光纤通信窃听及其检测技术探讨
引言随着现代社会对光纤网络通信的依赖性不断增强，光纤通信的保密性已成为许多领域内通信业务关注的重点之一。随着光通信技术的快速发展，光纤传输数据的能力变得越来越强，光纤到户的进程也在积极推进。与此同时，针对光纤信号的窃听技术也日趋成熟，对光纤通信进行全程实时窃听已不存在技术障碍，光纤通信的所谓"天然"保密性已不再有效，所有这些因素都促使光纤通信窃听及其检测技术成为人们关注的重点。由于传统的光缆线路监测方法根据光功率的变化来反映传输线路的变化状况，但是这并不能有效地起到检测窃听的效果。比如，如果一个光纤信道的功率在减小，与此同时，其他光纤信道的功率在增加，总的功率可能保持不变，这样就很难有效地检测信道变化的真实情况。因此，在深入研究传统检测手段有效性的同时，探讨新型的检测技术也具有十分重要的实际意义。 1 光纤窃听方法通过改变光纤的某些物理特性可以获得在光纤中传输的信号，但是大部分窃听手段都将对光纤信号产生一定的可以被检测出来的破坏性影响。根据是否对光纤或光纤信号产生破坏性影响来区分，光纤窃听可以分为隐蔽窃听和非隐蔽窃听两类。目前，光纤窃听的方法主要包括光纤弯曲法、V 型槽切口法、散射法、光束分离法、渐近耦合法等[1-2]。(1) 光纤弯曲法(Fiber Bending) 将裸纤适当地弯曲，迫使在其中以完全反射方式前进的光信号的传输路径发生改变，并泄露部分信号到光纤外面，，泄露的光信号能量取决于弯曲半径和夹角，通过检测在弯曲处泄露的光信号，实现对光纤信号的窃听。光纤弯曲法是最容易实现的隐蔽窃听方式，利用光纤弯曲损耗辐射出的约1% 光功率就可以将源信号恢复出来[3]。图1 光纤弯曲法示意这种方法对源信号没有影响，也不需要破坏光纤，因此隐蔽性强。对于具有较高分辨率的光纤弯曲法窃听器，由于引入的信号衰减十分微小，利用实时的全在线网络监控器和测试仪器也很难识别出来。(2) V 型槽切口法(V-grooves) V 型槽切口法是通过一个接近纤心的V 型槽导出光纤信号进行窃听的方法。它要求V 型槽的切面与光纤信号传输方向之间的夹角大于完全反射的临界角。当达到这个条件后，在保护层中传输的部分信号和在V 型槽切面发生迭加效应的信号发生完全反射，导致信号通过光纤边界泄露。由于这种窃听方法导致的信号衰减很小，因此很难被发现。V 型槽切口法需要精确的切割和切面抛光设备，窃听部署需要持续较长时间，因此，光纤保护层的切割和抛光过程将面临被发现的危险。(3) 散射法(Scattering) 散射法是采用光纤Bragg 光栅技术实现的一种隐蔽窃听方法，它采用一个紫外光激态激光器产生紫外光的迭加并影响目标光纤信号，通过在目标光纤纤心形成的Bragg 光栅反射出的一部分光信号实现对目标光纤的隐蔽窃听，。图2 散射法示意散射法是目前最先进的光纤窃听技术，常规的网络检测和监控手段都很难识别这种窃听行为。散射法不需要对光纤进行弯曲、切割或抛光，但是它需要更精密的窃听设备并且部署非常困难，比如产生有效的外部干扰干涉光束，并在目标光纤纤心产生光栅耀斑都需要精密的控制技术，而对于光栅耀斑反射出的光信号的检测也需要精密的检测技术。(4) 光束分离法(Splitting) 光束分离法是一种需要切断光纤的窃听方法，即切断光纤并接入光分束器，。使目标信号分为两个完全相同的信号，其中一个信号仍然在原来的光纤中传输，另一个信号被窃听。这种方法通常都将造成几分钟的光纤通信中断。因此，光束分离法是一种非隐蔽窃听方法，很容易被发现。图3 光束分离法示意(5) 渐近耦合法(Evanescent Coupling) 渐近耦合法首先抛光光纤的保护层，使窃听光纤纤心尽可能贴近目标光纤纤心，通过减少保护层的反射引出部分信号到窃听光纤里面，。图4 渐近耦合法示意由于光纤纤心非常细，实施这种方法非常困难，又由于光纤的保护层被抛光将产生1~2 dB 的光纤损耗，因此很难实现隐蔽的窃听。以上几种窃听光纤信号的方法都可以通过一些技术手段得到光纤信号，特别是光纤弯曲法、V 型槽切口法，能够实现隐蔽窃听，又由于实施相关窃听相对容易一些，因此具有较高的实战
