但是，仍然由于自然气象条件的影响而没 有进展。
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1966年7月，英籍华人高琨发表论文，认为 只要设法降低玻璃纤维中的杂质，可使光纤损 耗降为20db/km，这是一篇划时代的论文。
但是，在60年代，最好的玻璃纤维的损耗 在1000dB/km以上。
2009年10月6日，瑞典皇家科学院，将2009年诺 贝尔物理学奖授予高锟。在“有关光在纤维中 传输实现光学通信方面”取得了突破性的成就。
专题：光纤通信现状及发展趋势
• 主讲人： 董光辉 • 时 间：2010.3.17
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• 电磁波谱的开发利用 • 光纤通信发展史 • 光纤通信新技术 • 光纤通信系统 • 光纤通信发展趋势
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电磁波谱的开发利用 电通信: 1837年---摩尔斯电磁式有线电报 1876年---贝尔发明有线电话 1895年---俄罗斯波波夫发出第一份无线电报 1895年---意大利马可尼在英国取得无线电专 利权，成为无线电的创始人。
➢1991－1550nm单模光纤单频激光器光纤通信
系统
➢1995－采用光放大器的第四代光纤通信系统
到90年代，光线的传输速率已达到每
秒10000兆比特，相当于在一对头发丝1/10
粗细的光纤可以通125万路电话。
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光纤通信系统发展
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光纤通信新技术 我们目前实际只用了光纤巨大潜力的 1/1000。为了充分发挥光纤的带宽潜力，克 服光纤损耗及色散的影响、延长中级距离、 扩大传输容量及降低成本，人们不断地开发 新技术。
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5、资源丰富 光纤的主要成分是SiO2资源十分丰富。 电缆的主要成分是Cu,Al等有色金属， 资源有限。
6、防干扰性能好 光纤不受强电干扰、电气化铁道干扰 和雷电干扰，抗电磁脉冲能力也很强， 保密性好。
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光纤通信的发展 ➢1980－850nm多模光纤通信系统
➢1983－1300nm单模光纤通信系统
现在随着光纤制造技术的发展，光纤的 损耗已经降低到接近理论极限值的程度，色 散问题就成为实现超长距离和超大容量光纤 通信的主要问题。
1970年由于在光源（激光器）和信道（光 纤）都有重大突破，称为光纤传输元年。
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➢1970年：20dB/km； ➢1972年：4dB/km； ➢1974年：1.1dB/km； ➢1976年：0.5dB/km； ➢1979年：0.2dB/km； ➢1990年：0.14dB/km。
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光纤连接的演化
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波分复用（wave division multiplexing,WDM）
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WDM network
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SONET
SONET的国际标准，定义了TDM数字信号的结构。
基本的数字系列码率51.84Mb/s
光信号OC-1
51.84Mb/s*12= 622.08Mb/=2.488Gb/s
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1、光器件的集成化及模块化 提高速率与性能，简化结构，降低成本。
2、波分复用 所谓波分复用就是让不同波长的光信号同
在一根光纤上传输而互不干扰。
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时分复用（Time Division Multiplexing，TDM） --------单信道复用
Ø 在TDM中要求在时域内，在不同的信道间进行 快速的转换。 Ø 在100GHz内进行TDM复用是可以的，在50THz 内进行TDM复用是难以想像的。
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光纤的谱线特性中有3个低损耗的传输窗 口，即850nm短波长窗口和1300nm,1500nm 的长波长窗口。
目前，单摸光纤在1550nm波长的损耗已 小于0.2dB/km，接近极限。
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光纤通信的优点： 1、容量大
激光的频率约为100THz,微波的频率为 10GHz。从理论上讲，用光传输信息，通 信容量比微波通信容量大一万倍！ 2、色散小 3、损耗小 4、中继长
双绞线
卫星通信
光纤
同轴电缆 无线电(AM) 无线电(FM)
地面微波 通信
电视频道
Band
LF MF HF VHF UHF SHF EHF THF
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电磁波波谱图
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• 话音 （低）
（小）
（小）
• 长波 频率 • 中波
带宽
容量
C=B㏒2（1+S/N）
• 短波
（高）
• 微波
（大）
（大）
通信系统的传输容量取决于对载波调制的频 带宽度，载波频率越高，频带宽度越宽。
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近代光通信：1880年Bell发明光电话，传输 距离213m，但是并不实用。
振
太阳光 弧光
透 镜
动 镜 片
抛
物
面
空
反
气
射
镜
电信号 送至 受话器
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近代光通信的发展就是上述两个方面的制 约因素的解决过程：
1960年，美国人梅曼发明红宝石激光器， 获得高强的、频率和相位都稳定（即相干的） 光---激光。引起了新一轮的光通信研究热潮--激光大气通信。
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物理光学 量子力学 材料科学
电通信
理论上光纤通信可容纳：
光通信
电话：7.5亿路
电视：30万路
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光纤通信发展史
通信系统框图 发送机
信道
接收机
载波：射频波 微波 毫米波 光波
信道： 金属导线 同轴电缆 金属波导 大气、光纤
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光通信自古就有：烽火、手旗、信号弹、红绿灯 光通信的定义：
以光波作为载波进行信息的传输方式。
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电磁波谱图
f (Hz) 100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024
无线电 微波 红外
X 射线
γ 射线
可见光 紫外线
f (Hz) 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 10 9 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016
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每公里10dB/km损耗就是输入的信号传送1公里 后只剩下十分之一：
20dB/km
1/100；
30dB/km
1/1000；
1000dB/km
？
由1000dB/km 常！
20dB/km，高琨的论文非同寻
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1970年美国康宁玻璃公司制成20dB/km的 光纤。
1970年贝尔实验室制成了可以在室温下连 续工作的半导体激光器，只有米粒大小。
光信号OC-48
自1990年以来，OC-48的光纤传输系统已经商业化
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3、光放大技术 由于光信号在光纤中传输时要受到损耗，
因此每隔几十千米，就要设置一个“再生中 继器”。 4、光孤子技术
光孤子是一种能在光纤中传播的长时间 保持形态、幅度和速度不变的光脉冲。
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光纤通信中，限制传输距离和传输容量 的主要原因是“损耗”和“色散”。