文档介绍：光 纤 通 信
西安邮电大学
通信与信息工程学院
金蓉
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课程教学大纲
课程安排：
总学时：48学时
考核方式：校考
成绩：平时成绩（30%）+期末成绩（70%）
所需相关知识：
：光源；传输介质；光检测；
早期光通信的共同点：
光源： 太阳光或灯光
传输介质：大气
光检测：人眼
大气光通信优点：有一定的容量；传输距离；方便灵活
缺点：大气干扰；距离带宽有限；通信两点必须直线可见
现代光纤通信
1、必须要找到高强度的、可靠的光源；
2、必须有稳定的、低损耗的传输媒介；
3、高响应的光检测器件；
光纤通信的关键问题
光纤的诞生
难题之一：理想光传输介质的寻找
透明度很高的石英玻璃丝，叫做光学纤维
简称“光纤”
内窥镜 一米
衰减损耗很大
光的损耗程度是用每千米的分贝为单位来衡量的
20世纪60年代 1000dB/Km
dB
在分贝学上，最重要的是要记住以下数字：
+3dB=2* ，+10dB=10*， 而0dB=1*
光纤的诞生
每公里10分贝就是输入的信号传送1公里后只剩下了十分之一，20分贝就表示只剩下百分之一，30分贝就指只剩千分之一......那么，1000分贝......
此外，考虑比较复杂的波导结构 —— 放弃
难道用玻璃纤维通信希望渺茫?? ——失去信心
损耗问题如何解决？
英国标准电信实验室 英藉华人高锟（)博士
光纤的诞生
他认为，既然电可以沿着金属导线传输，光也应该可以沿着导光的玻璃纤维传输。
1966年7月，高锟就光纤传输的前景发表了具有重大历史意义的论文，论文分析了玻璃纤维损耗大的主要原因。
大胆地预言，只要能设法降低玻璃纤维的杂质，就有可能使光纤的损耗从每公里1000分贝 降低到20分贝／公里，从而有可能用于通信。
光纤发明人高锟 Charles
论文：《光频介质纤维表面波导》1966（Dielectric-Fiber Suface Waveguide for Optical Frequency)
提出：制造石英光纤可实现光纤通信
指出 三点：
光纤的容量很大
高纯石英光纤的损失可低达 20dB/km
单模光纤的原理构造
高锟——光纤之父
光纤的诞生
世界上第一根低损耗的石英光纤:
1970年，美国康宁玻璃公司
传输损耗 20dB/Km
光透过玻璃功率损耗一半（相当于3分贝）的长度：
普通玻璃 几厘米
高级光学玻璃 几米
光纤（20dB/Km） 150米
标志着光纤用于通信有了现实的可能性
难题之二:光源
世界第一台激光器
1960年梅曼（）红宝石激光器
LASER:“受激发射的光放大”
优点：谱宽度窄，方向性极好，亮度极高，以及频率和相 位较一致的良好特性。
缺点：室温下 不连续工作
光源问题的解决
1970年贝尔研究所的林严雄等人研制出能够在室温下连续工作的半导体激光器。（寿命短） 里程碑
1977年贝尔研究所和日本的电报电话公司几乎同时研制出寿命达100万小时（大约10年）的半导体激光器，从而有了真正实用的激光器。
1970年激光器和低损耗光纤这两项关键技术的重大突破，使光纤通信开始从理想变成可能，这立即引起了各国电信科技人员的重视，他们竞相进行研究和实验。
1974年美国贝尔研究所发明了低损耗光纤制作法——CVD法（化学汽相沉积法），使光纤损耗降低到1分贝/公里；
1977年，世界上第一条光纤通信系统在美国芝加哥投入商业，速率为45Mb/s
进入实用阶段以后，光纤通信的应用发展极为迅速，应用的光纤通信系统已经多次更新换代。70年代的光纤通信系统主要是用多模光纤，应用光纤的短波长（850纳米）波段。80年代以后逐渐改用长波长（1310纳米），光纤逐渐采用单模光纤，到90年代初，。进入90年代以后，传输波长又从1310纳米转向更长的1550纳米波长，并且开始使用光纤放大器、波分复用（WDM）技术等新技术。通信容量和中继距离继续成倍增长。广泛地应用于市内电话中继和长途通信干线，成为通信线路的骨干。
光纤通信的战略地位
本世纪30年代，有人提出这样的观点：总有一天光通信会取代有线和微波通信而成为通信主流”。该观点反映出光纤通信技术在未来通信中已显示出其重要性。今天