光纤通信的简介

现代通信技术辅导6

第六章光纤通信

一、知识点

?光纤通信概述。

?光纤与光缆。

?光纤通信系统。

二、重点难点内容

（一）光纤通信概述

本节介绍光纤通信的概念、发展、实用工作窗日以及光纤通信的特点。光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光纤为传输媒质，以光信号为信息载体的通信方式。

1. 光纤通信的发展史

1966年，英籍华人高馄指出：如果能够减少玻璃中的杂质含量，就可以制造出损耗低于20dB/km 的光纤。1970 年是使光纤通信发展出现跨越的一年，美国康宁公司研制出了损耗系数为20dB / km的光纤。同年，美贝尔公司研制出使用寿命长达几小时的半导体激光器，光纤通信从此进入飞速发展。通过以上的发展时期可以把光纤通信的发展归纳为三个阶段：1966～1976年：从基础研究到商业应用的开发时期；1976～1986 年：以提高传输速率和增

加传输距离为目的和大力推广的发展阶段；1986～1996年：以实现超大容量超长距离为目标，全面深入开展新技术的援救阶段。

2.目前光纤通信的实用工作波长

光纤通信传输的信号是光波信号，光波是人们熟悉的电磁波，其波长在微米级，频率为1014Hz ～1015Hz数量级。根据电磁波潜可知，紫外线、可见光、红外线均属于光波的范畴，

μm ～1.8μm。可分为短波长目前光纤通信使用的波长范围是在近红外区，即波长为0.8

μm，长波长波段是指波长为1.31μm和波段和长波长波段，短波长波段是指波长为0.85

μm，这是目前光纤通信所采用的只个工作波长，也叫工作窗口。

1.55

3.光纤通信的特点

目前光纤通信己经成为通信中的最主要的传输技术，以下优点。

( l ) 传输频带宽，通信容量大

由信氨论知道，载波频率越高，通信容量越大。它与其他通信传输系统相比，具有

目前光纤通信使用的光载波频率在1014Hz ～1015Hz数量级，比常用的微波频率高104倍～105倍，因而，通信容量原则上比微披通信高104倍～105 倍。

( 2 ) 传输衰减小，传输距离长

普通传输线的传输损耗，主要是由铜线的电阻以及导线间电容的漏电引起的，要想降低损耗，就得增大传输线的尺寸。而光纤传输损耗不同于普通传输线，其损耗几乎与光纤尺寸无关，且在使用的光波段内，光纤对每一频率的损耗几乎是相同的，提高纯度可以降低损耗。

目前，通信用的普通石英光纤损耗一般都低于l0dB/k m。使用 1.55波长时，损耗可以降为0.2dB/km 。

( 3 ) 抗电磁十扰，传输质量好

制造光纤的材料石英是绝缘介质，它不受输电线、电气化铁路的馈电线和高压设备等电器干扰的影响，不会在光纤中产生感应电磁干扰，也可避免雷电等自然因素产生的损害和危险。

( 4 ) 体积小、重量轻、便于施

μm～85μm，单模光纤的线芯直光纤真正传光的是线芯，多模光纤的线芯直径为50

μm～10μm，国际上规定通信光纤的包层自径为125μm，当然，外面还要有保护径为5

层，再将若干光纤制成光缆。与电缆相比，无论是尺寸还是重量都少得多，由于光缆线径细，重量轻，可以节约地下管道建设投资，而且便于敷设、运输和施工。

( 5) 原材料丰富，节约有色金属

有利于环保制造光纤的原材料是石英，材料丰富，并且可以代替光缆的铜线或铝线，节约有色金属，也有利于环保。光纤本身也有缺点：如光纤质地脆，机械强度低；光纤的切断和接续需要一定的工具设备和技术，光缆的歪曲半径不能过小等等。但总的说来，光纤技术比其他通信方式优越，大力发展光纤通信己成趋势。

（二）光纤与光缆

本节介绍光纤的结构与分类、光纤的导光原理、光缆的结构与分类、光纤的损耗和色散。

1.光纤的结构与分类

（1）光纤的结构

目前通信用的光纤大多采用石英玻璃（SiO2）制成的横截面很小的双层同心圆柱体，未经涂覆和套塑时称为裸光纤，如1所示。从图l 中可以看出，光纤由纤芯和包层两部分组成，纤芯的材料是SiO2，掺杂微量的其他材料，掺杂的作用是为了提高材料的光折射率。包层的材料一般用纯SiO2，也有掺杂的，掺杂的作用是降低材料的光折射率。所以纤芯的折射率略高于包层的折射率，目的在于使进入光纤的光有可能全部限制在纤芯内部传输。由于石英玻璃质地脆、易断裂，为保护光纤不受损害，提高抗拉度，一般需要在裸光纤外面指经过两次涂敷。它的剖面结构如图2 所示。

图一光纤的结构图图

μm～75μm，作用是传输光波。从图2 中可以看出：纤芯位于光纤中心，直径（2a）为5

μm ～150μm，作用是将光波限制在纤芯中。为了包层位于纤芯外层，直径（2b）为100

使光波在纤芯中传送，包层材料折射率n2比纤芯材料折射率n l小，即光纤导光的条件是n l > n2。一次涂敷层是为了保护裸纤而在其表面涂上的聚氨基甲酸乙脂或硅酮树脂层，厚度

