《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
年，565Mbit/s单模光纤通信系统迅速进入商用化阶段，并着手进行零色散移位光纤、波分复用及相干光通信的现场试验，而且已经陆续制订了同步数字体系（SDH）的技术标准。1993年，622Mbit/s的SDH产品进入商用化。1995年，2.5Gbit/s的SDH产品进入商用化。1998年，10Gbit/s的SDH产品进入商用化；同年，以2.5Gbit/s 为基群、总容量为20Gbit/s 和40Gbit/s的密集波分复用系统DWDM进入商用化。2000年，以10Gbit/s 为基群、总容量为320Gbit/s 的DWDM系统进入商用化。此外，在智能光网络ION、光分插复用器OADM、光交叉连接设备OXC等方面也正在取得巨大进展。总之，从1970年到现在虽然只有短短三十年的时间，但光纤通信技术却取得了极其惊人的进展。用带宽极宽的光波作为传送信息的载体以实现通信，这一百年来人们梦寐以求的幻想在今天已成为活生生的现实。然而就目前的光纤通信而言，其实际应用仅是其潜在能力的2％左右，尚有巨大的潜力等待人们去开发利用。因此，光纤通信技术并未停滞不前，而是向更高水平、更高阶段方向发展。
光纤通信之所以受到人们的极大重视，这是因为和其它通信手段相比，具有无以伦比的优越性。
1. 通信容量大
从理论上讲，一根仅有头发丝粗细的光纤可以同时传输100亿个话路。虽然目前远未达到如此高的传输容量，但用一根光纤同时传输50万个话路（40Gbit/s）的试验已经取得成功，它比传统的同轴电缆、微波等要高出几千乃至几十万倍以上。一根光纤的传输容量如此巨大，而一根光缆中可以包括几十根直至上千根光纤，如果再加上波分复用技术把一根光纤当作几十根、几百根光纤使用，其通信容量之大就更加惊人了。
2. 中继距离长
由于光纤具有极低的衰减系数（目前已达0.25dB/km以下），若配以适当的光发射、光接收设备以及光放大器，可使其中继距离达数百公里以上甚至数千公里。这是传统的电缆（1.5km）、微波（50km）等根本无法与之相比拟的。
3. 保密性能好
光波在光纤中传输时只在其芯区进行，基本上没有光“泄漏”出去，因此其保密性能极好。4. 适应能力强
适应能力强是指它不怕外界强电磁场的干扰、耐腐蚀、可挠性强（弯曲半径大于250毫米时其性能不受影响）等。
5. 体积小、重量轻、便于施工和维护
光缆的敷设方式方便灵活，既可以直埋、管道敷设，又可以水底或架空敷设。
6. 原材料来源丰富，潜在价格低廉
制造石英光纤的最基本原材料是二氧化硅即砂子，而砂子在大自然界中几乎是取之不尽、用之不竭的，因此其潜在价格是十分低廉的。
目前光纤通信在众多领域都有应用。如：通信网、构成因特网的计算机局域网和广域网、有线电视网的干线和分配网、综合业务光纤接入网。应用于电力系统的监视、控制和管理由于使用了光纤，不受强电磁干扰，不仅信息传输量增大，而且工作更加可靠。
要想更加细致地了解光纤通信，就要了解光线的结构和各种光器件的功能和结构。
光纤是由中心的纤芯和外围包层同轴组成圆柱形细丝。纤芯折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯内传输。包层为光传输提供反射面和光隔离，并起一定机械保护作用。光纤种类很多，本学期我们学习了作为信息传输波导用的油高纯度石英制成的光纤。实用光纤主要有三种基本类型，第一：突变型多模光纤。第二：渐变型多模光纤。第三：单模光纤。相对于单模光纤而言，突变型和渐变型光纤芯直径都很大，可容纳数百个模式，故称为多模光纤。
在本学期中我们学习的光通信用的光器件可分为有源器件和无源器件两类。有源器件
包括光源、光检测器和光放大器，这些器件是光发射机、光接收机和光中继器的关键器件，和光纤一起决定基本光纤传输系统水平。光无源器件主要有连接器、耦合器、波分复用器、调制器、光开关和隔离器等，这些器件对光纤通信系统构成、功能扩展和性能提高都是不可缺少的。光源是光发射机关键器件，其功能是把电信号转换为光信号。目前光纤通信广泛使用光源主要有半导体激光二极管或称激光器和发光二极管，有些场合也使用固体激光器。一个完整光纤通信系统，除光纤、光源和光检测器外，还需要许多其它光器件，特别是无源器件。这些器件对光纤通信系统构成、功能扩展或性能提高都是不可缺少的。虽然对各种器件的特性有不同的要求，但普遍要求插入损耗小、反射损耗大、工作温度范围宽、性能稳定、寿命长、体积小、价格便宜，许多器件还要求便于集成。
光纤和各种光器件一起组成一个光纤通信系统。为了满足实际业务的需求和发展，不同的系统具有不同的功能。
光纤大容量数字传输目前用同步时分复用(TDM)技术，复用又分为若干等级，因而先后有两种传输体制：准同步(PDH)和同步数字系列(SDH)。PDH早在1976年就实现了标准化，目前还大量使用。随光纤通信技和网络发展，PDH遇到了许多困难。SDH解决了PDH存在问题，是一种比较完善的传输体制，已得到大量应用。
组网光器件
光纤具有巨大的宽带资源。为了充分利用光纤中蕴藏的巨大的带宽资源，人们开发利用出了一种用波分复用光器件实现光波长的复用技术。所谓波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)技术是在一根光纤中同时传输几十至数百个光波长的技术，波分复用系统的组成，N个输入光（信号）波长经过合波器耦合后，注入光纤传输，再由光放大器补偿光信号传输损耗，进行长距离传输到达输出端的分波器，分解为N个输入光（信号）波长，送入各个通信终端设备。
WDM技术的主要特点如下：
1、充分利用光纤的巨大资源；
2、规避了高速光器件限制；
3、可以同时承载多种业务；
4、节约大量的线路投资；
5、网络的灵活组网和高度的生存性。
因此，在光纤通信中WDM技术是继EDFA之后的又一次重大技术革命。EDFA实现了长距离乃至全光传输，二WDM技术则使系统的容量得以几十乃至上百倍的提高。
按照波长选择机理不同，波分复用器可以分为耦合型波分复用器、衍射型波分复用器、干涉型波分复用器3大类多种型号。
耦合（熔锥）型波分复用器是利用耦合功率对波长具有选择性进行波长选择。常用的耦合（熔锥）型波分复用器是光纤熔锥耦合器。光纤衍射型波分复用器利用一个角色散元件（如一个衍射光栅）使入射的光信号在空间分离成多个不同波长的光。常用的光纤衍射型波分复用器有阵列波导光栅波分复用器和衍射光栅波分复用器。干涉型波分复用器则是利用光滤波器或光方向耦合器进行波长选择。常用的干涉型波分复用器是由高、低折射率重叠而成的多层介质膜波分复用器。
光纤通信技术的问世和发展给通信业带来了革命性的变革，目前世界大约85%的通信业务经光纤传输，长途干线网和本地中继网也已广泛使用光纤。特别是近几年，以IP为主的Internet业务呈现爆炸性增长，这种增长趋势不仅改变了IP网络层与底层传输网络的关系，而且对整个网络的组网方式、节点设计、管理和控制提出了新的要求。一种智能化网络体系结构——自动交换光网络(Automatic Switched Optical Networks，ASON)成为当今系统研究的热点，它的核心节点由光交叉连接(Optical Cross-connect,OXC)设备构成,通过OXC,
可实现动态波长选路和对光网络灵活、有效地管理。OXC技术在日益复杂的DWDM网中是关键技术之一，而光开关作为切换光路的功能器件，则是OXC中的关键部分。光开关矩阵是OXC的核心部分，它可实现动态光路径管理、光网络的故障保护、波长动态分配等功能，对解决目前复杂网络中的波长争用，提高波长重用率，进行网络灵活配置均有重要的意义。随着光传送网向超高速、超大容量的方向发展#网络的生存能力、网络的保护倒换和恢复问题成为网络关键问题，而光开关在光层的保护倒换对业务的保护和恢复起到了更为重要的作用。
