光纖通信第一章2014

1、BESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical CommunicationsBESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical Communications課程內(nèi)容：課程內(nèi)容：第一章第一章 概述概述 第二章第二章 光纖與光纜光纖與光纜 第三章第三章 通信用光器件通信用光器件 光纖通信發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀；光纖通信系統(tǒng)的特點(diǎn)與應(yīng)用；光纖通信系統(tǒng)的組成。光纖的基本原理；光纖的結(jié)構(gòu)與特征；光纖的傳輸特性；光纖的材料與制造；光纖的選擇；光纜。光源 光檢測器 光無源器件 光放大器BESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical Communications第四章第四章 光纖通信系統(tǒng)光纖通信

2、系統(tǒng)第五章第五章 光纖通信網(wǎng)絡(luò)光纖通信網(wǎng)絡(luò)光發(fā)送機(jī)；光接收機(jī)；線路碼型；光纖光纜的選型;系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通信網(wǎng)的發(fā)展趨勢；SDH傳送網(wǎng)；WDM光網(wǎng)絡(luò)； 光局域網(wǎng)和光城域網(wǎng)；寬帶光接入網(wǎng)；智能光網(wǎng)絡(luò)。課程內(nèi)容：課程內(nèi)容：BESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical Communications第六章第六章 光纖通信新技術(shù)光纖通信新技術(shù)課程內(nèi)容課程內(nèi)容光纖通信新技術(shù)；光纖通信的發(fā)展方向。BESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical Communications 第一章第一章 概述概述 2 2學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第二章第二章 光纖與光纜光纖與光纜 6 6學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第三章第三章 通信用光器件通信用光器

3、件 6 6學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第四章第四章 光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng) 8 8學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第五章第五章 光纖通信網(wǎng)絡(luò)光纖通信網(wǎng)絡(luò) 6 6學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第六章第六章 光纖通信新技術(shù)光纖通信新技術(shù) 2 2學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 學(xué)時(shí)分配（總學(xué)時(shí)：學(xué)時(shí)分配（總學(xué)時(shí)：3030學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）BESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical Communications實(shí)踐性教學(xué)安排（總學(xué)時(shí)：實(shí)踐性教學(xué)安排（總學(xué)時(shí)：6 6學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)一：數(shù)字信號(hào)光纖傳輸實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一：數(shù)字信號(hào)光纖傳輸實(shí)驗(yàn) 3 3學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 驗(yàn)證性驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)二：語音光傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二：語音光傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) 3 3學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 綜合性綜合性 BESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程

4、系Optical Communications電子通信系統(tǒng)（第四版），王曼珠等譯，電子工業(yè)出版社電子通信系統(tǒng)（第四版），王曼珠等譯，電子工業(yè)出版社光纖通信技術(shù)，徐公權(quán)等譯，機(jī)械工業(yè)出版社光纖通信技術(shù)，徐公權(quán)等譯，機(jī)械工業(yè)出版社光纖通信系統(tǒng)，李履信光纖通信系統(tǒng)，李履信 沈建華沈建華 編著，機(jī)械工業(yè)出版社編著，機(jī)械工業(yè)出版社光纖通信，光纖通信， Gerd Keiser Gerd Keiser 李玉權(quán)等譯，電子工業(yè)出版社李玉權(quán)等譯，電子工業(yè)出版社Optical Fiber Communications, Third Rdition, Gerd Keiser, The Optical Fiber Co

5、mmunications, Third Rdition, Gerd Keiser, The McGraw-Hill Companies, IncMcGraw-Hill Companies, Inc光纖通信技術(shù)，光纖通信技術(shù)， Djafar K.Mynbaev Djafar K.Mynbaev 徐公權(quán)等譯，機(jī)械工業(yè)出版社徐公權(quán)等譯，機(jī)械工業(yè)出版社Optical-Fiber Communications Technology, Djafar Optical-Fiber Communications Technology, Djafar K.Mynbaev,Lowell L.Scheiner,K.M

