第一章 緒 論

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1、第一章緒論1.1光纖通信的發(fā)展1.2光纖通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介1.3光纖通信的特點(diǎn)1.4光纖通信的應(yīng)用與發(fā)展1.1光纖通信的發(fā)展隨著人類社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展，以及人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的物質(zhì)與文化需求，通信向大容量，長(zhǎng)距離的方向發(fā)展是必然的趨勢(shì)，而且隨著Internet的迅速普及以及寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(B-ISDN)的快速發(fā)展，人們對(duì)信息的需求更是呈現(xiàn)出爆炸性的增長(zhǎng)，幾乎是每半年翻一番。在這樣的背景下，信息高速公路建設(shè)已成為世界性熱潮。而作為信息高速公路的核心和支柱的光纖通信技術(shù)更是成為重中之重。目前，很多國(guó)家和地區(qū)不遺余力地斥巨資發(fā)展光纖通信技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，

2、光纖通信事業(yè)得到了空前發(fā)展。下一頁(yè)返回1.1光纖通信的發(fā)展1.1.1光通信的定義自古以來(lái)，人類對(duì)大自然，尤其是光有特殊的敏感，光更是成為人類早期的信息傳遞渠道之一，如古代的烽火臺(tái)，就是一種原始的信息傳遞工具，這種創(chuàng)造其實(shí)是一種自然的直覺(jué)。所謂光通信就是利用光波來(lái)傳遞信息，實(shí)現(xiàn)通信的方式。今天我們認(rèn)為光通信是指容量大、傳輸距離遠(yuǎn)的光傳遞方式，象指揮交通的紅綠燈就是一種最普遍、也是最普通的光通信。很顯然光通信是利用光在空氣中能夠直線傳播的特點(diǎn)，進(jìn)行大氣傳輸?shù)?，它不需任何線路，而且簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。上一頁(yè)返回下一頁(yè)1.1光纖通信的發(fā)展1.1.2存

3、在的問(wèn)題(1)光通信在大氣中進(jìn)行時(shí)，對(duì)天氣情況十分敏感。如大霧時(shí)，通信幾乎無(wú)法進(jìn)行。(2)大氣的特性決定了它的密度或折射率不均勻，以及大氣湍流的影響，使光線發(fā)生漂移和抖動(dòng)，致使通信的信噪比變劣、衰減增大、傳輸不穩(wěn)定、傳輸距離也變短。(3)要求大氣傳輸設(shè)備設(shè)在高處，收發(fā)兩地直線可見(jiàn)。這種要求必然使光通信的應(yīng)用范圍受到限制。與光通信相比，電通信的成熟運(yùn)用要早的多。從二十世紀(jì)30年代開(kāi)始，無(wú)線電載波通信獲得迅速的發(fā)展，如電纜通信．微波中繼、直至后來(lái)的衛(wèi)星通信等，電通信系統(tǒng)遍及世界的各個(gè)角落。其頻域涉及低頻到高頻的幾乎所有頻段，由于復(fù)用技術(shù)的

4、發(fā)展，電通信的容量得到了盡可能的利用。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.1光纖通信的發(fā)展1.1.3發(fā)展情況1960年梅曼（T.H.Maiman）發(fā)明了紅寶石激光器，產(chǎn)生了單色相干光，使高速的光調(diào)制成為可能。他的發(fā)明，重新點(diǎn)燃了人們利用光進(jìn)行通信的希望。美國(guó)林肯實(shí)驗(yàn)室率先利用氦氖激光器通過(guò)大氣傳輸了一路彩色電視。隨后，越來(lái)越多的研究者投入到光通信的試驗(yàn)中。直至1966年，英藉華人科學(xué)家高錕博士（C.K.Kao）在PIEE雜志上發(fā)表了一篇十分著名的文章《用于光頻的光纖表面波導(dǎo)》，闡述了利用玻璃制作通信光導(dǎo)纖維（即光纖）的可行性，即使用光纖這種玻璃絲引導(dǎo)

5、光波轉(zhuǎn)彎，實(shí)現(xiàn)通信。1977年，貝爾研究所和日本電報(bào)電話公司幾乎同時(shí)研制成功壽命達(dá)100萬(wàn)小時(shí)（實(shí)用中10年左右）的半導(dǎo)體激光器，從而有了真正實(shí)用的激光器。如圖1-1所示返回上一頁(yè)圖1-1光纖導(dǎo)光原理圖1-1光纖導(dǎo)光原理返回1.2光纖通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介光纖通信就是指利用光纖作為傳輸介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。一個(gè)基本的光纖通信系統(tǒng)模型如圖1-2所示，它是由電端機(jī)、光端機(jī)（光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)）、光纖等部件組成的。其中，電端機(jī)的作用是對(duì)來(lái)自信源的信號(hào)進(jìn)行處理，例如模數(shù)轉(zhuǎn)換、多路復(fù)用等處理；光端機(jī)的發(fā)送端內(nèi)有光源（如激光器（LD）），其作用是

6、將電信號(hào)變成光信號(hào)，光端機(jī)的接收端內(nèi)有光檢測(cè)器（如光電二極管（PD）），將來(lái)自光纖的光信號(hào)還原成電信號(hào)，經(jīng)放大、整形、再生后，輸入到電端機(jī)的接收端；對(duì)于長(zhǎng)距離的光纖通信系統(tǒng)，還需要有中繼器，其作用是把經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離光纖的衰減和畸變后的微弱光信號(hào)，放大、整形、再生成一定強(qiáng)度的光信號(hào)，繼續(xù)送向前方，以保證良好的通信質(zhì)量；光纖的作用則是用來(lái)作為光信號(hào)傳輸?shù)慕橘|(zhì)。返回圖1-2光纖通信系統(tǒng)模型圖1-2光纖通信系統(tǒng)模型返回1.3光纖通信的特點(diǎn)與電纜或微波通信相比，光纖通信具有許多的優(yōu)點(diǎn)，表現(xiàn)為：（1）通信容量大理論上，如頭發(fā)絲粗細(xì)的光纖可同時(shí)傳輸10

7、00億路語(yǔ)音。實(shí)際應(yīng)用中可同時(shí)傳輸24萬(wàn)路，這比傳統(tǒng)的電纜或微波通信高出了幾十、甚至上千倍。（2）中繼距離長(zhǎng)目前，光纖的衰減被控制在0.19dB/km以下，其衰減系數(shù)很低，可使中繼距離延長(zhǎng)到數(shù)百公里。返回下一頁(yè)1.3光纖通信的特點(diǎn)（3）保密性能好光波信號(hào)在光纖中傳輸?shù)臅r(shí)候，只在光纖的“纖芯”中進(jìn)行，無(wú)光泄漏，因此保密性好。（4）適應(yīng)能力強(qiáng)光纖通信，不受外界的電磁干擾，而且耐腐蝕、可撓性強(qiáng)（5）可節(jié)省大量的金屬材料（6）體積小、重量輕、便于施工和維護(hù)返回上一頁(yè)1.4光纖通信的應(yīng)用與發(fā)展1.光纖通信在我國(guó)的應(yīng)用2.光纖通信的發(fā)展趨勢(shì)（1）

8、向超長(zhǎng)距離傳輸發(fā)展無(wú)中繼傳輸是骨干傳輸網(wǎng)的期望，目前已能夠?qū)崿F(xiàn)2000～5000km的無(wú)電中繼傳輸。（2）向超高速系統(tǒng)發(fā)展高比特率系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益大致按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)，高速系統(tǒng)的出現(xiàn)不僅增加了業(yè)務(wù)傳輸容量，而且也為各種各樣的