μm ～150μm。套层又称二次涂覆或被覆层，多采用聚乙烯塑料或聚丙烯塑料、一般为30

尼龙等材料。经过二次涂敷的裸光纤称为光纤芯线。

图二光纤剖向结构图

（2）光纤的分类

光纤可按组成材料、纤芯折射率分布及传输模式数等划分。其详细分类情况如3 所示。

图三光纤的分类

在上面涉及的光纤种类中，下面给以简单的介绍。所谓模式，实质上是电磁场的一种分布形式。模式不同，其分布不同，根据光纤中传输模式数量来分，可分为单模光纤和多模光纤。

阶跃型光纤（SIF）：纤芯折射率呈均匀分布，纤芯和包层相对折射率差为1％～2％。

渐变型光纤（GIF）：纤芯折射率呈非均匀分布，在轴心处最大，而在光纤横截面内沿半径方向逐渐减小，在纤芯与包层的界面上降至包层折射率n2。

W 型光纤（双包层光纤）：在纤芯与包层之间设有一折射率低于包层的缓冲层，使包

μm～1. 6μm之间色散变化很小的色散层折射率介于纤芯和缓冲层之间。可以实现在 1.3

μm的色散位移光纤。

平坦光纤或把零色散波长移到 1.55

另外，ITU -T 建议的光纤分类如下：G . 651 光纤：渐变多模光纤，工作波长为 1.31

μm 和1.55μm，在1.31μm处光纤有最小色散，而在1. 55μm 处光纤有最小损耗，主要用于计算机局域网或接入网。G.652 光纤：常规单模光纤，也称为非色散位移光纤，

μm ，在1.55μm处有最小损耗，是目前应用最广的光纤。G . 653 光其零色散波长为1.31

μm处实现最低损耗与零色散波长一致，但由于在1. 55μm 纤：色散位移光纤，在 1. 55

处存在四波混频等非线性效应，阻碍了其应用。G . 654 光纤：性能最佳单模光纤，在1 . 55

μm处具有极低损耗（大约0.18dB /km ）且弯由性能好。G . 655 光纤：非零色散位移单

μm～1. 65 μm处色散值为（0 . 1～6 . 0 ) ps / km 用以平衡四波混频模光纤，在1. 55

等非线性效应，适用于高速（10Gbit/s 以上）、大容量、高密集波分复用系统( 3 ) 光缆的结构

光缆一般由缆芯、加强元件和护层三部分组成。

(a) 缆芯：由单根或多根光纤芯线组成，有紧套和松套两种结构。紧套光纤有二层和三层结构。(b) 加强元件：用于增强光缆敷设时可承受的负荷，一般是用金属丝或非金属纤维制作。（c）护层：具有阻燃、防潮、耐压、耐腐蚀等特性，主要是对己成缆的光纤芯线进行保护。根据敷设条件可由铝带／聚乙烯综合粘接外护层（LAP），钢带（或钢丝）销装和聚乙烯护层等组成。

（4）实际使用的光缆分类

实际使用的光缆分类如表1 所示。

表一实际使用的光缆分类

2. 光纤的导光原理

分析光纤的导光原理，一般可采用两种方法：一种是波动理论法，另一是射线法。波动理论法是根据电磁场理论，用麦氏力程求解光纤的场方程、特征方程，根据解答式分析其传输特性；射线法是将光波看成是一条条几何射线，用光射线理论分析光纤的传输特性。后者比较简单、自观。在这里，我们仅用射线法分析光波在光纤中的传输。当媒质的儿何尺寸远大于光波波长时，光可用一条表示光的传播方向的几何线来表示，这条几何线就称为光射线。用光射线来研究光波传输特性的方法，称为射线法。

（1）光波在两介质交界面的反射和折射

光波属于电磁波的范畴，在均匀介质中传输时，其轨迹是一条自线，当光射线射到两种介质交界面时，将发生反射和折射。如图4 所示。

图四光的反射和折射

由电磁场理论知道，反射和折射的基本规律是由斯涅尔定律和菲涅尔公式来表示的。下面以斯涅尔定律说明其物理概念。斯涅尔定律主要包括以下两个关系式：

产生全反射的条件是：

阶跃型光纤折射率是沿径向呈阶跃分布，在轴向呈均匀分布， n 2是包层折射率，n 1是纤芯折射率。假设阶跃型光纤为理想的圆柱体，光线若垂直于光纤端面入射，并与光纤轴线重合或平行，这时光线将沿纤芯轴线方向向前传播。若光线以某一角度入射到光纤端面时，光线进入纤芯会发生折射。当光线到达纤芯与包层的界面上时，发生全反射或折射现象。若要使光线在光纤中实现长距离传输，必须使光线在纤芯与包层的界面上发生全反射，即入射

角大于临界角。由前面分析已知光纤的临界角为 c = arcsin 12

n n ，阶跃型光纤就是利用光波

的全反射原理，将光波限制在纤芯中向前传播。为了分析渐变型光纤中光的传播，将纤芯划分成若干同轴的薄层，假设各层内折射率均匀分布，而每层折射率从里到外逐渐减小，即有 n 11 > n l2 > n 13 > n 14 >…。若光以一定的入射角从轴心处第一层射向与第二层的交界面时，由于是从光密介质射向光疏介质，折射接角大于入射角，光线将折射进第二层射向与第三层的交界面，并再次发生折射进入第三层，依次类推，由于光线都是从光密介质射向光疏介质，入射角将随折射次数增大。当在某一界面处（图中是在第三层和第四层的界面上），入射角大于临界角时，光线将出现全反射，方向不再朝向包层而是朝向轴心。之后光线是从光疏介质射向光密介质，入射角逐渐减小，直至穿过轴心后，光线又出现从光密介质射向光疏介质，重复上述折射过程。因此，当纤芯分层数无限多，其厚度趋于零时，渐变型光纤纤芯折射率

