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1、第4章光纖通信系統(tǒng)第4章光纖通信系統(tǒng)本章內容：43>.1光纖通信概述4.2光纖和光纜4.3光纖傳輸設備4.4光纖通信網絡4.5光纖通信的新發(fā)展4.1光纖通信概述我國古代使用的烽火臺就是大氣光通信的最好例子。后來的手旗、燈光甚至交通紅綠燈等均可劃入光通信的范疇。望遠鏡的出現(xiàn)，又極大地延長了這種目視光通信的距離。1880年，美國人貝爾(Bell)發(fā)明了用光波作載波傳送話音的“光電話”。這種光電話利用太陽光或弧光燈作光源，通過透鏡把光束聚焦在送話器前的振動鏡片上，使光強度隨話音的變化而變化，實現(xiàn)話音對光強度的調制。在接收端，用拋物面反射鏡把從大氣

2、傳來的光束反射到硅光電池上，使光信號變換為電流，傳送到受話器。它證明了用光波作為載波傳送信息的可行性。貝爾電話系統(tǒng)貝爾光電話和烽火報警一樣，都是利用大氣作為光通道，這種光波傳播易受氣候的影響，在大霧天氣，它的可見度距離很短，遇到下雨下雪天也有影響。1966年英籍華人高琨博士提出光導纖維的概念在全世界范圍內掀起了發(fā)展光纖通信的高潮。利用光導纖維作為光的傳輸媒介的光纖通信,其發(fā)展只有近四十年的歷史。隨著技術的進步和大規(guī)模產業(yè)的形成，光纖價格不斷下降，應用范圍不斷擴大：從初期的市話局間中繼到長途干線進一步延伸到用戶接入網，從數字電話到有線電視(C

3、ATV)，從單一類型信息的傳輸到多種業(yè)務的傳輸。目前光纖已成為信息寬帶傳輸的主要媒質，光纖通信系統(tǒng)將成為未來國家信息基礎設施的支柱。光纖通信系統(tǒng)是以光導纖維和激光技術、光電集成技術為基礎發(fā)展起來的通信系統(tǒng)，它具有頻帶寬、重量輕、體積小、節(jié)省能源，主要用于大容量國際、國內長途通信干線，也用于短局間中繼。我國今后不再敷設新的長途電纜線路，而全部采用光纜。光纖通信的發(fā)展可分為以下幾代進程:第一代光纖通信系統(tǒng)，是以1973～1976年的850nm波長的多模光纖通信系統(tǒng)為代表。第二代光纖通信系統(tǒng)，是20世紀70年代末,80年代初的多模和單模光纖通信系

4、統(tǒng)。第三代光纖通信系統(tǒng)，是20世紀80年代中期以后的長波長單模光纖通信系統(tǒng)。第四代光纖通信系統(tǒng)，是指進入20世紀90年代以后的同步數字體系光纖傳輸網絡。從通信網的發(fā)展來看第一代為純電信網第二代通信網僅僅是用光纖代替銅線，使通信網的性能得到了某種改善，而網絡的拓撲骨架基本上是之前的模式，光波通信的潛力尚未完全發(fā)揮。第三代通信網為全光通信網。1990年后，隨著光纖與光波電子技術的發(fā)展，新穎光纖與半導體功能光器件相繼問世，掀起了發(fā)展全光通信網的潮流。這種通信網中，不僅用光波系統(tǒng)傳輸信號，交換、復用、控制與路由選擇等亦全部在光域完成，由此構建真正的

5、光波通信網。5.1.1光纖通信的基本概念光纖通信是以光波為載頻，以光導纖維為傳輸媒介的通信方式。即利用光導纖維傳輸攜帶信息的光波信號的通信方式。光纖通信系統(tǒng)由光發(fā)送機、光纖、光中繼器和光接收機組成。光纖通信首先要在信源將欲傳送的電話、電報、圖像和數據等信號進行電/光轉換，即把電信號先變成光信號。將電信號送至光發(fā)送機，對光源的光載波進行調制。再經由光纖（包括在本地進行光交換）傳輸到信宿，信宿必須將接收到的光信號作與發(fā)信端相反的變換，即進行光/電轉換變成電信號，從而完成一次光纖通信的全過程。光纖通信系統(tǒng)的組成對于長距離的光纖通信系統(tǒng)，每隔一定距

6、離需要接入光中繼器。實用的光纖通信系統(tǒng)一般都是雙向的，每一端都有光發(fā)送機、光接收機和電發(fā)送機、電接收機并且每一端的光發(fā)送機和光接收機做在一起，稱為光端機，電發(fā)送機和電接收機組合起來稱為電端機。同樣，中繼器也有正反兩個方向。光纖通信也可分為模擬通信和數字通信兩種。模擬光通信中的光信號強度隨電信號的變化而線性變化，通俗地講，就是光線有“明”“暗”之分。數字光通信中的光信號與數字電信號相似，只有兩種狀態(tài)：“亮”和“滅”。在實際應用中，作為一個完整的光纖通信系統(tǒng)，還應包括光中繼器、監(jiān)控系統(tǒng)、脈沖復接和脈沖分離系統(tǒng)、告警系統(tǒng)以及電源系統(tǒng)等。還需使用光

7、連接器、光衰減器、光分路器、光耦合器、光分波器、光濾波器、光開關等?？v觀影響當今電信業(yè)的主要技術，很少有像光纖和光波傳輸系統(tǒng)那樣能引發(fā)如此劇烈的變革。在光纖通信中，作為載波的光波頻率比電波頻率高得多，而作為傳輸介質光纖又比銅軸電纜或波導管的損耗低很多，因此相對電纜通信或微波通信，光纖通信具有許多獨特的優(yōu)點。4.1.2光纖通信的特點1.傳輸頻帶寬，通信容量大采用波分復用(WDM)或光頻分復用(OFDM)是增加光纖通信系統(tǒng)傳輸容量最有效的方法。2.損耗很小，中繼距離長用做光纖的二氧化硅玻璃介質的純凈度增高，光纖的損耗降低。因此，中繼距離可以很長

8、，這樣可在通信線路中減少中繼站的數量，以降低成本并提高通信質量。3.抗電磁干擾能力強光纖是由純度較高的電絕緣玻璃材料（二氧化硅）制成的，是不導電和無電感的，在有強烈電磁干擾的地區(qū)