【正文】 ~ 頻率 f 為 : (~) 1014Hz ? 可分為短波長(zhǎng)段： ， 長(zhǎng)波長(zhǎng)段： 這是目前所采用的 三個(gè)通信窗口 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 14 ? 光纖通信的問(wèn)世，有兩大難題： 光源 傳光媒質(zhì) ? 第一個(gè)難題：光源很多，需相干光源，且工作穩(wěn)定 到 1960年美國(guó)人 Maiman發(fā)明了第一臺(tái)紅寶石激光器，但工作時(shí)間不長(zhǎng) 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 15 激光特點(diǎn) ? 能量高度集中 ? 頻率單一 ? 方向性好 ? 相干性好（頻率、相位、偏振方向、傳播方向一致） 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 16 第二個(gè)難題：傳輸媒質(zhì)－ 1 ? 1950年，光在光纖中傳輸問(wèn)題開(kāi)始了理論研究 ? 1951年，發(fā)明了醫(yī)用光導(dǎo)纖維，但損耗太大 ? 60年代，提出許多方法，用氣體透鏡系列進(jìn)行光限制傳輸 ? 1966年，英籍華人高琨 ()博士提出：電沿著導(dǎo)線傳輸，光也能沿著線傳，可利用 SiO2石英玻璃制成低損耗光纖的設(shè)想。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(jìn)行激光大氣通信實(shí)驗(yàn) ? 由于其傳輸介質(zhì)是地球周?chē)拇髿鈱?，而大氣層又存在著?duì)光的嚴(yán)重吸收，散射作用和天氣變化影響等缺點(diǎn)，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(yán)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(dǎo)纖維的簡(jiǎn)稱(chēng) ?光纖通信 —— 以光波為載波，以光導(dǎo)纖維為傳輸媒質(zhì)的一種通信方式。 光纖通信的原理 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 6 一、光通信的發(fā)展史 ?光通信 ：利用光進(jìn)行信息傳輸?shù)囊环N通信方式。 無(wú)線激光通信 ? 微波通信與無(wú)線激光通信 ? 無(wú)線激光通信的基本原理 ? 空間無(wú)線激光通信進(jìn)展 ? 激光水下通信 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 5 167。 光通信的器件 ? 光源 ? 光檢測(cè)器 ? 光無(wú)源器件 ? 光放大器 ? 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(xué)傳感技術(shù) 4 ? 第四章 激光在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 4 ? 第五章 激光在軍事技術(shù)中的應(yīng)用 4 ? 第六章 激光在現(xiàn)代工業(yè)和加工中的應(yīng)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(xué)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。 光通信原理 ? 光通信的發(fā)展與現(xiàn)狀 ? 光通信的特點(diǎn) ? 光通信系統(tǒng)的組成與分類(lèi) ? 167。 光纖通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò) ? ? ? 統(tǒng) ? ? ? ? 167。 光纖通信的發(fā)展與現(xiàn)狀 ?一、光通信的發(fā)展史 ?二、 先進(jìn) 國(guó)家光纖通信的發(fā)展 ?三、我國(guó)光纖通信事業(yè)的發(fā)展 ?四、云南省光纖通信事業(yè)發(fā)展 ?五、光纖通信的發(fā)展趨勢(shì) 167。 ?光通信的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個(gè)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(tái)、煙火傳遞單個(gè)信息 ? 18世紀(jì)末信號(hào)燈、船艦使用的燈塔、旗語(yǔ)等 ? 近代戰(zhàn)爭(zhēng)中的信號(hào)彈，抗戰(zhàn)時(shí)期的消息樹(shù)等 ? 1792年用中繼器使機(jī)械代碼信息傳送100km， 有效速率小于 1b/s 之后很長(zhǎng)一段時(shí)間 電 取代了 光 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 8 電通信 ? 19世紀(jì) 30年代：電報(bào)、莫爾斯代碼，傳輸速率 3～ 10b/s， 中繼可達(dá) 1000km ? 1866年，第一條越洋電報(bào)電纜系統(tǒng)投入運(yùn)營(yíng) ? 1876年，發(fā)明了電話，電信號(hào)通過(guò)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(hào)或 1路視頻信號(hào)，但當(dāng)頻率超過(guò) 100MHz時(shí)，電纜損耗迅速增加 ? 