光纤通信技术基础绪论

*光纤通信技术基础哈尔滨 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 大学信息与通信工程学院主讲：张雅彬*第1章绪论第2章光纤和光缆第4章光源与光发送机第5章光电检测器与光接收机第3章光无源器件第6章光放大器第y章OTDR第7章SDH—光同步数字网第8章IM-DD光纤通信系统及 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ※※※※※×※××※课程内容*第1章绪论1.1光纤通信光纤通信的定义光纤通信技术的发展历史、意义、发展趋势光纤通信系统的优点光纤通信系统的基本组成1.2光纤通信的带宽优势光纤通信所用光波段为什么光纤通信系统具有最高的信息运载能力*1.1光纤通信一.定义以光波为载波、光纤为传输媒介的通信方式。1.人类通信技术的发展：19世纪30年代，电报1.1光纤通信二.意义1876年，电话1940双绞线→同轴电缆1948年，微波系统总之，1830年之后的一百多年时间里（1830-1966），电话、电视、广播等技术广泛应用，电子作为通信载体，为社会发展做出巨大贡献。1.1光纤通信通信容量的变化2.为什么出现光纤通信对通信质量、信息质量要求越来越高，信息爆炸式增长1.1光纤通信美RMK公司，给出1998～2002年世界通信业务量：电子载体这种信道，极限10Gb/s→“电子瓶颈”1998：11999：1002000：3002001：7002002：2500数据业务爆炸式增长，光通信是唯一的出路20世纪信息领域的一个里程碑“以光代电”是通信领域的一场深刻革命把信息领域带入到光子时代通信载体：1.1光纤通信3.意义电子→光子贝尔光话系统1.1光纤通信三.发展1880年贝尔发明了光电话。1.1光纤通信怎样传输光？？介质？1951年，设计出第一个光导纤维镜1953年，NarinderKapaly“光纤”问题：光衰减！→走入低潮1960年，发明第一台红宝石激光器真正的光通信是从1966年开始的。1.1光纤通信“光纤之父”高锟2009高锟获诺贝尔奖1.1光纤通信华裔英国科学家高锟发 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 了一篇具有里程碑意义的 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 DielectricFiberSurfacewaveguidesforopticalfrequencies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，可以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。*1998年在英国接受IEE授予的奖章1.1光纤通信1970年，美国康宁(Corning)公司研制成功损耗20dB/km的石英光纤。1972年，4dB/km1990年，0.14dB/km接近了光纤损耗的理论极限1970年，作为光纤通信用的光源也取得了实质性的进展。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。1970年被称为光纤通信元年。第一阶段（1966～1976）：从基础研究到商业应用的开发时期1976年，美国在亚特兰大进行了世界上第一个实用光纤通信系统的现场试验，速率为44.7Mb/s，传输距离约10km。1.1光纤通信总的来说，这一阶段实现了多模、短波长（850nm）低速率（45，34Mb/s）的通信系统，无中继距离10km；同时半导体光源、检测器也有所突破。1.1光纤通信光纤通信系统性能的进展第二阶段（1976～1986）：以提高传输速率和增加传输距离为目标的大力推广应用的大力发展时期。1.1光纤通信美国很快敷设了东西干线和南北干线，穿越22个州光缆总长达5×104km。1983年日本敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线，全长3400km，初期传输速率为400Mb/s，后来扩容到1.6Gb/s。光纤从多模发展到单模，工作波长从短波长发展到了长波长（1310，1550nm），传输速率140～565Mb/s，无中继传输距离50～100km第三阶段（1986～2000）：以超大容量、超长距离为目标的全面深入开展新技术研究时期。这个时期，实现了1.55μm色散移位单模光纤通信，速率达2.5～10Gb/s，无中继传输距离100～150km。1.1光纤通信第一条横跨大西洋TAT-8海底光缆通信系统于1988年建成，全长6400km；第一条横跨太平洋TPC-3/HAW-4海底光缆通信系统于1989年建成，全长13200km。1996年TAT-12，TAT-13的项目连接了美国和欧洲。第四阶段（2000～）对新技术开发、应用，实用化阶段1.1光纤通信WDM,DWDM,EDFA，孤子，相干通信，光接入技术，全光技术（光存储，光交换，光编码）光纤通信发展四个阶段1966---1976年,是从基础研究到商业应用的开发时期。1976---1986年是以提高传输速率和增加传输距离为目的的大力发展时期。1986----2000年是以实现超大容量超长距离为目标的全面深入开展新技术研究时期。