光通信原理和光网络

丁镭

物理科学学院

绪论

一、为什么发展光通信技术？

通信与电信 通信：按照一致同意的约定传递信息。 电信：利用有线、无线、光或其他电磁系统，传输、发送或

接收代表符号、书写件、影像、声音或其他任何承载情报的媒体的信号。

电子通信 光通信

二、光通信发展简史

史前 古代 近代 现代

三、光纤通信的发展

光纤的损耗

1966 年，高锟等人预言了 SiO2光纤作为通信传输介质的可行性；

1970 年，损耗为 20dB/km 的光纤研制成功，室温下连续运转的半导体激光器研制成功；

1976 － 1977 年，光纤损耗降低到 4dB/km ，半导体激光器的寿命达到 106 小时，各种实验性通信系统出现；

1979 － 1980 年，光纤通信系统投入市话网的局间线路使用，第一代光纤通信系统投入使用。

光源 光纤，损耗 标志

第一代 850nm LED MMF, 3.6dB/km 几十 Mbit/s, 几十 km

第二代 1310nm LED,LD MMF, 0.5dB/km 140Mbit/s, 20~50km

第三代 1310nm LED,LD SMF, 0.5dB/km 50km

第四代 1550nm LD SMF, 0.2dB/km 2.5Gbit/s, 80km

未来 1550nm LD SMF, 0.2dB/km 相干光通信

光纤通信系统的发展

四、光纤通信的特点1. 优点 载波频率高 损耗低 抗电磁干扰 抗辐射 抗化学腐蚀

绝缘性好 线径细 重量轻 原材料丰富

通信手段 容量（电话路数）

中继距离（ km ）

1000km 中继器数

微波 960 50 20

小同轴 960 4 250

大同轴 1800 6 166

光缆 7680 70 14

光纤通信与其它通信方式的比较

2. 缺点 非线性效应 量子噪声大 接续、合路、分路复杂 弯曲损耗大

教学内容

光纤传输理论 光网络器件的原理与应

用 光网络结构 光交换原理与技术 光网络节点功能与技术

光网络组网技术 光网络应用 光网络管理与维护 光网络安全 新型光网络技术

参考书目

光纤通信－原理与技术基础，盛秋琴，南开大学物理学院

光纤光学，廖延彪，清华大学出版社 全光光纤通信网 ，杨淑雯 ，科学出版社 全光通信网，顾畹仪、张杰，北京邮电大学出版社 高速宽带光互联网技术，徐荣、龚倩，人民邮电出版社 光网络实用指南， [ 美 ]Robert Elsenpeter, Toby J. Velte

著，王延华译，清华大学出版社 光网络 , Rajiv Ramaswami, Kumar N. Sivarajan 著 ,乐孜纯译，机械工业出版社

第一章 光纤

1.1 基本概念1.1.1 光波

波长 (nm) 0.001 0.1 10 380~780 3.00X10 5

近红外光： 780 nm ～ 3000 nm中红外光： 3000 nm～ 30000 nm远红外光： 30000 nm～ 1 mm

光纤通信“窗口”（低损耗波长）： 短波长窗口： 850nm

第一长波长窗口： 1310nm

第二长波长窗口： 1550nm

光纤的传输窗口和带宽