光技术与光纤通信云南大学信息学院通信工程系 宗 容第一章 概述光纤 通信光纤 通信课程计划一、目的通信事业发展快，人才缺乏；新技术有许多待开发的领域目前信息中的82%是通过光纤传输 二、特点尽可能新、专、实用重在器件、系统、网络、跟踪新技术光纤 通信三、教材及主要参考书 教材：刘增基，周洋溢，胡辽林，周绮丽. 光纤通信M (第 一版). 西安：西安电子科技大学出版社，2001.8 参考书：z1 顾婉仪、李国瑞. 光纤通信系统. 北京：北京邮电大学 出版社，1999.11；z2 杨祥林. 光纤通信系统.北京：国防工业出版社，2000.1 ；z3 胡先志、邹林森、刘有信. 光缆及工程应用. 北京：人 民邮电出版社，1998.11；z4 纪越峰、顾婉仪、李国瑞. 光缆通信系统. 北京：人民 邮电出版社，1994；z5 解金山、陈宝珍. 光纤数字通信系统(修订版). 北京： 电子工业出版社，2002.10；z6 韦乐平.光同步数字传输网. 北京：人民邮电出版社， 1993；光纤 通信z7 原荣.光纤通信网络.北京：电子工业出版社，2000；z8 张劲松、陶智勇、韵湘. 光波分复用技术. 北京：北京邮 电大学出版社，2002.6；z9 纪越峰等. 现代通信技术. 北京：北京邮电大学出版社， 2002.3；z10 吴承志、徐敏毅. 光接入网工程. 北京：人民邮电出版 社，1998.5；z11湖北武汉众友公司，云南大学信息学院. 光技术与光纤 通信实验指导书.2005.9。z12（美）Rajiv Remaswami，Kumar N.Sivarajan著，乐 孜纯译. 光网络（上卷）光纤通信技术与系统. 光网 络（下卷）组网技术分析.北京：机械工业出版社， 2004.9。z13 （美）Uyless Black著，黄照祥、雷蕾、梁庄译，李玲 审. 光网络第三代传送系统.北京：机械工业出版社， 2003.4。z14张宝富. 全光网络. 北京：人民邮电出版社，2002.1；光纤 通信四、实验1、光纤实验箱，可完成25个各种实 验2、一个简易的小型音频光纤通信系 统 五、学时及考试安排每周3学时，讲授18周，共计54学时，扣除五一节放假3学时，考试2学时，实际讲授时间 48学时。其中还需安排实验12学时。期中考试时间： 第九周4月24日期末考试时间：7月10日 六、学完后水平了解基本原理和一些实际的东西光纤 通信光技术与光纤通信 z第一章 概述z第二章 光纤与光缆z第三章 通信用光器件z第四章 光纤通信系统z第五章 光纤通信中的高新技 术光纤 通信第一章 概述 1.1 光纤通信的发展与现状 1.2 光纤通信的特点 1.3 光纤通信系统的组成及 分类 1.4 国家“十五” 863计划光 纤通信技术的发展战略与实 施策略光纤 通信1.1 光纤通信的发展与现状z一、光通信的发展史z二、先进国家光纤通信的发 展z三、我国光纤通信事业的发 展z四、云南省光纤通信事业发 展z五、光纤通信的发展趋势光纤 通信一、光通信的发展史z光通信：利用光进行信息传 输的一种通信方式。z光通信的发展主要经历了三 个发展阶段可视通信激光大气通信光纤通信光纤 通信1、可视通信z古代的烽火台、烟火传递单个信 息z18世纪末信号灯、船舰使用的灯 塔、旗语等z近代战争中的信号弹，抗战时期 的消息树等1792年用中继器使机械代码信息传 送100km，有效速率小于1b/s之后很长一段时间电取代了光光纤 通信电通信z19世纪30年代：电报、莫尔斯代码，传输速率3 10b/s，中继可达1000kmz1866年，第一条越洋电报电缆系统投入运营z1876年，发明了电话，电信号通过连续变化电流 的模拟形式传输z1940年，第一代同轴电缆系统投入使用，3MHz 系统，可传300路音频信号或1路视频信号，但当 