【正文】 /2/12 66 二、光通信用的激光光源 ? 半導體發(fā)光二極管 — LED ? 正面發(fā)光型 ：驅(qū)動電流小，輸出功率大； ? 側(cè)面發(fā)光型 ：驅(qū)動電流大，輸出光功率小，但光束輻射角較小，與光纖耦合效率高，其入纖光功率比正面發(fā)光型 LED大。 ? 有 足夠高的穩(wěn)定的輸出光功率 ，以滿足系統(tǒng)的光中繼段距離的要求。 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 60 信號的數(shù)字化 ? 信號的數(shù)字化： 將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字信號 ，一般需要完成采樣、量化和編碼三個步驟 ? 采樣 是指用每隔一定時間間隔的信號樣本值序列代替原來在時間上連續(xù)的信號，也就是在時間上將模擬信號離散化 ? 量化 是用有限個幅度值近似原來連續(xù)變化的幅度值，把模擬信號的連續(xù)幅度變?yōu)橛邢迶?shù)量、有一定間隔的離散值。 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 59 組成光纖通信系統(tǒng)各部分的主要作用 光接收機 ： O/E, 將光纖傳送來的光信號轉(zhuǎn)變成電信號，送入電接收機進行信號處理。 光纖通信系統(tǒng)的組成及分類 一、組成 信息源 電發(fā)射機 電接收機 光接收機 光發(fā)射機 信息宿 基本光纖傳輸系統(tǒng) 電信號輸入 光信號輸出 光信號輸入 電信號輸出 光纖線路 光中繼器 光纖通信系統(tǒng)的基本組成（單向傳輸 ） 備用系統(tǒng) 輔助系統(tǒng) 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 58 組成光纖通信系統(tǒng)各部分的主要作用 電發(fā)射機： A/D， 合并多個用戶信號，進行復用。 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 56 光纖通信的應用－ 2 構(gòu)成因特網(wǎng)的計算機 局域網(wǎng)和廣域網(wǎng) ，如光纖以太網(wǎng)、路由器之間的光纖高速鏈路。 ? 至此，云南省會議電視已覆蓋全省所有縣市。如重慶 514廠光纖，美國 ATamp。 ? 最早的長途是 1991年建成的昆明 —— 玉溪。像這樣的“接頭工”，上海電信方面目前只有三四名。之后，收回較長一部分有阻斷部位的海底光纜，剪下。船上放下繩子，由機器人系在光纜一頭，然后將其拉出海面。與中國電信相關(guān)的海纜中斷情況如下： ? 中美海纜于 12月 26日 20:25 距離臺灣枋山登陸站 ； ? 亞歐三號海纜于 12月 26日 20:25 距離臺灣枋山登陸站 ； 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 39 臺灣地震影響海底光纖 ? 亞太二號海纜 S7于 12月 27日 00:06 距離臺灣淡水登陸站 904公里左右發(fā)生中斷； ? 亞太二號海纜 S3于 12月 27日 02:00 距離崇明登陸站 2100公里左右（靠近臺灣處）發(fā)生中斷； ? Flag光纜亞太系統(tǒng)于 12月 26日 20:43 在韓國到香港段中斷； ? Flag光纜亞歐段于 12月 27日 04:56 在香港到上海段中斷。 ? 中國電信自 1989年開始參與國際光纜建設(shè)，先后建成了中日光纜、中韓光纜等國際光纜，并在全球十幾條海底光纜中參與投資建設(shè)，購買容量?！熬盼濉备删€光纜計劃提前 2年完成。 IP over SDH 的建議被ITUT確認。 ? 1998年， 海口－三亞 郵電部鑒定驗收，該工程全長 322km，僅在萬寧設(shè)一個中繼站，?？冢f寧的中繼距離為 172km，僅在發(fā)送機中使用一個 EDFA就實現(xiàn)了這一超長中繼。 ? 1996年，研制出 STM16 SDH設(shè)備。 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 28 我國光纖通信事業(yè)的發(fā)展－ 4 ? 1993年，在摻鉺光纖放大器的研究上取得突破性進展，小信號增益達 25dB。研制出 565Mbit/s 光傳輸設(shè)備。到 1992年降至 。 ? 1987年底，建成了第一個國產(chǎn)的長途光通信系統(tǒng)，由武漢至荊州，全長約 250km， 傳輸 34Mb/s信號 ? 1988年，全長 245km的武漢－荊州－沙市 34Mbit/s 多模光纜通信系統(tǒng)工程通過郵電部鑒定驗收。研制出 140Mbit/s 光傳輸設(shè)備。多模光纖活動連接器進入實用。建成 km , 8 Mbit/s 光通信系統(tǒng) 試驗段。 ? 1978年，階躍光纖的衰減降至 5 dB/km 。T公司發(fā)明了半導體激光器（ GaAlAs）， 體積小，可在室溫下連續(xù)工作，正好適應了這一要求 ? 