光纤通信技术—光纤放大器
光导纤维通信简称光纤通信，原理是利用光导纤维传输信号，以实现信息传递的一种通信方式。实际应用中的光纤通信系统使用的不是单根的光纤，而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆。光纤放大器不但可对光信号进行直接放大，同时还具有实时、高增益、宽带、在线、低噪声、低损耗的全光放大功能，是新一代光纤通信系统中必不可少的关键器件。
名称：光纤放大器
关键字：光纤放大器 EDFA 半导体放大器光纤曼放大器
摘要：光放大器的开发成功及其产业化是光纤通信技术中的一个非常重要的成果，它大大地促进了光复用技术、光弧子通信以及全光网络的发展。顾名思义，光放大器就是放大光信号。在此之前，传送信号的放大都是要实现光电变换及电光变换，即O/E/O变换。有了光放大器后就可直接实现光信号放大。光放大器主要有3种：光纤放大器、拉曼放大器、半导体光放大器。光纤放大器就是在光纤中掺杂稀土离子（如铒、镨、铥等）作为激光活性物质。每一种掺杂剂的增益带宽是不同的；掺铥光纤放大器的增益带是S波段；掺镨光纤放大器的增益带在1310nm附近。而喇曼光放大器则是利用喇曼散射效应制作成的光放大器，即大功率的激光注入光纤后，会发生非线性效应?喇曼散射。在不断发生散射的过程中，把能量转交给信号光，从而使信号光得到放大。由此不难理解，喇曼放大是一个分布式的放大过程，即沿整个线路逐渐放大的。其工作带宽可以说是很宽的，几乎不受限制。这种光放大器已开始商品化了，不过相当昂贵。半导体光放大器（S0A）一般是指行波光放大器，工作原理与半导体激光器相类似。
1.引言
无线光通信是以激光作为信息载体，是一种不需要任何有线信道作为传输媒介的通信方式。与微波通信相比，无线光通信所使用的激光频率高，方向性强(保密性好)，可用的频谱宽，无需申请频率使用许可；与光纤通信相比，无线光通信造价低，施工简便、迅速。它结合了光纤通信和微波通信的优势，已成为一种新兴的宽带无线接人方式，受到了人们的广泛关注。但是，恶劣的天气情况，会对无线光通信系统的传播信号产生衰耗作用。空气中的散射粒子，会使光线在空问、时间和角度上产生不同程度的偏差。大气中的粒子还可能吸收激光的能量，使信号的功率衰减，在无线光通信系统中光纤通信系统低损耗的传播路径已不复存在。大气环境多变的客观性无法改变，要获得更好更快的传输效果，对在大气信道传输的光信号就提出了更高的要求，一般地，采用大功率的光信号可以得到更好的传输效果。随着光纤放大器(EDFA)的迅速发展，稳定可靠的大功率光源将在各种应用中满足无线光通信的要求。
2.光纤放大器的发展方向
由于超高速率、大容量、长距离光纤通信系统的发展，对作为光纤通信领域的关键器件——光纤放大器在功率、带宽和增益平坦方面提出了新的要
求，因此，在未来的光纤通信网络中，光纤放大器的发展方向主要有以下几个方面：
(1)EDFA从C-Band向L-Band发展；
(2)宽频谱、大功率的光纤拉曼放大器；
(3)将局部平坦的EDFA与光纤拉曼放大器进行串联使用，获得超宽带的平坦增益放大器；
(4)发展应变补偿的无偏振、单片集成、光横向连接的半导体光放大器光开关；
(5)研发具有动态增益平坦技术的光纤放大器；
(6)小型化、集成化光纤放大器。
随着新材料、新技术的不断突破，光纤放大器在1292~1660nm波长范围内获得带宽为300nm超宽带将不是梦想，Tbit/s DWDM光网络传输系统将一定会实现。
光纤放大器一般都由增益介质、泵浦光和输入输出耦合结构组成。目前光纤放大器主要有掺铒光纤放大器、半导体光放大器和光纤拉曼放大器三种，根据其在光纤网络中的应用，光纤放大器主要有三种不同的用途：在发射机侧用作功率放大器以提高发射机的功率；在接收机之前作光预放大器以极大地提高光接收机的灵敏度；在光纤传输线路中作中继放大器以补偿光纤传输损耗，延长传输距离。
光放大器不但可对光信号进行直接放大，同时还具有实时、高增益、宽带、低噪声、低损耗的全光放大功能，是新一代光纤通信系统中必不可少的关键器件；由于这项技术不仅解决了衰减对光网络传输速率与距离的限制，更重要的是它开创了1550nm频段的波分复用，从而将使超高速、超大容量、超长距离的波分复用（WDM）、密集波分复用（DWDM）、全光传输、光孤子传输等成为现实，是光纤通信发展史上的一个划时代的里程碑。在目前实用化的光纤放大器中主要有掺铒光纤放大器（EDFA）、半导体（SOA）和光纤拉曼放大器（FRA）等，其中掺铒光纤放大器以其优越的性能现已广泛应用于长距离、大容量、高速率的光纤通信系统、接入网、光纤CATV网、军用系统（雷达多路数据复接、数据传输、制导等）等领域，作为功率放大器、中继放大器和前置放大器。
3.光纤放大器原理及分类
3.1 EDFA的原理
EDFA的泵浦过程需要使用三能级系统，在掺铒光纤中注入足够强的泵浦光，就可以将大部分处于基态的Er3+离子抽运到激发态，处于激发态的Er3+离子又迅速无辐射地转移到亚稳态。由于Er3+离子在亚稳态能级上寿命较长，因此很容易在亚稳态与基态之间形成粒子数反转。当信号光子通过掺铒光纤时，与处于亚稳态的Er3+离子相互作用发生受激辐射效应，产生大量与自身完全相同的光子，这时通过掺铒光纤传输的信号光子迅速增多，产生信号放大作用。Er3+离子处于亚稳态时，除了发生受激辐射和受激吸收以外，还要产生自发辐射(ASE)，它造成EDFA的噪声。
掺铒光纤放大器(EDFA)具有增益高、噪声低、频带宽、输出功率高、连接损耗低和偏振不敏感等优点，直接对光信号进行放大，无需转换成电信号，能够保证光信号在最小失真情况下得到稳定的功率放大。
3.2 EDFA的结构
典型的EDFA结构主要由掺铒光纤(EDF)、泵浦光源、耦合器、隔离器等组成。
掺铒光纤是EDFA的核心部件。它以石英光纤作为基质，在纤芯中掺人固体激光工作物质铒离子，在几米至几十米的掺铒光纤内，光与物质相互作用而被放大、增强。光隔离器的作用是抑制光反射，以确保放大器工作稳定，它必须是插入损耗低，与偏振无关，隔离度优于40 dB。
3.3 EDFA的特性及性能指标
增益特性表示了放大器的放大能力，其定义为输出功率与输入功率之比，Pout,Pin分别表示放大器输出端与输入端的连续信号功率。增益系数是指从泵浦光源输入1 mW泵浦光功率通过光纤放大器所获得的增益。g0是由泵浦强度定的小信号增益系数，由于增益饱和现象，随着信号功率的增加，增益系数下降；Is，Ps分别为饱和光强和饱和光功率，是表明增益物质特性的量，与掺杂系数、荧光时间和跃迁截面有关。
增益和增益系数的区别在于：增益主要是针对输入信号而言的，而增益系数主要是针对输入泵浦光而言的。另外，增益还与泵浦条件(包括泵浦功率和泵浦波长)有关，目前采用的主要泵浦波长是980 nm和1 480 nm。由于各处的增益系数是不同的，而增益须在整个光纤上积分得到，故此特性可用以通过选择光纤长度得到较为平坦的增益谱。
3.4 EDFA的带宽
增益频谱带宽指信号光能获得一定增益放大的波长区域。实际上的EDFA 的增益频率变化关系比理论的复杂得多，它还与基质光纤及其掺杂有关。在EDFA的增益谱宽已达到上百纳米．而且增益谱较平坦。ED-FA的增益频谱范围在1 525～1 565 nm之间。
3.5 EDFA的级联结构
EDFA对光信号功率的放大，特别在无线光通信大功率(瓦级)应用中，常常采用级联的方式，比如两级或者三级放大。之所以采用级联的方式，是因为在EDFA的掺铒光纤(EDF)中插入一个光隔离器，构成带光隔离器的两段级联EDFA，由于光隔离器有效地抑制了第二段：EDF的反向自发辐射(ASE)，使其不能进入第一段EDF，减少了泵浦功率在反向ASE上的消耗，使泵浦光子更有效地转换成信号光能量，从而可以明显改善EDFA的增益、噪声系数和输出功率等特性。本文采用丽级级联放大，将1～2 mW的1 550 nm光信号，经EDFA放大到1 W左右。级联结构如图3所示。
光信号由LD激光器产生，是已调制的信号，第一级放大采用单包层掺铒光纤放大器，980 nm单模半导体激光器作为泵浦源，将光功率放大到50 mW 附近。第一级采用单模半导体激光器泵浦，先将光信号稳定可靠的放大到一定功率，保证了整个光信号的完整，又为下一级光放大提供了较高的光功率
基础。第二级采用双包层光纤放大器，多模半导体激光器泵浦源将光功率放大到1 W左右。双包层光纤放大器纤芯比单包层纤芯大，泵浦功率可以有效地耦台到纤芯中，使第二级光信号的输出功率可达到瓦级。
3.6 影响增益的因素
EDFA的增益与诸多因素有关，如掺铒光纤的长度，随着掺铒光纤长度的增加，增益经历了从增加到减少的过程，这是因为随着光纤长度的增加，光纤中的泵浦功率将下降，使得粒子反转数降低，最终在低能级上的铒离子数多于高能级上的铒离子数，粒子数恢复到正常的数值。
由于掺铒光纤本身的损耗，造成信号光中被吸收掉的光子多于受激辐射产生的光子，引起增益下降。由上述讨论可知，对于某个确定的入射泵浦功率，存在着一个掺铒光纤的最佳长度，使得增益最大。
EDFA的增益还跟输入光的程度、泵浦光功率及光纤中铒离子Er3+的浓度都有关系，如小信号输入时的增益系数大于大信号输入时的增益系数。当输入光弱时，高能位电子的消耗减少并可从泵激得到充分的供应，因而，受激辐射就能维持达到相当的程度。当输入光变强时，由于高能位的电子供应不充分，受激辐射光的增加变少，于是就出现饱和。泵浦光功率越大，掺铒光纤越长，3 dB饱和输出功率也就越大。其次与当Er3+的浓度超过一定值时，增益反而会降低，因此要控制好掺铒光纤的铒离子浓度。
采用EDFA后，提高了注入光纤的功率，但当大到一定数值时，将产生光纤非线性效应和光泄漏效应，这影响了系统的传输距离和传输质量。另外色散问题变成了限制系统的突出问题，可以选用G653光纤(色散位移光纤DSF)或非零色散光纤(NZDF)来解决这一问题。
3.7 EDFA级联的改进
之所以采用EDFA级联的方式，一是插入两级间的光隔离器有效地抑制了第二段EDF的反向自发辐射(ASE)，使其不能进入第一段EDF，减少了泵浦功率在反向ASE上的消耗，使泵浦光子更有效地转换成信号光能量；二是分为两级后，各自的增益可以任意分配，可以根据不同的增益要求和应用环境改变相应的增益。但是，要在保证信号无失真的情况下得到最佳的光功率增益，还需要解决一些问题：