2000～对新技术开发、应用，实用化阶段1.1光纤通信1.1光纤通信上世纪70年代以来，光纤通信的发展速度之快令人震惊，可以说没有任何一种通信方式可与之相比拟。光纤通信已变成所有通信系统的最佳技术选择。世界光纤产值从96年92亿美元到2002年预计198亿美元，每6年翻一番现在世界上光纤生产速度为3200km/小时，即每天生产的光纤可绕地球两周目前光纤产量每年递增20~25%1.1光纤通信世界上所有新建的干线通信系统均采用光纤。由于波分复用技术和光纤技术的突飞猛进，现在一根光纤上的传输容量每9~12个月就翻一番。5Gb/s系统已在横跨太平洋的海底光缆系统(TPC-5/6)中使用。波分复用(WDM)系统也在海底光缆系统上使用。由于光电技术的发展和逐渐成熟，世界光纤市场和光电器件市场大幅增长，而市场价格却急剧下降。光纤通信产业方兴未艾，其旺盛的生命力令人振奋。光波是最高频率的电磁波，把光波作为载波其通信容量无可比拟。四.光纤通信的优点1.带宽宽，传输容量大1.1光纤通信光信道供应是无限的。1.1光纤通信2.损耗小、中继距离长、误码率小同轴线>5dB/km微波>1dB/km光纤0.2～0.5dB/km或更低1.1光纤通信通信手段传输容量(话路)/条中继距离/km1000km内中继器个数微波无线电9605020小同轴9604250中同轴180061600光缆19203033光缆14000(1Gb/s)84113.体积小、重量轻光纤的主要成分石英，密度比铜线要小，而单根光纤直径只有125μm，相当的细。1.1光纤通信4.抗电磁干扰性能好光纤由电绝缘的石英材料制成，光纤通信线路不受各种电磁场的干扰和闪电雷击的损坏。无金属光缆非常适合于存在强电磁场干扰的高压电力线路周围和油田、煤矿等易燃易爆环境中使用。1.1光纤通信5.泄漏小、保密性能好在光纤中传输的光泄漏非常微弱，即使在弯曲地段也无法窃听。没有专用的特殊工具，光纤不能分接，因此信息在光纤中传输非常安全，对军事、政治和经济都有重要的意义。1.1光纤通信6.节约金属材料，有利于资源合理使用。铜、铝、铅等金属材料，在地球上的储存量是有限的；而制造光纤的石英在地球上基本上是取之不尽的材料。制造中同轴电缆1km需要120kg铜和500kg铝；而制造8km光纤只需320g石英。“点石成金”1.1光纤通信7.均衡容易在应用频带内，光纤对每一频率损耗相等，不需在接收端幅度均衡，若需要均衡，一般也容易达到要求。1.1光纤通信五.光纤通信系统的基本组成工作方式：数字编码：信源编码（PCM），线路编码（5B6B）强度调制：用电信号直接调制光源的光强度，使光强度随电信号电流的变化而变化。直接检波：将光信号功率直接在光频上检出电信号电流。1.1光纤通信1.1光纤通信六.光纤通信网络-----三代网络技术比较1.1光纤通信全电网络，第一代网络，节点用电缆互连在一起，电缆是一种窄带线路，它的容量有限；电光网络，第二代网络，用一段段光纤取代电缆后构成的网络，现在正被广泛使用，因节点内仍是对电信号进行交换，所以称为电光网络全光网络，第三代网络，所有节点被不间断的光缆连接起来，节点内只对光信号进行交换，这就是未来的第三代网络。1.1光纤通信全光网络全光网络是光在传输、放大、中继、上下话路、交换、光存储、复用和解复用过程中完全是在光频范围内进行处理的网络。WDM技术加全光节点技术才是全光网络。1.1光纤通信全光网络最重要的优点是它的开放性。全光网络本质上是完全透明的，即对不同速率、协议、调制频率和制式的信号同时兼容，并允许几代设备（PDH/SDH/ATM）共存，并共同使用同一个光纤基础设施。全光网络结构上非常灵活，因此可以随时增加一些新节点，包括增加一些无源分路/合路器和短光纤，而不必安装另外的切换节点或者长光缆。全光网络与电光网络的显著不同之处在于它具有最少量的电/光和光/电转换。最重要的是没有一个节点为其他节点传输和处理信息服务。全光网络1.1光纤通信1.1光纤通信六.三大通信技术1.1光纤通信卫星系统与光纤网络速率信号延迟大气影响移动通信和光纤网络1.1光纤通信七.发展趋势1.1光纤通信三网融合示意图为了使有限而宝贵的网络资源最大程度地实现共享，避免大量低水平的重复建设，打破行业垄断和部门分割，三网融合是信息网发展的必然趋势1.2光纤通信的带宽优势一.光通信频率所处的位置光通信波长：0.8～1.8μm二.光纤中的光谱衰减Ep=hf=ΔE光子所拥有的频率使其具有能量，如果这个能量等于材料的能及差ΔE，这个光子就会被吸收。如果我们要减少或消除吸收，就是改变光频率或换另一种材料。1.2光纤通信的带宽优势1.2光纤通信的带宽优势三.光纤通信的带宽通信系统的主要特征就是它的运载信息的能力，而链路能力的主要限制可以由香农公式算出来。C=Bw×log2(1+SNR)C:运载信息能力，b/sBw:链路带宽，HzSNR：信噪比1.2光纤通信的带宽优势对信号带宽的估算，经验规则就是 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 通信系统运载信息的能力与带宽成正比。带宽与载体频率成正比。光纤通信系统的信息载体——光，是所有可用信号中具有最高频率的载体。因此，光纤通信具有最高运载信息能力。1.2光纤通信的带宽优势思考：计算一根光纤理论上的最大带宽；计算一根光纤可运载多少路电话的信息。1.2光纤通信的带宽优势