光纤通信技术第1章(概论)

1951 医用玻璃纤维 (损耗 1000dB/km)
1962 半导体激光器诞生 (GaAs 870nm)
1966 高锟 理论预言
70 年代室温工作半导体激光器 (GaAsAI 850nm)
1970 康宁制出低损耗光纤 (20dB/km)
1300 、 1550nm 多模LD
单模 LD
1300(0.5dB/km),1550nm(0.2dB/km) 低损耗窗口光纤开发
L 中继距离
每秒钟传输的比特数目。
? 光纤通信追求目标 : 大容量、长距离 ? 技术发展：短波长 -长波长、多模光纤 -单
模光纤、多模激光器 -单模激光器
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光纤通信技术(jìshù)的发展大体上可分为：
工作(gōngzu光ò)纤波长激光器 比特率B 中继距离 L
第一代 70 850nm 年代(niándài)
1.4 光纤通信(ɡuānɡ xiān tōnɡ
? 1波分复用技术 ? 2相干光通信(tōng xìn)
? 3超长波长(bōcháng)的光纤通信 ? 4光集成技术
? 5光孤子通信 ? 6实现超大容量通信的近期趋势
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实现超大容量(róngliàng)通信的近
? 时分复用技术(jìshù)
? 电通信(tōenlgecxtìrnic)a（l communication ）
? 广义的电通信指的是一切(yīqiè)运用电波作为载体而传送 信息的所有通信方式的总称，而不管传输所使用的 介质是什么。
? 电通信又可分为有线电通信和无线电通信。
? 光通信（ optical communication ）
的电信号。
? 光接收机由光检测器、 放大器和相关电 路组成。

第一章现代光纤通信技术1.1概述1.2通信设备构成通信网的最全然的设备是用户端设备、传输链路设备和转接交换设备。

1.3广域网分类1.4通信协定1.4.1 协定平日将收集分层构造以及各层协定的集合称为收集体系构造。

比较有名的收集体系构造有国际标准化组织ISO(International for Standardization)提出的开放体系体系构造OSI(Open System Interconnection);美国国防部提出的传输操纵协定TCP/IP；国际电信联盟提出的公共数据网X系列协定；IBM公司提出的体系收集体系构造SNA等。

1.4.2 标准化组织1. 国际标准化组织ISO2. 国际电信联盟-电信标准化部ITU-T(International Telecommunication Union)一向负责制订电信网的标准系列。

3. 因特网工程义务组IETF(Internet Engineering Task Force)负责研究因特网的体系构造以及新一代因特网标准规范的研究和制订第二章数字通信技巧第三章光纤通信技巧3.1 光纤通信3.1.1光纤通信的成长3.1.2 光纤通信的特点1. 传输频带宽，通信容量大年夜。

由信息理论明白，载波频率越高，通信容量就越大年夜。

2. 损耗低。

今朝有用的光纤均为石英系光纤，要减小损耗，主假如靠进步玻璃纤维的纯度。

3. 在应用频带内，光线对每一频率成分的损耗几乎一样。

是以，体系中才去的均衡方法比传统的电信体系简单，甚至能够不必采取。

4. 光纤内传播的光能几乎不辐射，是以专门难被窃听，也可不能造成同一光缆中各光纤之间串扰5. 不受电磁干扰。

因为光纤长短金属的介质材料。

6. 线径细、重量轻，便于敷设。

7. 资本丰富。

制造玻璃光纤的原料是适应，其来源十分丰富。

3.1.3 通信体系中重要技巧指标1.分贝dB分贝dB 是以常用对数表示的两个电压或两个功率之比的一种计量单位。

以0p 作为基准功率，那么在某一点的功率1p 的测试点上的功率电平为 D=10lg01p p (dB) 光纤放大年夜器的功率增益为功率增益G=10lg 输入光功率输出光功率(dB) 若损耗沿光纤是平均的，光纤的损耗常用衰减常数A 表示衰减常数A=-L 10lg 输入光功率输出光功率(dB/km) 光纤连接器反射损耗系数为反射损耗系数R=-10lg 输入光功率率反射回到输入端的光功(dB) 2. 绝对功率dBmdB 表示相关于某一据准功率的相对功率电平数。