(1)由于增益分为两级，如何分配两级问的增益才能在现有的EDF、泵浦源功率等条件下使得光放大的实现更容易，这与EDF的放大能力，泵浦远功率大小、稳定性，泵浦光波长及其模式等均有密切相关。
(2)在每一级各自一定的泵浦功率下，找到掺铒光纤的最佳长度。当EDF 过短时，由于对泵浦吸收的不充分而导致增益降低；而当EDF过长时，由于泵浦光在EDF内被铒离子吸收，泵浦功率逐渐下降，当功率降至泵浦阈值以下时，就不能形成粒子数反转，此时，这部分EDF不仅对信号光无放大作用，反而吸收了已放大的部分信号，造成增益的下降，同时也会引起噪声系数的增大。
(3)如果需要更高的光功率输出，几十瓦甚至上百瓦，可考虑更高级联的方法，因为随着增益的增大，泵浦源由于转换效率的问题，功率需求会很高，所需的单级EDF长度也会大大增长，这样的工作条件往往不易达到，且
稳定性不强，采用更高级联可以将增益划分到多级，易于实现和控制，光模块的整体增益特性也有较大提高。
3.9掺铒光纤放大器
掺铒光纤放大器是利用掺铒光纤这一活性介质，当泵浦光输入到EDF中时，就可以将大部分处于基态的Er3+抽运到激发态上，处于激发态的Er3+又迅速无辐射地转移到亚稳态上，由于Er3+在亚稳态上的平均停留时间为10ms，因此很容易在亚稳态与基态之间形成粒子数反转，此时，信号光子通过掺铒光纤，在受激辐射效应作用下产生大量与自身完全相同的光子，使信号光子迅速增多，这样在输出端就可以得到被不断放大的光信号。自80年代末至90年代初研制成掺铒光纤放大器（EDFA），并开始应用于1.55mm频段的光纤通信系统以来，推动了光纤通信向全光传输方向发展，且目前EDFA 的技术开发和商品化最成熟；应用广泛的C波段EDFA通常工作在1530~1565nm光纤损耗最低的窗口，具有输出功率大、增益高、与偏振无关、噪声指数低、放大特性与系统比特率和数据格式无关，且同时放大多路波长信号等一系列的特性，在长途光通信系统中得到了广泛的应用。其不足是C-Band EDFA的增益带宽只有35nm，仅覆盖石英单模光纤低损耗窗口的一部分，制约了光纤固有能够容纳的波长信道数；然而随着因特网技术的迅速发展，要求光纤传输系统的传输容量要不断地扩大，面对传输容量的扩大，目前主要有三种解决途径：（1）增加每个波长的传输速率；（2）减少波长间距；（3）增加总的传输带宽。对于第一种办法，如果速率提高到10Gbit/s 将带来新的色散补偿问题，况且现在的电子系统还存在着所谓"电子瓶颈"效应问题。第二种办法如果将信号间距从100GHz降低到50GHz或25GHz将给系统带来四波混频（FWM）等非线性效应，且要求系统采用波长稳定技术。从而研究新的光纤放大器如L波段的EDFA是增加总的传输带宽的一种，它将EDFA工作波长由C波段1530~1560nm扩展到L波段1570~1605nm，使EDFA 的放大增益谱扩展了一倍。尽管L波段EDFA的波长覆盖了EDF增益谱的尾部，但仍可与性能先进的C波段EDFA产品相媲美：例如两者的基本结构相类似，大多数C波段EDFA的设计和制造技术仍可应用于L波段EDFA研制；L波段EDFA有较小的辐射和吸收以及较低的平均反转因子，增益波动系数远小于C波段EDFA，所存在的是L波段EDFA的EDF较长带来无源光纤损耗较大，
3.10半导体光放大器
半导体光放大器（SOA）是采用通信用激光器相类似的工艺制作而成的一种行波放大器，当偏置电流低于振荡阈值时，激光二极管就能对输入相干光实现光放大作用。由于半导体放大器具有体积小、结构较为简单、功耗低、寿命长、易于同其它光器件和电路集成、适合批量生产、成本低，可实现增益兼开关功能等特性，在全光波长变换、光交换、谱反转、时钟提取、解复用中的应用受到了广泛的重视，特别是目前应变量子阱材料的半导体光放大器的研制成功，已引起人们对SOA的广泛研究兴趣。国内武邮院与华中科技大学合作成功地研制开发了在光网络中的关键器件--半导体光放大器，并很快实现了产品化，成为继Alcatel公司之后能够批量供应国际市场应用于光开关的半导体光放大器的供货商，这标志着我国自行研制的应变量子阱器件
迈出了商品化生产的关键一步。但半导体光放大器与掺铒光纤放大器相比存在着噪声大、功率较小、对串扰和偏振敏感、与光纤耦合时损耗大，工作稳定性较差等缺陷，迄今为止，其性能与掺铒光纤放大器仍有较大的差距。又由于半导体光放大器覆盖了1300~1600nm波段，既可用于1300nm窗口的光放大器，也可以用于1550nm窗口的光放大器，且在DWDM多波长光纤通信系统中，无需增益锁定，那么它不仅可作为光放大器一种有益的选择方案，而且还可以促成1310nm窗口DWDM系统的实现。
3.11光纤拉曼放大器
受激拉曼散射（SRS）是光纤中的一种非线性现象，它将一小部分入射光功率转移到频率比其低的斯托克斯波上；如果一个弱信号与一强泵浦光波同时在光纤中传输，并使弱信号波长置于泵浦光的拉曼增益带宽内，弱信号光即可以得到放大，这种基于受激拉曼散射机制的光放大器即称为光纤拉曼放大器（FRA）。近年来光纤拉曼放大器倍受关注，已成为研制开发的热点，它具有许多优点：（1）增益介质为普通传输光纤，与光纤系统具有良好的兼容性；（2）增益波长由泵浦光波长决定，不受其它因素的限制，理论上只要泵浦源的波长适当，就可以放大任意波长的信号光；（3）增益高、串扰小、噪声指数低、频谱范围宽、温度稳定
性好。
正因为光纤拉曼放大器有这么多的优点，它可以放大掺铒光纤放大器所不能放大的波段，并可在1292~1660nm光谱范围内进行光放大，获得比EDFA 宽得多的增益带宽；再次增益介质为普通光纤，可制作分立式或分布式FRA，分布式光纤拉曼放大器可以对信号光进行在线放大，增加光放大的传输距离，应用于40Gbit/s的高速光网络中，也特别适用于海底光缆通信系统，而且因为放大是沿着光纤分布而不是集中作用，所以输入光纤的光功率大为减少，从而非线性效应尤其是四波混频效应大大减少，这对于大容量DWDM 系统是十分适用的。FRA是EDFA的补充，而不是代替，两者结合起来可获得大于100nm增益平坦宽带，这就是采用分布式光纤拉曼放大器的好处。
但光纤拉曼放大器有一个主要的缺点就是需要特大功率的泵浦激光器，解决这个问题的主要途径有：一是研究降低阈值功率的泵浦激光器，使得普通的大功率半导体激光器能作为拉曼泵浦使用；其二是提高获得更大输出功率泵浦激光器的研制水平；其三是将多个泵浦源激光器的波长采用列阵、单片组合的方法复用在一起，获得一个大功率输出的泵浦激光器，此种方法不但可提供一个宽带的增益谱，而且还可以通过调节单个激光器的功率来调整增益斜率。
4.光纤放大器应用
EDFA在功能应用上可以分为用作远距离传输的线路放大器、用作光发射机输出的功率放大器和用作接收机前端的前置放大器。 (1) 功率放大器把EDFA置于光发射机半导体激光器之后，光信号经EDFA放大后进入光纤线路，从而使光纤传输的无中继距离增大，可达200km以上。具有输出功率大、输出稳定、噪声小、增益频带宽、易于监控等优点。 (2) 线路放大器处于功率放大器之后，用于周期性地补偿线路传输损耗，一般要求比较小的噪声指数，较大的输出光功率。 EDFA作为线路放大器有许多特殊功能是电子
线路放大器不可比拟的。 (3) 前置放大器处于分波器之前，线路放大器之后，用于信号放大，提高接收机的灵敏度。EDFA具有接近量子极限的低噪声优点，因而可用作接收机的前置放大器以提高接收灵敏度，要求噪声指数很小，对输出功率没有太大的要求。把EDFA置于光接收机PIN光检侧器的前面，来自光纤的信号经EDFA放大后再由PIN检测。强大的光信号使电子放大器的噪声可以忽略，用EDFA作预放的光接收机具有更高的灵敏度。如果综合上述各种应用，一个EDFA用作接收机前置放大器，另一个EDFA用作发送机的功率提升放大器，就可以实现长距离的无中继传输。这类系统主要用于海底光纤通信系统。
EDFA作前置放大器时，放在光接收机之前，以提高光接收机的灵敏度，一般工作于小信号或线性状态，信号输入功率约一40dBm。要求EDFA的增益足够高，噪声系数则越小越好。 EDFA用作线路放大器时，可以直接插入到光纤传输链路中作为光中继放大器，省去了电中继器的光／电／光转换过程，直接放大光信号，以补偿传输线路损耗，延长中继距离。一般工作在近饱和区，信号输入功率约一20dBm。要求EDFA同时具有较高的增益和输出光功率，还应有对其工作状态的实时监控。 EDFA作为功率放大器时，装在光发送机之后，对光源发出的光信号进行放大，以补偿无源光器件的损耗和提高发送光功率。通常工作于深饱和区，要求EDFA在保持适中的增益和噪声系数下，能提供尽可能高的输出光功率，必要时可用双泵浦。
5.EDFA在密集波分复用（DWDM）系统中应用的分析
5.1 EDFA在DWDM系统中的作用和应用方式
EDFA是目前光放大器市场的主流品种，在DWDM系统、接入网和有线电视领域得到广泛应用，在CATV系统中通常作为功率放大器以提高发射机的功率，使发射机覆盖的用户数大大增加，也可作为光纤线路的中继放大器，以补偿光分路器及线路损耗，使传输距离大大增加。光纤放大器与其他放大器比较，具有输出功率大、增益高、工作带宽宽、与偏振无关、噪声指数低、放大特性与系统比特率、数据格式无关等特点，它已成为新一代光通信系统的关键器件之一。掺铒光纤放大器用在系统发射机输出短，提高发送功率，延长传输距离；用在光纤传输链路中，补偿光能量的损失，可增加传输距离；用在光接收机前，对信号进行预防大，可提高光接收机灵敏度。应用范围包括干线高速光通信系统、海缆系统、本地网、用户接入网、掺铒光纤放大器作为功率放大器有许多特殊功能是电子线路放大器所不能比拟的，分述如下：
掺铒光纤放大器可用作数字、模拟以及相干光通信的功率放大器。即如果线路上已采用掺铒光纤放大器做功率放大器，那么，不管它需要传输数字信号还是传输模拟信号，不必改变掺铒光纤放大器线路设备。