光开关(Optical Switch,OS)是一种具有一个或多个可选择的传输窗口,可对光传输线路或集成光路中的光信号进行相互转换或逻辑操作的器件。光开关基本的形式是2X2即入端和出端各有两条光纤，可以完成两种连接状态，平行连接和交叉连接，如图2所示。较大型的空分光交换单元可由基本的2X2光开关以及相应的1X2光开关级联、组合构成。光开关在光网络中起到十分重要的作用，在波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)传输系统中，光开关可用于波长适配、再生和时钟提取，在光时分复用(Optical Time Division Multiplex,OTDM)系统中，光开关可用于解复用；在全光交换系统中，光开关是光交叉连接(Optical Cross-connect，OXC)的关键器件，也是波长变换的重要器件。根据光开关的输入和输出端口数，可分为1×1、1×2、1×N、2×2、2×N、M×N等多种，它们在不同场合中有不同用途。其应用范围主要有：光网络的保护倒换系统，光纤测试中的光源控制、网络性能的实时监控系统、光器件的测试、构建OXC设备的交换核心，光插/分复用、光学测试、光传感系统等。
光分插复用器(OADM)是一个光学多路技术设备，它提供在一个网络中不同信号之间的接口。
光分插复用器包括：波长阻挡器，用于对在从传输线提供的WDM光中包含的多个信号光中的具有至少一个波长的信号光进行阻挡，并且使其他信号光通过；光耦合器，用于将波长与由波长阻挡器阻挡的信号光的波长相同的信号光复用到通过波长阻挡器的信号光；WDM放大器，用于放大由光耦合器复用的WDM光，并且输出经放大的光；以及，光分路耦合器，用于将从WDM放大器输出的WDM光分路成两路光，从所分路的光中的一路光中提取具有与由光耦合器复用的信号光的波长不同的至少一个波长的信号光，并且将其他的分路光输出给传输线。通过使用这种结构，可以提供一个小型廉价的光分插复用器作为灵活的OADM节点。光分插复用器-特点一种光分插复用器由一输入／输出部，一下载部及一上传部组成一三端口器件。输入／输出部包括一双光纤插针，一与其相对应的第一耦合透镜和一滤光片，其中双光纤插针内的两根光纤分别作为光信号的输入端与输出端。下载部和上传部各包括一耦合透镜和一单光纤插针，安装在插针内的光纤分别作为下载端和上传端。光信号自输入端发出，经第一透镜耦合后，指定的波长光信号通过滤波片，进入第二耦合透镜并自下载端输出；而上传端则输入指定波长的光信号经第三透镜耦合后，通过滤波片，再由第一透镜耦合后由输出端输出。
波分复用传输系统
在模拟载波通信系统中，通常采用频分复用方法提高系统的传输容量，充分利用电缆的带宽资源，即在同一根电缆中同时传输若干个信道的信号，接收端根据各载波频率的不同，利用带通滤波器就可滤出每一个信道的信号。同样，在光纤通信系统中也可以采用光的频分复用的方法来提高系统的传输容量，在接收端采用解复用器（等效于光带通滤波器）将各信号光载波分开。由于在光的频域上信号频率差别比较大，一般采用波长来定义频率上的差别，该复用方法称为波分复用。WDM技术就是为了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）不同可以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入一根光纤进行传输。在接收端，再由一波分复用器（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），从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。将两个方向的信号分别安排在不同波长传输即可实现双向传输。根据波分复用器的不同，可以复用的波长数也不同，从2个至几十个不等，一般商用化是8波长和16波长系统，这取决于所允许的光载波波长的间隔大小。
WDM本质上是光频上的频分复用（FDM）技术。从中国几十年应用的传输技术来看，走的是FDM-TDM-TDM FDM的路线。开始的明线、同轴电缆采用的都是FDM模拟技术，即电域上的频分复用技术，每路话音的带宽为4KHz，每路话音占据传输媒质（如同轴电缆）一段带宽；PDH、SDH系统是在光纤上传输的TDM基带数字信号，每路话音速率为64kb/s；而WDM 技术是光纤上频分复用技术，16（8）×2.5Gb/s的WDM系统则是光频上的FDM模拟技术和电频率上TDM数字技术的结合。
光网络
光网络（Optical Network）一般指使用光纤作为主要传输介质的广域网、城域网或者新建的大范围的局域网。光网络具有传输速度高、传输距离长等特点。
光网络使用光纤传输的网络结构，不只是以太网可以通过光纤传输，部分非以太网－像令牌环网、令牌总线网、FDDI等也可以使用光纤传输数据。
现状：随着IP业务的快速增长，对网络带宽的需求不仅变得越来越高，而且由于IP 业务量本身的不确定性和不可预见性，对网络带宽的动态分配要求也越来越迫切。传统的方法主要靠人工配置网络连接，耗时费力易出错，不仅难以适应现代网络和新业务提供拓展的需要，也难以适应市场竞争的需要。一种能够自动完成网络连接的新型网络概念——自动交换传送网（ITU－TSG13命名为ASTN，主要从高层描述）或自动交换光网络（ITU－TSG15命名为ASON，主要从相对细节的结构描述）应运而生。这是一种由用户动态发起业务请求，网元自动计算并选择路径，并通过信令控制实现连接的建立、恢复、拆除，融交换、传送为一体的新一代光网络。
发展：在网络中，引入ASTN/ASON的好处主要有：允许将网络资源动态地分配给路由，缩短了业务层升级扩容时间，明显增加了业务层节点的业务量负荷；具有可扩展的信令能力集；快速的业务提供和拓展；降低了维护管理运营费用；快速的光层业务恢复能力；降低了对用于新技术配置管理的运行支持系统软件的要求，只须维护一个动态数据库，减少了人工出错机会；还可以引入新的业务类型，如按需带宽业务、波长批发、波长出租、分级的带宽业务、动态波长分配租用业务、带宽交易、光拨号业务、动态路由分配、光层虚拟专用网（VPN）等，使传统的传送网向业务网方向演进。作为网络敷设实例，已经率先在全国范围内敷设了连接约100个城市的智能光网络，由约100台智能光交换机和800多台SONET多业务平台构成。前者主要完成以45Mbit/s为基础带宽颗粒的实时交换和动态指配，后者主要在网络边缘汇聚低速业务至2.5Gbit/s或10Gbit/s速率，再经光交换选路通过网络，基于实时的信令和选路算法。新网络不仅降低了成本减少了指配出错机会，使运作流畅、容量增加，也简化了网络结构层次，极大地缩短了企事业用户的高速电路指配时间，能有效对付网络大故障，快速恢复业务。恢复时间仅为数百毫秒。
以上即为我对本学期光纤通信课程本学期的学习心得总结。光纤通信技术以后的发展方向主要是：超大容量、高速以及低价。在光纤通信发展过程中，应该不断投入科技人才，勇于创新，进行不断的突破，让光纤通信技术不断为社会的有效发展做出贡献，这样才能迎来全光网时代。
