信息与通信光纤通信绪论新版本.pptx
《信息与通信光纤通信绪论新版本.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《信息与通信光纤通信绪论新版本.pptx(55页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、课程基本情况n教材:光纤通信聂兵n 北京理工大学出版社n参考书目:n刘增基:光纤通信n李玉权:光波导理论与技术n先修课程:n信号与系统 n概率论与随机过程n通信原理n电磁场与微波技术 n数字与模拟电路 n计算机网络课程准备课程学习意义n自20世纪90年代以来,光纤通信一直以惊人的速度发展着,为通信网络提供了难以想象的传输带宽,成为信息网络最主要的传输手段;n目前,在世界范围内都形成拥有巨大传输带宽的光纤通信网络;n光纤通信系统不仅在骨干网中发挥着重要的作用,其巨大带宽使得光纤称为用户宽带接入的终极解决方案,例如光纤到户(FTTH)能够为用户提供视频数据和语音服务;n本课程能够为今后工作打下良好
2、基础。课程主要内容 光纤通信系统是以光纤为传输媒介,光波为载波的通信系统。主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。本课程将系统讲叙它们的基本原理和关键技术。n内容内容光纤光缆,光纤光缆,光无源器件光无源器件光发射机光发射机光接收机光接收机光纤系统光纤系统,系统系统设计设计新技术新技术11 光纤通信发展的历史和现状光纤通信发展的历史和现状 1.1.1 探索时期的光通信探索时期的光通信 1.1.2 现代光纤通信现代光纤通信 1.1.3 国内外光纤通信发展的现状国内外光纤通信发展的现状1 2 光纤通信的优点和应用光纤通信的优点和应用 1.2.1 光通信与电通信光通信与电通信 1.2.2 光纤
3、通信的优点光纤通信的优点 1.2.3 光纤通信的应用光纤通信的应用1 3 光纤通信系统的基本组成光纤通信系统的基本组成 1.3.1 发射和接收发射和接收 1.3.2 基本光纤传输系统基本光纤传输系统 1.3.3 数字通信系统和模拟通信系统数字通信系统和模拟通信系统第第 1 章章 概概 论论n光通信的相关定义光通信的相关定义n光通信光通信:指一切运用光作为载体而传送信息的所有通信方式的总称。包括:大气、光波导。n早期的光通信早期的光通信通信方式通信方式中国古代用“烽火台”报警通过手势传递信息1.1光纤通信的发展与现状1.1.1 探索时期的光通信探索时期的光通信缺点缺点低数据速率误码率高集成度低光
4、电话(photophone)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”。贝尔光电话是现代光通信的雏型贝尔光电话是现代光通信的雏型。p贝尔光电话系统:贝尔光电话系统:调制信号调制信号:话音(强弱、频率)-音膜振动(强弱、频率);载波信号:载波信号:入射到音膜上并被反射的光(强弱、频率);信道:信道:无线信道(空气);解调解调:光电检测将光信号(强弱、频率)转变为电信号(强弱、频率),电信号激励听筒振动(强弱、频率)缺点缺点传播距离短易受气候影响。无实用性。1.1.2 现代光纤通信现代光纤通信 现代光通信要求对光波进行高速调制,使其承载高速数据信息。现代光通信要求对光
5、波进行高速调制,使其承载高速数据信息。1960年美国物理学家梅门(Theodore Harold Maiman)成功地使红宝石振荡产生雷射光,发明了激光器;1960年1970年,许多应用考虑采用激光器;其中之一是以可见光为载体,以大气为传输媒质进行无线通信。这个提议遇到的困难是:(1)只有在清澈的大气条件下才能进行高效的传输;(2)传输范围在视距范围内。面对无线光通信遇到的难题,人们把视线转向了有线光通信,但路经损耗是限制早期光纤通信投入使用的最大障碍,而而光通信一度因没找到稳定合适的传输介质,发展进入瓶颈。1966年,英籍华裔学者英籍华裔学者高锟高锟(C.K.Kao)和霍克哈姆和霍克哈姆(C