掺铒光纤放大器可传输不同的码率。如果需要扩容，由低码率改变为高码率时，不必改变掺铒光纤放大器线路设备。
掺铒光纤放大器做功率放大器，可在不改变原有噪声特性和误码率的前提下，直接放大数字、模拟活二者混合的数据格式，特别适合光纤传输网络升级。实现语音、图像、数据同网传输，不必改变掺铒光纤放大器线路设备。
一个掺铒光纤放大器可同时传输若干波长的光信号，即用光波复用扩容时，不必改变掺铒光纤放大器线路设备。
实践证明，使用掺铒光纤放大器的光纤干线传输，经过近千公里的传输后的误码率人能达到。如果采用饱和功率为18dBm的放大器，可是实现160—200km无中继通信。如果有必要，还可将中继距离延长更远。
5.1.1前置放大器
把掺铒光纤放大器置于光接收机关监测器前面。来自光纤的光信号经掺铒光纤放大器放大后再由光检测器检测。由于掺铒光纤放大器的信噪比由于电子放大器，所以用掺铒光纤放大器作预放大器的光接收机具有较高的灵敏度，其灵敏度甚至不亚于相干光接收机的。
5.1.2线路放大器
把掺铒光纤放大器至于光纤传输线路中，将已被衰减了的小信号进行放大，可以大大延长传输距离，也成为中继放大器。线路放大器的显著优点是增益高，通常大于30dB。由于可以级联使用，特别适合海底远程通信和陆地超长距离传输使用。使用线路放大器必须解决远程监控问题，国际标准化组织已制定出多种监控标准，可以按照标准进行远程监控。
5.1.3用户接入网中的光纤放大器
光纤放大器在用户接入网中也占有重要地位。在光纤用户网中，虽然用户系统的距离较短，但是用户网的分子太多，光线干线中的光信号功率要进行众多的分配，甚至是多级进行分配。这样一来被分配到每个分支获得光信号就相当的弱，不能保证用户的终端设备的接收质量。为此，需要将光信号进行放大，这就需要光纤放大器。将光纤放大器置于光发射机后端，以提高入纤的光功率，使整个线路系统的光功率得到提高，以满足各级需要，这就要用到光纤功率放大器。
在用户网中，当用户系统距离过长时需要使用线路放大器；为了提高各支路的光功率分配数量，也要使用这类放大器。
总之，光线放大器在用户接入网中主要是提高光信号的功率，即可以补偿光耦合器灯光器件所造成的光损耗，又可以大大提高用户数量以及复用密度，对降低用户网建设成本也会起到很大作用。掺铒光纤放大器在密集波分复用系统中的应用主要是补偿传输中的光纤损耗，根据放大器在系统中的位置及作用，可以分成以下三种类型：
功率放大器（booster-Amplifier），处于合波器之后，用于对合波以后的多个波长信号进行功率提升，然后再进行传输，由于合波后的信号功率一般都比较大，所以，对一功率放大器的噪声指数、增益要求并不是很高，但要求放大后，有比较大的输出功率。
线路放大器（Line-Amplifier），处于功率放大器之后，用于周期性地补偿线路传输损耗，一般要求比较小的噪声指数，较大的输出光功率。
前置放大器（Pre-Amplifier），处于分波器之前，线路放大器之后，用于信号放大，提高接收机的灵敏度（在光信噪比(OSNR)满足要求情况下，较大的输入功率可以压制接收机本身的噪声，提高接收灵敏度），要求噪声指数很小，对输出功率没有太大的要求。
6.新型光纤放大器
掺铒光纤放大器对于波长为1540-1560nm的第三个光纤通信窗口很有吸
引力。虽然已经取得了很大进步，但是为了得到高容量的光纤通信，我们还在继续发展高增益的EDFA。然而，光纤系统还在遭受由于光纤材料的不同的固有特性导致的损耗。因此，很多研究都直接指向了新材料和系统的优化。很多系统结构被提出了，来提高放大器的增益，减少噪声。我们知道，目前还没有达到54db附近增益的报道。一个减少ASE自饱和的技术在1976年被提出了。但是，这个结构遇到了由于连接处和其他光部件的缺陷导致的额外反射。其他报告显示出，滤波器可以和光隔离器一起使用来抑制前向的ASE，并且提高信号增益。另一种得到高增益的方法是让光信号通过EDFA两次。
本文的系统结构，通过使用一个相对较短的掺铒光纤，可以得到更高的增益和更好的噪声指数。这个系统结构由一个循环连接器和四个端口构成。端口1用来输入信号，端口2用来信号输出，另外两个端口连接到连接器2和连接器3，这两个连接器每个都有三个端口，用来使信号循环。在实验中这个结构还可以变化出很多结构来。
结果及论证
图一显示了使用DS-DP结构得到的两级四倍放大器。两个TBF包含在了系统中，在CIR2和CIR3的端口1和端口3之间。一个980nm的半导体激光器用来作为泵浦源，它的最大功率为300mw。第一级和第二级由EDF1和EDF2组成，它们分别为10m和15m。EDF1和EDF2在1527波长处有6db/m的峰值吸收率。校准实验显示出，每次通过信号会减弱12db。这样，增强的信号从CIR1的端口1向端口2传播，然后通过
EDF1，得到第一次放大，然后从CIR2的端口2向端口3传播，它第一次通过了TBF滤波器进入端口1并且回到端口2，当它第二次通过EDF1的时候它又一次得到了放大，进入到CIR1的端口2.，然后进入第二级放大，通过EDF2和CIR2。光谱分析仪连接到了CIR1的端口4.这一技术使得信号通过两级放大器后增加了四倍。
图一：DSQP实验结构
图二显示了一个1550nm波长的信号得到增益的细节。这一细节针对了功率在-20dbm，-35dbm和-50dbm的信号。泵浦功率要优化到如下程度：第一级固定为10mw，第二级从10mw增加到220mw，每步增加10mw。增益值在两级的泵浦功率都只有10mw时可以达到41db，得到了对于-50dbm信号的增益系数为4.1db/mw。三个信号的增益都逐步增加着，直到泵浦功率达到80mw 时，增益值就增加得慢了。最高的增益为61db，它是对于-50db信号，泵浦功率为220mw时得到的。
图二： 1550nm波长信号实验增益和泵浦功率之间关系
图三是噪声系数和泵浦功率的关系。它显示出泵浦功率增加时噪声系数不变。这可以由噪声系数和泵浦功率的关系来解释，这可能是由于滤波器的影响，它使噪声系数为一个固定值。-50dbm信号有最低噪声系数，为7db。-20db信号噪声系数最高。噪声系数与泵浦功率无关。
图三：1550nm波长信号实验噪声系数和泵浦功率关系
图四显示了增益和噪声系数与1550nm波长输入信号功率之间关系。第二级的泵浦功率设置为220,150,100和50mw，第一级的泵浦功率仍然固定为10mw。对于-30dbm信号，用最低功率50mw泵浦时，增益值超过了40db，因此，最高增益在泵浦功率超过50mw，信号功率低于-30dbm时获得。对于小信号（<-40dbm）我们没有观察到明显的增益饱和现象。我们期望对于更低功率的信号（<-60dbm）增益值可以超过70db。放大器的噪声系数也被记录了下来，它随着信号功率的增加而增加。对于低于-30dbm的信号，噪声系数达到了最低值，最低值在7db和10db之间。
图四：增益和噪声系数与1550nm波长输入信号功率之间关系
图五显示出输出功率和增益之间关系。信号输出功率和增益都随着泵浦功率的增加而增加，并且二者都是常量。泵浦功率为10,30,70和90mw时，输出饱和功率分别为3,8,10.5和13dbm。未达到饱和的增益值为41,47,51,53和54db。对于波长为1550nm的功率为0dbm的输入信号有一个输出功率最大值，为13.01dbm（泵浦90mw），-50dbm信号最大增益值为61db。
图五：1550nm波长信号输出功率和增益之间关系
图六描述了输出信号功率值和输入信号功率值在不同泵浦功率下的关系。图表显示出随着输入信号的增加，输出信号也增加。图表显示出了输出功率对于输入功率的依赖关系。系统显示出对于-30dbm信号的一个较高的输出功率值，为18dbm。信号功率从0dbm减少到-30dbm时，输出信号基本不变。低于-30dbm时输出开始持续降低了。对于-45dbm和-50dbm之间输入信号，输出不足10dbm了。
图六：1550nm波长信号输出信号功率值和输入信号功率值的关系
7.光放大器应用要求
为了确保WDM系统的传输质量，WDM系统中使用的EDFA应具有足够的带宽、平坦的增益、低噪声系数和高输出功率。
①EDFA增益带宽
目前，EDFA可用增益频谱范围为l530～l565nm，增益带宽为35nm左右，可以满足4～32信道的WDM系统。如果希望进一步增大带宽，以利用波长资源，则必须开发新型的光放大器。
②WDM系统对EDFA增益平坦度的要求
EDFA的增益平坦度(GF)是指在整个可用增益的带宽内，最大增益波长点的增益与最小增益波长点的增益之差。在WDM系统中，要求EDFA的GF越小越好。一般EDFA在它的工作波段内存在着一定的增益起伏，即不同波长所得到的增益不同。虽然增益差值不大，但当多个EDFA级联应用时，这种增益差值会线性积累，严重时，信号到达接收端后，有些高增益信道的接收光功率过大使接收机过载，而某些低增益信道的接收光功率过小而达不到接收机灵敏度。因此，要使各信道上的增益偏差处于允许范围内，放大器的增益就必须平坦。使光纤放大器增益平坦的技术有两种途径：一是增益均衡技术；二是光纤技术。
a．增益均衡技术增益均衡技术是利用损耗特性与放大器的增益波长特性相反的增益均衡器来抵消增益的不均匀性，这种技术的关键在于放大器的增益曲线和均衡器的损耗特性精密吻合，使综合特性平坦。增益均衡技术可
以分为固定式的和动态的。现阶段实用化的固定式增益平坦技术主要有光纤光栅技术和介质多层薄膜滤波器技术等。增益均衡用的光纤光栅是一种长周期光纤光栅。其光栅周期一般为数百um。通过多个长周期的光栅组合，可以构成具有与EDFA增益波长特性相反的增益均衡器。使用该技术，在1528～1568nm的40nm带宽内，可以实现增益偏差在5％以内的带宽增益平坦的EDFA。动态的增益均衡技术是指动态增益可调的增益平坦滤波器技术，主要有法拉第旋转体型增益可调滤波器技术、波导M—Z型增益可调型滤波器技术、阵列波导型动态增益可调滤波器技术和声光型动态增益可调滤波器技术等。