1970年被稱為 光纖通信的元年 ，高琨被稱為 光纖之父 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 18 光纖通信發(fā)展可粗略分三個階段 ? 1966～ 1976年，從基礎(chǔ)研究到商業(yè)應用的開發(fā)時期 ? 1976～ 1986年，以提高傳輸速率和增加傳輸距離為研究目標和大力推廣應用的大發(fā)展時期 ? 1986～ 1996以超大容量超長距離為目標，全面深入開展新技術(shù)研究的時期 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 19 三個階段的系統(tǒng)比較 階段 一階段 二階段 三階段 工作波長 (μm) 傳輸速率 34Mb/s 45Mb/s 140~565 Mb/s ～ 10 Gb/s 無中繼距離(km) 10 50~100 100~150 系統(tǒng) 多模 單模 色散移位單模 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 20 二、先進國家光纖通信的發(fā)展 ? 世界上已形成北美、西歐和遠東三個光纖通信發(fā)達地區(qū)，代表國家為：美國、英國和日本 ? 美國 78年建成第一條市話光纖， 82年建成第一條長途，到 1993年止，已建成通信系統(tǒng) 200多個，光纖總長達 27萬 km以上 ? 美國有五大光纖工程：東部走廊，東部和西部干線，大西洋和太平洋洲際海底干線 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 21 先進國家光纖通信的發(fā)展－ 1 ? 全長達 3400km橫貫日本南北的大干線 ? 法國比亞里茨的“光纖城”等 ? 世界主要電信產(chǎn)品供應商，如： Lucent, Nortol, Alcatel, NEC, Siemens, Macosi, Fujitsu等都把光纖通信放在相當重要位置，投入大量人力、資金進行研究開發(fā)，并分別取得重大進展，創(chuàng)造了一個個新的世界記錄，許多原以家電產(chǎn)品為主聞名的廠商如： Toshiba, Sony或計算機廠商 Cisco, Canon, 3M也紛紛加入光纖通信的行列，成果斐然 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 22 先進國家光纖通信的發(fā)展－ 2 ? 世界先進國家提出 FTTx戰(zhàn)略，即：光纖到路邊(FTTC)、 大樓 (FTTB)、 辦公室 (FTTO)、 小區(qū)(FTTZ)、 用戶 (FTTH)等 ? 世界上最大的三個長途電信公司 —— 美國的ATamp。km 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 9 激光大氣通信 ? 60年代初，人們利用二氧化碳激光器進行激光大氣通信實驗 ? 由于其傳輸介質(zhì)是地球周圍的大氣層，而大氣層又存在著對光的嚴重吸收，散射作用和天氣變化影響等缺點，使得激光大氣通信在通信距離、穩(wěn)定性、可靠性方面受到嚴重影響 ? 60年代中期一度振興的激光大氣通信研究處于停滯狀態(tài) 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 10 光纖通信 ?光纖 (Fibre)—— 光導纖維的簡稱 ?光纖通信 —— 以光波為載波，以光導纖維為傳輸媒質(zhì)的一種通信方式。 無線激光通信 ? 微波通信與無線激光通信 ? 無線激光通信的基本原理 ? 空間無線激光通信進展 ? 激光水下通信 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 5 167。光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 1 光與現(xiàn)代科技講座 第八章 光通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò) 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 3 光與現(xiàn)代科技講座 ? 第一章 緒論 2 ? 第二章 光源與激光器 2 ? 第三章 光纖與光學傳感技術(shù) 4 ? 第四章 激光在現(xiàn)代醫(yī)學中的應用 4 ? 第五章 激光在軍事技術(shù)中的應用 4 ? 第六章 激光在現(xiàn)代工業(yè)和加工中的應用 4 ? 第七章 光與信息技術(shù) 4 ? 第八章 光通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò) 6 ? 第九章 光學成像 、 全息與顯示技術(shù) 2 ? 第十章 光電集成與納米技術(shù) 2 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 4 第八章 光通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò) ? 167。 光纖通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò) ? ? ? 