波长（µm） 系统类型
0.85
IM/DD
光纤 多模
BL(Gb/s·km) 年代
2
1978
1.3
IM/DD
单模
第1章 绪论
1.1 光通信发展史 1.2 国内外光纤通信技术发展概况 1.3 光纤通信系统的基本构成
第1章 绪论
1.1 光通信发展史
1.1.1 现代通信的发展
人类社会出现后，人与人之间就需要信息交流。原始社会 人们可以靠声音（语言）、肢体动作（肢体语言）或面部表情 等交流信息，这就是原始的通信，是人们面对面的交流。
60年代最好的光纤传输衰减为1000dB/km，即传输1km， 光功率降到原来的1/10100≈0，因而这种光纤不可能用作通 信媒质。当时没有人相信光纤可以用于通信，也没有人从 事光纤用于通信的研究。英藉华人学者高锟博士的贡献在 于理论上证明这样大的传输衰减是由于光纤中杂质吸收和 散射引起的。如将光纤提纯，则传输衰减可以降到可在通 信中实用的程度（最初提出的指标是20dB/km）[1].这一贡 献具有深远意义，完全改变了通信容量不适应社会发展的 需求，推动了信息社会更快地到来。由于这一贡献，高锟 博士获得了2009年诺贝尔物理学奖。
第1章 绪论
2.半导体激光器性能的突破
1960年发明的第一个激光器是红宝石(固体)激光器，不久 （1961年）半导体激光器研制成功，但当时需要在低温(液氮) 下脉冲工作。后来采用异质结技术使激光器可在常温下连续 工作，但开始只有数小时甚至数分钟的寿命，由于寿命极短 不能实用化。经过一段时间的努力，才研制成功可实用的半 导体激光器。现在的半导体激光器的性能有了极大的提高， 其寿命可达106小时，甚至达108小时，功率可达10 毫瓦量级 (泵浦激光器可达几百毫瓦),可调谐范围几百GHz,线宽低到 1―10MHz(外腔激光器能达几十kHz)，适用于各种光通信系统， 为光纤通信实用化打下了基础。激光器价格也在不断下降， 干线通信系统所用激光器已降到千美元量级；几十美元，甚 至几美元的半导体激光器可用于接入网系统。

在受激散射过程中，新产生的斯托克斯光子与受激态粒子同原斯托克斯光子 与受激态粒子是同相位的。
因此，受激喇曼散射是在激励场和斯托克斯场的同时作用下产生的受激过程， 是非线性光学效应。
19
第1 章光纤的基本理论
受激喇曼散射的条件： 受激喇曼散射的阈值 受激喇曼散射的增益阈值
20
第1 章光纤的基本理论
1.6.1 受激散射效应 • 布里渊散射
在一般情况下，任何光学介质内部均存在着由大量质点统计热运动所形成的 自发的弹性力学的声波场，这种声波场可分解为无数多个单色简谐平面声波之和，每 一种单色平面声波场将引起介质密度随时间和空间的周期性变化，因此将引起对入射 光波的“衍射”效应，并且“衍射”光的频率将随声波场的速度和传播方向的不同而 产生变化，这就是普通布里渊散射的经典物理过程。
W 2 k02n22 2 a 0
k0n2
2 0
n2
传播常数与自由空间的一样，因此，LP01模式对波长没有限制，即没有截止现象。
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第1 章光纤的基本理论
d. 单模光纤，保证LP01模式存在，阻止或截止其它高阶模式振荡，比较LP02和 LP11模式，得到只要使归一化频率V小于二阶模LP11模的归一化频率即可。
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第1 章光纤的基本理论
喇曼散射量子理论的观点：
在拉曼散射过程中，光子与微观粒子（原子、分子、电子及声子等）发生非弹性碰
撞，结果是入射光子散射成为一个能量和方向都与入射光子不同的散射光子，同时相
应的引起了粒子由初始态向终止态的跃迁。这种跃迁包括两种过程：一种是初始处于
较低能级 上的粒Eb子，在散射后跃迁到较高的能级 (分子内能E增a 加），而散射光
Km K
m
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