b．光纤技术所谓光纤技术是指通过改变光纤材料或者利用不同光纤的组合来改变EDF的特性，从而改善EDFA的增益平坦性。可分为滤波器型和本征型两类。滤波器型是在EDFA中内插无源滤波器将1530nm的增益峰降低，或专门设计其透射谱与EDFA增益谱相反的光滤波器将增益谱削平，但滤波器型结构工艺都较复杂，附加损耗大，输出功率会减小。本征型是在EDF中掺入别的杂质(如掺铝EDFA、掺钇EDFA)或改变EDF基质(如氟化物EDFA、碲化物EDFA)。其最大优点是无需制作和引入附加元件。
③EDFA增益特性的优化技术
采用放大波段内的增益控制和光谱均衡方法，能取得EDFA增益特性优化的良好结果。EDFA的增益控制技术有许多种，典型的有控制泵浦源增益的方法，EDFA内部的监测电路通过监测输入和输出功率的比值来控制泵浦源的输出，当输入波长某些信号丢失时，输入功率会减小，输出功率和输入功率的比值会增加，通过反馈电路，降低泵浦源的输出功率，保持(输出／输入)增益不变，从而使EDFA的总输出功率减少，保持输出信号电平的稳定。
另外，还有饱和波长的方法。在发送端，除了传输信号的工作波长外，系统还发送另一个波长作为饱和波长。在正常情况下，该波长的输出功率很小，当线路的某些信号失去时，饱和波长的输出功率会自动增加，用以补偿丢失的各波长信号的能量，从而保持EDFA输出功率和增益保持恒定。当线路的多波长信号恢复时，饱和波长的输出功率会相应减少，这种方法直接控制饱和波长激光器的输出，速度较控制泵浦源要快一些。
④安全要求
在某些情况下，光放大器的输出功率非常高，可能非常接近光纤安全功率的极限。因此，对于含有光放大器的WDM系统，安全特别重要。ITU-T建议规定：单路或合路入纤最大光功率电平为+17dBm。对链路切断情况下可能引起的强烈“浪涌”效应更应加以重视，必须保证系统能够及时关闭泵浦源和系统，以防止对系统造成损。
8.光放大器常见问题及解决方案
光放大器，面板显示和实际输出是同步的，如果面板显示正常，则说明光放大器输出正常，如果这种情况下测试光放大器时光功率下降或不够，最大的可能性有以下几种：
8.1.光功率计不准，国产的光功率计只能测试光功率输出较小的设备，不能测试大功率输出的EDFA，测试光放大器的光功率计必须原装进口，不能把不准确的仪器当作标准来使用。
8.2.输出口的法兰损坏，这个可能性较小。
8.3.用户使用不当，在机器工作时插拔尾纤，烧伤光放大器输出的尾纤头，造成光放大器输出功率下降，如发生这种情况，只要重新熔接光放大器的输出接头即可。
8.4.用户使用的尾纤质量太差，纤芯过长，在插入尾纤后擦伤光放大器的输出接头，这个现象是第一次测试是好的，第二次插入再次测试时就光功率下降了，解决这个问题也只要重新熔接光放大器的输出接头就可，
8.5.光源的波长不对，如果1550nm光发射机的波长有偏差，会造成光放大器的输出光功率不够，也会造成面板显示偏小。
8.6.输入光放大器的光功率较小，如果低于标准值时可能会造成光功率变小，同时面板显示也会变小。
9.心得总结
本学期学习了光纤通信这门课程，对光纤通信技术有了全面的理解，自己在学习光纤通信这门课的基础上更深入的学习了光纤通信中的重要器件光纤放大器，本文是对我学习了光纤放大器后的一个论文总结。
通过本学期对光纤通信这门课程的学习，使我对我的专业有了更深刻的理解，对本专业的学习也更加有兴趣。
走的最快的总是时间，来不及感叹，一学期已近尾声，一学期的努力与付出，随着本次论文的完成，将要划下完美的句号。
本论文在徐鹏老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择到具体的写作过程，论文初稿与定稿无不凝聚着徐鹏老师的心血和汗水，老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议，徐鹏老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度使我深受感动，没有这样的帮助和关怀和熏陶，我不会这么顺利的完成论文。在此向徐老师表示深深的感谢和敬意！
10.参考文献
[1] 孙学康,张金菊等.光纤通信技术。北京：北京邮电大学出版社，2005.
[2] 傅海阳,杨龙向,李文龙.现代电信传输.北京：人民邮电出版社，2000.
[3]纪越峰等.现代通信技术.北京：北京邮电大学出版社,2001.
[4] 孙学军,张述军等.DWDM传输系统原理与测试.北京：人民邮电出版社,1997.
[5] 纪越峰.光波分复用系统.北京：北京邮电大学出版社,1999.
3.3 光纤通信技术 一、光纤通信系统概述及基本结构 光纤通信系统是以光纤为传输媒介, 光波为载波的通信系统。主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成, 其基本结构原理如图所示。 系统中还包含了一些互联和光信号处理部件, 如光纤连接器、隔离器、光开关等。图中电端机和光端机均包括发送和接收两部分, 两者合起来构成发送器和接收器。其中发送光端机是将电信号变换成光信号,接收光端机则是将光信号转换成电信号。 1、发送器 发送器由发送光端机和电端机构成, 其核心是一个光源。光源的主要功能就是将一个信息信号从电子格式转换为光格式。今天的光纤通信系统采用发光二极管或激光二极管作为光源。两者都是小型的半导体
设备, 可以有效地将电信号转换为光信号。LD 输出的光功率较大, 谱线窄, 一般适合长距离、大容量的通信系统, 但其寿命较短, 价格高; LED 光源发出的光功率较小, 光谱线较宽, 调制速率较低, 输出线性好, 寿命长, 成本低, 适用于短距离和中小容量的系统。它们需要与电源相连并且需要调制电路。 2、光纤 光纤通信系统中的传输介质是光纤。光纤通信系统中发送器端的光信息信号就是通过光纤传送到接收器端的。实际上, 同任何其他通信链路一样, 光纤提供发送器和接收器间的连接。同时, 光纤对光信号进行传导, 就像铜线和同轴线传导电信号一样。它大概和人的头发的粗细相同, 为了保护非常脆弱的光纤, 使其不受恶劣的外部环境和机械的损害, 通常将光纤封装在特定的结构中。裸露的光纤包上保护膜后封装到其他几层中, 所有这些就构成了光纤光缆。 3、接收器 接收器由接收光端机和电端机构成。接收光端机的主要部分包括光检测器、放大器、均衡器、判决器、自动增益控制电路和时钟电路。其中光检测器是接收光端机的核心, 光检测器的主要功能就是把光信息信号转换回电信号( 光电流) 。光纤通信系统中的光检测器主要有PIN 二极管、雪崩光电二极管( APD) 。APD 比PIN 更灵敏, 而且对外部放大功能要求更低。A PD 的缺点是具有相对较长的渡越时间以及由于雪崩放大造成的附加内部噪声。 4、光中继器
论文题目：光纤通信技术发展历史 姓名：谢新云 学号：0932002231 专业班级：通信技术（2） 院系：电子通信工程学院 指导老师：彭霞 完成时间：2011年10月22日
概论 目前，在实际运用中相当有前途的一种通信技术之一，即光纤通信技术已成为现代化通信非常重要的支柱。作为全球新一代信息技术革命的重要标志之一，光纤通信技术已经变为当今信息社会中各种多样且复杂的信息的主要传输媒介，并深刻的、广泛的改变了信息网架构的整体面貌，以现代信息社会最坚实的通信基础的身份，向世人展现了其无限美好的发展前景。 自上世纪光纤通信技术在全球问世以来，整个的信息通讯领域发生了本质的、革命性的变革，光纤通信技术以光波作为信息传输的载体，以光纤硬件作为信息传输媒介，因为信息传输频带比较宽，所以它的主要特点是:通信达到了高速率和大容量，且损耗低、体积小、重量轻，还有抗电磁干扰和不易串音等一系列优点，从而备受通信领域专业人士青睐，发展也异常迅猛。 光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中，也可以在电力通信控制系统中发挥作用，进行工业监测、控制，现在在军事上也被广泛应用，基于各领域对信息量的需求不断增长，光纤通信技术的应用发展趋势也备受关注。一条完整的光纤链路除受光纤本身质量影响外，还取决于光纤链路现场的施工工艺和环境。 本文针对光纤通信技术的发展及趋势展开研究，分别介绍了光纤通信技术的发展历史和现状，以及光纤通信技术的发展趋势，对一些先进的光纤通信技术进行了介绍。 关键字：光纤通信技术，发展历史，现状，发展趋势
目录 概论 (1) 目录 (2) 第一章光纤通信技术的形成 (3) 1.1早期的光通信 (3) 1.2 现在光纤通信技术的形成 (3) 1.2.1 光纤通信器件的发展 (3) 1.2.2 光纤 (5) 第二章光纤通信技术的现状 (8) 2.1 光纤光缆 (8) 2.2 光电子器件 (8) 2.3光纤通信系统 (14) 第三章我国光纤通信技术的发展 (15) 参考文献 (16)
一、单项选择题（共20道小题，共100.0分） 1.目前光纤通信的长波长低损耗工作窗口是1310nm 和 nm。 A.1550 B.1480 C.980 D.1510 知识点: 第一章概述 学生答 案: [A;] 得分: [5] 试题分 值: 5.0 提示: 2.在目前的实用光纤通信系统中采用___________ 调制方式，即将调制信号 直接作用在光源上，使光源的输出功率随调制信号的变化而变化。 A.直接 B.间接 C.外 D.分接 知识点: 第一章概述 学生答 案: [A;] 得分: [5] 试题分 值: 5.0 提示: 3.渐变型光纤是指___________是渐变的。 A.纤芯和包层的折射率 B.纤芯的折射率 C.包层的折射率 D.模式数量 知识点: 光纤结构和分类 学生答 案: [B;]
得分: [5] 试题分 值: 5.0 提示: 4.变化的电场和变化的磁场的相互激发，从而形 成的传播。 A.色散 B.误码 C.时延 D.电波 知识点: 光纤基础理论 学生答 案: [D;] 得分: [5] 试题分 值: 5.0 提示: 5.如果电磁波的横向场的极化方向在传输过程中保持不变的横电磁波称 为。 A.园偏振光 B.椭圆极化波 C.圆极化波 D.线极化波 知识点: 光纤基础理论 学生答 案: [D;] 得分: [5] 试题分 值: 5.0 提示: 6.全反射条件是____________________。 A.n1 sinθ1=n2 sinθ2 B.k0n1<β< k0n2 C.0≤φ≤φmax D.n1 > n2，900>θ1≥θc 知识点: 光纤基础理论