6、ynbaev,Lowell L.Scheiner,科學(xué)出版社科學(xué)出版社教學(xué)參考書教學(xué)參考書BESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical Communications網(wǎng)站BESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical CommunicationsBESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical CommunicationsBESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical CommunicationsBESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical Communications三系304教研室，辦公地址：1212張喆民聯(lián)系方式：聯(lián)系方式：BESTI 北京電子科技

7、學(xué)院 通信工程系Optical Communications1.1 光纖通信發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀；1.2 光纖通信系統(tǒng)的特點(diǎn)與應(yīng)用；1.3 光纖通信系統(tǒng)的組成BESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical Communications定義定義：光纖通信：光纖通信： 光纖通信系統(tǒng)：光纖通信系統(tǒng)： 1.1 1.1 光纖通信發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀光纖通信發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀BESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical Communications第一章 概述1.1 1.1 光纖通信發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀光纖通信發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀BESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical Communicat

8、ions第一章 概述 1.1 光纖通信發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀光纖通信發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀BESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical Communications第一章 概述BESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical Communications第一章 概述 1.2 光纖通信的發(fā)展概況光纖通信的發(fā)展概況BESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical Communications 1966 1966年年7 7月月，英藉、華裔學(xué)者高錕博士在，英藉、華裔學(xué)者高錕博士在PIEE PIEE 雜志雜志上發(fā)表了一篇十分著名的文章上發(fā)表了一篇十分著名的文章用于光頻的光纖表面波用于光頻的光纖

9、表面波導(dǎo)導(dǎo)，該文從理論上分析證明了用光纖作為傳輸媒體以，該文從理論上分析證明了用光纖作為傳輸媒體以實(shí)現(xiàn)光通信的可能性實(shí)現(xiàn)光通信的可能性，并設(shè)計(jì)了通信用光纖的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)了通信用光纖的波導(dǎo)結(jié)構(gòu) （即階躍光纖）。并（即階躍光纖）。并預(yù)言了光纖的衰耗系數(shù)降低到預(yù)言了光纖的衰耗系數(shù)降低到20dB/km 20dB/km 以下以下。 19701970年年，美國康寧公司生產(chǎn)出了每公里，美國康寧公司生產(chǎn)出了每公里衰減衰減20dB20dB的的光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維，同年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了，同年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了GaAlAsGaAlAs半導(dǎo)體激半導(dǎo)體激光器光器室溫下的連續(xù)工作。兩項(xiàng)成果問世，揭開了光纖通室溫下的

10、連續(xù)工作。兩項(xiàng)成果問世，揭開了光纖通信的序幕。信的序幕。第一章 概述 1.2 光纖通信的發(fā)展概況光纖通信的發(fā)展概況BESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical Communications 高錕，華裔物理學(xué)家，生于中高錕，華裔物理學(xué)家，生于中國上海，祖籍江蘇金山（今上海市金國上海，祖籍江蘇金山（今上海市金山區(qū)），擁有英國、美國國籍并持中山區(qū)），擁有英國、美國國籍并持中國香港居民身份，目前在香港和美國國香港居民身份，目前在香港和美國加州山景城兩地居住。高錕為光纖通加州山景城兩地居住。高錕為光纖通訊、電機(jī)工程專家，華文媒體譽(yù)之為訊、電機(jī)工程專家，華文媒體譽(yù)之為“光纖之父光纖之父”，曾任香

11、港中文大學(xué)校，曾任香港中文大學(xué)校長。長。2009年，與威拉德年，與威拉德博伊爾和喬博伊爾和喬治治埃爾伍德埃爾伍德史密斯共享諾貝爾物理史密斯共享諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。學(xué)獎(jiǎng)。BESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical Communications 低損耗的熔石英光纖和長壽命的半導(dǎo)體激光器的低損耗的熔石英光纖和長壽命的半導(dǎo)體激光器的研制成功研制成功 1973197319761976： 0.85 0.85 m 多模光纖多模光纖 速率：速率：5050100Mbit/S, 10km100Mbit/S, 10km中繼距離。中繼距離。 單模光纖單模光纖 最低色散波長（最低色散波長（1.31.3m m）