呈连续变化，光线在其中的传播轨迹不再是折线，而是一条近似于正弦形的曲线。渐变型光纤的导光原理如图 5 所示。

图五渐变型光纤的导光原理

（2）光纤中光射线的分析

采用射线法讨论阶跃型光纤和渐变型光纤的导光原理，两种类型光纤的光射线分析如下。

(a) 阶跃型光纤中光射线的分析

在光纤中可存在如下不同形式的光射线：子午线和斜射线。子午面上和轴线相交的光射线，就称为子午射线，简称为子午线。除子午线外其他的光射线称为斜射线。

(b) 阶跃型光纤的主要特性参数

①相对折射指数差

n1和n2差的大小直接影响着光纤的性能，我们引入“相对折射指数差”这样一个物理量来表示它们相差的程度，用 表示，即

当n1与n2的差别极小时，这种光纤称为弱导波光纤，经过简单推导，可知其相对折射指数差可用近似式表示：

②数值孔径

对于阶跃型光纤，当光线在纤芯与包层界面上发生全反射时，光波在纤芯中传播轨迹为折线，相应的端面入射角记为光纤波导的孔径角（或端面临界角）。即只有光纤端面入射角大于光纤波导的孔径角的光线才能在光纤中传播，故光纤的受光区域是一个圆锥形区域，圆锥半锥角的最大值就等于光纤波导的孔径角。为表示光纤的集光能力大小，定义光纤波导孔径角的正弦值为光纤的数值孔径（NA），即

由于

上式可简化为

可见，光纤的数值孔径与纤芯与包层直径无关，只与两者的相对折射率差有关。若纤芯和包层的折射率差越大，NA值就越大，即光纤的集光能力就越强。对于阶跃型光纤，由于纤芯折射率均匀分布，纤芯端面各点的数值孔径都相同，即各点收光能力相同。

( 3 ) 渐变型光纤分析

①渐变型光纤中的射线分析

渐变型光纤中的射线也分为子午线和斜射线两种，下面只讨论子午线。渐变型光纤的导光机理：非均匀光纤是靠折射原理将子午线限制在纤芯中向前传播。在渐变型光纤中，如果选用合适的折射指数n (r) 分布，就有可能使纤芯中的不同射线以同样的轴向速度前进，从而可以减小光纤中的模式色散，此时的射线指数分布叫做最佳折射指数分布。在渐变型光纤

中，不同射线具有相同轴向速度的这种现象，称为自聚焦现象，具有这种自聚焦现象的光纤称为自聚焦光纤。经过理论分析和推导得出，纤芯中的折射指数按平方律型分布的渐变型光纤具有较小的模式色散，因此，可认为平方律型折射指数分布光纤的折射率分布形式接近于最佳折射率分布。其折射指数分布表达式为

②数值孔径

对于渐变型光纤，纤芯折射率分布不均匀，光线在其端面不同点入射，光纤的收光能力不同，因此，渐变型光纤本地数值孔径的表达式为

3．单模光纤

（1）光纤中的模式

电磁波的传播遵从麦克斯韦方程，而在光纤中传播的电磁场，还要满足光纤这一传输介质的边界条件。因此，根据由光纤结构决定光纤的边界条件，光纤中可能传播的模式有横电波、横磁波和混合波。

(a) 横电波

纵轴方向只有磁场分量，没有电场分量；横截面上有电场分量的电磁波。

(b) 横磁波

纵轴方向只有电分量，没有磁场分量：横截面上有磁场分量的电磁波。

(c) 混合波

纵轴方向既有电分量又有磁场分量，是横电波和横磁波的混合。m 表示电场沿圆周方向的变化周数，n 表示电场沿径向方向的变化周数，当 m 和 n 的组合不同时，表示的模式也不同。

(2) 归一化截止频率

归一化截止频率是为表征光纤中所能传播的模式数目多少而引入的一个特征参数。其方程为：

其中，a —― 是光纤的纤芯半径；λ—― 是光纤的工作波长； n 1和 —一分别是光纤的纤芯和包层折射率；0κ一一真空中的波数；?一一光纤的相对折射率差。从式中可看出，V 值的大小决定于光纤的参数，而且它是一个直接和光的频率成正比的无量纲的量，因此，称为归一化频率。单模传输条件：当 0

4．光纤的损耗特性及色散特性

(1) 光纤的损耗特性 光波在光纤中传输，随着传输距离的增加而光功率逐渐下降，这就是光纤的传输损耗。光纤本身损耗的原因，大致可以分为吸收损耗、散射损耗和其他损耗。

(a) 吸收损耗

吸收损耗是指光波通过光纤材料时，有一部分光能变成热能，造成光功率的损失。吸收损耗可以分为本征吸收和杂质吸收两类。由于光纤材料本身吸收光能量产生的损耗叫本征吸收损耗，主要存在红外波段的分子振动吸收和紫外波段的电子跃迁吸收。杂质吸收损耗主要是由于光纤中含有的各种过渡金属离子和氢氧根（OHˉ）离子在光的激励下产生振动，吸收光能量造成的。

(b) 散射损耗

散射损耗是由于光纤的材料、形状、折射率分布等的缺陷或不均匀，使光纤中传导的光发生散射，从而使一部分光不能到达收端所产生的损耗。主要包含瑞利散射损耗、非线性散射损耗和波导效应散射损耗。

瑞利散射损耗是由于光纤材料折射率分布尺寸的随机不均匀性所引起的木征损耗。瑞利散射损耗与波长的四次方成反比，即波长越短，损耗越大。因此，对短波长窗口影响较大。非线性散射损耗是当光强度大到一定程度时，产生非线性喇曼散射和布里渊散射，使输入光信号的能量部分转移到新的频率成分上而形成损耗。因此，非线性散射损耗是随光波频率变化的。在常规光纤中由于半导体激光器发送光功率较小，该损耗可忽略。波导效应散射损耗是由于光纤波导结构缺陷引起的损耗，与波长无关。光纤波导结构缺陷主要由熔炼和拉丝工艺不完善造成。

