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光纤通信原理上海电信培训中心高光辉第一章概述 3000 多年前,人们就开始利用光进行通信,但光通信的真正飞跃是在光纤出现之后, 由于光纤无可比拟的优越性, 在短短的几十年中迅速地取代了电通信的地位,通信速率由几 M发展到单信道 10G,40G 。 1-1 光纤通信的发展与现状 1-1-1 早期的光通信几千年前,中国就有火光通信:烽火台,它是世界上最早的光通信,因为它具有光通信的基本要素: 光源、接受器、信息加在光波上和光通道。 1880 年,贝尔发明了光电话,它是现代光通信的开端,但由于找不到实用的传输手段而夭折。 1-1-2 光纤通信 1950 年曾出现过导光用的玻璃纤维, 但损耗高达 1000 db/Km ,这天文数字的损耗量,使有人认为光纤传输无实际意义。 1960 年,英籍华人高锟指出:如能将光纤中过渡金属离子减少到最低限度, 有可能使光纤的损耗减少到 1 db/Km ,信息容量可能超过 100 MHz 。 1970 年美国康宁公司拉出了损耗 20 db/Km 的光纤。现在光纤的无中继传输已达几万公里, NEC 公司在实验室完成了 10T以上容量的传输。光纤通信的前途一片光明。 1-2 光纤通信的主要特性 1-2-1 光纤通信的优点 1、容量大目前商用系统单信道 10G,多信道 1600 G。如果能消除 OH 吸收峰,带宽可达 140 T。 2、损耗低、中继距离长目前,实用的光纤通信系统使用的石英光纤在 微米波长区的损耗为 db/Km ,比已知的其他通信线路的损耗低得多。如果今后采用非石英光纤,并工作在超长波长(大于 2微米),光纤损耗的理论系数可以下降到 1/1000- 1/100000 db/Km ,光纤的无中继传输可达几万公里,在任何情况下都可以不要再生中继。 3、抗干扰能力强光导纤维是不导电的,电磁波在其中不会产生感生电动势,即不会产生与信号无关的噪声。 4、保密性好电通信方式很容易被人窃听,而光纤中传送的光波被限制在光纤内部,很少会跑到光纤之外。即使在弯曲半径很小的位置光泄漏也十分微弱。 5、体积小,重量轻目前常用的光纤纤芯直径只有几微米, 加上包层直径是 125 微米, 500 米只有 50 克。一公里四管同轴电缆重 4400 公斤, 而一公里四芯光缆只 200 公斤, 是电缆的二十分之一也不到。 6、节约有色金属和原材料光纤的主要成分是二氧化硅, 占地球重量的24% ,而生产电缆需要大量的铜和铅,在地球上快成为“稀有金属”了。 1-3-2 光纤通信系统的分类根据调制信号的类型: 模拟、数字。根据光源的调制方式: 直接、间接。根据光纤的传导模数量: 多模、单模。根据工作波长: 短波长、长波长、超长波长。