第1章概论 ·1光纤通信发展的历史和现状 111探索时期的光通信 11.2现代光纤通信 113国内外光纤通信发展的现状 2光纤通信的优点和应用 12,1光通信与电通信 12.2光纤通信的优点 123光纤通信的应用 1·3光纤通信系统的基本组成 13,1发射和接收 13,2基本光纤传输系统 13.3数字通信系统和模拟通信系统 返回主目录
1·1 光纤通信发展的历史和现状 1.1.1 探索时期的光通信 1.1.2 现代光纤通信 1.1.3 国内外光纤通信发展的现状 1· 2 1.2.1 光通信与电通信 1.2.2 光纤通信的优点 1.2.3 光纤通信的应用 1·3 光纤通信系统的基本组成 1.3.1 发射和接收 1.3.2 基本光纤传输系统 1.3.3 数字通信系统和模拟通信系统 第 1 章 概 论 返回主目录
11光纤通信发展的历史和现状 1.11探索时期的光通信 原始形式的光通信:中国古代用“烽火台”报警,欧洲人 用旗语传送信息 1880年,美国人贝尔(Bel发明了用光波作载波传送 话音的“光电话”。贝尔光电话是现代光通信的雏型。 1960年,美国人梅曼( Maiman)发明了第一台红宝石激 光器,给光通信带来了新的希望。激光器的发明和应用, 使沉睡了80年的光通信进入一个崭新的阶段 在这个时期,美国麻省理工学院利用He-Ne激光器和 CO2激光器进行了大气激光通信试验 由于没有找到稳定可靠和低损耗的传输介质,对光通信的研究 曾一度走入了低潮
1.1 1.1.1 探索时期的光通信 • 在这个时期，美国麻省理工学院利用He - Ne激光器和 CO2激光器进行了大气激光通信试验。 由于没有找到稳定可靠和低损耗的传输介质， 对光通信的研究 曾一度走入了低潮。 • 1960年，美国人梅曼(Maiman)发明了第一台红宝石激 光器， 给光通信带来了新的希望。激光器的发明和应用， 使沉睡了80年的光通信进入一个崭新的阶段。 • 1880年，美国人贝尔(Bell)发明了用光波作载波传送 话音的“光电话” 。贝尔光电话是现代光通信的雏型。 • 原始形式的光通信:中国古代用“烽火台”报警，欧洲人 用旗语传送信息
1.12现代光纤通信 1966年,英籍华裔学者高锟( CKKao)和霍克哈姆 ( C A Hockham)发表了关于传输介质新概念的论文,指出了利用 光纤( Optical Fiber)进行信息传输的可能性和技术途径,奠定了 现代光通信一光纤通信的基础。 指明通过“原材料的提纯制造出适合于 长距离通信使用的低损耗光纤”这一发展方
1.1.2 现代光纤通信 1966 年 ， 英籍华裔学者 高 锟 (C.K.Kao) 和霍克哈姆 (C.A.Hockham)发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用 光纤(Optical Fiber)进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了 现代光通信——光纤通信的基础。 指明通过“原材料的提纯制造出适合于 长距离通信使用的低损耗光纤”这一发展方 向
光纤通信发明家高锟(左) 1998年在英国接受IE授予的奖章
光纤通信发明家高锟(左) 1998年在英国接受IEE授予的奖章
1970年,光纤研制取得了重大突破 1970年,美国康宁 Corning)公司研制成功损耗20dB/km的 石英光纤。把光纤通信的研究开发推向一个新阶段 1972年,康宁公司高纯石英多模光纤损耗降低到4dB/km。 1973年,美国贝尔(Bel)实验室的光纤损耗降低到 2.5dB/km。1974年降低到1.ldB/km。 1976年,日本电报电话(NT公司将光纤损耗降低到0.47 dB/km(波长12um) 在以后的10年中,波长为155m的光纤损耗: 1979年是0.20dB/km,1984年是0.157dBkm,1986年是 0.154dB/km,接近了光纤最低损耗的理论极限
1970年，光纤研制取得了重大突破 • 1970年，美国康宁(Corning)公司研制成功损耗20dB/km的 石英光纤。把光纤通信的研究开发推向一个新阶段。 • 1972年，康宁公司高纯石英多模光纤损耗降低到4 dB/km。 • 1973 年，美国贝尔(Bell) 实验室的光纤损耗降低到 2.5dB/km。1974 年降低到1.1dB/km。 • 1976 年，日本电报电话(NTT)公司将光纤损耗降低到0.47 dB/km(波长1.2μm)。 • 在以后的 10 年中，波长为1.55 μm的光纤损耗： 1979 年是0.20 dB/km，1984年是0.157 dB/km，1986 年是 0.154 dB/km， 接近了光纤最低损耗的理论极限
1970年,光纤通信用光源取得了实质性的进展 1970年,美国贝尔实验室、日本电气公司(NEC)和前苏联 先后,研制成功室温下连续振荡的镓铝砷( GaAlas)双异质结半 导体激光器(短波长)。虽然寿命只有几个小时,但它为半导体激 光器的发展奠定了基础。 1973年,半导体激光器寿命达到7000小时 1976年,日本电报电话公司研制成功发射波长为13um 的铟镓砷磷( Ingaasp)激光器 1977年,贝尔实验室研制的半导体激光器寿命达到10万 小时。 1979年美国电报电话(AT&T公司和日本电报电话公司研 制成功发射波长为1.55μm的连续振荡半导体激光器 由于光纤和半导体激光器的技术进步,使 1970年成为光纤通信发展的一个重要里程碑