(c) 其他损耗

其他损耗主要是连接损耗、弯曲损耗和微弯损耗。连接损耗是由于进行光纤接续时端面不平整或光纤位置未对准等原因造成的接头处出现的损耗。其大小与光纤连接使用的工具和操作者技能有密切关系。弯曲损耗是由于光纤中部分传导模在弯曲部位成为辐射模而形成的

损耗。它与弯曲半径成指数关系，弯曲半径越大，弯曲损耗越小。微弯损耗是由于成缆时产生不均匀的侧压力，导致纤芯与包层的界面出现局部凹凸引起。

(2) 光纤的色散特性

光纤的色散是在光纤中传输的光信号，随传输距离增加，由于不同成分的光传输时延不同引起的脉冲展宽的物理效应。色散主要影响系统的传输容量，也对中继距离有影响。色散的大小常用时延差表示，时延差是光脉冲中不同模式或不同波长成分传输同样距离而产生的时间差。

(a) 光纤色散的概念

简单地说，光纤的色散就是由于光纤中光信号中的不同频率成分或不同的模式，在光纤中传输时，由于速度的不同而使得传播时间不同，因此，造成光信号中的不同频率成分或不同模式的光到达光纤终端有先有后，形成时间的展宽，从而产生波形畸变的一种现象。从光纤色散产生的机理来看，它包括模式色散、材料色散和波导色散三种。

(b) 光纤中的色散类型

模式色散是指在多模光纤中，不同模式在同一频率下传输，各自的相位常数不同，群速不同，模式之间存在时延差形成的色散；材料色散是由于光纤材料本身的折射率随频率而变化使得信号各频率成分的群速不同，引起的色散；由于光纤的几何结构、形状等方面的不完善，使得光波一部分在纤芯中传输，而另一部分在包层中传输，由于纤芯和包层的折射率不同，这样造成脉冲展宽的现象，称为波导色散或称结构色散。在单模光纤中只有基模传输，因此不存在模式色散，只有材料色散和波导色散。

(三) 光纤通信系统

1．光源与光发送机

光纤通信中用到的光源有半导体激光器和发光三极管两种。

（1）半导体激光器的一般工作原理

激光器是只能够产生激光的自激振荡器。它包括以下三个部分：必须有能够产生激光的工作物质；必须有能够使工作物质具有放大作用的激励源；必须有能够完成频率选择及反馈作用的光学谐振腔。半导体激光器从结构上可分为同质结半导体激光器、单异质结半导体激光器和双异质结半导体激光器等三种。半导体激光器有如下工作特性。

①阈值特性：对于半导体激光器，当外加正向电流达到某一值时，输出光功率将急剧增加，这时将产生激光振荡，这个电流值称为阈值电流。

②光谱特性：半导体激光器的光谱，随着激励电流变化。当I＜I t时，发出的是荧光，因此，光谱很宽，当I＞I t 时，发射光谱突然变窄，谱线中心强度急剧增加，表明发出激光。

③温度特性：激光器的闽值电流和光输出功率随温度变化的特性为温度特性。

④转换效率：半导体激光器是把电功率直接转换成光功率的器件，衡量转换效率的高低常用功率转换效率表示。在光纤通信中使用的光源，除了半导体激光器以外，还有半导体发光二极管。它除了没有光学谐振腔以外，其他方面与激光器相同，它是无阂值器件，它的发光只限于自发辐射，发出的是荧光。

(2) 光发送机

光发送机是将电脉冲信号变换成光脉冲信号，然后，经码型变换成适当的波形再经光缆进行传输。光发送机的原理方框图如图 6 所示。

图六光发射机的原理方框图

(a) 输入接口电路

由均衡器和码型变换设备两部分电路组成，首先对电端机送来的信号码流进行均衡，然后，进行码型变换以便适合于光路的传输。

(b) 扰码器

扰码是指在输入码流随机插入“0 ”或者“1 ”。使输入信号流序列中“0 ”和“1 ”统计分布均匀，便于时钟信号的提取。

(c) 编码器

为了便于不间断业务的误码监测以及克服直流分量的波动，需要对扰码后的信码进行重新编码，并且要适合光纤传输。

(d ) 驱动器

光源驱动电路是光发送盘的核心。它用经过编码以后的数字信号调制发光部件的发光强度，完成电／光转换任务。

(e) 光源

一般采用的是半导体激光器。

(f) 自动功率控制（APC）和自动温度控制（ATC）

如果光源采用激光器，由于阈值电流会随着激光器温度的升高而加人，会使的输出光功率发生变化。为了稳定输出光功率，一般用ATC , APC 电路来稳定激光器的阈值电流。

2．光电检测器与光纤数字接收机

（1）半导体光电检测器

由于光纤传输过来的光信号，到达接收端遇到的第一个器件就是光电检测器，它的功能是实现光信号转换为电信号。半导体光电检测器是利用半导体材料的光电效应来实现光电转换的。光电检测器是利用外加反向偏压的PN 结，当入射光作用时，发生受激吸收产生光生电子一空穴对，这些电子一空穴对在耗尽层内建电场作用下形成漂移电流，同时在耗尽层两侧部分电子一空穴对由于扩散运动进入耗尽层，在电场作用下形成扩散电流，这两部分电流之和为光生电流。常用的光电检测器分为PIN 光电二极管和APD雪崩光电二极管两种。

( a) PIN光电二极管

它工作于反偏压，器件由PIN 三层组成，基本结构是PN结。PIN 光电检测器是为提高光电转换效率而在PN 结内部设置一层掺杂浓度很低的本征半导体（I层）以扩大耗尽层宽度的光电二极管。

