器,模拟光纤通信系统,光缆,1.5 光纤通信系统的应用,1.用于市话中继线2.用于长途干线通信 3.用于高质量彩色电视传输4.用于工业生产现场监视和调度5.用于交通监视控制指挥6.用于城镇有线电视网、共用天线(CATV)系统7.用于光纤局域网8.用于特殊场合,