第1章概论 1·1光纤通信发展的历史和现状 1·2光纤通信的优点和应用 1·3光纤通信系统的基本组成 返回主目录
1·1 光纤通信发展的历史和现状 1· 2 光纤通信的优点和应用 1·3 光纤通信系统的基本组成 第 1 章 概 论 返回主目录
第1章概论 1.1.纤通信发展的历史和现状 111探索时期的光通信 中国古代用“烽火台”报警,欧洲人用旗语传送信息, 这些都可以看作是原始形式的光通信。望远镜的出现,又极大 地延长了这种目视光通信的距离。 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”。这种光电话利用太阳光或弧光灯作光源,通过 透镜把光束聚焦在送话器前的振动镜片上,使光强度随话音的 变化而变化,实现话音对光强度的调制。在接收端,用抛物面 反射镜把从大气传来的光束反射到硅光电池上,使光信号变换 为电流,传送到受话器
第 1 章 概论 1.1 1.1.1探索时期的光通信 中国古代用“烽火台”报警，欧洲人用旗语传送信息， 这些都可以看作是原始形式的光通信。望远镜的出现，又极大 地延长了这种目视光通信的距离。 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” 。这种光电话利用太阳光或弧光灯作光源，通过 透镜把光束聚焦在送话器前的振动镜片上，使光强度随话音的 变化而变化，实现话音对光强度的调制。在接收端，用抛物面 反射镜把从大气传来的光束反射到硅光电池上，使光信号变换 为电流， 传送到受话器
由于当时没有理想的光源和传输介质,这种光电话的传 输距离很短,并没有实际应用价值,因而进展很慢。然而,光 电话仍是一项伟大的发明,它证明了用光波作为载波传送信息 的可行性。因此,可以说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,和普通光相比,激光具有波谱宽度 窄,方向性极好,亮度极高,以及频率和相位较一致的良好特 性。激光是一种高度相干光,它的特性和无线电波相似,是 种理想的光载波。继红宝石激光器之后,氦一氖(He-Ne)激光 器、二氧化碳(CO2)激光器先后出现,并投入实际应用。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
由于当时没有理想的光源和传输介质， 这种光电话的传 输距离很短，并没有实际应用价值，因而进展很慢。然而， 光 电话仍是一项伟大的发明，它证明了用光波作为载波传送信息 的可行性。因此，可以说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，和普通光相比，激光具有波谱宽度 窄，方向性极好， 亮度极高，以及频率和相位较一致的良好特 性。激光是一种高度相干光，它的特性和无线电波相似， 是一 种理想的光载波。继红宝石激光器之后，氦—氖(He - Ne)激光 器、二氧化碳(CO2)激光器先后出现，并投入实际应用。 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。实验证明:用承载信息的光 波,通过大气的传播,实现点对点的通信是可行的,但是通 信能力和质量受气候影响十分严重。由于雨、雾、雪和大气灰 尘的吸收和散射,光波能量衰减很大。例如,雨能造成30 dB/km的衰减,浓雾衰减高达120dB/km。另一方面,大气的 密度和温度不均匀,造成折射率的变化,使光束位置发生偏移 因而通信的距离和稳定性都受到极大的限制,不能实现“全天 候”通信。虽然,固体激光器(例如掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG) 激光器)的发明大大提高了发射光功率,延长了传输距离,使 大气激光通信可以在江河两岸、海岛之间和某些特定场合使用, 但是大气激光通信的稳定性和可靠性仍然没有解决
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。实验证明：用承载信息的光 波， 通过大气的传播，实现点对点的通信是可行的，但是通 信能力和质量受气候影响十分严重。由于雨、雾、雪和大气灰 尘的吸收和散射，光波能量衰减很大。例如，雨能造成30 dB/km的衰减， 浓雾衰减高达120 dB/km。另一方面，大气的 密度和温度不均匀，造成折射率的变化，使光束位置发生偏移。 因而通信的距离和稳定性都受到极大的限制，不能实现“全天 候”通信。虽然，固体激光器(例如掺钕钇铝石榴石(Nd: YAG) 激光器)的发明大大提高了发射光功率，延长了传输距离，使 大气激光通信可以在江河两岸、海岛之间和某些特定场合使用， 但是大气激光通信的稳定性和可靠性仍然没有解决
为了克服气候对激光通信的影响,人们自然想到把激光 束限制在特定的空间内传输。因而提出了透镜波导和反射镜 波导的光波传输系统。透镜波导是在金属管内每隔一定距离 安裝一个透镜,每个透镜把经传输的光束会聚到下一个透镜 而实现的。反射镜波导和透镜波导相似,是用与光束传输方 向成45°角的二个平行反射镜代替透镜而构成的。这两种波 导,从理论上讲是可行的,但在实际应用中遇到了不可克服 的困难。首先,现场施工中校准和安装十分复杂;其次,为 了防止地面活动对波导的影响,必须把波导深埋或选择在人 车稀少的地区使用 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
为了克服气候对激光通信的影响，人们自然想到把激光 束限制在特定的空间内传输。因而提出了透镜波导和反射镜 波导的光波传输系统。透镜波导是在金属管内每隔一定距离 安装一个透镜，每个透镜把经传输的光束会聚到下一个透镜 而实现的。反射镜波导和透镜波导相似，是用与光束传输方 向成45°角的二个平行反射镜代替透镜而构成的。这两种波 导， 从理论上讲是可行的，但在实际应用中遇到了不可克服 的困难。首先，现场施工中校准和安装十分复杂；其次，为 了防止地面活动对波导的影响，必须把波导深埋或选择在人 车稀少的地区使用。 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