統(tǒng) ? ? ? ? 167。 ?光通信的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個發(fā)展階段 ?可視通信 ?激光大氣通信 ?光纖通信 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 7 可視通信 ? 古代的烽火臺、煙火傳遞單個信息 ? 18世紀末信號燈、船艦使用的燈塔、旗語等 ? 近代戰(zhàn)爭中的信號彈，抗戰(zhàn)時期的消息樹等 ? 1792年用中繼器使機械代碼信息傳送100km， 有效速率小于 1b/s 之后很長一段時間 電 取代了 光 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 8 電通信 ? 19世紀 30年代：電報、莫爾斯代碼，傳輸速率 3～ 10b/s， 中繼可達 1000km ? 1866年，第一條越洋電報電纜系統(tǒng)投入運營 ? 1876年，發(fā)明了電話，電信號通過連續(xù)變化電流的模擬形式傳輸 ? 1940年，第一代同軸電纜系統(tǒng)投入使用， 3MHz系統(tǒng)，可傳300路音頻信號或 1路視頻信號，但當頻率超過 100MHz時，電纜損耗迅速增加 ? 1948年， 4GHz的微波系統(tǒng)投入運營，利用 1～ 10GHz的電磁載波及相關(guān)調(diào)制技術(shù)傳遞信號，可工作于 100Mb/s ? 1975年最先進同軸系統(tǒng)投入運營 ,速率可達 274 Mb/s， 中繼約 1km 到 70年代，電通信獲得的最大 BL不超過 100 (Mb/s) 他揭示了低損耗光纖的可能性，使光通信的研究工作又獲得了生機，此時期光纖雜質(zhì)太高，其損耗超過了 1000dB/km 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 17 第二個難題：傳輸媒質(zhì)－ 3 ? 1970年，美國康寧公司研究出損耗為 20 dB/km的光纖，在 1 μm附近波長使光纖進行遠距離傳輸成為可能 ? 同時，在 1970年美國 ATamp。 ? 光纜 — 器件 — 系統(tǒng) — 應用 — 自主研發(fā)技術(shù)等 ? 1977年，武漢郵電科學研究院研制出中國第一根階躍折射率分布多模光纖，其在 300dB/km，長度為 17 m；研制出 SiAPD 。 ? 1979年 ，研制出多模長波長光纖，衰減為 1dB/km 。 ? 1981年，研制出長波長用的 InGaAsPLD 和 PIN 探測器。研制出光合波分波器、光耦合器、光衰減器、濾光器等無源器件。 ? 1986年，研制出動態(tài)單縱模激光器。 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 27 我國光纖通信事業(yè)的發(fā)展－ 3 ? 1990年，研制出 標準單模光纖，最小衰減達 。最小衰減達 。研制出可調(diào)諧 DFB－ LD 和泵浦源 LD ； FCPC陶瓷單模光纖活動連接器通過郵電部鑒定。 ? 1995年，研制出 STM STM4 SDH設(shè)備。 ? 1997年， 成都－攀枝花 622Mbit/s SDH 光傳輸工程通過郵電部鑒定驗收；咸寧 622Mbit/s SDH雙自愈環(huán)互連系統(tǒng)工程通過建設(shè)部門初驗 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 29 我國光纖通信事業(yè)的發(fā)展－ 5 ? 1997年，武漢郵電科學研究院將自行研制出的622Mbit/s和 的咸寧至通城，海南的海口至三亞進行現(xiàn)場試驗。研制出 STM64 SDH設(shè)備?！鞍丝v八橫”干線光纜傳輸網(wǎng)全部建成。 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 33 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 34 我國國際光纜的建設(shè) ? 自 1988年第一條跨越大西洋的海底光纜建成以來，世界范圍內(nèi)建成的國際光纜系統(tǒng)已達幾十個，國際光纜網(wǎng)絡(luò)，特別是國際海纜，已成為國際間通信的主要媒介。 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 38 臺灣地震影響海底光纖 ? 2022年 12月 26日晚 20點 25分，臺灣發(fā)生 ，使眾多路由經(jīng)過臺灣的海光纜系統(tǒng)陸續(xù)發(fā)生中斷，其中有亞太一號、亞太二號、中美、亞歐三號、Flag、 C2C等，中斷點在臺灣以南１５公里的海域，造成我國大陸至臺灣地區(qū)、美國、歐洲等方向的通信線路大量中斷，有關(guān)地區(qū)互聯(lián)網(wǎng)訪問質(zhì)量及話音、專線業(yè)務等受到一定影響。 機器人將淺埋在泥中的海底光纜挖出，用電纜剪刀將其切斷。和檢修電話線路一樣，船上的儀器分別接上光纜兩端，通過兩個方向的海底光纜登陸站，檢測出光纜受阻斷的部位究竟在哪一