1948年， 4GHz的微波系統(tǒng)投入運(yùn)營(yíng)，利用 1～ 10GHz的電磁載波及相關(guān)調(diào)制技術(shù)傳遞信號(hào)，可工作于 100Mb/s ? 1975年最先進(jìn)同軸系統(tǒng)投入運(yùn)營(yíng) ,速率可達(dá) 274 Mb/s， 中繼約 1km 到 70年代，電通信獲得的最大 BL不超過(guò) 100 (Mb/s) 容量 ? ? 頻率 f ? ? 光波 光波是人們最熟悉的電磁波，其 波長(zhǎng)在微米級(jí)，頻率為 1014Hz， 紫外光、可見(jiàn)光、紅外光屬于光波的范疇 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 11 電磁波波段劃分和常用傳輸媒質(zhì) 1 頻段和波段名稱(chēng) 頻率范圍和 波長(zhǎng)范圍 傳輸媒質(zhì) 主要用途 極低頻 (ELF) 極長(zhǎng)波 30～ 3000Hz 10000~100km 有線線對(duì)，極長(zhǎng)波無(wú)線電 潛艇通信、礦井通信 甚低頻 (TLF) 超長(zhǎng)波 3～ 30kHz 100~10km 有線線對(duì)，超長(zhǎng)波無(wú)線電 潛艇通信、遠(yuǎn)程導(dǎo)航、遠(yuǎn)程無(wú)線電通信 低頻 (LF) 長(zhǎng)波 30kHz～ 300kHz 10~1km 有線線對(duì)，長(zhǎng)波無(wú)線電 中遠(yuǎn)距離通信、地下通信、無(wú)線電導(dǎo)航等 中頻 (MF) 中波 ～ 3MHz 1000~100m 同軸電纜，中波無(wú)線電 調(diào)幅廣播、導(dǎo)航、業(yè)余無(wú)線電 高頻 (HF) 短波 3～ 30MHz 100~10m 同軸電纜，短波無(wú)線電 調(diào)幅廣播、移動(dòng)通信、軍用通信等 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 12 電磁波波段劃分和常用傳輸媒質(zhì) 2 頻段和波段 名稱(chēng) 頻率范圍和波長(zhǎng)范圍 傳輸媒質(zhì) 主要用途 甚高頻 (VHF) 超短波 30~300MHz 10~1m 同軸電纜，超短波無(wú)線電 調(diào)幅廣播、電視、移動(dòng)通信、電離層散射通信 微波 特高頻 (UH F)分米波 ~3GHz 10~1dm 波導(dǎo)，分米波無(wú)線電 微波接力、移動(dòng)通信、空間遙測(cè)雷達(dá)、電視 超高頻 (SHF) 厘米波 3~30GHz 10~1cm 波導(dǎo)，厘米波無(wú)線電 雷達(dá)、微波接力、衛(wèi)星和空間通信 極高頻 (EH F)毫米波 30~300GHz 10~1mm 波導(dǎo)，毫米波無(wú)線電 雷達(dá)、微波接力、射電天文 紫外、可見(jiàn)光、紅外 103~5 107GHz 300 μm ~60197。 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(jī)，此時(shí)期光纖雜質(zhì)太高，其損耗超過(guò)了 1000dB/km 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 17 第二個(gè)難題：傳輸媒質(zhì)－ 3 ? 1970年，美國(guó)康寧公司研究出損耗為 20 dB/km的光纖，在 1 μm附近波長(zhǎng)使光纖進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸成為可能 ? 同時(shí)，在 1970年美國(guó) ATamp。T、 MCI、 SPRINT公司，光纖化程度已分別高達(dá) 100％、 88％和 100％ 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 23 世界成纜市場(chǎng)銷(xiāo)售量光纖、 世界市場(chǎng)單模光纖平均價(jià)格 年份 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2022 2022 總長(zhǎng)度/104km 1810 2300 2900 3470 4070 4730 5580 6570 價(jià)格 / ($/km) 68 67 72 69 60 52 46 44 年份 1998 1999 2022 2022 2022 2022 單模光纖總長(zhǎng)度/104km 4110 4600 5350 6230 7200 8110 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 24 三、我國(guó)光纖通信事業(yè)的發(fā)展 ? 我國(guó)的光通信 起步較早 ， 70年代初 就開(kāi)始了大氣傳輸光通信的研究，隨之又進(jìn)行光纖和光電器件的研究，自 1977 年初 ，研制出 第一根石英光纖 起，跨過(guò)一道道難關(guān)，取得一個(gè)又一個(gè)零的突破。 ? 光纜 — 器件 — 系統(tǒng) — 應(yīng)用 — 自主研發(fā)技術(shù)等 ? 1977年，武漢郵電科學(xué)研究院研制出中國(guó)第一根階躍折射率分布多模光纖，其在 300dB/km，長(zhǎng)度為 17 m；研制出 SiAPD 。研制出短波長(zhǎng)多模梯度光纖，即 光纖。 ? 1979年 ，研制出多模長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖，衰減為 1dB/km 。 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 25 我國(guó)光纖通信事業(yè)的發(fā)展－ 1 ? 1980年， 1300nm 窗口衰減降至 ， 1550nm 窗口衰減為 。 ? 1981年，研制出長(zhǎng)波長(zhǎng)用的 InGaAsPLD 和 PIN 探測(cè)器。研制出 34Mbit/s 光傳輸設(shè)備。研制出光合波分波器、光耦合器、光衰減器、濾光器等無(wú)源器件。 ? 1984年，武漢、天津 34Mbit/s市話中繼光傳輸系統(tǒng)工程建成（多模）。 ? 1986年，研制出動(dòng)態(tài)單縱模激光器。揚(yáng)州－高郵 34Mbit/s 單模光纜通信系統(tǒng)工程通過(guò)郵電部鑒定驗(yàn)收。 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 27 我國(guó)光纖通信事業(yè)的發(fā)展－ 3 ? 1990年，研制出 標(biāo)準(zhǔn)單模光纖，最小衰減達(dá) 。成功地研制出 1550nm分布反饋激光器（ DFBLD）。最小衰減達(dá) 。合肥－蕪湖 140Mbit/s 單模光傳輸系統(tǒng)工程通過(guò)國(guó)家鑒定驗(yàn)收， 這是第一條全國(guó)產(chǎn)化的長(zhǎng)途直埋單模光纖光纜線路，全長(zhǎng) 150km左右，光纜首次從水下跨越長(zhǎng)江。研制出可調(diào)諧 DFB－ LD 和泵浦源 LD ； FCPC陶瓷單模光纖活動(dòng)連接器通過(guò)郵電部鑒定。上海－無(wú)錫 565Mbit/s 單模光傳輸系統(tǒng)工程通過(guò)郵電部鑒定驗(yàn)收。 ? 1995年，研制出 STM STM4 SDH設(shè)備。 ? 1997年，研制出 非零色散位移光纖。 ? 1997年， 成都－攀枝花 622Mbit/s SDH 光傳輸工程通過(guò)郵電部鑒定驗(yàn)收；咸寧 622Mbit/s SDH雙自愈環(huán)互連系統(tǒng)工程通過(guò)建設(shè)部門(mén)初驗(yàn) 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 29 我國(guó)光纖通信事業(yè)的發(fā)展－ 5 ? 1997年，武漢郵電科學(xué)研究院將自行研制出的622Mbit/s和 的咸寧至通城，海南的?？谥寥齺嗊M(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。研制出 OADM、 OXC樣機(jī)。研制出 STM64 SDH設(shè)備。 …… 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 30 我國(guó)光纖通信事業(yè)的發(fā)展－ 6 ? 八五期間，只要用于干線線路，均用光纖，建起了除拉薩、臺(tái)灣外 22條大干線，光纜總長(zhǎng)度達(dá) 10萬(wàn)公里，基本建成了除拉薩外覆蓋省會(huì)城市和沿海開(kāi)發(fā)城市的光纜干線網(wǎng) ? 九五期間，到 2022年建設(shè)以光纜為主體的長(zhǎng)途干線網(wǎng)，新建省際省內(nèi)光纜干線 10萬(wàn)公里?！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 31 我國(guó)光纖通信事業(yè)的發(fā)展－ 7 ? 僅 1998年，全年新建成 13條長(zhǎng)途光纜干線，完成了 14條長(zhǎng)途光纜干線的擴(kuò)容工程；全國(guó)電信光纜總長(zhǎng)達(dá) 100萬(wàn)公里。 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 33 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 34 我國(guó)國(guó)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(lái)，世界范圍內(nèi)建成的國(guó)際光纜系統(tǒng)已達(dá)幾十個(gè)，國(guó)際光纜網(wǎng)絡(luò)，特別是國(guó)際海纜，已成為國(guó)際間通信的主要媒介。 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 35 我國(guó)國(guó)際光纜的建設(shè)－ 1 ? 中日光纜 (CJ FOSC) ? 中韓光纜 (CKC) ? 環(huán)球海底光纜 (FLAG) ? 亞歐陸地光纜 (TAE) ? 中國(guó) 東南亞陸地光纜 (CSC) ? 亞歐海底光纜系統(tǒng) (SEAMEWE3) ? 中美海底光纜系統(tǒng) (ChinaUS Cable Network) 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 36 起點(diǎn) 終點(diǎn) 途經(jīng)國(guó)家或登陸方 系統(tǒng)容量 系統(tǒng)全長(zhǎng) (km) 投產(chǎn)時(shí)間 中日 上海南匯 日本宮崎 560 Mb/s 12