6、.A.Hockham)发表了关于传输介质新概念的论文,指出了利用光纤(Optical Fiber)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光纤通信的基础。指明通过指明通过“原材料的提纯制造出适合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于长距离通信使用的低损耗光纤”这一这一发展方向。发展方向。1.1.2 现代光纤通信现代光纤通信n高锟:高锟:q1933年生于上海,人称年生于上海,人称“光纤之光纤之父父”,曾任香港中文大学校长。,曾任香港中文大学校长。q1966年,在英国标准电信研究所年,在英国标准电信研究所工作的高锟提出了用石英玻璃代工作的高锟提出了用石英玻璃代替铜线的
7、大胆设想:替铜线的大胆设想:利用玻璃清利用玻璃清澈、透明的性质,使用光来传送澈、透明的性质,使用光来传送信号信号,高锟经过深入的理论研究,高锟经过深入的理论研究,充分论证了光导纤维的可行性。充分论证了光导纤维的可行性。光纤通信发明家光纤通信发明家高锟高锟(左左)1998年在英国接受年在英国接受IEE授予的奖章授予的奖章高锟高锟(左左)从瑞典国王手中接从瑞典国王手中接过过2009诺贝尔物理学奖诺贝尔物理学奖 1970年,年,光纤光纤研制取得了重大突破研制取得了重大突破-光纤衰减光纤衰减 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
8、阶段。把光纤通信的研究开发推向一个新阶段。1972年,康宁公司高纯石英多模光纤损耗降低到4 dB/km。1973 年,美国贝尔(Bell)实验室的光纤损耗降低到2.5dB/km。1974 年降低到1.1dB/km。1976 年,日本电报电话(NTT)公司将光纤损耗降低到0.47 dB/km(波长1.2m)。在以后的 10 年中,波长为1.55 m的光纤损耗:1979 年是0.20 dB/km,1984年是0.157 dB/km,1986 年是0.154 dB/km,接近了光纤最低损耗的理论极限光纤最低损耗的理论极限。1.1.2 现代光纤通信现代光纤通信 1970 年,光纤通信在年,光纤通信在光
9、器件光器件取得了实质性的进展取得了实质性的进展 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室温温下下连连续续振振荡荡的镓铝砷(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。1973 年,半导体激光器寿命达到7000小时。1976年,日本电报电话公司研制成功发射波长为1.3 m的铟镓砷磷(InGaAsP)激光器。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(AT&T)公司和日本电报电话公司研制成功发射波长为1.55 m的连续振荡半导体激光器。1.1.2 现代光纤通信现代
10、光纤通信 由于光纤和半导体激光器的技术进步,使由于光纤和半导体激光器的技术进步,使 1970 年成年成为光纤通信发展的一个重要里程碑为光纤通信发展的一个重要里程碑 实用实用光纤通信系统光纤通信系统的发展的发展 1976 年,美国在亚特兰大(Atlanta)进行了世世界界上上第第一一个个实实用光纤通信系统的现场试验用光纤通信系统的现场试验。1980 年,美国标准化FT-3光纤通信系统投入商业应用。1976 年和 1978 年,日本先后进行了速率为34 Mb/s的突变型多模光纤通信系统,以及速率为100 Mb/s的渐变型多模光纤通信系统的试验。1983年铺设了纵贯日本南北的光缆长途干线。随后,由美
11、、日、英、法发起的第一条横跨大西洋 TAT-8海底光缆通信系统于1988年建成。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。从此,海底光缆通信系统的建设得到了全面展开,促进了全球通信网的发展。光纤通信的发展可以粗略地分为三个阶段光纤通信的发展可以粗略地分为三个阶段:第一阶段(19661976年),这是从基础研究到商业应用的开发时期。第二阶段(19761986年),这是以提高传输速率和增加传输距离为研究目标和大力推广应用的大发展时期。第三阶段(19861996年),这是以超大容量超长距离为目标、全面深入开展新技术研究的时期。1.1.2 现代光纤通信现代光纤通信当今
12、世界范围的光纤通信系统当今世界范围的光纤通信系统海底光缆及洲际通信网光纤通信发展现状光纤通信发展现状q国际国际n整个行业整个行业2003年起全面复苏年起全面复苏n大量新技术出现及进入实用大量新技术出现及进入实用n全球已敷设全球已敷设5亿公里光缆亿公里光缆q国内国内90年代已实现大的网络布局年代已实现大的网络布局(“八纵八纵”,“八横八横”)2006年西藏实现年西藏实现“镇镇通光缆镇镇通光缆”已铺设已铺设5千万公里光缆千万公里光缆 国内厂商纷纷国外国内厂商纷纷国外“拿单拿单”。光纤通信的光纤通信的分类和组成分类和组成n分类n按传输信号类型分q光纤模拟通信系统q光纤数字通信系统n按光波长和光纤类型
