通信工程导论.docx

基于光纤通信的认知与畅想顾善植引言:2009 年高锟因为在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”取得了突破性成就,荣获诺贝尔物理学奖。全网宽带化的实现,最后一公里的最佳解决,5G 的发展需要更多的人才与投资去实现,本文着重回顾光纤通信的发展,对其原理的思考,并根据光的粒子性对光通信的开发进行构想。关键字:光纤,原理,EPON,光的粒子性正文目录:一:光导纤维:二:光信息传输技术: *欧盟加速光纤通讯技术的研发创新三:光纤通信的展望: *光通信的畅想一 光导纤维光通常情况下沿直线传播,而进入不同介质时,比如光从水中射向空气,当入射角大于某一角度时,折射光线消失,全部光线都反射回水中。表面上看,光好像在水流中弯曲前进。这就是全反射的作用。后来人们造出一种透明度很高、粗细像蜘蛛丝一样的玻璃丝──玻璃纤维,当光线以合适的角度射入玻璃纤维时,光就沿着弯弯曲曲的玻璃纤维前进。由于这种纤维能够用来传输光线,所以称它为光导纤维。起初,用玻璃丝来通信要求光纤对光能的损失为20db/km,,当时即便是最好的玻璃—照相机镜头玻璃,损失也在700db/km。1966年,高锟提出单模光波导结构模型,1972年,美国康宁公司耗资3000万制造出20米长损耗小于20db/km 的光纤样品。硬件的完善往往取决于纯净度,现在的光纤纯度很高,几乎不含杂质,所以在一定波段上传输损耗很小。常用的石英光纤,, ,每千米损耗不到1dB。这一成就使因特网与无线移动通信网的发展有了坚实保障。光纤通信也成为了信息时代的重要支柱。二: 光纤结构与原理光纤的主要成分是二氧化硅(SiO2),由纤芯、包层、涂覆层组成。纤芯为掺杂的二氧化硅(如二氧化锗),以提高纤芯折射率。直径一般5~50um 。包层为纯二氧化硅,外径125 um 。涂覆层为环氧树脂,硅橡胶等高分子材料,外径250um,用于增强柔韧性和机械强度(国际电信联盟(ITU-T)标准:光纤外径统一为125 um ,多模光纤芯径50um ,单模光纤芯径9 um)多模光纤与单模光纤:按光纤传输模式分类光纤模式:能在光纤中传播的电磁波不但要满足芯包界面全反射条件,还要满足相干加强条件。对具体光纤结构,只有一系列特定的电磁波可以在光纤中有效传播,这些特定的电磁波称为光纤模式。单模光纤:光纤中只传播一种模式,芯径4~10 um 。无模式色散,传光性能好,适用大容量、长距离通信。因截面小,制造、连接、耦合困难。多模光纤:光纤中传播多种模式,芯径约50 um ,SI 或 GI 型。SI 型模式色散大,带宽窄。制造、连接、耦合容易。单模工作条件:V < 。吸收损耗本征吸收损耗、杂质吸收损耗、原子缺陷吸收损耗。散射损耗瑞利散射损耗、结构不完善散射损耗、非线性效应散射损耗。其它损耗弯曲损耗、连接损耗、耦合损耗。 光纤损耗与色散世界上不可能存在毫无杂质的玻璃,起初让光纤通信能够商用化,降低杂质是必须克服的难关。战争史上曾发现制造低杂质玻璃的方法—搅拌。1970年,Coring 宣布利用化学气相沉积法制造出了损耗率为20db/km 的试验性单模光纤,奠定了光纤通信的基础。前人执着于这