光通信导论 第一章 1、某甲从南开车向北，到十字路口，他看见了红灯；某乙从东到西到这个路口，她看见的是绿灯，故甲获得a比特的信息，乙同样获得a比特的信息。于是信号灯输出的是2a比特的信息。这种看法对吗？为什么？ 答：不对。该情况下（假定同一时刻）两个子事件（南北为红灯，东西为绿灯）不相互独立，且两个子事件反应的是的同一信息，所以不能相加；同时，由于信息的共享性，才使得甲和乙分别能够接收到a比特的信息，从而知道信号灯输出信息为a比特。 或者答：信息量是以事物所处的状态出发的，它既是客观的，又是不依赖于接收者的。在该情况下，信号灯南北红灯，东西绿灯正是它特定的一个状态，这时这个状态的信息量是客观的，不会因为接受者的多少就有加减；至于甲和乙能同时分别获得a比特信息，是因为信息的共享性，而当前状态的信息正好有a比特。 （两种答案综合答最好，当然如果有人要分同时与不同时两种情况更好） 2、测不准原理和信息论之间的关系？ 答：测不准原理又名不确定性原理，该原理表明：一个微观粒子的某些物理量（如位置和动量，或方位角与动量矩，还有时间和能量等），不可能同时具有确定的数值，其中一个量越确定，另一个量的不确定程度就越大。测量一对共轭量的误差的乘积必然大于常数h/2π（h 是普朗克常数）是海森伯在1927年首先提出的，它反映了微观粒子运动的基本规律，是物理学中又一条重要原理。信息论中所说的信息是从事物的可能性转换为现实性的体现，也就是说如果一个事物在事前可能发生很多的状态，而事后确定了一个状态，那么排除的确定性就越大，所处的状态包含的信息量也就越大，所以说，信息论主要研究的是一个物体所带信息从可能性到现实性的过程。 3、请对信息的基本特征发表一点看法。什么是信息的共享性？解释并举例说明。 答：信息的基本特征主要有三个，第一个是共享性，第二个特征是信息可以被传递，即信息的可传递性，第三个特征是信息的控制作用。信息的共享性即信息可以从一个承载体传递到另一个承载体，但传递过程不会使原有承载体信息减少，例如，一本书里面承载了大量的星系，某人阅读之后，他获得了很多信息。但原书中的信息仍然存在，另一个人再阅读，照样可以获得大量的信息。 4、信息量的单位“比特”和“波特”之间有确定关系吗？请说明。 答：对于通信系统来说，信息流是以单位时间内传送的信息量的多少来描述的，称为信息速率，它的单位是比特/秒，因此又常常称为比特率。而波特的定义是单位时间内传递的符号数（符号速率）。比特和波特并不是同一个概念，如果每个符号包含一比特的信息，那么波特率和比特率在数值上相等。如果每个符号包含了多于1比特的信息，例如十进制的符号，那么波特率就会小于比特；反之，为了确保每个比特的信息都能正确传送，往往采用冗余编码，例如1B2B编码，这样每个符号包含的信息量就少于1比特，这时波特率就会高于比特率。 5、画出通信系统模型框图。广义的信道噪声包括那些？请列举出4种以上的噪声。 答：注意：信息系统的基本模型和通信系统的基本模型不是同一概念：故图应类似
光纤通信系统 ?光纤通信系统是以光为载波，利用纯度极高的玻璃拉制成极细的光导纤维作为传输媒介，通过光电变换，用光来传输信息的通信系统。光纤通信作为信息化的主要技术支柱之一，必将成为21世纪最重要的战略性产业。光纤通信技术和计算机技术是信息化的两大核心支柱，计算机负责把信息数字化，输入网络中去；光纤则是担负着信息传输的重任。当代社会和经济发展中，信息容量日益剧增，为提高信息的传输速度和容量，光纤通信被广泛的应用于信息化的发展，成为继微电子技术之后信息领域中的重要技术。 目录 ?光纤通信系统的概述 ?光纤通信系统的组成 ?光纤通信系统的分类 ?光纤通信系统的发展 光纤通信系统的概述 ?1977年，美国西屋电气公司在亚特兰大成功地进行了世界上第一个光纤通信的现场实验，系统采用GaAlAs（镓铝砷）半导体激光器作光源，多模光纤作传输介质，速率为
44.736Mbit/s，传输110km。使光纤通信向实用化迈出了一 步。 光纤通信作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，本章将概述国内外光纤通信技术的历史，现状和前景。光纤即光导纤维的简称。光纤通信是以光为载频，以光导纤维为传输媒质的一种通信方式。光纤与以往的铜导线相比，具有损耗低，频带宽，无电磁感应等传输特点。因此，人们希望将光纤作为灵活性强，经济的优质传输介质，广泛地应用于数字传输方式和图像通信方式中，这种通信方式在今后非话业务的发展中是不可缺少的。 由于光纤通信具有一系列优异的特点，因此，光纤通信技术近几年来发展速度之快，应用面之广是通信史上罕见的。可以说，这种新兴技术，是世界新技术革命的重要标志。又是未来信息社会中各种信息网的主要传输工具。光纤与以往的铜导线相比，有本质的区别，因此，在传输理论，制造技术，连接方法，测试方法等方面，基本上都不能采用铜质电缆的理论与方法。 光纤通信系统的组成 （1）光发信机：光发信机是实现电/光转换的光端机。它由光源、驱动器和调制器组成。其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光
第一章基本理论 1、阶跃型折射率光纤的单模传输原理是什么答：当归一化频率V小于二阶模LP11归一化截止频率，即0＜V＜时，此时管线中只有一种传输模式，即单模传输。 2、管线的损耗和色散对光纤通信系统有哪些影响答：在光纤通信系统中，光纤损耗是限制无中继通信距离的重要因素之一，在很大程度上决定着传输系统的中继距离；光纤的色散引起传输信号的畸变，使通信质量下降，从而限制了通信容量和通信距离。 3、光纤中有哪几种色散解释其含义。答：（1）模式色散：在多模光纤中存在许多传输模式，不同模式沿光纤轴向的传输速度也不同，到达接收端所用的时间不同，而产生了模式色散。（2）材料色散：由于光纤材料的折射率是波长的非线性函数，从而使光的传输速度随波长的变化而变化，由此引起的色散称为材料色散。（3）波导色散：统一模式的相位常数随波长而变化，即群速度随波长而变化，由此引起的色散称为波导色散。 5、光纤非线性效应对光纤通信系统有什么影响答：光纤中的非线性效应对于光纤通信系统有正反两方面的作用，一方面可引起传输信号的附加损耗，波分复用系统中信道之间的串话以及信号载波的移动等，另一方面又可以被利用来开发如放大器、调制器等新型器件。 6、单模光纤有哪几类答：单模光纤分为四类：非色散位移单模光纤、色散位移单模光纤、截止波长位移单模光纤、非零色散位移单模光纤。 12、光缆由哪几部分组成答：加强件、缆芯、外护层。 *、光纤优点：巨大带宽（200THz）、传输损耗小、体积小重量轻、抗电磁干扰、节约金属。*、光纤损耗：光纤对光波产生的衰减作用。 引起光纤损耗的因素：本征损耗、制造损耗、附加损耗。 *、光纤色散：由于光纤所传输的信号是由不同频率成分和不同模式成分所携带的，不同频率成分和不同模式成分的传输速度不同，导致信号的畸变。 引起光纤色散的因素：光信号不是单色光、光纤对于光信号的色散作用。 色散种类：模式色散（同波长不同模式）、材料色散（折射率）、波导色散（同模式，相位常数）。 *、单模光纤：指在给定的工作波长上只传输单一基模的光纤。
光纤通信传输简介 随着近年来对光纤光缆、光器件。光系统的大力研究和开发，光纤性能更加完善，品种更加多元化，光纤通信已成为信息高速公路的传输平台，通信网络也在向全光网络发展。这篇论文旨在了解并简要介绍这个通信传输的主力军。 首先是光纤通信的介质：电缆。电缆又分为三种。 第一种为双绞线电缆，双绞线(TP)是一种最常用的传输介质。双绞线是由两根具有绝缘保护的铜导线组成，把两根绝缘铜导线，按一定的密度互相绞在一起，可以减少串扰及信号放射影响的程度，每一根导线在导电传输中放出的电波会被另一根线上发出的电波所抵消。 双绞线由两根22号至26号绝缘铜导线相互缠绕而成，而将一对或多对双绞线安置在一个套桷中，便形成了双绞线电缆。 双绞线电缆广泛应用于传统的通信领域。在计算机网络通信的早期阶段，点到点传输方式均使用双绞线电缆。随着技术的进步，双绞线电缆所能支持的通信速率不断提高。目前三类双绞线电缆能支持10Mbps100米，即10BASE-T标准，五类双绞线支持100Mbps速率100米，即CDDI标准甚至能支持155Mbps的ATM速率。根据最新的研究结果，双绞线能支持600Mbps以上的速率。 a、非屏蔽双绞线电缆