频率超过100MHz时，电缆损耗迅速增加z1948年，4GHz的微波系统投入运营，利用1 10GHz的电磁载波及相关调制技术传递信号，可 工作于100Mb/s z1975年最先进同轴系统投入运营,速率可达274 Mb/s，中继约1km到70年代，电通信获得的最大BL不超过100 (Mb/s)km光纤 通信2、激光大气通信z60年代初，人们利用二氧化碳激光 器进行激光大气通信实验z由于其传输介质是地球周围的大气 层，而大气层又存在着对光的严重 吸收，散射作用和天气变化影响等 缺点，使得激光大气通信在通信距 离、稳定性、可靠性方面受到严重 影响z60年代中期一度振兴的激光大气通 信研究处于停滞状态光纤 通信3、光纤通信z光纤(Fibre)光导纤维的简 称z光纤通信以光波为载波， 以光导纤维为传输媒质的一种 通信方式。容量 频率f 光波光波是人们最熟悉的电磁波，其 波长在微米级，频率为1014Hz，紫 外光、可见光、红外光属于光波 的范畴光纤 通信电磁波波段划分和常用传输媒质-1频段和波 段名称频率范围和 波长范围传输媒质主要用途极低频 (ELF) 极长波303000Hz 10000100km有线线对 ， 极长波无线 电潜艇通信、矿井通信甚低频 (TLF) 超长波330kHz 10010km有线线对 ， 超长波无线 电潜艇通信、远程导 航、远程无线电通 信低频(LF) 长波30kHz300kHz 101km有线线对 ， 长波无线电中远距离通信、地下 通信、无线电导 航 等 中频(MF) 中波0.33MHz 1000100m同轴电缆 ， 中波无线电调幅广播、导航、 业余无线电 高频(HF) 短波330MHz 10010m同轴电缆 ， 短波无线电调幅广播、移动通 信、军用通信等光纤 通信电磁波波段划分和常用传输媒质-2频段和波段 名称频率范围和波 长范围传输媒质主要用途甚高频(VHF) 超短波30300MHz 101m同轴电缆 ，超短波无 线电调幅广播、电视 、移动通信、电 离层散射通信 微 波特高频(UH F)分米波0.33GHz 101dm波导，分 米波无线 电微波接力、移动 通信、空间遥测 雷达、电视 超高频 (SHF) 厘米波330GHz 101cm波导，厘 米波无线 电雷达、微波接力 、卫星和空间通 信 极高频(EH F)毫米波30300GHz 101mm波导，毫 米波无线 电雷达、微波接力 、射电天文紫外、可见光 、红外1035107GHz 300 m 60光纤，激 光空间传 播光通信光纤 通信z红外光：波长 0.75mz紫外光：波长 10GHz. km0.2350方便特殊光纤 通信光纤通信的应用11、通信网，包括全球通信网(如横跨大 西洋和太平洋的海底光缆和跨越欧亚 大陆的洲际光缆干线)、各国的公共电 信网(如我国的国家一级干线、各省二 级干线和县以下的支线)、各种专用通 信网(如电力、铁道、国防等部门的通 信、指挥、调度、监控的光缆系统)、 特殊通信手段(如石油、化工、煤矿等 部门易燃易爆环境下使用的光缆，以 及飞机、军舰、潜艇、导弹和宇宙飞 船的内部光缆系统)。光纤 通信光纤通信的应用2 2、构成因特网的计算机局域网和广域网 ，如光纤以太网、路由器之间的光纤高 速链路。 3、有线电视的干线和分配网；工业电视 系统，如工厂、银行、商场、交通和公 安部门的监控；自动控制系统的数据传 输。 4、综合业务光纤接入网，分为有源接入 网和无源接入网，可实现电话、数据、 视频(会议电视、可视电话等)多媒体业 务综合接入核心网，提供各种各样的社 区服务。光纤 通信1.3 光纤通信系统的组成及分类一、组成信息源电发射机电接收机光接收机光发射机信息宿基本光纤传输系统电信号 输入 光信号 输出光信号 输入电信号 输出光纤 线路光中继器光纤通信系统的基本组成（单向传输 ）备用系统辅助系统光纤 通信组成光纤通信系统各部分的主要作用1、电发射机：A/D，合并多个用户信号，进 行复用。