12、傳輸容量傳輸容量增加了近增加了近1010倍倍 1976197619821982 1.30 1.30mm 多模和單模光纖多模和單模光纖 速率速率 140Mbit/S, 20 140Mbit/S, 2050km50km中繼距離。中繼距離。 第一章 概述 1.1光纖通信發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀光纖通信發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀BESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical Communications 最低損耗波長（最低損耗波長（1.55 1.55 m m），使無中繼傳輸距），使無中繼傳輸距離和傳輸容量又提高好幾倍。離和傳輸容量又提高好幾倍。 1982198219881988 1.310 1.310 m 實(shí)用

13、化單模光纖實(shí)用化單模光纖 準(zhǔn)同步數(shù)字體系（準(zhǔn)同步數(shù)字體系（PDHPDH）, 50km, 50km中繼距離。中繼距離。 光纖放大器、波分復(fù)用技術(shù)單模光纖光纖放大器、波分復(fù)用技術(shù)單模光纖 光纖放大器光纖放大器 波分復(fù)用波分復(fù)用 同步數(shù)字體（同步數(shù)字體（SDHSDH）, , 2.5Gbit/s 2.5Gbit/s高傳輸率容量（高傳輸率容量（100Gb/s100Gb/s） 80km 80km中中繼距離無中繼長距離（繼距離無中繼長距離（100km100km）。）。第一章 概述 1.1光纖通信發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀光纖通信發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀BESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical Communica

14、tions第五代光通信第五代光通信 相干光通信和孤立子光通信是第五代光通信，是相干光通信和孤立子光通信是第五代光通信，是跨入下世紀(jì)的光纖通信。跨入下世紀(jì)的光纖通信。 光強(qiáng)度調(diào)制方式和直接檢測方式的非相干光光強(qiáng)度調(diào)制方式和直接檢測方式的非相干光 相位調(diào)制方式和差分檢測方式的相干光可使信號(hào)相位調(diào)制方式和差分檢測方式的相干光可使信號(hào)傳遞得更遠(yuǎn)。傳遞得更遠(yuǎn)。 第一章 概述 1.2 光纖通信的發(fā)展概況光纖通信的發(fā)展概況BESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical Communications第一章 概述 1.1 光纖通信發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀光纖通信發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀BESTI 北京電子科技學(xué)院 通信

15、工程系Optical Communications第一章 概述 1.1 光纖通信發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀光纖通信發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀BESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical Communications第一章 概述 1.2 光纖通信的發(fā)展概況光纖通信的發(fā)展概況BESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical Communications第一章 概述 1.1 光纖通信發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀光纖通信發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀BESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical Communications第一章 概述 1.1 光纖通信發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀光纖通信發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀容量的發(fā)展過程容量的發(fā)展過程B

16、ESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical Communications業(yè)務(wù)種類業(yè)務(wù)種類模擬與數(shù)字應(yīng)用的比例變化模擬與數(shù)字應(yīng)用的比例變化第一章 概述 1.1 光纖通信發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀光纖通信發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀BESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical Communications運(yùn)營商歷年光纖需求量(單位：萬芯公里)BESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical CommunicationsBESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical Communications1.2 1.2 光纖通信系統(tǒng)的特點(diǎn)與應(yīng)用光纖通信系統(tǒng)的特點(diǎn)與應(yīng)用1.2.1 1.2.1 特點(diǎn)：

17、特點(diǎn)： 波長波長1.3-1.6um1.3-1.6um，3E14 Hz 300000GHz 3E14 Hz 300000GHz 傳輸頻帶寬是微波頻率的傳輸頻帶寬是微波頻率的1000-100001000-10000倍倍光纜有多根光纖，高至光纜有多根光纖，高至10001000根根波分復(fù)用波分復(fù)用 128-200 128-200個(gè)波長個(gè)波長 Presented By The Fiber Optic Association2004, The Fiber Optic Association, Inc.Fiber Has More CapacityThis single fiber can carry mo

18、re communications than the giant copper cable!p n u m k M G T第一章 概述BESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical Communications 1310nm 0.35dB/km 1550nm 0.2dB/km 100 1310nm 0.35dB/km 1550nm 0.2dB/km 100200km200km 超低損耗光纖：超低損耗光纖：3000km3000km。光在光在SiOSiO2 2中傳輸，不受電磁場干擾?？晒ぷ髟趶?qiáng)中傳輸，不受電磁場干擾?？晒ぷ髟趶?qiáng)電、雷擊、核輻射環(huán)境。電、雷擊、核輻射環(huán)境。 光纖細(xì)、光纜輕光纖

