光通訊發展沿革 地點: 大漢技術學院北大樓 課程名稱：光纖通訊概論 上課班級：電通三A、B 授課教師: 林柏鑑 助理教授 (Ph.D.)

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1 光通訊發展沿革 地點: 大漢技術學院北大樓 課程名稱：光纖通訊概論 上課班級：電通三A、B 授課教師: 林柏鑑 助理教授 (Ph.D.)
地點: 大漢技術學院北大樓 課程名稱：光纖通訊概論 上課班級：電通三A、B 授課教師: 林柏鑑 助理教授 (Ph.D.) Tel: 手機: 　

2 光通訊發展沿革 玻璃是人類最早使用之透明材料(埃及) 原始光通訊，如狼煙、旗語等 光源：日光；介質：空氣。
特性：簡易、直接但訊息傳遞量少且易受氣候影響，無法滿足通訊需求。 玻璃是非晶質材料，其黏度隨溫度作連續性變 化，可抽絲 玻璃光纖發展之主要原動力： 通訊及感測之運用(尤其是在通訊上)。 玻璃光纖（以下簡稱光纖）幾乎是伴隨光 通訊的發展而生的。其發展歷史如下： 光通訊發展沿革

3 光通訊發展沿革 1959年，美國物理學家 Maiman 發展出紅寶石雷射，而揭開了現代光通訊序幕。
1962年，美國貝爾實驗室物理學家Geusic及Scovil發表行波光放大器的概念(Traveling wave optical amplifier) 。 1965年， Dr. E. Snitzer發明第一個Er-doped glass laser 。 1966年，華裔科學家高錕博士與其英國標準通信實驗室同事，在一篇學術報告指出：只要將玻璃中含有過渡金屬離子（例如鐵、鉻、錳、鎳、銅等）及水分所產生之氫氣離子等雜質濃度控制在 1 ppm 以下，玻璃即可用來當光通訊之光傳輸介質。 1970年，美國康寧公司（Corning Glass Works）宣布利用 OVD 法製出光傳輸損耗低於 20 dB/km 以下之光纖，光纖通訊開始備受矚目。 光通訊發展沿革

4 1974年，美國貝爾實驗室發展出改良式化學氣相沉積法（Modified Chemical Vapor Deposition；MCVD）成功製造出 1.2 dB/km 之低損耗光纖。
1977年，日本電話與電報公司 NTT 開發出軸向氣相沉積法（Vapor Axial Deposition；VAD），非常適合量產光纖。 1978年，NTT發表損耗值 0.2 dB/km之光纖（在波長 1550 nm）。 1979年，利用MCVD製程做出頻寬數個GHz-km之 Graded-index, GI, 多模光纖。 1980年，利用VAD製程做出頻寬4 GHz-km之GI Fiber。 1984年，美國貝爾實驗利用MCVD製程做出損耗值 dB/km之光纖 (波長 1550 nm) 。 光通訊發展沿革

5 光通訊發展沿革 1984年， 由於光纖熔接技術的改善及光纖生產技術的提昇，單模光纖正式量產化， 大量的使用在長程通訊上。
1985年，美國 Corning 公司發表色散移位光纖（Dispersion-Shifted Fiber；DSF）。 1986年，利用VAD製程做出損耗值 dB/km之光纖 (波長 1550 nm) ，幾乎達到理論值。 1987年，英國南安普頓大學 Payne教授及貝爾實驗室Dr. J. R. Simpson等人，同時利用MCVD製程來製作摻鉺單模光纖(能放大1.55 mm波段訊號) 。 1988年， Snitzer教授等人成功的利用1.48 mm LD pump source激發EDFA(放大1.55 mm訊號)及展示co-doped釔(Yb)之EDFA。 1988年，第一條橫跨大西洋之海底試驗光纜鋪設完成-新紀元的開始。 光通訊發展沿革

6 光通訊發展沿革 1989年，第一條具有EDFA之海底試驗光纜鋪設完成。
1989年， Nakazawa等人成功的利用1.48 mm LD pump光源激發EDFA作出Fiber Raman Amplifier 。 1993年，美國 Lucent 公司發表非零色散移位光纖( Non-zero Dispersion-Shifted Fiber；NZ-DSF）又稱 TrueWave 光纖。 1998年，美國 Corning 公司推出具有較大導光截面積之非零色散移位光纖（Nonzero Dispersion-Shifted Large-Effective-Area Fiber）又稱“LEAF”光纖，此光纖適用於超高容量之長距離通信系統，尤其是高密度分波多工系統（Dense Wavelength Division Multiplexing；DWDM）。 1999年,美國Lucent公司亦發表TrueWave改良型之TrueWave RS之非零色散光纖,號稱在L Band有較LEAF光纖,具更低的色散值(~ 4 to 7 ps/km/nm)與較低之偏極化色散值(PMD; > 0.1 ps/km1/2),及較大之導光截面積,更適用於DWDM系統中。