非屏蔽双绞线电缆是由多对双绞线和一个塑料外皮构成。国际电气工业协会(EIA)为双绞线电缆定义了五种不同的质量级别。 计算机网络中常使用的是第三类和第五类以及超五类非屏蔽双绞线电缆。 第三类双绞线适用于大部分计算机局域网络，而第五类双绞线利用增加缠绕密度、高质量绝像材料，极大地改善了传输介质的性质。 由于继承了声音电信通信的办法，计算机网络用的非屏蔽双绞线电缆在安装上通常与大部分电话系统相同，采用同一种方法，一个用户设备，通过RJ-45(4对线)或RJ-11(2对线)的电话连接器端口与非屏蔽双绞线电缆相连。目前，非屏蔽双绞线可在100米内，使数据传输率达到100Mbps(每秒百万位)。 b、屏蔽双绞线电缆 屏蔽双绞线电缆的内部与非屏蔽双绞线电缆一样是双绞铜线，外层由铝箔包着。 Apple计算机公司以及IBM公司所用的各种传输介质都要求使用屏蔽双绞线电缆。屏蔽双绞线相对来讲要贵一些，但它仍然比同轴粗缆和光缆便宜些。它的安装要比非屏蔽双绞线电缆难一些，类似同轴电缆。它必须配有支持屏蔽功能的特殊连接器和相应的安装技术。它具有较高的传输速率，100米以内达500Mbps，但是通常使用的传输率都不超过155Mbps。目前使用最普遍的速率是 16Mbps。屏蔽双绞线电缆的最大使用距离也限制在百米之内。
光纤通信技术与光纤传输系统研究 发表时间：2017-08-07T15:34:59.777Z 来源：《电力设备》2017年第11期作者：陈晨[导读] 摘要：全球经济一体化已经使得全球由工业社会向科技社会进行转变，人们渴望获得自己国家以外的资讯，这就为信息传输技术提供了发展的空间。 （中石化中原石油工程设计有限公司自控通信设计所河南郑州 450046）摘要：全球经济一体化已经使得全球由工业社会向科技社会进行转变，人们渴望获得自己国家以外的资讯，这就为信息传输技术提供了发展的空间。我们现在日常所使用的微信、微博以及淘宝等网上服务，都是在网络信息传输的基础上实现的。这些功能促使了通信技术朝着智能化以及全球化进行发展。 关键词：光纤通信技术；光纤传输；系统研究[] 1导言 全球经济的飞速发展，推进着工业化社会向信息化时代过渡，同时人们获取信息的欲望强烈，对信息的需求量急剧增长，刺激着通信业的迅速发展。近些年来，人们的通信方式已从早期简单的语音联系，到逐步增加接触点，再到今天的视频通信、科技数据和传感数据的传输、视频点播及远程会议。这些新的通信方式，不断地满足着人们的需求。 2我国当前光纤传输技术的现状 目前我国通信技术所采用的传输技术主要是双纤传输技术，该技术主要是使传输信号在两条不同光纤中进行数据信息传输，但是在传输设备的影响之下，光纤传输容量还有待提高，这就导致光纤资源的浪费。单纤双向传输技术的实现，可以为光纤网络进行光纤资源的有效节约，是未来发展的重要方向。就我国目前来说，该技术应用主要是采用光纤末端与设备相连的方式，例如单纤光收发器的研发。所以单纤双向传输技术的实现对于光纤通信实现未来发展是十分重要的。另外，现代化的光纤到户接入技术也是实现现代通信技术发展的重要标志，是在现代宽带业务传输工作的基础上，为充分满足用户需求而实现的现代化通信技术发展，光纤接入网的作用主要是进行信息传递。在当前的信息通信工作中，adsl技术的实现为信息接入网建立提供了基础，但同时其在具有未来发展优势的相关通信业务中的应用却存在缺失。比如在hdtv高清数字电视业务中，adsl技术依旧是采取传统的通信接入方式，难以实现信息传输速率的有效提高，不能满足当代用户的信息通信技术需求。所以实现光纤到户接入技术的发展与推广是十分重要的。 3光纤通信技术和光纤传输系统的应用前景 3.1光纤通信技术的发展前景 3.1.1长距离地传输超大容量信息的波分复用技术，大大提高了光纤传输系统的信息容量，并且这种技术在未来的跨海传输系统中也有着广阔的发展前景。现在，随着波分复用系统的迅速发挥1.6bit/s的WDM被大量使用，与此同时全光传输的距离也在不断扩展。提高光纤传输容量的另一有效途径是使用OTDM技术和WDM增加光纤传输的信道数以提高其携带信息容量的技术相比，OTDM技术用提高单信道速率的方法来提高传输容量，其最终实现的单信道速率可高达640bit/s，但提高光纤通信系统的容量仅依靠WDM和OTDM技术是不够的，可以通过将多个OTDM的信号进行波分复用，来提高传输的容量。使用PDM技术能减弱相邻信道的相互干扰。但由于RZ编码信号在超高速的通信系统中占用的空间较小，从而对色散管理分布降低了要求，并且RZ编码的方式对于光纤的偏振膜色散和非线性有较强的适应力，所以现在的WDM/OTDM系统的传输方式大都使用RZ编码。 3.1.2光孤子通信技术。作为超短光脉冲ps数量级的光孤子，位于光纤传输系统中的反常色散区，这里的非线性效应和群速度色散相互平衡，所以经过长距离的传输后，光纤的速度和波形都能保持不变。在未来的通信发展中，光孤子的发展前景主要体现在：使用高速通信，频域和时域的超短脉冲产生和使用的技术及超短脉冲的控制技术可以使目前的速率从10~20Gbit/s提高到100Gbit/s；在增长传输的距离方面通过使用整形、再生技术、重定时和减少ASE，光学滤波可以使传输的距离提高100000km以上。 3.1.3全光网络。光纤通信技术的最高阶段是全光网，传统光网络在节点处使用的仍是电器件，电信网的总容量不能得到很大的提高。全光网络的信息从始至终以光的形式来交换和传输，交换机在处理用户信息时也不在按比特，而是依据波长定路由。建立以光交换和WDM 技术为主的全光网络，解除电光的局限成为未来发展光通信的趋势，更是信息网络未来发展的核心。 3.2光纤传输系统的应用前景 光纤传输系统在应用中，通常是将多路的视频信号传输到同一条光纤上面[ [4]劳景富.光纤传输系统及光纤通信系统的优点及具体应用探析[J].民营科技,2014,09:97. ]。光线传输系统的这种多路复用使用的是技术包括光时分复用、光波分复用和光频分复用。其中光波分复用技术可以实现视频、音频、图像、文字、数据等各类媒体的混合传输，这对于扩充网络的容量、发展宽带的新业务、挖掘光纤宽带传输的潜力和实现通信的超高速传输具有重要的意义，特别是WDM如果加上光纤EDFA，将对电信网产生巨大的吸引力。光频分复用有较窄的信道间隔，所以它的突出优势首先是能极大地增加复用的光信道；其次能稳定信道之间光纤的传输。光时分复用中的OTDM技术可以有效提高传输系统的传输速率，因而将用在扩大光纤传输系统的通信容量。无论是从传输的信息容量方面，传输的速度方面，还是全光网络通信方面来说，光纤通信技术在未来社会中的作用将越来越大，地位也会越来越重要，虽然目前全球光通信市场发展不太景气，但今后随着光纤传输系统技术的进一步成熟和完善，光纤通市场将不断扩大，并能成为未来通信的主流。 4结语 随着我国通信技术的不断发展，光纤通信已经成为现代重要的通信信息传输的重要方式，并且随着网络化发展的不断推进，光纤通信的发展也面临着更加严格的要求。所以，加强光纤通信技术的优化与发展，是当前光纤通信的重要发展方向。为了实现现代光纤通信技术的不断发展，相关技术人员应当进一步加强对现代光纤通信技术现状的深入研究与探讨，在现有技术的基础上不断实现相关技术与系统的完善与优化，促进光纤通信在未来的更好发展。 参考文献： [1]张涵.光纤通信技术与光纤传输系统的分析与探讨[J].科技创新导报,2011,01:38-39. [2]夏坚.浅析现代光纤通信传输技术的应用[J].信息通信,2011,04:40-41.