第一章通信网技术概述 1.1概述 1.2通信设备 构成通信网的最基本的设备是用户端设备、传输链路设备和转接交换设备。 1.3广域网分类 1.4通信协议 1.4.1 协议 通常将网络分层结构以及各层协议的集合称为网络体系结构。比较著名的网络体系结构有国际标准化组织ISO(International for Standardization)提出的开放系统体系结构OSI(Open System Interconnection);美国国防部提出的传输控制协议TCP/IP；国际电信联盟提出的公共数据网X系列协议；IBM公司提出的系统网络体系结构SNA等。 1.4.2 标准化组织 1. 国际标准化组织ISO 2. 国际电信联盟-电信标准化部ITU-T(International Telecommunication Union) 一直负责制定电信网的标准系列。 3. 因特网工程任务组IETF(Internet Engineering Task Force) 负责研究因特网的体系结构以及新一代因特网标准规范的研究和制定 第二章数字通信技术 第三章光纤通信技术 3.1 光纤通信 3.1.1光纤通信的发展 3.1.2 光纤通信的特点 1. 传输频带宽，通信容量大。由信息理论知道，载波频率越高，通信容量就越大。 2. 损耗低。目前实用的光纤均为石英系光纤，要减小损耗，主要是靠提高玻璃纤维的纯度。 3. 在运用频带内，光线对每一频率成分的损耗几乎一样。因此，系统中才去的均衡措施比传统的电信系统简单，甚至可以不必采用。 4. 光纤内传播的光能几乎不辐射，因此很难被窃听，也不会造成统一光缆中各光纤之间串扰 5. 不受电磁干扰。因为光纤是非金属的介质材料。 6. 线径细、重量轻，便于敷设。 7. 资源丰富。制作玻璃光纤的原料是适应，其来源十分丰富。 3.1.3 通信系统中主要技术指标 1.分贝dB 分贝dB 是以常用对数表示的两个电压或两个功率之比的一种计量单位。
光纤通信技术现状综述 信息工程学院通信工程赵爱杰20092420253 导读 概述 主要技术 相干光通信技术 概念 关键技术 主要优势 光孤子通信技术 概念 关键技术 主要优势 全光通信网 概念 关键技术 主要优势 总结 参考网站 概述 光纤通信，顾名思义，就是利用光导纤维传导经过调制而携带信息的光信号，实现信息传递的通信方式。光纤通信技术发展历史并不长，1966年高锟发表论文《Dielectric-Fibre surface waveguides for optical frequencies》奠定了光纤技术进入实用的里程碑。经过短短几十年发展，现在光纤技术已经以其突出优势在通信领域得到了广泛应用。 光纤技术相比其他通信技术，具有其无与伦比的优越性，其中最突出的就是其超大容量：理论上讲，一根头发丝粗细的光纤可同时传输1000亿个话路，虽然目前如此高的传输量仍未达到，但相比明线、双绞线、同轴电缆、无线信道这些传统传输介质，其传输能力仍然高出几十甚至上千倍，而把若干根光纤聚集成光缆的传输信息量就可想而知了。所以可以预见，当下乃至未来若干年的信息爆炸时代，光纤通信将逐步成为信息传输的主流技术。 其次，光纤技术还有很多传统传输技术无法比拟的有点，如传输距离长、保密性能好、适应能力强、抗干扰性好、体积小重量轻，便于施工维护、制造原料来源广，生产成本低廉等。 主要技术 目前光纤通信的主要技术有：相干光通信技术，光孤子通信技术，全光通信
网等，下面注意作简要介绍： 相干光通信技术： 所谓相干光技术就是在光通信中使用相干调制和外差检测技术。所谓相干调制，就是利用传输信号来控制光载波的频率、相位和幅度。外差检测，就是利用一束本机振荡产生的激光与输入信号在光混频器中进行混频，得到与信号光频率、相位和幅度按相同规律变化的中频信号的技术。 在发送端，采用外调制方式将信号调制到光载波上传输，当信号光到达接收端时，首先与一束本振光信号进行相干耦合，然后由平衡接收机进行探测。相干光通信根据本振光频率与信号光频率不等或相等，可分为外差检测和零差检测。前者光信号经光电转换后获得的是中频信号，还需要二次解调才能被转换成基带信号。后者光信号经光电转换后被直接转换成基带信号，不用二次解调，但它要求本振光频率与信号光频率严格匹配，并且要求本振光与信号光的相位锁定。 关键技术： 1）外光调制技术，光调制是根据某些电光或声光晶体的光波传输特性随电压或声压等外界因素的变化而变化的物理现象而提出的。外光调制器主要包括三种：利用电光效应制成的电光调制器、利用声光效应制成的声光调制器和利用磁光效应制成的磁光调制器。采用以上外调制器，可以完成对光载波的振幅、频率和相位的调制。 2）偏振保持技术，在相干光通信中，相干探测要求信号光束与本振光束必须有相同的偏振方向，才能获得相干接收所能提供的高灵敏度，所以在相干光通信中应采取光波偏振稳定措施。主要有两种方法：一是采用“保偏光纤”使光波在传输过程中保持光波的偏振态不变；二是使用普通单模光纤，在接收端采用偏振分集技术，信号光与本振光混合后首先分成两路作为平衡接收，对每一路信号又采用偏振分束镜分成正交偏振的两路信号分别检测，然后进行平方求和，最后对两路平衡接收信号进行判决，选择较好的一路作为输出信号。 3）频率稳定技术，激光器稳频技术主要有三种，(1)将激光器的频率稳定在某种原子或分子的谐振频率上。在1.5μm波长上，已经利用氨、氪等气体分子实现了对半导体激光器的频率稳定；(2) 利用光生伏特效应、锁相环技术、主激光器调频边带的方法实现稳频；(3)利用半导体激光器工作温度的自动控制、注入电流的自动控制等方法实现稳频。 相干光通信技术相对于传统的光强度调制有突出有点： 1）灵敏度高，中继距离长，相干光通信的一个最主要优点是相干检测能改善接收机的灵敏度。相同条件下，相干接收机比普通接收机灵敏度高20dB，可以达到接近散粒噪声极限的高性能，因此也增加了光信号的无中继传输距离。 2）选择性好，通信容量大，相干光通信提高了接收机的选择性，在直接检测中，接收波段较大，为抑制噪声干扰，探测器通常需要放置窄带滤光片，但其频带仍然很宽。在相干外差探测中，探测的是信号光和本振光的混频光，因此只有在中频频带内的噪声才能进入系统，而其他噪声均被带宽较窄的微波中频放大器滤除。可见，外差探测有良好的滤波性能。此外，由于相干检测优良的波长选择性，相干接收机可以使频分复用系统的频率间隔大大缩小，从而实现密集波分复用，具有以频分复用实现更高传输速率的潜在优势。
光纤通信技术介绍 光纤通信是利用光波作载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式。1966年英籍华人高锟博士发表了一篇划时代性的论文，他提出利用带有包层材料的石英玻璃光学纤维，能作为通信媒质。从此，开创了光纤通信领域的研究工作。1977年美国在芝加哥相距7000米的两电话局之间，首次用多模光纤成功地进行了光纤通信试验。85微米波段的多模光纤为第一代光纤通信系统。1981年又实现了两电话局间使用1.3微米多模光纤的通信系统，为第二代光纤通信系统。1984年实现了1.3微米单模光纤的通信系统，即第三代光纤通信系统。80年代中后期又实现了1.55微米单模光纤通信系统，即第四代光纤通信系统。用光波分复用提高速率，用光波放大增长传输距离的系统，为第五代光纤通信系统。新系统中，相干光纤通信系统，已达现场实验水平，将得到应用。光孤子通信系统可以获得极高的速率，20世纪末或21世纪初可能达到实用化。在该系统中加上光纤放大器有可能实现极高速率和极长距离的光纤通信。 就光纤通信技术本身来说，应该包括以下几个主要部分:光纤光缆技术、光交换技术传输技术、光有源器件、光无源器件以及光网络技术等。 光纤技术的进步可以从两个方面来说明: 一是通信系统所用的光纤; 二是特种光纤。早期光纤的传输窗口只有3个，即850nm(第一窗口)、1310nm(第二窗口)以及1550nm(第三窗口)。近几年相继开发出第四窗口(L波段)、第五窗口(全波光纤)以及S波段窗口。其中特别重要的是无水峰的全波窗口。这些窗口开发成功的巨大意义就在于从1280nm到1625nm 的广阔的光频范围内，都能实现低损耗、低色散传输，使传输容量几百倍、几千倍甚至上万倍的增长。这一技术成果将带来巨大的经济效益。另一方面是特种光纤的开发及其产业化，这是一个相当活跃的领域。 1. 有源光纤 这类光纤主要是指掺有稀土离子的光纤。如掺铒(Er3+)、掺钕(Nb3+)、掺镨(Pr3+)、掺镱(Yb3+)、掺铥(Tm3+)等，以此构成激光活性物质。这是制造光纤光放大器的核心物质。不同掺杂的光纤放大器应用于不同的工作波段，如掺饵光纤放大器(EDFA)应用于1550nm附近(C、L波段);掺镨光纤放大器(PDFA)主要应用于1310nm波段;掺铥光纤放大器(TDFA)主要应用于S波段等。这些掺杂光纤放大器与喇曼(Raman)光纤放大器一起给光纤通信技术带来了革命性的变化。它的显著作用是:直接放大光信号，延长传输距离;在光纤通信网和有线电视网(CATV网)中作分配损耗补偿;此外，在波分复用(WDM)系统中及光孤子通信系统中是不可缺少的关键元器件。正因为有了光纤放大器，才能实现无中继器的百万公里的光孤子传输。也正是有了光纤放大器，不仅能使WDM传输的距离大幅度延长，而且也使得传输的性能最佳化。 2. 色散补偿光纤(Dispersion Compensation Fiber，DCF) 常规G.652光纤在1550nm波长附近的色散为17ps/nm×km。当速率超过2.5Gb/s时，随着传输距离的增加，会导致误码。若在CATV系统中使用，会使信号失真。其主要原因是正色散值的积累引起色散加剧，从而使传输特性变坏。为了克服这一问题，必须采用色散值为负的光纤，即将反色散光纤串接入系统中以抵消正色散值，从而控制整个系统的色散大小。这里的反色散光纤就是所谓的色散补偿光纤。在1550nm处，反色散光纤的色散值通常在-50~200ps/nm×km。为了得到如此高的负色散值，必须将其芯径做得很小，相对折射率差做得很大，而这种作法往往又会导致光纤的衰耗增加(0.5~1dB/km)。色散补偿光纤是利用基模波导色散来获得高的负色散值，通常将其色散与衰减之比称作质量因数，质量因数当然越大越好。为了能在整个波段均匀补偿常规单模光纤的色散，最近又开发出一种既补偿色散又能补偿色散斜率的"双补偿"光纤(DDCF)。该光纤的特点是色散斜率之比(RDE)与常规光纤相同，
