《光纖通信原理第01章》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第一章概述1.1光纖通信的發(fā)展與現(xiàn)狀1.2光纖通信的主要特性1.3光纖通信系統(tǒng)的組成和分類1.1光纖通信的發(fā)展與現(xiàn)狀1.1.1早期的光通信到了1880年，貝爾發(fā)明了第一個光電話，這一大膽的嘗試，可以說是現(xiàn)代光通信的開端。在這里，將弧光燈的恒定光束投射在話筒的音膜上，隨聲音的振動而得到強弱變化的反射光束，這個過程就是調(diào)制。圖1.1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，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。1.1.2光纖通信在大氣光通信受阻之后，人們將研究的重點轉入到地下光波通信的實驗，先后出現(xiàn)過反

2、射波導和透鏡波導等地下通信的實驗，如圖1.2所示。圖1.2反射波導和透鏡波導1966年，英籍華人高錕(K.C.Kao，當時工作于英國標準電信研究所)博士深入研究了光在石英玻璃纖維中的嚴重損耗問題，發(fā)現(xiàn)這種玻璃纖維引起光損耗的主要原因是其中含有過量的鉻、銅、鐵與錳等金屬離子和其他雜質(zhì)，其次是拉制光纖時工藝技術造成了芯、包層分界面不均勻及其所引起的折射率不均勻，他還發(fā)現(xiàn)一些玻璃纖維在紅外光區(qū)的損耗較小。在高錕理論的指導下，1970年美國的康寧公司拉出了第一根損耗為20dB/km的光纖。1977年美國在芝加哥進行了44.736Mbit/s的現(xiàn)場實驗，1978年，日本開始

3、了32.064Mbit/s和97.728Mbit/s的光纖通信實驗；1979年，美國AT&T和日本NTT均研制出了波長為1.35μm的半導體激光器，日本也做出了超低損耗的光纖(損耗為0.2dB/km，波長為1.55μm)，同時進行了多模光纖(同時允許多個方向的光線在其中傳送的光纖)1.31μm的長波長傳輸系統(tǒng)的現(xiàn)場試驗。到如今，光纖通信已經(jīng)發(fā)展到以采用光放大器(OpticalAmplifier，OA)增加中繼距離和采用波分復用(WavelengthDivisionMultiplexing，WDM)增加傳輸容量為特征的第四代系統(tǒng)。1.2光纖通信的主要特性1.2.1光

4、纖通信的優(yōu)點1.光纖的容量大光纖通信是以光纖為傳輸媒介，光波為載波的通信系統(tǒng)，其載波—光波具有很高的頻率(約1014Hz)，因此光纖具有很大的通信容量。2.損耗低、中繼距離長目前，實用的光纖通信系統(tǒng)使用的光纖多為石英光纖，此類光纖在1.55μm波長區(qū)的損耗可低到0.18dB/km，比已知的其他通信線路的損耗都低得多，因此，由其組成的光纖通信系統(tǒng)的中繼距離也較其它介質(zhì)構成的系統(tǒng)長得多。如果今后采用非石英光纖，并工作在超長波長(＞2μm)，光纖的理論損耗系數(shù)可以下降到10-3～10-5dB/km，此時光纖通信的中繼距離可達數(shù)千，甚至數(shù)萬公里。3.抗電磁干擾能力強

5、我們知道，電話線和電纜一般是不能跟高壓電線平行架設的，也不能在電氣鐵化路附近鋪設。4.保密性能好對通信系統(tǒng)的重要要求之一是保密性好。然而，隨著科學技術的發(fā)展，電通信方式很容易被人竊聽：只要在明線或電纜附近(甚至幾公里以外)設置一個特別的接收裝置，就可以獲取明線或電纜中傳送的信息。更不用去說無線通信方式。5.體積小，重量輕6.節(jié)省有色金屬和原材料1.2.2光纖通信的缺點事物都是一分為二的，光纖通信有許多優(yōu)點，因而發(fā)展很快，但光纖通信也有以下缺點。1.抗拉強度低2.光纖連接困難3.光纖怕水1.3光纖通信系統(tǒng)的組成和分類1.3.1光纖通信系統(tǒng)的組成光

6、纖通信系統(tǒng)是以光纖為傳輸媒介，光波為載波的通信系統(tǒng)。主要由光發(fā)送機、光纖光纜、中繼器和光接收機組成。系統(tǒng)中光發(fā)送機的作用是將電信號轉換為光信號，并將生成的光信號注入光纖。光發(fā)送機一般由驅動電路、光源和調(diào)制器構成，如果是直接強度調(diào)制可以省去調(diào)制器，這些將在后續(xù)章節(jié)中詳細介紹。光接收機的作用是將光纖送來的光信號還原成原始的電信號。它一般由光電檢測器和解調(diào)器組成，對于直接強度調(diào)制解調(diào)器可以省略。光纖的作用是為光信號的傳送提供傳送媒介(信道)，將光信號由一處送到另一處。中繼器分為電中繼器和光中繼器(光放大器)兩種，其主要作用就是延長光信號的傳輸距離。1.3.2光纖通信

7、系統(tǒng)的分類根據(jù)調(diào)制信號的類型，光纖通信系統(tǒng)可以分為模擬光纖通信系統(tǒng)和數(shù)字光纖通信系統(tǒng)。根據(jù)光源的調(diào)制方式，光纖通信系統(tǒng)可以分為直接調(diào)制光纖通信系統(tǒng)和間接調(diào)制光纖通信系統(tǒng)。根據(jù)光纖的傳導模數(shù)量，光纖通信系統(tǒng)可以分為多模光纖通信系統(tǒng)和單模光纖通信系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)的工作波長，光纖通信系統(tǒng)可分為短波長光纖通信系統(tǒng)、長波長光纖通信系統(tǒng)和超長波長光纖通信系統(tǒng)。