光纤通信系统第三版-沈建华-机械工业出版社
《光纤通信》作业（2016.1.30） 1.1 光纤通信有哪些特点？ 1、光纤通信的优点： （1）传输容量大。（2）传输损耗小，中继距离长。（3）信号泄漏小，保密性好。（4）节省有色金属。（5）抗电磁干扰性能好。（6）重量轻，可挠性好，敷设方便。 2、光纤通信的缺点： （1）抗拉强度低。（2）连接困难。（3）怕水。 1.2 简述光纤通信系统的主要组成部分。 光纤通信系统的主要组成部分为：（1）光纤光缆、（2）光源（光发送机）、（3）光检测器（光接收机）、（4）无源器件、（5）光放大器（光中继器）。 1.4为什么使用石英光纤的光纤通信系统中，工作波长只能选择850nm、1310nm、1550nm三种？ 由于目前使用的光纤均为石英光纤，而石英光纤的损耗——波长特性中有三个低损耗的波长区，即波长为850nm、1310nm、1550nm三个低损耗区。为此，光纤通信系统的工作
波长只能是选择在这三个波长窗口。 2.1 光纤传输信号产生能量衰减的原因是什么？光纤的损耗系数对通信有什么影响？ 1、光纤产生能量衰减的原因包括：（1）吸收、（2）散射和（3）辐射。 2、光纤的损耗系数会导致信号功率损失，造成信号接收困难。 2.2 在一个光纤通信系统中，光源波长为1550nm，光波经过5km长的光纤线路传输后，其光功率下降了25%，则该光纤的损耗系数为多少？
2.3 光脉冲在光纤中传输时，为什么会产生瑞利散射？瑞利散射损耗的大小与什么有关？ 瑞利散射是由于光纤内部的密度不远匀引起的，从而使折射率沿纵向产生不均匀，其不均匀点的尺寸比光波波长还要小。光在光纤中传输时，遇到这些比波长小，带有随机起伏的不均匀物质时，改变了传输方向，产生了散射。 2、瑞利散射损耗的大小与成正比。 2.4 光纤中产生色散的原因是什么？色散对通信有什么影响？ 1、光纤的色散是由于光纤中所传输的光信号不同的频率成分和不同模式成分的群速度不同而引起的传输信号畸变的一种物理现象。 2、色散会导致传输光脉冲的展宽，继而引起码间干扰，增加误码。对于高速率长距离光纤通信系统而言，色散是限制系统性能的主要因素之一。 2.5 光纤中色散有几种？单模传输光纤中主要是什么色散？多模传输光纤中主要存在什么色散？
光纤通信原理复习要点提示 （2010年12月） 第一章光纤通信概述 本章主要掌握要点提示：①光纤通信的定义②组成。并了解其优点、发展史和发展趋势1．近代通信技术分为电通信和光通信两类。目前广泛使用的光通信方式是利用光纤传输光波信号。 2．光纤通信的容量通常用BL积来表示，其中B表示为比特率，L为：中继距离。3．画图：画出光纤通信系统的组成结构图，并简述系统中各部分的主要作用。 第二章光的性质 本章主要掌握要点提示：①光的吸收，色散n=f（λ）和散射；②激光 1．要产生激光，须选择传播方向和频率一定的某一光信号优先放大，而将其他方向和频率的光信号加以抑制。为了获得单色性、方向性都很好的激光，需要加入一个光学谐振腔。 2．电磁波是一种横波，横波指质点的振动方向与传播方向垂直的机械波。 3．色散是指介质的折射率n随光波波长λ而变化的现象。介质的折射率n是随着波长λ的增加而减小的称为正常色散。 4．激光形成的条件有：能实现粒子束反转的物质；泵浦和光学谐振腔。5．激光的模式有两种：纵模和横模，其是激光腔内与腔轴垂直的横截面内的稳定光场分布。6．当光通过不均匀介质时，会偏离原来的方向而向四周传播，这种现象称为光的： C 。 A. 吸收 B. 色散 C. 散射 D. 辐射 7．光与物质的作用实质上就是光与原子的相互作用，下列D 不属于光与原子的相互作用。 A. 受激吸收 B. 受激辐射 C . 自发辐射 D. 散射8．激光是通过 A 产生的。 A. 受激辐射 B. 自发辐射 C. 热辐射 D. 电流 第三章光纤 本章主要掌握要点提示：①光纤的结构，类型和各自的导光原理；②基膜LP01的概念，阶跃型光纤只传输基膜的条件；第一高阶模是指哪种标量模；③光纤的损耗特性，色散特性，传输带宽；④单模光纤 1．光纤的典型结构是多层同轴圆柱体，自内向外为：纤芯，包层和涂覆层。纤芯折射 n的高纯度二氧化硅。 率通常是折射率为 1 2．对于渐变型光纤，具有不同条件的子午射线，从同一地点出发，达到相同的终端。这种现象称为光纤的自聚焦。 3．光在光纤中传输时的衰减量可用光纤的损耗系数来表示，其单位为：dB/km 。 μ。 4．光纤通信中，石英光纤的三个低损耗窗口为： A m A. 0.85; 1.31; 1.55 B. 0.85; 1.27; 1.55
光纤通信概论考试题及答案
光通信概论总复习 1、原子的三种基本跃迁过程是：（ 1、 2、4 ） （1）自发辐射； （2）受激辐射； （3）自发接受； （4）受激吸收。 2、光纤型光放大器可分为：（ 1、2、3 ） （1）光纤拉曼放大器 （2）掺铒光纤放大器 （3）光纤布里渊放大器 （4）半导体光放大器 3、下面说法正确的是：（ 3 ） （1）为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须等于纤芯的折射率； （2）为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于纤芯的折射率； （3）为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须小于纤芯的折射率； （4）为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于涂覆层的折射率。 4、光纤的单模传输条件是归一化频率满足：（ 1 ） （1）V<2.405 ； （2）V>2.405 ； （3）V<3.832 ； （4）V>3.832 。 5、 STM-4一帧的传输速率是（ 1 ）。 （1）9×270×8×8000； （2）9×270×8×8000×4； （3）9×270×8； （4）9×270×8×4。 6、光纤通信主要应用的3个波长是：（1、2、3、4） （1）850nm； （2）1310nm； （3）1550nm； （4）上述全部 7、下面说法正确的是：（1、3 ） （1） F-P激光器的谱线宽度大于DFB激光器的线宽； （2）DFB激光器的线宽大于LED的线宽； （3）白炽灯的线宽大于DFB激光器的线宽； （4）LED的线宽小于DBR激光器的线宽。 8、下面说法正确的是：（1 ） （1）损耗对光纤通信系统传输距离的限制可用光纤放大器克服； （2）当损耗限制比色散限制距离短时，称这种光纤通信系统为色散限制系统； （3）色散对光纤通信系统传输距离的限制可用光纤放大器克服； （4）色散对光纤通信系统传输距离的限制可用光纤非线性克服。