(b) APD雪崩光电二极管

APD光电检测器件的结构基本部分与PIN 光电二极管相同，仍是PN 结，不同之处是在P 层和N 层中掺杂量增大，再外加很高的反向偏压，在其结构中构造一个强电场区，当光入射到PN 结后，光子被吸收产生电子一空穴对，这些电子一空穴对运动进入强电场区后获得能量做高速运动，与原子晶格产生碰撞电离出新的电子一空穴对，该过程反复多次后使载流子雪崩式倍增，进而形成大的光电流。

(c) 光电检测器的特性

光电检测器的特性用以下指标进行衡量。①响应度R0和量子效率。响应度和量子效率都是描述这种器件光电转换能力的一种物理量。②响应时间。响应时间是指半导体光电二极管产生的光电流跟随入射光信号变化快慢的状态。③暗电流。在无光情况下，光电检测器仍有电流输出，这种电流称为暗电流。

(2) 光接收机

(a) 光纤数字接收机组成

光纤数字接收机组成方框图如图7 所示。组成方框图中各部分的功能如下。

①光电检测器。将光纤传输过来的光信号转换为电信号。

②前置放大器。前置放大器是与光电检测器紧密相连，故称之为前置放大器。在一般的光纤通信系统中，经光电检测器输出的光电流是十分微弱的，为了使光接收机中的判决电路正常工作，必须将这种微弱的电信号经过多级放大器进行放大。

放大器在将信号放大的过程中，放大器本身的电阻将引入热噪声，放大器的晶体管将引入散粒噪声。不仅如此，在一个多级放大器中，后一级放大器还会将前一级放大器输出的噪声和信号同样放大。因此，对于多级放大器的前级就有特别要求，它应是低噪声、高增益放大器，这样才能得到较大的信噪比。

图七光纤数字接收机组成方框图

③主放大器。主要作用是将前置放大器输出的信号放大到判决电路所需的信号电平，它是一个增益可调节的放大器。当光电检测器输出的信号出现起伏时，通过光接收机的自动增益控制电路对主放大器的增益进行调整，以使主放大器的输出信号的幅度在一定范围内不受输入信号的影响。

④均衡器。具有无线带宽的矩形波数字信号在经过带宽受限的信道后，会产生拖尾现象以至于产生误码。均衡器的作用就是经过均衡器以后的波形成为有利于判决的波形，如余弦频谱脉冲。

⑤判决器和时钟恢复电路。判决器由判决电路和码形成电路构成。判决器和时钟恢复电路合起来构成脉冲再生电路，即把均衡器输出的信号恢复为“1 ”或“0 ”数字信号。

⑥自动增益控制电路。用反馈环路来控制主放大器增益。当信号强时，通过反馈环路使上述增益降低；当信号弱时，通过反馈环路使上述增益提高，从而使传送到判决器的信号稳定，以利于判决。

⑦输出接口电路。由解码、解扰和码型反变换组成，将信息变换为原来适合于PCM 传输的码型。

(b) 光接收机的主要技术指标

反映光接收机的技术指标有多种，这里主要介绍光接收机灵敏度和光接收机的动态范围。

①光接收机灵敏度。光接收机灵敏度这个指标是描述接收机被调整到最佳状态时，在满足给定的误码率指标条件下，接收机接收微弱信号的能力。

②光接收机的动态范围。光接收机的动态范围用 D 表示，是在保证系统的误码率指标要求下，接收机的最低输入光功率（用dBm 来描述）和最大允许输入光功率（用dBm 来描述）之差（dB）。

(c) 光接收机噪声的主要来源

①光电检测器引入的噪声：?量子噪声；?光电检测器的暗电流噪声；?雪崩管倍增噪声。

②光接收机的电路噪声。

3．光纤通信系统

（1）系统方框图

光纤通信系统由光发送端机、光接收端机和光缆传输线三部分组成，其系统组成方框图如图8 所示。

图八光纤通信系统组成方框图

从图8 中可以看出，一个完整的光纤通信系统包括光发送机、光中继器、光接收机和网络控制监视系统组成。其中光发送机、光接收机在前面已经作了介绍，下面只介绍光中继器和监控系统。

（2）光中继器

(a) 光中继器的作用

空间光通信技术简介

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。

光纤通信网络风险评估

光纤通信网络风险评估 光纤具有抗干扰、数据传输快、损耗小等优点，成为当前网络的主要 通信介质，在很多领域得到了广泛应用［1，2］。不过光纤通信网络 与其它类型的网络一样，也存有安全隐患问题［3］，如果出现数据被 窃取、网络入侵等行为，那么会给人们带来巨大的经济损失，为此， 如何提升光纤通信网络的安全，一直是网络安全管理领域中的研究热 点［4］。近几年来，学者们对光纤通信网络的风险评估进行广泛研究，最原始风险评估模型是引用其它类型的网络评估模型，如双绞线网络等，但是光纤通信网络具有其自身的特殊性，这些模型的风险评估结 果不可靠［5］。近些年，一些研究机构提出了基于层次分析法、德尔 斐法、决策树、神经网络、支持向量机等光纤通信网络的风险评估模 型［6－10］。层次分析法、德尔斐法属于定性分析或简单定量方法， 评估结果的好坏与专家经验和知识直接相关，评估精度不太稳定，时 高时低，而且评估结果含有一定的主观性［11］。决策树、神经网络、支持向量机等属于定量分析方法，根据光纤通信网络风险的评估指标，采用神经网络等建立相对应的评估模型，评估精度比较高，在光纤通 信网络风险评估中应用最为广泛［12］。在实际应用中，这些方法均 没有考虑评估指标选择问题，导致评估指标过多，评估结果和效率均 有待进一步改善［13］。为了提升光纤通信网络风险评估精度，有效 保证光纤网络的数据传输可靠性，提出一种因子分析法的光纤通信网 络风险评估模型，采用并通过具体实例对其有效性和优越性进行分析。 1建立光纤通信网络风险的数学模型 在光纤通信网络风险评估过程中，有两个步骤对评估结果的影响十分 关键，其中一个是评估指标的选择，另一个是光纤通信网络风险值的 预测算法。假设选择第i个样本的评估指标为{xi1，xi2，…，xin}， 相对应的光纤通信网络值为yi，那么光纤通信网络风险评估的数学模 型可以描述。 2因子分析法选择光纤网络风险评估指标