方法：脉冲编码调制(PCM)方式， 即进行抽样、量化、编码，抽样频率2f( 模拟信号的频带宽度)。 2、光发射机：E/O, 将电发射机送来的电信号 转变成适合于光纤传输的光信号，并用耦合 技术把光信号最大限度地注入光纤线路。 3、光纤线路：把来自光发射机的光信号，以 尽可能小的崎变（失真）和衰减传输到光接 收机. 4、光中继器：也称光放大器，对光纤传送的 光信号进行放大处理。 光纤 通信组成光纤通信系统各部分的主要作用5、光接收机：O/E, 将光纤传送来的光信号转 变成电信号，送入电接收机进行信号处理 。 6、电接收机：D/A，将信号送给各用户。 7、辅助系统：包括监控管理系统、告警处理 系统、电源供给系统、公务通信系统、区 间通信系统、自动倒换系统，即辅助信号 的传输方式的考虑等。 8、备用系统：包括光端机、光缆、光中继部 分的备用系统，电端机一般无备用系统。光纤 通信光纤通信系统的分类1 类 别特 点 按光 波 长 划分短波长光纤 通信系统系统工作波长为：0.80.9m， 中继距离短，10km以内 长波长光纤 通信系统系统工作波长为：1.01.6m， 中继距离长，可达100km以上 超长波长光 纤通信系统系统工作波长为：2m以上，中 继距离很长，可达1000km以上， 非石英系光纤 按光 纤 特点 分多模光纤通 信系统石英多模光纤：传输容量较小， 一般在140Mbit/s以下 单模光纤通 信系统石英单模光纤：传输容量大，一 般在140Mbit/s以上光纤 通信光纤通信系统的分类2 类 别特 点 按传 输信 号形 式分光纤数字 通信系统传输数字信号，抗干扰能力强光纤模拟 通信系统传输模拟信号，适于短距离传输和 模拟电视图 像信号传输 其它 相干光通 信系统光接收机灵敏度高，中继距离长，通 信容量大，设备复杂 全光通信 系统不需要光电转换 ，通信质量高波分复用 系统在一根光纤上可传输多个光载波信号 。通信容量大，成本低 孤子系统 利用光纤非线性效应平衡色散，增加 中继，可使光纤带宽 增加10100倍光纤 通信数字与模拟光纤通信系统的比较z数字通信系统用参数取值离散的信号代表 信息，强调的是信号和信息之间的一一对 应关系；z模拟通信系统则用参数取值连续的信号代 表信息，强调的是变换过程中信号和信息 之间的线性关系。z数字光纤系统比模拟光纤系统具有更多的 优点，也更能适应社会对通信能力和通信 质量越来越高的要求。目前虽然数字通信 几乎完全代替模拟通信的趋势，但模拟通 信仍然有着重要的应用。光纤 通信数字通信系统的优点1、抗干扰能力强，传输质量好； 2、可以再生中继，传输距离长； 3、实用各种业务的传输，灵活性 大； 4、容易实现高强度的保密通信； 5、数字通信系统大量采用数字电 路，易于集成，从而实现小型化 、微型化增强设备可靠性，有利 于降低成本。光纤 通信数字通信系统的缺点z占用频带较宽，系统的频带利用率 不高。例如一路模拟电话只占用 4kHz的带宽，而一路数字电话要 占用2064 kHz的带宽。z数字通信系统的许多优点是以牺牲 频带为代价得到的，然而光纤通信 的频带很宽，完全可以克服数字通 信的缺点。光纤 通信模拟通信系统的优缺点z优点：模拟通信系统除占用频 带较窄外，还有电路简单、无 需数字系统中的A/D、D/A转换 ，价格便宜等优点。z缺点：光电变换时噪声大，有 中间增音站将使噪声积累，主 要用于短距离传输线路。光纤 通信模拟通信系统应用电视传输z目前的电视传输，广泛采用模拟通信系统 。由于电视的数字化传输，要求较复杂的 技术，特别是当今社会对电视频道数目的 要求日益增多，要传输几十甚至上百路的 电视，需要极复杂的编码和