13、分q短波长(850nm)多模光纤通信系统q长波长(1310nm)多模光纤通信系统q长波长(1310nm)单模光纤通信系统q长波长(1550nm)单模光纤通信系统n按调制方式分q直接强度调制光纤系统q外调制光纤系统光纤通信的光纤通信的支撑技术支撑技术n光纤(第二章具体介绍)q传输特性:损耗,色散。由于损耗和色散会导致信号随距离的增加而产生连续的衰减和失真。n光源和光检测器q光源-半导体光源。如发光二极管和半导体激光器。q光检测器-将受到的光信号转为电信号,主要指标参数为接受灵敏度。n传输体制q为充分利用光纤信道的带宽,需要将众多数字信号复接成高速率信号,复接体制由准同步数字复接体制(PDH)改进
14、为同步数字序列(SDH)光纤通信的光纤通信的支撑技术支撑技术光放大器直接对光进行放大,简化系统使中继成本下降。WDM复用技术原理:波分复用是在一根光纤中耦合多个略为不同的波长,从而提高每根光纤的总带宽,应用WDM技术,可以充分利用光纤的有效带宽,降低线路投资以节约成本。优势:采用WDM技术提高带宽,比在单个波长上提高传输速率更加容易实现,因为随着单个波长传输速率的不断提高,许多光电器件的性能已明显不足,而WDM技术可降低这些器件在性能上的极高要求。1.2 光纤通信的优点和应用光纤通信的优点和应用n光纤通信的优点光纤通信的优点n成本低;玻璃光纤的原材料是二氧化硅,地球上含量丰富。体积小,重量轻;
15、强度大;光纤和光缆具有惊人的机械强度,而且十分柔软。n容量大;10Gbit/s的一对光纤可传送12万多路电话。n损耗低;n不易受温度变化影响;绝缘体;无电流、无泄漏、无耦合、可位于高功率传输线旁。抗干扰能力强;RFI、EMI、EMP。保密性能好;不易被监听。兼容性好;可与传统电子设备兼容。抗腐蚀;1.2.1 光纤通信的优点光纤通信的优点1.光纤的容量大“超高速公路”马路越宽,容许通过的车辆越多,交通运输能力也越大。如果把通信线路比作马路,那么应该说是通信线路的频带越宽,容许传输的信息越多,通信容量就越大。载波频率越高,频带宽度越宽。光光通通信信利利用用的的传传输输媒媒质质-光光纤纤,可可以以在
16、在宽宽波波长长范范围围内内获获得得很很小的损耗。小的损耗。部分电磁波频谱一些数值的定义字首符号倍数因数太T1012吉G109兆M106千k103分c10-2毫m10-3微10-6纳n10-9皮p10-12飞f10-15 光纤通信是以光纤为传输媒介,光波为载波的通信系统,其载波光波具有很高的频率(约1014Hz),因此光纤具有很大的通信容量。目前的光纤容量已经达到十多个Tbit/s2.损耗低、中继距离长“长跑健将”信号在传输线上传输,由于传输线本身的原因,强度将逐渐变弱,而且随着传输距离的增加,这种衰减会越来越严重。因此,长距离传输信息必须设立中继站,把衰减了的信号放大以后再转输。中继站越多,传
17、输线路的成本越高,维护越不方便,运行越不可靠。中继站的多少取决于中继距离的长短,中继距离的长度又受传输线路损耗的限制。1.2.1 光纤通信的优点光纤通信的优点 目前,实用的光纤通信系统使用的光纤多为石英光纤,此类光纤在1.55m波长区的损耗可低到0.18dB/km,比已知的其他通信线路的损耗都低得多,因此,由其组成的光纤通信系统的中继距离也较其它介质构成的系统长得多。例如,同轴电缆通信的中继距离只有几千米,最长的微波通信是 50 千米左右,而光纤通信系统的最长中继距离已达 300千米。1.2.1 光纤通信的优点光纤通信的优点 如果今后采用非石英光纤,并工作在超长波长(2m),光纤的理论损耗系数
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 信息 通信 光纤通信 绪论 新版本
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【精***】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【精***】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。