光纤通信技术的发展历史

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)

1,光纤通信简介与光纤的导光原理介绍。

什么是光纤通信 所谓光纤通信，就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信之目的。 要使光波成为携带信息的载体，必须对之进行调制，在接收端再把信息从光波中检测出来。然而，由于目前技术水平所限，对光波进行频率调制与相位调制等仍局限在实验室内，尚未达到实用化水平，因此目前大都采用强度调制与直接检波方式（IM-DD）。又因为目前的光源器件与光接收器件的非线性比较严重，所以对光器件的线性度要求比较低的数字光纤通信在光纤通信中占据主要位置。 典型的数字光纤通信系统方框图如图下所示。 从图中可以看出，数字光纤通信系统基本上由光发送机、光纤与光接收机组成。发送端的电端机把信息（如话音）进行模/数转换，用转换后的数字信号去调制发送机中的光源器件LD，则LD 就会发出携带信息的光波。即当数字信号为“1”时，光源器件发送一个“传号”光脉冲；当数字信号为“0”时，光源器件发送一个“空号”（不发光）。光波经低衰耗光纤传输后到达接收端。在接收端，光接收机把数字信号从光波中检测出来送给电端机，而电端机再进行数/模转换，恢复成原来的信息。就这样完成了一次通信的全过程。 光纤的导光原理 光是一种频率极高的电磁波，而光纤本身是一种介质波导，因此光在光纤中的传

输理论是十分复杂的。要想全面地了解它，需要应用电磁场理论、波动光学理论、甚至量子场论方面的知识。但作为一个光纤通信系统工作者，无需对光纤的传输 理论进行深入探讨与学习。 为了便于理解，我们从几何光学的角度来讨论光纤的导光原理，这样会更加直观、形象、易懂。更何况对于多模光纤而言，由于其几何尺寸远远大于光波波长，所以可把光波看作成为一条光线来处理，这正是几何光学的处理问题的基本出发 点。 全反射原理 我们知道，当光线在均匀介质中传播时是以直线方向进行的，但在到达两种不同介质的分界面时，会发生反射与折射现象，如图下所示。

光纤通信的基本概念

摘要 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。随着国际互联网业务和通信业的飞速发展，信息化给世界生产力和人类社会的发展带来了极大的推动。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。 关键词：通信系统光导纤维 Abstract Optical fiber communication system is based on the carrier, the use of high purity glass drawn into very fine optical fiber as a transmission medium by photoelectric conversion, light to transmit information in communication systems. With the Internet business and communications industry, the rapid development of information technology to the world's productive forces and the development of human society has brought great promotion. Optical fiber communication technology as the main pillars of information, one will become the 21st century's most important strategic industry. Keywords: optical fiber communication system

光纤通讯基础简介(上)

光纤通讯基础简介(上) 一、光通讯简介 1、使用光通讯技术的优点︰ 它是以光当作载波，透过光纤当传输介质将信息传递至远方。若以铜质同轴电缆与光纤作一比较，同轴电缆是搭配电磁波以数百MHz至数个GHz频率，以模拟的方式来传递信息，但其载波频率会受到20GHz理论值的限制；若以长距离光纤通讯而言，光的载波频率可达193,000GHz。而传输信息的频宽取决于载波频率，因此，若同轴缆线最大上限可以传输两个10GHz的频道，理论上，光纤则可以传输数以千计的10GHz的频道。此外，光纤质轻直径小，在光缆铺设过程中可以节省空间，加上在传输的过程中的衰减比铜质导线低，以单模光纤而言，每公里衰减约为0.2~0.5dB，且对于光讯号在光纤传输过程中，对于电磁波的干扰较不敏感，因此适合高容量及长距离通讯。 2、应用的层次︰ 光通讯主要应用在电信网络、有线电视及数据传输方面，而电信方面的应用是最早的，例如越洋的通信，因其高容量及可靠度的优点，并可以在长距离(600km以上需要中继器，最大可达9000km)传输时载上数以万计的通话信号，因而有效的提升通话负载量及品质的问题。有线电视方面，因所需求的频宽较高，每个频道的所需的影像频宽约为6MHz(声音频道约为8KHz)，以光纤传递模拟影像讯号，可以达到一百个以上的频道，其中包括声音、影像及互动的数据传输。而数据通信(Datacommunication)上面，则是现在最热门的话题，随着信息时代的来临，网际网络需要大量的频宽来传递多媒体的信息，从短距离(1~500m)的Gigabit网络卡、LAN，到中距离(1~20km)的MAN以至于长距离(60~600km以上)的越洋光缆都需要光纤的大容量来解决频宽不足的问题，近年来，因网际网络Interent的盛行及远距教学等实施，对于数据通讯的需求每年以倍数成长，而光纤通信系统架构则是最佳的选择。 3、基本光纤通讯架构︰ 图一为点对点光纤通讯的基本架构，基本上是由光收发模块及光纤所组成，首先我们利用数字或模拟调变的方式将信息载在发射器上，以光波为载波透过光纤将讯号传递至远方，若距离较长，光纤则透过联结器(Connector)或接合器(splice)方式延长，最后到达光传感器端，在注重噪声与讯号比(S/N Ratio)情况下，并用clock recover的方式下将光讯号转回电讯号，而将信息解调回来。