空间光通信技术简介 空间光通信又称为激光无线通信或无线光通信。根据用途又可分为卫星光通信和大气光通信两大类。自从60年代激光器问世开始，人们就开研究激光通信，这时的研究也主要集中在地面大气的传输中，但因各种困难未能进入实际应用。低损耗光纤波导和实用化半导体激光器的诞生为激光通信的实际应用打开了大门，目前光纤通信已经遍布世界各国的各个城市。由于对无线通信的需求的增长，再有卫星激光通信的快速发展，自从90年代开始，人们又开始重新对地面无线光通信感兴趣，进行了大量的研究，并且开发出可以实用的商业化产品。 一、开展空间光通信研究的意义及应用前景 1.作为卫星光通信链路地面模拟系统的技术组成部分 卫星光通信链路系统在上卫星前必须有地面模拟演示系统，以保障电子系统、光学系统、机械自动化控制系统等各子系统的良好工作。在链路捕捉完成以后，与以太网相连的无线光通信系统借助于光链路的桥梁，源源不断地输送以太网上的信息，这是考验光链路稳定性能的重要指标。 2.为低轨道卫星与地面站间的卫星光通信打下良好的技术基础 低轨道卫星与地面站的通信会受到天气的影响，选择干旱少雨地区建立地面站在相当程度上缓解了这一矛盾，再通过地面站之间的光纤网可以把卫星上信息送到所需地点，这从技术上牵涉到空间光通信网与光纤网连接问题，这方面问题已经基本得到解决。 3.空间光通信具有巨大的潜在市场和商业价值 ●可以克服一些通常容易碰到的自然因素障碍 当河流、湖泊、港湾、马路、立交桥和其它自然因素阻碍铺设光纤时，无线光通信系统可跨越宽阔的河谷，繁华的街道，将两岸或者岛屿与陆地连接起来。 ●提供大容量多媒体宽带网接入 用无线光通信系统作为接入解决方案，不需耗资、耗时地铺设光纤就能满足对办公大楼或商业集中区大容量接入的需要。 ●可为大企业、大机关提供部大容量宽带网 无线光通信系统能在企业、机关围为建筑物与建筑物之间的大容量连接提供一种开放空间传送的解决方案。 ●为公安、军队等重要部门提供高速宽带通信。 ●支持灾难抢救的应急系统 无线光通信系统可为灾难抢救提供一种大容量的临时通信解决方案 ●为一时性大规模的重要活动提供临时的大规模通信系统 例如，奥运会和其他体育运动会、音乐会、大型会议以及贸易展览会等专门活动往往需要大容量宽带媒体覆盖。无线光通信系统能提供一种迅速、经济而有效的解决方案，不受原有通信系统的带宽限制，也不用再去办理光纤铺设许可证。 二、空间光通信的优势 1.组网机动灵活 无线光通信设备将来可广泛适用于数据网（Ethernet，Token Ring，Fast Ethernet，FDDI，ATM,STM-x等）、网、微蜂窝及微微蜂窝（E1/T1—E3/T3，OC-3等）、多媒体（图像）通信等领域。可以把这些网上信息加载在光波上，在空气中直接传输出去，这种简便的通信方式对于频率拥挤的环境是非常理想的，例如：城市、大型公司、大学、政府机构、办公楼群等。
《光纤通信概论》的读书报告 摘要：光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式。光纤通信以其带宽、大容量、低损耗、抗电磁干扰、体积小、重量轻等一系列优点，成为现代通信的主要支柱之一。范围很广：军事，经济，生活，铁路，公路，煤矿，铁矿，广电，移动，电信等领域。几乎所用跟通信有关的都涉及到了光纤。 关键词：光纤通信技术发展现状发展趋势 光纤通信是通信技术领域中的一个伟大的技术革命。信息在光域上的传输、存储、交换技术的突破，为构建起全球光网络奠定了物质基础。麦克斯韦早已揭示通信世界的巨大资源是电磁波谱。通信技术的技术演进史，既说明了通信技术利用电磁波谱（频率范围）经历了由低频率到高频率端的发展，也阑述了人类对带宽资源需求日益提高。各种通信技术的陆续诞生，充分证实人们在用各种方法利用电磁波谱创造巨大的财富。 光纤通信发展可以大致分为三个阶段：第一阶段是从基础研究到商业应用的开发时期。第二阶段是以提高传输速率和增加传输距离为研究目标和大力推广应用的大发展时期。第三阶段是以超大容量超长距离为目标、全面深入开展新技术研究的时期。 1. 光纤通信的里程碑1966年7月，英籍华裔学者高锟博士在Proc. IEE杂志上发表了一篇十分著名的论文《用于光频的光纤表面波导》，该文从理论上分析证明了用光纤作为传输媒体以实现光通信的可能性，设计了通信用光纤的波导结构，更重要的是科学地予言了制造通信用低损耗光纤的可能性，即通过加强原材料提纯、加入适当的掺杂剂，可把光纤的衰减系数降低到20dB/km以下。而当时世界上只能制造用于工业、医学方面的光纤，其衰减系数在1000dB/km以上。在当时，对于制造衰减系数在20dB/km以下的光纤，被认为是可望而不可及的。以后的事实发展雄辩地证明了高锟博士论文的理论性和科学大胆予言的正确性，所以该文被誉为光纤通信的里程碑。 2. 导火线1970年美国康宁公司根据高锟论文的设想，用改进型化学汽相沉积法（MCVD法）制造出当时世界上第一根超低损耗光纤，成为光纤通信爆炸性发展的导火线。虽然当时康宁公司制造出的光纤只有几米长，衰减系数约20dB/km，但它毕竟证明了用当时的科学技术与工艺方法制造通信用超低损耗光纤的可能性，也就是说找到了实现低衰耗传输光波的理想媒体，这是光纤通信的重大实质性突破。 3.爆炸性发展 自1970年以后，世界各发达国家对光纤通信的研究倾注了大量的人力与物力，其来势之凶、规模之大、速度之快远远超出了人们的意料，从而使光纤通信技术取得了极其惊人的进展。 (1)光纤损耗1976年：0.5dB/km；1979年：0.2dB/km；1990年：0.14dB/km；它已经接近石英光纤的理论损耗极限值0.1dB/km。 (2)光器件1970年，美国贝尔实验室研制出世界上第一只在室温下连续波工作的砷化镓铝半导体激光器，为光纤通信找到了合适的光源器件。后来逐渐发展到性能更好、寿命达几万小时的异质结条形激光器和现在的寿命达几十万小时分布反馈式单纵模激光器（DFB）以及多量子阱激光器（MQW）。光接收器件也从简单的硅PD光电二极管发展到量子效率达90％以上的Ⅲ-Ⅴ族雪崩光电二极管APD。 (3)光纤通信系统正是光纤制造技术和光电器件制造技术的飞速发展，以及大规模、超大规模集成电路技术和微处理器技术的发展，带动了光纤通信系统从小容量到大容量、从短距离到长距离、从旧体制（PDH）到新体制（SDH）的迅猛发展。1976年，美国在亚特兰大开通了世界上第一个实用化光纤通信系统，码速率仅为45Mbit/s，中继距离为10km。1985年，140Mbit/s多模光纤通信系统商用化，并着手单模光纤通信系统的现场试验工作。1990
光纤通信技术的特点和发展趋势 摘要：光纤通信是指利用光与光纤传递信息的一种方式，光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中，也可以在电力通信控制系统中发挥作用，既有经济优势又有技术优势，光纤通信由于超高速、低误码、高可靠，价格低廉，已成为信息的最重要传输手段和信息社会的重要基础设施。本文探讨光纤通信技术的优点和缺点以及光纤通信的发展和现状。 光纤通信在技术功能构成上主要分为：(1)信号的发射；(2)信号的合波；(3)信号的传输和放大；(4)信号的分离；(5)信号的接收。
关键词：光纤通信技术特点现状发展趋势 1、光纤通信技术 2、 光纤通信是利用光导纤维传输光信号，以实现信息传递的一种通信方式，属于有线通信的一种，光经过调变后便能携带信息，利用光波作载体，以光纤作为传输媒介，将信息从一处传至另一处，是光信息科学与技术的研究与应用领域。可以把光纤通信看成是以光导纤维为传输媒介的“有线”光通信。光纤由内芯和包层组成，内芯一般为几十微米或几微米，比一根头发丝还细；外面层成为包层，包层的作用是保护光纤。实际上光纤通信系统使用的不是单根的光纤，而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆，由于玻璃材料是制作光纤的主要材料，它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路，光波在光纤中传输，不会发生信息传播中的信息泄露现象，光纤很细，占用的体积小，这解决了实施的空间问题。光纤通信系统的组成，现代的光纤通信系统多半包括一个发射器，将电信号转换成光信号，再通过光纤将光信号传递。光纤多半埋在地下，连接不同的建筑物。系统中还包括数种光放大器，以及一个光接收器将光信号转换回电信号。在光纤通信系统中传递的多半是数位信号，来源包括计算机、电话系统，或是有线电