7 光通訊發展沿革 2000年，美國 Lucent 公司發表符合IEEE 802.3z規範，適用在Gigabit Ethernet當中之GigaGuide 50及的GigaGuide 62.5的頻寬十億級之光纖。 2000年，美國 Lucent 公司推出在1400nm附近具無Water Peak之AllWave Fiber, 適用波長由1260至1625nm,適合用在粗波分波長多工分工器中（Coarse Wavelength Division Multiplexing；DWDM）。 2001年,美國Corning公司亦發表SMF-28e之無水峰光纖,適用於CWDM系統及SOA (Semiconductor Optical Amplifier)上。 2001年,法國Draka公司發表10 GbE的50/125百億級光纖。 2001年World-Com事件及安隆案發生，光通訊產業泡沫化。 2003年美國Lucent與日本Sumitomo合併，成為OFS。 2006年美國Lucent與法國Alcatel合併， Alcatel為續存公司。 2007年中華電信宣示台灣之光世代來臨，後續五年準備投資600億台幣進行台灣之FTTX基礎建設。

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10 DWDM architecture is now expanding
Optical Cable & EDFAs Submarine Long haul (Terrestrial) Metro core DWDM architecture is now expanding Into these networks OC-192 rings Point to point DWDM Terabit routers Cites in Major Market Central offices Carrier hotels POPs OC-3/12 rings- 10/100 Mb Ethernet Over T1s & T3s Residential 光通訊網路示意圖 Metro edge Access (loop) Small-port-count switches play important roles in All-Optical Network  to expand into the metro-core, edge, and access networks.

11 DWDM之相關元件(Component)

12 被動式光接取網路(PON)系統示意圖 主機房 Based on ITU G.983.3 Recommendation WDM
1 x N Splitter 主機房 被動式光接取網路(PON)系統示意圖 Based on ITU G Recommendation WDM 1490 nm voice & data 1550 nm video 1310 nm voice & data ONT: Optical network terminal

13 FTTX光纖到家被動式光接取網路(PON)架構
1490 nm Data & Voice-down link 1310 nm Data & Voice-up link 1550 nm Video-down link 用戶端 1×N 分岐器 波分複用 多工器 摻鉺光纖 放大器 公共網路 隨選視訊 機上盒

14 電纜網路的缺點 1．電氣危害 2．電磁干擾 3．傳輸損耗大 4．頻帶窄 5．保密性差 6．電纜的體積和重量較大
(1)LAN設備和交流電源或照明電路的直接接觸； (2)LAN電纜和設備上累積的靜電荷； (3)耦合到電纜系統上的高能瞬變； (4)各種LAN設備接地點之間的電位差。 2．電磁干擾 3．傳輸損耗大 4．頻帶窄 5．保密性差 (1)直接接入式竊聽； (2)竊聽電腦和終端設備輻射的電磁場； (3)竊聽電纜系統輻射的電磁場。 6．電纜的體積和重量較大

15 電纜與光纜之傳輸頻帶與損耗比較表

16 三種基本的光纖通訊系統

17 三代網路技術比較

18 光傳送網路的優點 光傳送網路的優點： ․提供以高速傳輸資料為中心的傳輸解決方案；
․提供大頻寬、高可靠性/可管理性和豐富的功能，如虛擬私人網路（VPN）和MPLS（多協定標記交換）； ․大大降低了分時多工（TDM）傳輸的成本，需要操作和管理的設備少，營運成本低，易於維護，且維護成本低； ․提高了頻寬的使用效率。

19 光通訊網路的關鍵技術-I 1．全光放大中繼技術 2．光多路傳輸技術 3．波長選擇技術 波長選擇技術有以下幾種： ․無源濾波器；
․波長解多工器； ․聲光可調濾波器（AOTF）：調諧範圍大，可允許插入100個通道； ․有源半導體濾波器：DFB或DBR濾波器，可應用於DWDM，在通帶內能提供淨增益。但是頻寬窄（5 nm），不利於系統串聯，調諧範圍非常有限，無法覆蓋EDFA窗口。

20 光通訊網路的關鍵技術-II 4．光交換技術 5．光分插多工（OADM）技術 6．波長轉換技術 7．網路控制和管理技術
․避免所傳資訊不必要的解多工和處理過程； ․顯著地簡化了節點的硬體需求； ․減少了相關的管理操作； ․在不增加數位電系統的情況下，使網路節點具有非常大的傳輸量。 6．波長轉換技術 7．網路控制和管理技術 8．積體光學和光纖光柵技術

21 光通訊網路的分層結構 光通訊網路的分層結構

22 光傳送網路結構 光通訊網路中幾種可能之IP傳送技術