1970 年，光纤通信用光源取得了实质性的进展 • 1970年，美国贝尔实验室、日本电气公司(NEC)和前苏联 先后，研制成功室温下连续振荡的镓铝砷(GaAlAs)双异质结半 导体激光器(短波长)。虽然寿命只有几个小时，但它为半导体激 光器的发展奠定了基础。 • 1973 年，半导体激光器寿命达到7000小时。 • 1976年，日本电报电话公司研制成功发射波长为1.3 μm 的铟镓砷磷(InGaAsP)激光器。 • 1977 年，贝尔实验室研制的半导体激光器寿命达到10万 小时。 • 1979年美国电报电话(AT&T)公司和日本电报电话公司研 制成功发射波长为1.55 μm的连续振荡半导体激光器。 由于光纤和半导体激光器的技术进步，使 1970 年成为光纤通信发展的一个重要里程碑
实用光纤通信系统的发展 1976年,美国在亚特兰大( Atlanta进行了世界上第一个实 用光纤通信系统的现场试验 1980年,美国标准化FT-3光纤通信系统投入商业应用 1976年和1978年,日本先后进行了速率为34Mb/s的突变 型多模光纤通信系统,以及速率为100Mb/s的渐变型多模光纤通 信系统的试验 1983年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线 随后,由美、日、英、法发起的第一条横跨大西洋TAT-8 海底光缆通信系统于1988年建成 ·第一条横跨太平洋TPC-3/HAW-4海底光缆通信系统于 1989年建成。从此,海底光缆通信系统的建设得到了全面展开, 促进了全球通信网的发展
实用光纤通信系统的发展 • 1976 年，美国在亚特兰大(Atlanta)进行了世界上第一个实 用光纤通信系统的现场试验。 • 1980 年，美国标准化FT - 3光纤通信系统投入商业应用。 • 1976 年和 1978 年，日本先后进行了速率为34 Mb/s的突变 型多模光纤通信系统， 以及速率为100 Mb/s的渐变型多模光纤通 信系统的试验。 • 1983年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线。 • 随后，由美、日、 英、法发起的第一条横跨大西洋 TAT-8 海底光缆通信系统于1988年建成。 • 第一条横跨太平洋 TPC-3/HAW-4 海底光缆通信系统于 1989年建成。从此，海底光缆通信系统的建设得到了全面展开， 促进了全球通信网的发展
光纤通信的发展可以粗略地分为三个阶段 第阶段(1966-1976年),这是从基础研究到商业应 用的开发时期。 第二阶段(1976~1986年),这是以提高传输速率和增 加传输距离为研究目标和大力推广应用的大发展时期。 第三阶段(1986~1996年),这是以超大容量超长距离 为目标、全面深入开展新技术研究的时期
光纤通信的发展可以粗略地分为三个阶段： • 第一阶段(1966~1976年)，这是从基础研究到商业应 用的开发时期。 • 第二阶段(1976~1986年)，这是以提高传输速率和增 加传输距离为研究目标和大力推广应用的大发展时期。 • 第三阶段(1986~1996年)，这是以超大容量超长距离 为目标、全面深入开展新技术研究的时期
113国内外光纤通信发展的现状 1976年美国在亚特兰大进行的现场试验,标志着光纤通信 从基础研究发展到了商业应用的新阶段。 此后,光纤通信技术不断创新:光纤从多模发展到单模 工作波长从0.85m发展到1.31m和1.55m(短波长向长波 长),传输速率从几十Mb/s发展到几十Gb/s 随着技术的进步和大规模产业的形成,光纤价格不断下 降,应用范围不断扩大。 目前光纤已成为信息宽带传输的主要媒质,光纤通信系统 将成为未来国家信息基础设施的支柱。 在许多发达国家,生产光纤通信产品的行业已在国民经济 中占重要地位
1.1.3 1976年美国在亚特兰大进行的现场试验，标志着光纤通信 从基础研究发展到了商业应用的新阶段。 此后，光纤通信技术不断创新：光纤从多模发展到单模， 工作波长从0.85 μm发展到1.31 μm和1.55 μm(短波长向长波 长），传输速率从几十Mb/s发展到几十Gb/s。 随着技术的进步和大规模产业的形成，光纤价格不断下 降，应用范围不断扩大。 目前光纤已成为信息宽带传输的主要媒质，光纤通信系统 将成为未来国家信息基础设施的支柱。 在许多发达国家，生产光纤通信产品的行业已在国民经济 中占重要地位
光纤通信整体发展时间表 100000 55um 光孤 系10000 相干检测 统性能 1.55um 1000 直接检测 光 100 0.8um 单模 放大器 10 多模 0.1 1974197619781980198219841986198819901992
光纤通信整体发展时间表 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 100000 10000 1000 100 10 1 0.1 0.8μm 多模 1.3μm 单模 1.55μm 直接检测 光孤子 光 放 大 器 1.55μm 系 相干检测 统 性 能(Gb/s •Km ）