三、判断题 （）1. 光纤熔接机分为单芯熔接机和带状熔接机，单芯熔接机无法熔接带状光纤，带状熔接机无法熔接单芯光纤。 （）2. 光纤熔接时的热缩加固步骤要求热缩管内不能有气泡。 （）3. 光缆接头盒在最后安装时，应使用生胶或密封胶条将接头盒边缘密封，但接头盒的光缆进出口则可不密封。 （）4.单模光纤只能跟单模光纤对熔，多模光纤只能与多模光纤对熔，目前熔接机无法将单模光纤与多模光纤混熔。 （）5. 光缆的弯曲半径不小于光缆外径的15倍。 （）6. 深海光缆是指敷设于海水深度大于1000米海区的光缆。 （）7.同一台光时域反射仪在设置相同的情况下事件盲区总是小于衰减盲区。 （）8.光时域反射仪只收光，本身不发光。 （）9.掺铒光纤放大器EDFA可调节的波长有限，适于工作在1550nm窗口。 （）10. 长途电缆的防雷保护系统接地电阻应小于4Ω，困难地区应不大于10Ω。 （）11.光缆金属护套对地绝缘是光缆电气特性的一个重要指标，金属护套对地绝缘的好坏，直接影响光缆的防潮、防腐蚀性能及光缆的使用寿命。 （）12. 电缆线路应做防雷保护系统接地，其间距宜为4km，电气化区段电缆线路的屏蔽地线可代替防雷地线。 （）13.电气化区段进行通信维护工作时，必须遵守《电气化铁路有关人员电气安全规则》的有关规定。 （）14.熔接质量好坏是通过熔接处外形良否计算得来的，推定的熔接损耗只能作为熔接质量好坏的参考值，而不能作为熔接点的正式损耗值。正式损耗值必须通过OTDR测试得出。（）15.电气化区段电缆屏蔽保护地线测试整治检查的周期是1年1次，并安排在每年的雨季前完成。 （）16.通信线路发生故障时，工区人员应服从调度和有关机械室（网管）的统一指挥。（）17.通信线路中严禁设置影响通信传输质量和危及人身设备安全的非通信回线。 （）18.铝护套电缆弯曲半径不应小于电缆外径的7.5倍； （）19.光信号在光纤中传输时，色散导致信号能量降低。 （）20.盲区决定了2个可测特征点的靠近程度，盲区有时也被称为OTDR的2点分辨率。对OTDR来说，盲区越大越好。 （）21．用OTDR测试时，如果设定的折射率比实际折射率偏大，则测试长度比实际长度大。 （）22．利用低色散光纤也可以减少四波混频对系统性能的影响。 （）23. LC型连接器所采用的插针和套筒的尺寸是普通SC、FC等所用尺寸的一半，为1.5mm。 （）24. SDH传输体制只适用于光纤信道。 （）25．熔接机推定的熔接损耗值可作为熔接点的正式损耗值。
《光纤通信技术》习题 第一章概述 1、填空题 光纤通信是以 为载频，以 为传输介质的通信方式 1966年7月，英籍华人 博士从理论上分析证明了用光纤作为传输介质以实现光通信的可能性；1960年7月，美国科学家 发明了红宝石激光器 光纤通信系统的短波长窗口为 ，长波长窗口为 。光纤通信系统的通信窗口波长范围为 。 在光通信发展史上， 和 两个难题的解决，开创了光纤通信的时代。 2、简答题 光纤通信为什么能够成为一种主要的通信方式？ 光纤通信系统由哪几部分组成？并说明各部分在系统中所完成的功能。现有光纤通信使用的光波长有哪几种？对应的频率是多少？它们在整个电磁波谱中处在什么位置？ 第二章光纤及其导光原理 1、填空题 光纤的导光原理与结构特性可用 理论与 理论两种方法进行分析。 单模光纤中不存在 色散，仅存在 色散，具体来讲，可分为 和 。 光纤色散参数的单位为 ，表示两个波长间隔为 的光波传输 后到达时间的延迟 对纯石英光纤，在λ= 处，色散参数D=D M+D W=0，这个波长称
为 。 在单模光纤中，由于光纤的双折射特性使两个正交偏振分量以不同的群速度传输，也将导致光脉冲展宽，这种现象称为 色散。 单模传输条件是归一化参量V 。 允许单模传输的最小波长称为 。 数值孔径（NA）越大，光纤接收光线的能力就越 ，光纤与光源之间的耦合效率就越 2、简答题 光纤由哪几部分构成？各起什么作用？ 简述G.651、G.652、G.653、G.654、G.655光纤的特性。 简述光纤的传输特性 3、计算题 阶跃折射率分布的光纤的芯径d=2a为100μm，折射率n1=1.458，包层的折射率n2=1.450，在该光纤中传输的光波的波长λ=850nm。 （1）计算该光纤的V参数？ （2）估算在该光纤内传输的模式数量是多少？ （3）计算该光纤的数值孔径？ （4）计算该光纤单模工作的波长？（考试试卷A卷计算题） 已知均匀光纤纤芯的折射率为n1=1.5，相对折射率差△=0.01，芯半径a=25μm，试求： （1）LP01、LP02、LP11和LP12模的截止波长各为多少？ （2）若λ0=1μm，光纤的归一化频率V以及其中传输的模式数量M各等于多少 均匀光纤，若n1=1.5，λ0=1.3μm，试计算： （1）若△=0.25，为了保证单模传输，其纤芯半径应取多大？ （2）若取a=5μm，为了保证单模传输，△应取多大？
光纤通信论文 光纤通信论文 光纤通信系统工程设计 摘要 根据课堂所学内容的原理，这次我们设计的任务是34MB/S光纤通信系统工程,具体设计是从实训楼D339到数学A楼弱电间之间开通一套34MB光纤系统。 要求设计当中要选择合适的路线，并计算总长度以及光纤的长度、光纤的使用芯数，而且要选择合适的光纤、光缆和光端机。并写出具体的实施及方案、工程造价、光通路保护、光端机安装后的系统调测，并说明如何对工程施工质量进行控制。 目录 前言 (1) 第1章概论 (2) 1.1 光纤通信发展的历史 (2) 1.2光纤通信发展的现状 (2) 1.3光纤通信的发展趁势 (3) 第2章光通信系统 (5) 2.1 光纤的介绍 (5) 2.1.1光纤概念 (5) 2.1.2光纤传输原理分析 (5) 2.1.3光纤的传输特性 (5)
2.1.4光纤的型号介绍 (7) 2.2光缆的介绍 (8) 2.2.1光缆历史 (8) 2.2.2光缆的种类 (8) 2.2.3光缆网是信息高速路的基石 (9) 2.3光端机的介绍 (9) 2.3.1模拟光端机 (10) 2.3.2数字光端机 (10) 2.4光纤通信的介绍 (11) 2.5光纤通信技术与产业发展中几个值得思考的问题 (11) 2.5.1积极创新开发具有自主知识产权的新技术 (12) 2.5.2开发具有先进技术水平、与使用环境、施工技术相配套的新产品 (12) 第3章材料选择 (13) 3.1距离测量 (13) 3.2光纤、光缆选择 (13) 3.3光端机选择 (14) 第4章具体的实施及方案 (17) 4.1光缆线路的施工程序 (17) 4.2光缆的直埋敷设 (18) 4.3 用光纤将发送与接收连接 (18) 第5章光通路保护 (19) 第6章光端机安装后的系统调测 (21) 6.1光发送机参数测试 (21)
光纤通信设备概述 1.走进通信机房 通信机房，无论大小，走进去看到的是： 一排排的机柜，里面装有各种各样的设备，大部分机柜是19英寸宽，有2米高，也有2.2米高的. 地板,下面往往是走线槽, 上面也许有走线槽(地槽和顶槽2选1). 网管系统:用计算机管理通信设备. 电源系统
2.从电话机到机房的线路 家里的电话机通过双绞线连接到楼道里的电话分线盒,然后用50对或100对的音频电缆, 连到了小区附近的电缆交接箱,再用更大对数的电缆接到电话局里的音频配线架,也叫总配线架,就是112机房,在音频配线架上,每个电话机都对应有1对电话线接点,并且一般都配有防雷击的音频保安器,电话线在电话局内部还用电缆连到了交换机.或PCM30设备。 3.112机房的总配线架，也叫MDF，还叫VDF 4.电话交换机 交换机可以分为3部分,一是用户电路,负责为用户馈电,发铃流,发送忙音,拨号音,记录用户话机所拨的号码,同时将模拟的电话语音变成数字信号；二叫绳路,也就是交换系统,负责电话的交换接续；三是中继器,分入局中继器和出局中继器,中继器的接口是数字信号是2.048Mb/s的速率,叫E1口。 5.PCM30设备 电话机到电话局,如果距离近(2公里),可以用电缆直接连接,如果距离远,就必须用光纤 连接光纤通信中传输的信号是数字信号,而电话机使用的是模拟信号,因此必须要变换
PCM30设备就是将模拟信号变成数字信号的设备,它将30路电话,变成1路E1接口的数字信号。 6.同轴电缆与同轴头 7.数字配线架DDF 无论是交换机的中继器接口,还是PCM30的数字口,都是E1口,要用同轴电缆接到光端机,为了方便电缆的检修,和调换电路,就要使用数字配线架(DDF)设备.DDF就是一块装有同轴 头的面板,同轴电缆上的同轴头,接到DDF的同轴头上。 8.光传输设备（光端机） 将多路E1接口的数字信号变成1路光信号的设备叫光端机，来自交换机，或PCM30设备的数字信号E1信号，靠同轴电缆经过DDF接到光端机。光端机的输出就是激光了光端机的光接口有2根光纤，1根是发光的，另1个是收光的。 9.光缆线路器材 光缆每2公里就要有1个接头，2根光缆的接续是在光纤接续盒里完成。1条完整的光缆的两个终端是通信机房里的光缆终端盒，它将光缆里的很细的光纤与尾纤相连，尾纤是单根的，有外套，有牙签那样粗，一般是黄色的，尾纤带有1个光接头，可以通过法兰盘跟另1根尾纤相连，尾纤线束，是多根尾纤做在一起的，但是比单根尾纤细一点。 10.其他设备1 电源和电池：通信机房为了保证供电，一直采用电池作为停电后的供电，电池是直流的，所以电源设备就是将交流220V的交流电，变成-48V的直流电。电源列头柜：通信机房里有很多设备，光通信的，交换机，载波机，微波等，这些设备都要用到-48V的电源，列头柜就是将总电源通过保险然后再分配到各个通信机柜的设备。 11.其他设备2 接口变换器，传输设备的接口是E1口，在通信领域是标准的但是计算机领域的标准跟通信不同，随着计算机通信的发展，两者的接口越来越多，计算机通常采用以太网接口，和V35接口，因此他们跟E1口的变换器，就经常要用到。以太网光纤收发器，计算机的局域网已经趋向于以太网，而用光纤组网是越来越多，这就要用到光纤收发器。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/2a2869544.html, 浅谈现代光纤通信传输技术的应用 作者：杨华宇 来源：《数字技术与应用》2019年第06期 摘要：本文探讨了现代光纤通信传输技术的特点，分析了光纤通信技术的应用现状，研究了现代光纤通信传输技术的应用。 关键词：光纤通信传输技术;实际应用;信号传输 中图分类号：TN929.11 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）06-0043-02 1 现代光纤通信传输技术的特点 1.1 通信传输容量较大 光纤通信技术是以光波为媒介的通信传输方式，光波的电磁波比正常的无线电波的频率高，但是波长低于无线电波的波长。从中可以看出，光纤传输技术的传输频带十分的宽，这样的带宽提高了通信过程中传送数据的能力，在一定的单位时间内，传输信息数据的人员借助光纤通信技术能够传输大容量的数据。它不仅仅具有通信传输数据容量大的特点，而且其通信传输速度非常快。 1.2 节省传输成本 目前，光纤通信传输使用的材料是石英，石英比其他的通信传输介质相比，是目前损耗最低的材料，开展跨度较大的距离中继传输时，能够较少石英材料的消耗，节省整体通信系统的建设投资。其次，在光纤的建设过程中，光纤的线芯径十分的细，大约为零点一毫米，直径也很小，如此能够节省大量的金属材料，建设设计光纤时所占用的传输空间较小。另外，光纤自身的重量非常轻，比正常的电缆要轻上好几倍，质地柔软，原材料的建设成本较低。使用光纤通信传输技术能够大大地节省了建设成本，具有经济性。 1.3 抗干扰力强，保密性较强 由于光纤是绝缘性材料，所以在通信信息传输过程中不会受到外界的干扰，而致使通信数据受损，光纤通信传输技术的数据保护性强，具有很强的抗干扰力。另外，光纤通信传输的信息数据在传输过程处于光缆之中，光缆的芯径十分地细，即便通信信息传输遇到转弯处，泄露的通信信息光波也非常地微弱，难以被人截取信号，信息几乎不可能从光纤中泄漏出去。即便是泄露了信号光波，也会被光纤表面的不透明的包皮包裹着，而致使外面的人接收不到光波信号。而且，光纤在进行传输信号的过程中，不论是存在多少的光纤，也可实现无串音干扰，这保证了光纤通信传输技术使用时通信信息的高度保密性。