全书习题参考答案 第1章概述 1.1 填空题 （1）光导纤维 （2）掺铒光纤放大器(EDFA) 波分复用(WDM) 非零色散光纤(NIDSF) 光电集成(OEIC) （3）0.85μm 1.31μm 1.55μm近红外 （4）光发送机光接收机光纤链路 （5）光纤C=BW×log2(1+SNR)信道带宽 （6）大大 （7）带宽利用系数 （8）可重构性可扩展性透明性兼容性完整性生存性 1.2 解：利用光导纤维传输光波信号的通信方式称为光纤通信。即以光波为载频，以光纤为传输介质的通信方式称为光纤通信。 1.3 解：（1）传输频带宽，通信容量大 （2）传输距离长 （3）抗电磁干扰能力强，无串音 （4）抗腐蚀、耐酸碱 （5）重量轻，安全，易敷设 （6）保密性强 (7) 原料资源丰富 1.4 解：在光纤通信系统中，最基本的三个组成部分是光发送机、光接收机和光纤链路。 光发送机由电接口、驱动电路和光源组件组成。其作用是将电信号转换为光信号，并将生成的光信号注入光纤。 光接收机是由光检测器组件、放大电路和电接口组成。其作用是将光纤送来的光信号还原成原始的电信号。 光纤链路由光纤光缆、光纤光缆线路(接续)盒、光缆终端盒、光纤连接器和中继器等构成。光纤光缆用于传输光波信息。中继器主要用于补偿信号由于长距离传送所损失的能量。光缆线路盒：将光缆连接起来。光缆终端盒：将光缆从户外引入到室内，将光缆中的光纤从光缆中分出来。光纤连接器：连接光纤跳线与光缆中的光纤。 1.5解：“掺铒光纤放大器(EDFA)+波分复用(WDM)+非零色散光纤(NIDSF)+光电集成(OEIC)”正成为国际上光纤通信的主要发展方向。 1.6 解：第一阶段（1966~1976年），实现了短波长（0.85μm）、低速（45或34 Mb/s）多模光纤通信系统，无中继传输距离约10km。 第二阶段（1976~1986年），光纤以多模发展到单模，工作波长以短波（0.85um）发展到长波长，实现了波长为1.31μm、传输速率为140~165Mb/s的单模光纤通信系统，无中继传输距离为50~100km。 第三阶段（1986~1996年），实现了1.55μm色散位移单模光纤通信系统。采用外调制技术，传输速率可达2.5~10Gb/s，无中继传输距离可达100~150km。 第四阶段（1996~2006年），主要研究的是光纤通信新技术，例如，超大容量的波分复用技术和超长距离的光孤子通信技术等。 1.7 解：全光网是指网络中端到端用户节点之间的信号传输与交换全部保持着光的形式，
一、填空题 1、构成SDH网络的基本单元称为（）。该设备有（）、（）、（）和（）四种。 2、段开销可以实现（）、（）、（）和（）等功能。 3、对于码速率不同的信号，如果进行复接，则会出现（）和（）现象。 4、数字复接中的码速调整有（）、（）和（）三种方式。 5、光传输设备包括（）、（）和（）等 二、选择题 1、微波副载波的数字调制通常采用（）格式。 A 、ASK B 、FSK C 、PSK D 、DPSK 2、一个32信道波分复用系统需要（）个独立的接收机。 A、1 B、4 C、8 D、32 3、1.7Gb/s的单个比特间隔是（）。 A、1.7ns B、1ns C、0.588ns D、0.170ns 4、光纤衰减为0.00435dB/m，则10km长光纤的总衰减为（）。 .A、0.0435dB B、1.01dB C、4.35dB D、43.5dB 5、SDH线路码型一律采用（）。 A、HDB3码 B、AIM码 C、NRZ码 D、NRZ码加扰码 6、我国准同步数字体系制式是以（）。 A、1544kb/s为基群的T系列 B、1544kb/s为基群的E系列 C、2048kb/s为基群的E系列 D、2048kb/s为基群的T系列 三、简答题 1、何谓准同步复用？何谓同步复用？
2、什么是抖动？抖动特性参量有哪些？ 四、计算题 设140Mb/s数字光纤通信系统发射功率为－3dBm，接收机的灵敏度为－38dBm，系统余量为4dB，连接器损耗为0.5dB/对，平均接头损耗为0.05dB/km，光纤衰减系数为0.4dB/km，光纤损耗余量0.05dB/km。计算中继距离L。 参考答案 一、1、网元终端复用器分插复用器再生中继器数字交叉连接设备 2、不间断误码监测自动倒换公务通信数据通信 3、重叠错位 4、正码速调整正/负码速调整正/零/负码速调整 5、光发射机光接收机光中继器 二、1、B 2、D 3、C 4、 D 5、D 6、C 三、 1、准同步复用是各支路信号与合路信号没有共同时钟的复用，同步复用是各支路信号与合路信号有共同时钟的复用。也就是说，准同步复用时合路信号的帧结构中需要进行码调整，同步复用时合路信号的帧结构中不需要进行码调整。 2、数字脉冲信号前沿和后沿的时间位置相对于其初始标准位置的随机性变化，称为抖动。通常用两个抖动特性参量来描述抖动的大小：其一是抖动幅度，即抖动变化的最大时间范围；其二是抖动频率，即单位时间内抖动变化的快慢。抖动量的大小将影响数字通信系统的通信质量，因此要求抖动量越小越好。 四、L＝[－3－（－38）－4－0.5×2]/(0.05＋0.4＋0.05)＝60km
光纤通信第二版课后答案顾畹仪 【篇一：光纤通信系统中常用的调制方法】 txt> 一．光纤通信概况 1. 发展 1966 年，美籍华人高锟(c.k.kao) 和霍克哈姆(c.a.hockham) 发表论 文，预见了低损耗的光纤能够用于通信，敲开了光纤通信的大门， 引起了人们的重视。1970 年，美国康宁公司首次研制成功损耗为 20db ／km 的光纤，光纤通信时代由此开始。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，备受业内人士青睐，发展非常迅速。光纤通信系统的 传输容量从1980 年到2000 年增加了近一万倍，传输速度在过去的 10 年中大约提高了100 倍。 2. 基本组成 光纤通信系统是以光为载波，利用纯度极高的玻璃拉制成极细的光 导纤维作为传输媒介，通过光电变换，用光来传输信息的通信系统。 最基本的光纤通信系统由光发射机、光纤线路和光接收机组成，具 体如下图所示 二．光调制与解调 1. 基本概念 类似于电通信中对高频载波的调制与解调，在光通信中叶对光信号 进行调制与解调。不管是模拟系统还是数字系统，输入到光发射机 带有信息的电信号，都通过调制转换为光信号。光载波经过光纤线 路传输到接收端，再由接收机通过解调把光信号转换为电信号。 2. 常用的调制方式 根据调制和光源的关系，光调制可分为直接调制和间接调制两类。 直接调制方法是把要传送的信息转变为电信号注入ld 或led ，从而获得相应的光信号，是采用电源调制的方法。 间接调制是利用晶体的光电效应、磁光效应、声光效应等性质来实 现对激光辐射的调制，有电光调制、磁光调制、声光调制、电吸收 效应和共振吸收效应等。本文将详细介绍现在常用的是电光调制和 声光调制两种。 三、调制方式的详细介绍 1.直接调制 （1）调制原理