19、細(xì)、光纜輕節(jié)約有色金屬和能源經(jīng)濟(jì)效益好；節(jié)約有色金屬和能源經(jīng)濟(jì)效益好；傳輸中光能泄露極微，難被非接觸竊聽。但已有傳輸中光能泄露極微，難被非接觸竊聽。但已有竊取信號(hào)方法。竊取信號(hào)方法。第一章 概述 1.2 1.2 光纖通信系統(tǒng)的特點(diǎn)與應(yīng)用光纖通信系統(tǒng)的特點(diǎn)與應(yīng)用BESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical Communications1.2.2 1.2.2 應(yīng)用：應(yīng)用：通信網(wǎng)：通信網(wǎng)：全球通信網(wǎng)、公共電信網(wǎng)、專用網(wǎng)、特殊通信網(wǎng)全球通信網(wǎng)、公共電信網(wǎng)、專用網(wǎng)、特殊通信網(wǎng)計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)：計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)：光以太網(wǎng)、城域網(wǎng)光以太網(wǎng)、城域網(wǎng)有線電視網(wǎng)：有線電視網(wǎng)：CATVCATV、雙

20、向多功能網(wǎng)、雙向多功能網(wǎng)接入網(wǎng)：接入網(wǎng)：電話、數(shù)據(jù)、視頻、多媒體電話、數(shù)據(jù)、視頻、多媒體第一章 概述 1.2 1.2 光纖通信系統(tǒng)的特點(diǎn)與應(yīng)用光纖通信系統(tǒng)的特點(diǎn)與應(yīng)用目前應(yīng)用分類：BESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical Communications1.3 1.3 光纖通信系統(tǒng)的組成光纖通信系統(tǒng)的組成低速低速電信號(hào)電信號(hào)高速高速電信號(hào)電信號(hào)復(fù)用復(fù)用光發(fā)送光發(fā)送單元單元解復(fù)用解復(fù)用光接收光接收單元單元光信號(hào)光信號(hào)光信號(hào)光信號(hào)高速高速電信號(hào)電信號(hào)低速低速電信號(hào)電信號(hào)高速高速電信號(hào)電信號(hào)復(fù)用復(fù)用光接收光接收單元單元解復(fù)用解復(fù)用光發(fā)送光發(fā)送單元單元光信號(hào)光信號(hào)光信號(hào)光信號(hào)高速高速電信號(hào)電

21、信號(hào)低速低速電信號(hào)電信號(hào)低速低速電信號(hào)電信號(hào) 光纖通信系統(tǒng)主要包括三大部分：光發(fā)送、光纖通信系統(tǒng)主要包括三大部分：光發(fā)送、光接收和光傳輸設(shè)備。光接收和光傳輸設(shè)備。系統(tǒng)的組成：系統(tǒng)的組成：第一章 概述BESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical Communications第一章 概述 1.3 1.3 光纖通信系統(tǒng)的組成光纖通信系統(tǒng)的組成BESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical Communications10110710210610310510410410510310610210710110810010910-1101010-2101110-3101210-4101310-5101410-61015自由空間波長（自由空間波長（m）電力、電話電力、電話無線電、電視無線電、電視微波微波紅外紅外可見光可見光雙鉸線雙鉸線同軸電纜同軸電纜衛(wèi)星衛(wèi)星/微波微波AM無線電無線電FM無線電無線電頻段頻段劃分劃分傳傳輸輸介介質(zhì)質(zhì)電磁波譜的劃分電磁波譜的劃分第一章 概述 1.3 1.3 光纖通信系統(tǒng)的組成光纖通信系統(tǒng)的組成光纖通信的工作波長光纖通信的工作波長BESTI 北京電子科技學(xué)院 通信工程系Optical Communications電磁波波譜圖電磁波波譜圖第一章 概述 1.3 光纖通信系統(tǒng)的組成光纖通信系統(tǒng)的組成