光纤通信技术的特征 光纤通信技术（opticalfibercommunications）从光通信中脱颖而出, 己成为现代通信的主要支柱之一,在现代电信网中起着举足轻重的作用。光纤通信作为一门新兴技术，其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的，也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。 一、光纤通信技术 光纤即为光导纤维的简称,光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输媒介的一种通信方式。光纤通信的原理是：在发送端首先要把传送的信息（如话音）变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度（频率）变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电波的频率高得多，而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多，所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的，它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路，光纤之间的串绕非常小；光波在光纤中传输，不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听；光纤的芯很细，由多芯组成光缆的直径也很小，所以用光缆作为传输信道，使传输系统所占空间小，解决了地下管道拥挤
的问题。 光纤通信在技术功能构成上主要分为:(1)信号的发射；(2)信号的合波；⑶信号的传输和放大；(4)信号的分离；⑸信号的接收。 二、光纤通信技术的特点 (2)频带极宽，通信容量大。光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽，光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。 对于单波长光纤通信系统，由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量, 特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。 (2)损耗低，中继距离长。在同轴电缆组成的系统中，最好的电缆 在传输800MHz信号时，每公里的损耗都在40dB以上。相比之下，光导纤维的损耗则要小得多，传输l.Blum的光,每公里损耗在0.35dB 以下。 若传输1.55um的光，每公里损耗更小，可达0.2dB以下。这就比同轴电缆的功率损耗要小一亿倍，使其能传输的距离要远得多。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离；对于一个长途传输线路，由于中继站数目的减少，系统成本和复杂性可大大降低。此 外，光纤传输损耗还有两个特点，一是在全部有线电视频道内具有相
《光纤通信技术》课程大纲 课程名称：光纤通信技术 课程类别：核心课 学分：4学分 适用专业：通信工程专业、计算机应用专业 先修课程：数字通信原理、数据通信原理 一、课程的教学目的 《光纤通信技术》是信息与通信工程学科一门重要的专业课程。课程定位为需要学习通信工程、计算机通信技术等专业，从事信息通信、计算机、网络等相关行业的学员。光纤通信系统具有低的传输损耗和宽的传输频带的特点，成为高速数据业务的理想传输通道。课程以光纤的导光原理和激光器的发光原理为基础内容，同时涵盖了各种实用光网络技术。课程以提高学生基本技能素质与新技术、新手段的应用能力为目标，培养能满足光纤网络工程的规划建设、系统调测、电信核心网络和接入网络的工程等需要的应用型人才。 为了更好地掌握本课程的知识，每章后面均附有大量的习题，并对主要知识点进行了总结。鉴于本课程是实践性很强的专业课程，其教学内容既包括理论学习内容，又涵盖与之相关的实践实验活动内容，为以后学习光纤通信工程新技术打下基础。 二、相关课程的衔接 学习本课程需要先修《数字通信原理》、《数据通信原理》等专业基础课程以及《现代交换技术》、《宽带接入技术》等相关课程；后续课程包括《光网络》、《多媒体通信》等。三、教学的基本要求 要求掌握《光纤通信技术》的基本概念、工作原理，了解相关扩展知识。熟练进行光纤通信技术的工程分析及工程计算。 熟悉实验原理及内容，能够利用所学基本知识完成简单电路的分析和设计。 四、课程教学方法 下载教学内容导学、详解、实时辅导、教案、综合练习题等资料。 为了更好地掌握本课程的知识，每章后面均附有大量的习题，并对主要知识点进行了总结。本课程含有实验，使本课程更多地与实践接轨，为以后学习光纤通信工程新技术打下基础。
光纤通信技术的现状及前景 摘要：近年来，光纤通信技术得到了长足的发展，新技术不断涌现，这大幅提高了通信能力，并使光纤通信的应用范围不断扩大。 关键词：光纤通信传输发展 引言 光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。在光纤通信系统中,作为载波的光波频率比电波的频率高得多,而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多,所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的,它是电气绝缘体,因而不需要担心接地回路,光纤之间的串绕非常小；光波在光纤中传输,不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听；光纤的芯很细,由多芯组成光缆的直径也很小,所以用光缆作为传输信道,使传输系统所占空间小,解决了地下管道拥挤的问题。 自光纤通信问世以来，整个通信领域发生了革命性变化，它使高速率、大容量的通信成为可能。由于光纤通信具有损耗低、传输频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点而备受业内人士的青睐，发展非常迅速。光纤通信系统的传输容量从1980～2000年2O年间增加了近10000倍，传输速度在过去的1O年中提高了约100倍。目前我国长途传输网的光纤化比例已超过80％，预计到2010年，全国光缆建设总长度将再增加约105km，并且将有11个大城市铺设10G以上的大容量光纤通信网络。 1.光纤通信技术的现状 光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。近年来，光纤通信技术得到了长足的发展，新技术不断涌现，这大幅提高了通信能力，并使光纤通信的应用范围不断扩大。 1.1波分复用技术 波分复用(WDM，Wavelength Division Multiplexing)技术可以充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源，根据每一信道光波的频率或波长不同将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道。把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器(合波器)将不同规定波长的信号光载波合并起来送人l根光纤进行传输。在接收端，再用1个波分复用器(分波器)将这些不同波长承载不同信号的光载波分开的复用方式。由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立(不考虑光纤非线性时)，从而在1根光纤中可实现多路光信号的复用传输。 DWDM系统除了波长数和传输容量不断增加外，光传输距离也从约600km大幅扩展至2000km 以上。 1.2 宽带放大器技术 进一步提高传输容量、增大光放大器带宽的方法有掺饵氟化物光纤放大器、碲化物光纤放大器、控制掺饵光纤放大器与普通的EDFA组合、拉曼光纤放大器。 1.3 色散补偿技术 对高速信道来说,在1 5 5 0 n m 波段约18p s ( mmok m) 的色散将导致冲展宽而引起误码, 限制高速信号长距离传输。对采用常规光纤的10Gb i t / s 系统来说,色散限制仅仅为5 0 k m。因此,长距离传输中必须采用色散补偿技术。 1.4 孤子WDM传输技术 超大容量传输系统中,色散是限制传输距离和容量的一个主要因素。在高速光纤通信系统中，使用孤子传输技术的好处是可以利用光纤本身的非线性来平衡光纤的色散,因而可以显著增加无中继传输距离。 1.5光纤接入技术 光纤接入网是信息高速公路的“最后一公里”。实现信息传输的高速化，满足大众的需求，