第一章光纤通信概述 1.1 光纤通信发展的历史和现状............................................................ 错误！未定义书签。 1.1.1 探索时期的光通信................................................................ 错误！未定义书签。 1.1.2 光信息传输介质的研究 (3) 1.1.3 光源的进展 (3) 1.1.4 光纤通信系统的发展 (4) 1.1.5 光纤通信的优点和应用 (5) 1.2 光纤的基本性质.............................................................................. 错误！未定义书签。 1.2.1 光纤的结构........................................................................... 错误！未定义书签。 1.2.2 光纤材料及制造工艺 (10) 1.2.3 光纤传输损耗 (13) 1.3 光纤通信主要关注问题................................................................... 错误！未定义书签。 1.3.1 通信系统包括的主要技术 (18) 1.3.2 光纤通信系统 (19) 1.3.3 光纤通信需要解决的问题 (20) 1.4 光纤特性测量方法（补充）............................................................ 错误！未定义书签。 1.4.1 损耗测量 (21) 1.4.2 带宽测量 (23) 1.4.3 色散测量 (25) 1.4.4 截止波长测量 (25) 第一章光纤传输概述 1.1光纤通信的发展历史和现状
光纤传输系统原理及方案 近年来信息化建设迅猛发展，人们对于数据、语音、1、光纤通信的原理 光纤通信技术从光通信中脱颖而出,已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。信息源把用户信息转换为原始电信号，这 种信号称为基带信号。电发射机把基带信号转换为适合信道传输的信号，这个 转换如果需要调制，则其输出信号称为已调信号，然后把这个已调信号输入光 发射机转换为光信号，光载波经过光纤线路传输到接收端，再由光接收机把光 信号转换为电信号，电接收机的功能和电发射机的功能相反，它把接收的电信 号转换为基带信号，最后由信息宿恢复用户信息。 2、本系统的设计方案 本设计利用光发送模块、光接收模块以及光纤，设计并制作一套简易光 纤传输系统。总体方案如下本设计的A/D 转换模块采用的是ADC0809 模拟/数 字转换芯片，单片机采用的是AT89C51，光发送模块采用的是HFBR-1414T,光 接收模块采用的是HFBR-2416T，D/A 转换模块采用的是DAC0832 数字/模拟 转换芯片。 (1)发送模块 光发送器与接收器是现代光纤通信系统中的重要器件。本设计采用的光 发送器是Agilent 公司生产的HFBR-1414T 型号的光电器件，它是一种集成光 发送模块，它内部有AIGaAs 制成的LED 发光二极管，出射光波长为 820μm，频谱宽度为30μm，并有多种光纤接口，如 50/125μm、62.5/125μm 和100/140μm。HFBR-1414T 的发光效率高，能保证在小的驱动电流下工作。因此能耗低，稳定性好。 (2)接收模块
光纤通信：光纤传输系统设计方案 近年来信息化建设迅猛发展，人们对于数据、语音、图像等多媒体通信的需求日益旺盛，这大大加快了光纤通信的发展。由于传统以太网在传输距离和覆盖范围方面已不再满足需要，同时光纤通信具有传输距离长、信息容量大、保密性好等优点，因此光纤通信对于信息化建设具有重要意义。1、光纤通信的原理光纤通信技术从光通信中脱颖而出,已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。信息源把用户信息转换为原始电信号，这种信号称为基带信号。电发射机把基带信号转换为适合信道传输的信号，这个转换如果需要调制，则其输出信号称为已调信号，然后把这个已调信号输入光发射机转换为光信号，光载波经过光纤线路传输到接收端，再由光接收机把光信号转换为电信号，电接收机的功能和电发射机的功能相反，它把接收的电信号转换为基带信号，最后由信息宿恢复用户信息。2、本系统的设计方案本设计利用光发送模块、光接收模块以及光纤，设计并制作一套简易光纤传输系统。总体方案如下图所示。利用信号发生器产生待传送的模拟信号，经A/D转换电路变为数字电平，再通过光发送模块与光接收模块传输数据，并通过D/A转换及数据处理电路对其进行处理。处理后的结果可通过示波器与信号发生器的输出波形对比观察。为了实现A/D 转换功能，D/A转换功能与对信号处理的能力，特引入单片机控制模块。 图为系统的设计方案本设计的A/D转换模块采用的是ADC0809模拟/数字转换芯片，单片机采用的是AT89C51，光发送模块采用的是HFBR-1414T,光接收模块采用的是HFBR-2416T，D/A 转换模块采用的是DAC0832数字/模拟转换芯片。(1)发送模块光发送器与接收器是现代光纤通信系统中的重要器件。本设计采用的光发送器是Agilent公司生产的HFBR-1414T型号的光电器件，它是一种集成光发送模块，它内部有AIGaAs制成的LED发光二极管，出射光波长为820μm，频谱宽度为30μm，并有多种光纤接口，如 50/125μm、62.5/125μm和100/140μm。HFBR-1414T的发光效率高，能保证在小的驱动电流下工作。因此能耗低，稳定性好。(2)接收模块光接收器是HFBR-2416T型号，属于Agilent公司生产的HFBR-0400系列中的一种低价、高性能的光接插件，广泛应用于光纤模拟通信和数字通信等领域。HFBR-2416T的输出为模拟电压信号，可应用于模拟光通信系统和数字光通信系统。光接收电路在工作时，由HFBR- 2416T将光纤传输的光信号转换成电压信号，电路自动增益控制限幅放大器和逻辑电平比较器作用是将HFBR-2416T输出的电压信号转换成TTL或者 ECL数字电平。另外，DHFBR-2416T的Vcc与电源间还需要连接一个10?的限流电阻和0.1uF的旁路电容以去除电源噪声。如果需要，还可加入一个更复杂的滤波电路。通常把HFBR-2416T组成的光接收器和HFBR-1414T组成的光发射器配套使用，以构成完整的光通信收发系统。结论：此系统设计原理简单，器件也不复杂，而且可扩展性很强，便于应用。它可实现多路信道共同传输的扩展。为提高输出的信号的精度，进一步减少失真可选用位数较多的芯片，设计中所用的ADC0809的位数为8位。现行的有12位、16位。位数越多，转换后的结果越精确，示波器观察的波形失真越小。对设计进行的扩展还可进一步的提升其传输质量。只要在发送端放置光接收模块HFBR-2416T，接收端加上光发送模块HFBR-21414T并进行相应的软件扩展，还可以实现双向通信功能的扩展。
第一章光纤通信概述 选择题 1、第四代光纤系统采用光放大器增加中继距离和采用( C )增加比特率为特征。 A.频分复用 B.时分复用 C.波分复用 D.码分多址 2、第一代光纤通信系统在20世纪70年代末投入商业应用，第一代光纤通信系统的光源的波长为( A ) A.0.85μm B.1.3μm C.1.55μm D.2μm 3、提高光纤通信最大传输量的方法是( B ) A.减少传输码速率，提高传输的光波的数量 B.提高传输码速率，提高传输的光波的数量 C.提高传输码速率，减少传输的光波的数量 D.减少传输码速率，减少传输的光波的数量 4、所谓全波光纤是设法消除( D )附近的水吸收峰，使光纤的可用频谱大大扩展，用来满足城域网面临复杂多变的业务环境。 A.1550nm B.1565nm C.1365nm D.1385nm 5、光纤通信的应用主要体现在( A ) ①光纤在公用电信网间作为传输线 ②满足不同网络层面的应用 ③光纤宽带综合业务数字网及光纤用户线 ④作为危险环境下的通信线 ⑤应用于专网 A．①②③④⑤ B．①②③ C．③④⑤ D．②③④⑤ 6、光纤通信指的是( B ) A.以电波作为载波，以光纤为传输媒介的通信方式 B.以光波作为载波，以光纤为传输媒介的通信方式 C.以光波作为载波，以电缆为传输媒介的通信方式 D.以激光作为载波，以导线为传输媒介的通信方式