光纤通信技术

光纤通信技术 摘要：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。 关键字：光纤；光纤通信器件；传输技术 Abstract: optical fiber communication is the carrier for the use of light, the optical fiber transmission medium as the message from one place to another means of communication. In 1966 the Chinese British doctor Gao Kun made an epoch-making the paper, he presented with cladding material quartz glass optical fibers, can be used as a communication medium. Since then, pioneered the field of optical fiber communication research. In 1977 the United States of America in Chicago being 7000 meters of two Telephone Bureau, first used successfully for multimode optical fiber optical fiber communication test. 85 micron band multimode fibers for the first generation of optical fiber communication system. 1981 has two telephone interoffice using 1.3 microns multimode fiber communication system, as the second generation of optical fiber communication system. In 1984 1.3 micron single-mode optical fiber communication system, namely the third generation of optical fiber communication system. In the late 80 's and 1.55 micron single-mode optical fiber communication system, namely the fourth generation of optical fiber communication system. Using WDM increase rate, light amplification growth propagation distance of the system, as the fifth generation of optical fiber communication system. The new system, the system of coherent optical fiber communication, has reached the field experimental level, will be applied. Optical soliton communication system can achieve extremely high speed, at the end of twentieth Century or the beginning of twenty-first Century may reach utility. In the system with optical fiber amplifier has the potential to achieve high speed and extremely long distance optical fiber communication. Keywords: optical fiber; optical fiber communication device; transmission technique 1 引言 光纤通信的发展极其迅速，至1991年底，全球已敷设光缆563万千米，到1995年已超过1100万千米。光纤通信在单位时间内能传输的信息量大。一对单模光纤可同时开通

现代光纤通信技术

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。

光纤通信技术介绍

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，

光纤通信系统的原理与分析

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)

浅谈现代光纤通信传输技术的应用

龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/e75769842.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。

光纤通信传输简介

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。

中国光纤通信网

中国光纤通信网 编辑本段简介 中国光纤通信网，是目前国内领先的光纤通信资讯类门户网站。随着我国目前三网融合和光纤到户的飞速发展，供用户交流的网上平台更少，专业的资讯比较分散。而中国光纤通信门户的开放，为行业内企业，用户，爱好者提供了一个在网络上的互相传递业界资讯，交换产品信息等提供了一个大型专业的平台。 编辑本段中国光纤通信网特点 信息交流，技术沟通，产品展示，资讯阅览，新闻订阅，供求关系，寻求商机，广告服务，会员提升，企业建站，个性建设，协会资料，展会资源，行业人才，商务代理等。 编辑本段中国光纤通信网优势 中国光纤通信网的优势在于以提供行业资讯，新闻，专业知识，无数的产品供求信息，以及开放式的运营模式，多样化的增值服务，人性化的版面设计等。使您能更好更领先的掌握行业中的动态，获取更多的商机。从而为广大光纤通信企业拓展网络业务，进军电子商务提供不易多得的良机与契机。 编辑本段网站导航 行业新闻政府企业产品国际 公司运营商制造商代理商 资讯技术文献标准术语 热点FTTH 三网融合物联网泛在网 网络建设规划设计认证研究 产品接入网城域网骨干网配套 商机供应求购合作招标 会展 协会 人才 网络案例 编辑本段行业背景：光纤通信的发展 光纤通信是现代通信网的主要传输手段，它的发展历史只有一二十年，已经历三代：短波长多模光纤、长波长多模光纤和长波长单模光纤．采用光纤通信是通信史上的重大变革，美、日、英、法等20多个国家已宣布不再建设电缆通信线路，而致力于发展光纤通信．中国光纤通信已进入实用阶段． 光纤通信的诞生和发展是电信史上的一次重要革命与卫星通信、移动通信并列为20世纪90年代的技术。进入21世纪后，由于因特网业务的迅速发展和音频、视频、数据、多媒体应用的增长，对大容量（超高速和超长距离）光波传输系统和网络有了更为迫切的需求。 光纤通信就是利用光波作为载波来传送信息，而以光纤作为传输介质实现信息传输，达到通信目的的一种最新通信技术。 通信的发展过程是以不断提高载波频率来扩大通信容量的过程，光频作为载频已达通信载波的上限，因为光是一种频率极高的电磁波，因此用光作为载波进行通信容量极大，是过去通信方式的千百倍，具有极大的吸引力，光通信是人们早就追求的目标，也是通信发展的必然方向。 光纤通信与以往的电气通信相比，主要区别在于有很多优点：它传输频带宽、通信容量大；传输损耗低、中继距离长；线径细、重量轻，原料为石英，节省金属材料，有利于资源合理使用；绝缘、抗电磁干扰性能强；还具有抗腐蚀能力强、抗辐射能力强、可绕性好、无电火花、泄露小、保密性强等优点，可在特殊环境或军事上使用。

