光纤通信技术发展与基础概念解析

"该资源为光纤通信基础复习资料，包含了光纤通信的发展历程、技术阶段、基本概念以及光纤数值孔径公式的推导等内容。" 光纤通信是现代通信网络的重要组成部分，其发展历程可以分为三个主要阶段： 1. 可视光通信阶段：此阶段主要依赖可见光信号传递信息，如烽火台、信号弹等，受限于直线视线传播距离和环境条件。 2. 大气激光通信阶段：随着1960年激光器的发明，激光通信开始发展，但由于大气吸收和色散以及天气影响，通信距离和稳定性受到限制。 3. 光纤通信阶段：自1950年代起，对光纤的研究逐步展开。1970年，低损耗光纤的出现使长距离通信成为可能，至今光纤损耗已显著降低，通信速率和中继距离大幅提高。 光纤通信技术的发展经历了三个关键时期： - 第一阶段（1966～1976）：开发时期，采用波长λ=0.85微米的多模石英光纤，通信速率为34～45Mbps，中继距离约10公里。 - 第二阶段（1976～1986）：大力发展和应用，波长λ=1.30微米的单模石英光纤，通信速率提升至140～565Mbps，中继距离可达50～100公里。 - 第三阶段（1986～1996）：目标转向超大容量超长距离，波长λ=1.55微米，单模石英光纤，通信速率2.5～10Gbps，中继距离进一步扩展到100～150公里。 光通信的基本概念包括： - 光通信：利用光波传输信息的通信方式。 - 光纤通信：以光导纤维为媒介的通信方式，光导纤维能够引导光波并减少信号损失。 - 光波导：传输光波的介质，光纤是其典型实例。 - 光纤通信的三个窗口：0.85、1.30和1.55微米，这些波段的光在光纤中传播损耗最小。 此外，光纤的数值孔径（NA）是衡量光纤捕捉光线能力的参数，公式为NA = √(n1² - n2²)，其中n1和n2分别为光纤内部和外部介质的折射率，θc是临界角，θa是最大入射角。这个参数决定了光纤能够接收的光线角度范围，从而影响其传输效率。 通过理解这些基本概念和技术发展，学习者可以更好地掌握光纤通信的基础知识，并为更深入的学习和实践打下坚实基础。