7、1966年英籍学者（ A ）在Proc.IE上发表了《用于光频的光纤表明波导》,该文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。 A.高锟 B.贝尔 C.伦琴 D.赫兹 8、光纤通信经历了从小容量到大容量、从短距离到长距离、从旧体制PDH到新体制（ C ）的迅猛发展。 A．SDC B．DSH C．SDH D．FDH 9、光纤通信所使用的波段为( A ) A.0.8um-2.0um ； B.0.01um-0.39um ； C.0.39um-0.79um ； D.100um-1000um 。 10、下面关于“光纤通信的优势”说法不正确的是（ B ） A.损耗低，传输容量大； B.资源丰富，成本低廉； C.通信质量高； D.抗电磁，抗雷击，抗雨水，保密性好。 填空题 1、光接收机的作用是(把光信号转化为相应的电信号)。 2、简单的光纤数字通信是由(电发射机)、(光发射机)、(光接收机)、(电接收机)、(由光纤构成的光缆)等组成。 3、光纤通信是利用（光导纤维）为传输介质，以（光）为载波的通信方式。 4、通信光纤工作在(近红外区)，波长为(0.8～1.8μm)，对应的频率为(167～375THz)。 5、目前使用的通信光纤大多数采用的基础材料为(SiO2)的光纤。 6、光-电-光中继器由（光检测器）、（电信号放大器）、（判决再生电路）、驱动器、光源等组成。 7、2007年8月，中国电信发布（光进铜退）发展战略，在16个省全面开展了FTTX工程建设。 8、光纤通信系统基本组成部分有（光纤）、（光端机）和（光中继器）。 9、光纤的三个工作波长分别为（0.85um）、（1.31um）和（1.55um）。G652的波长为（1.31u）。G655的光纤波长为（1.55um）。 10、构成全光网络的必要条件是（OFSAN的建设）、（干线传输网）、（交换网） 11、光纤通信网主要分为三个层次，分别是（长途干线网）、（城域网）、（局域网） 12、为了补偿光纤的损耗并消除信号失真与噪声的影响，光缆经过一定距离需加装（光中继器） 13、光纤通信是利用（光导纤维传输光波信号）的通信方式。 14、采用（外调制技术）、（色散补偿技术）、（放大自发辐射技术）等技术可以使码速率达到40Gb/s。 15、近代光通讯的雏形可以追溯到（1880年）年bell发明光电话。 简答题 1、什么是光纤通信? 答：光纤通信是利用光导纤维传输光波信号的通信方式。
光纤传输系统 一、实验目的 1、了解点到点光纤传输系统基本组成 2、掌握光接收机的灵敏度概念 3、掌握波分复用光通信系统的组成，掌握其关键器件特性 4、学会设计波分复用通信系统并测量其性能参数 二、实验原理 1、光纤通信系统基本组成 最基本的光纤通信系统由数据源、光发送端、光学信道和光接受机组成。其中数据源包括所有的信号源，它们是话音、图象、数据等业务 经过信源编码所得到的信号；光发送机和调制器则负责将信号转变成适 合于在光纤上传输的光信号，先后用过的光波窗口有0.85、1.31和1.55。 光学信道包括最基本的光纤，还有中继放大器EDFA等；而光学接收机则 接收光信号，并从中提取信息，然后转变成电信号，最后得到对应的话 音、图象、数据等信息。 基本的光纤传输系统包括光发射机、光接收机以及光纤参数部分。发射 机把电信号转换为光信号，接收机把光信号转换为原来的电信号，光纤 传输部分吧发射机发出的光传送到接收机。 2、光发射机与光接收机 1）光发射机
在光纤通信系统中，由于信息由LED和LD发出的光波携带，因此光发射机主要有调制电路和控制电路组成，如图8-2所示。 在数字通信中，输入电路将输入的PCM脉冲信号变换成NRZ／RZ码后，通过驱动电路调制光源(直接调制)，或送到光调制器调制光源输出的连续光波(外调制)。对直接调制，驱动电路需给光源加一直流偏置；而外调制方式中光源的驱动为恒定电流，以保证光源输出连续光波。自动偏置和自动温度控制电路是为了稳定输出的平均光功率和工作温度，此外，光发射机中还有报警电路，用以检测和报警光源的工作状态。 2）光接收机 数字光机收机原理框图 1、光电探测器 2、前置放大器
读书破万卷下笔如有神 《光纤通信》人民邮电出版社课后答案 第一章基本理论 1、阶跃型折射率光纤的单模传输原理是什么？答：当归一化频率V 小于二阶模LP归一化截11止频率，即0＜V＜2.40483时，此时管线中只有一种传输模式，即单模传输。 2、管线的损耗和色散对光纤通信系统有哪些影响？答：在光纤通信系统中，光纤损耗是限制无中继通信距离的重要因素之一，在很大程度上决定着传输系统的中继距离；光纤的色散引起传输信号的畸变，使通信质量下降，从而限制了通信容量和通信距离。 3、光纤中有哪几种色散？解释其含义。答：（1）模式色散：在多模光纤中存在许多传输模式，不同模式沿光纤轴向的传输速度也不同，到达接收端所用的时间不同，而产生了模式色散。（2）材料色散：由于光纤材料的折射率是波长的非线性函数，从而使光的传输速度随波长的变化而变化，由此引起的色散称为材料色散。（3）波导色散：统一模式的相位常数随波长而变化，即群速度随波长而变化，由此引起的色散称为波导色散。 5、光纤非线性效应对光纤通信系统有什么影响？答：光纤中的非线性效应对于光纤通信系统有正反两方面的作用，一方面可引起传输信号的附加损耗，波分复用系统中信道之间的串话以及信号载波的移动等，另一方面又可以被利用来开发如放大器、调制器等新型器件。 6、单模光纤有哪几类？答：单模光纤分为四类：非色散位移单模光
纤、色散位移单模光纤、截止波长位移单模光纤、非零色散位移单模光纤。 12、光缆由哪几部分组成？答：加强件、缆芯、外护层。 *、光纤优点：巨大带宽（200THz）、传输损耗小、体积小重量轻、抗电磁干扰、节约金属。 *、光纤损耗：光纤对光波产生的衰减作用。 引起光纤损耗的因素：本征损耗、制造损耗、附加损耗。 *、光纤色散：由于光纤所传输的信号是由不同频率成分和不同模式成分所携带的，不同频率成分和不同模式成分的传输速度不同，导致信号的畸变。 引起光纤色散的因素：光信号不是单色光、光纤对于光信号的色散作用。 、波导色散（同模式，相位常、材料色散（折射率）：模式色散（同波长不同模式）色散种类 读书破万卷下笔如有神 数）。 *、单模光纤：指在给定的工作波长上只传输单一基模的光纤。 第二章光源和光发射机 1、光与物质间的作用有哪三种基本过程？它们各自的特点是什么？答：（1）自发辐射：处于高能级电子的自发行为，与是否存在外界激励作用无关；自发辐射可以发生在一系列的能级之间，用此材料的发射光谱范围很宽；即使跃迁过程满足相同能级差，它们也是独立的、随机的辐射，产生的光子能量相同而彼此无关，各列光波可以有不同