光纤通信技术的现状及前景

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，

光纤通信网络的运行及维护途径

光纤通信网络的运行及维护途径 摘要：通信技术的快速发展为智慧城市、智慧交通以及工业物联网等行业发展 奠定了坚实的基础。尤其是5G移动通信技术的多样性应用场景，为各种信息传 递提供了可靠的技术保障。电力光纤网络优化设计直接关系到通信质量和通信效率，因此加强网络优化配置对于电力光纤网络发展起到积极促进作用。本文在此 基础上就电力光纤网络规划设计的相关作为做了一些探索，从而更好地促进移动 通信技术的发展。 关键词：光纤通信网络；运行维护；有效途径 1 引言 互联网信息时代下，通信速度和容量的提升成为时代主要命题，而通信技术的研究中传 输信息的效率和质量便是关键所在。光纤通信技术在通信当中的合理应用，促进了信息技术 的发展。针对光纤通信技术进行深入的研究，探讨其合理应用的方向，基于此提升光纤通信 技术的质量，为其未来的发展指明方向是具备现实意义的。 2 光纤通信网络运行维护的重要性 随着光纤通信网络技术的发展和应用，光纤通信网络已经基本完成了全球覆盖的应用程度，人们无论是生活还是工作都离不开光纤通信技术。随着光纤通信网络技术在人们生活工 作中的不断深入，人们的生活方式以及工作方式也随之有了一定的改变。例如由于光纤通信 网络的方便快捷的特性，人们在信息传输方面越来越依赖于光纤通信网络，在光纤通信网络 中汇集了大量的重要信息，甚至一些企业的机密以及政府的重要信息也都会借用光纤通信网 络来输送。由此可见，一旦光纤通信网络在运行中出现问题或者故障，不仅会对个人的生活 工作造成影响，而且会影响经济的发展和国家的建设。另外如果在光纤通信网络运行中发生 严重的故障导致信号中断，会影响用户的数据传输造成数据信息的丢失产生严重影响。如果 不及时进行维护则会大大提高这些事故的发生率，影响光纤通信网络运行的稳定。因此，一 定要加强对光纤通信网络的维护力度，将光纤通信网络运行中存在的问题进行全面的分析和 解剖，并能够采取科学的维护途径进行解决。 3 光纤网络通信规划与设计方式 3.1 通信拓扑结构的设计 电力光纤通信网络在设计过程中需要重点考虑到网络结构设计，架构设计的质量直接决 定了电力通信网络的通信效率和通信质量。在设计过程中需要加强对于系统架构的优化配置。一方面需要提高系统的冗余性，另外一方面要简化拓扑结构，减少信息在网络传输所需要的 时间，保障网络传输的时效性。这就需要规划设计人员在进行网络结构优化过程中，要重点 考虑到通信网络的拓扑架构。不同形式的拓扑架构适应的网络以及所承受的带宽也是存在着 很大的不同，一般常见的三种拓扑结构分别是：①星型拓扑结构；②链型拓扑结构；③环 形拓扑结构。不同结构的拓扑架构具有的特性也是不同的。这就需要结合着通信网络相关设 计参数来进行统筹设计。例如：如果选择星型拓扑架构作为通信网络的整体通信架构，这样 的架构优势在于系统安全性和稳定性强。能够很容易进行网络架构的调整和优化，从而保障 系统安全稳定运行。 3.2 电信通信网络中光纤通信技术的应用

无线光通信FSO技术简介

无线光通信FSO技术简介 FSO是光通信和无线通信结合的产物，是用小功率红外激光束在大气中传送光信号的通信系统，也可以理解为是以大气为介质的激光通信系统。 FSO有两种工作波长：850纳米和1550纳米。850纳米的设备相对便宜，一般应用于传输距离不太远的场合。1550纳米波长的设备价格要高一些，但在功率、传输距离和视觉安全方面有更好的表现。1550纳米的红外光波大部分都被角膜吸收，照射不到视网膜，因此，相关安全规定允许1550纳米波长设备的功率可以比850纳米的设备高两个等级。功率的增大，有利于增大传输距离和在一定程度上抵消恶劣气候给传输带来的影响。FSO和光纤通信一样，具有频带宽的优势，能支持155Mbps～10Gbps的传输速率，传输距离可达2～4公里，但通常在1公里有稳定的传输效果。 在基础网的建设方面，使用光纤技术的高速网络正在不断完善。与此同时，光空间通信方式作为高速网络最后一公里的宽带通信方式，近来正受到各方面的关注。特别是，在城市宽带网络建设中，由于市政建设基本定形，新设光纤的施工需要繁琐的市政批准。有些地方如跨铁路、公路的施工非常困难，该通信方式的实用化对城市高速宽带通信网络的建设不失为一种极其有效的方法。 光通信方式分为利用光纤技术的有线通信方式和利用光空间通信技术(Free - Space Optics：FSO)的无线通信方式两种。光空间通信方式是将自由空间作为传送媒体，主要用半导体振荡器做光源，以激光束的形式在空间传送信息。对该领域的开发研究曾经风行一时。 FSO技术的历史可追溯到20世纪60年代。1960年，梅曼发明了自然界不存在的红宝石振荡器，作为相干性光源使用。第二年，HE-Ne 振荡器在贝尔实验室开发成功。以后，1962年，又成功的开发了GaAIAs 半导体振荡器。1970年，GaAIAs振荡器在日本、美国以及前苏联实现了连续振荡。小型、高速且可调制半导体振荡器的出现成为光传送研究得以大幅度发展的契机。 自从发明振荡器后，很快就有人尝试将其用于室外光通信。在日本，从1965年开始，用1年多的时间，利用He-Ne振荡器，进行了6.3公里的折返传送实验，以比较光空间通信与微波通信的区别。另外，NTT公司从1970年到1973年，利用3年时间在东京都中心地区设置了4个路径，进行了距离在520m～2.5Km的传送实验。此次实验使用的是He-Ne振荡器(波长0.63μm)和半导体的LED(波长0.8μm)。实验报告表明，光源性质的不同造成的传播特性上的差异并非很大。同时，实验还表明，空中传播造成的偏振面的变动较少，且传播损耗的大小在很大程度上取决于视程。此后，由于低损耗的光纤的出现，使得光空间通信方面的研究纷纷转向光纤技术领域，光空间通信的研究受到了冷落。 最近几年，由于光空间通信所需要的各种设备的价格下降导致光空间通信装置本身的价格降低，同时，光空间通信所持有的简便性、宽带性、无电磁干扰性、无需申请市政批准等特性，使得这种通信方式重新受到广泛的关注。 任何一种技术都有其局限性，光空间通信方式是在空中以激光束方式传播信号，需在可视距离内进行通信，并易受气象条件等因素的影响。