应用价值。但是，如何隐蔽地精确部署窃听装置，如何探测和分析导出的部分微弱光信号并获得有用的信息，是各种窃听方法必须解决的关键问题。相应地，如何快速精确地检测一些精确部署的窃听( 比如光纤弯曲法只需要光束的1% 左右，甚至更少的信号能量) 是光纤通信安全必须解决的实际问题。 2 光纤检测技术由于信道故障和严重的信号损耗都将引起网络拥塞或大量业务流量的丢失。因此，建立快速检测和恢复策略，实现对网络态势的实时监控，并对恶意入侵和光学参数的内在衰减事件进行快速响应，对未来光纤网络的正常运行和安全保障将起十分重要的作用。各种人为和自然因素( 包括信道衰减、故障或被攻击等) 对光纤信号的影响，包括衰减、串扰、色散和损耗、相位漂移、抖动等，这些影响的直接结果是导致BER、SNR、噪声因子、信号能量水平、带宽扩展等性能变化，并且表现出一定的可以分辨的特点。一般情况下，由信道衰减引起的信号功率波动和BER 变化等是一个渐变的温和的过程；故障将突然导致通信中断等突发情况；安装窃听装置的过程中将引入突发误码和突发功率波动，当窃听装置部署完毕后误码和功率波动将在一个新的水平上温和变化。这些特性是光纤窃听检测的基础，下面对目前常用的检测仪器和检测方法进行介绍。(1) 光测试仪光测试仪是一种应用广泛的测量光信号衰减或损耗的仪器。它包含一个可以产生各种波长的高精度光信号的光源、一个可控的高分辨率的光功率计，通过比较发出和接收到的光信号功率值可以得到特定光纤信道的光损耗。光测试仪记录特定光纤的历史损耗数据，通过比较当前信号的损耗情况与相应历史数据可以发现一些可能与主动入侵相关的行为。光测试仪比较适宜于检测一些简单的并且会导致较大信号损耗的窃听行为。
(2) 光时域反射仪(OTDR) OTDR 的原理是通过精确地发射各种波长的有规律的光脉冲并测量反射光信号返回的时间和反射光信号的强度来分析光纤信道情况。通过跟踪反射光信号的时间和强度，OTDR 能够确定光环路的完整路径。另外，OTDR还可以识别光纤断路的距离。通过测试和保存OTDR 的参数，终端用户可以监控光路的变化并识别任何可能的光路入侵。由于OTDR( 包括偏振OTDR) 能够识别不连续的损耗，可以检测双折射、压力和其他由窃听引起的光信号变形等，因此，具有检测光纤断裂、弯曲、异常损耗和各种窃听等异常情况的能力。通常情况下，对光缆保护层进行切割必然会使光纤应力发生改变或产生微弯等效应，因此，通过对光纤受到的微扰进行监测或对光纤传输链路的损耗进行监测，可以检测一些窃听行为。OTDR 测试反射事件，反射事件表现为在OTDR 探测曲线上存在反射的非连续的突然增强，它对应于光纤发生变化的地点。但是，任何OTDR 探测曲线都存在事件盲区，在事件盲区内不能确定事件的确切位置。对于光信号泄漏这样的非反射事件，OTDR 探测到的只是连续的损耗，没有明显的不连续探测信号的突变，事件的盲区比较大。因此，OTDR 检测也存在一定的局限性。目前广泛采用的方法是通过分析信道BER 和功率波动特点识别信道是否被攻击，这种方法需要对BER 和功率波动进行持续的跟踪和统计，因此实时性不太高。为了提高检测的实时性和有效性，通常需要综合部署多种检测和应对策略，比如综合利用分布式光纤光栅传感网络技术，通过实时监测光纤保护层的压力、温度、完好性等指标的变化达到实时有效监测的目的。 3 能够防御光纤窃听的新技术光纤可以被窃听，针对光纤通信的窃听事件也时有发生，一个实际问题就是如何从技术上防止光纤被窃听而造成的敏感信息泄露。目前，比较实用的光纤信号保护手段主要有无规律载波光纤通信技术、基于混沌保密的光纤通信方式和光纤信道加密技术等。使用这些技术，可以在一定程度上增强光纤信号的保密性，这种信息保护方式对于业余窃听爱好者来说可能是一筹莫展，但是它对具有超强计算和分析能力的专业窃听机构并不能提供完全的保密性。根据量子力学基本原理，未知量子态测不准并且不能精确克隆，窃听将不能得到确定的有效信息，并且任何针对量子信号的窃听都将不可避免地留下可检测的痕迹。基于量子信号的这种特性，人们已成功发展了一个新型的保密通信技术，即量子密钥协商(QKD)[4]。QKD的基本思想是：首先进行量子数据传输；然后检测量子传输过程是否被窃听，如果被窃听就放弃已传输的量子数据，否
则根据量子编码特点从该量子数据中提取少量的安全的共享数据作为密钥。但是在目前的技术水平下，QKD 的通信速率、距离以及与传统网络的兼容性等还存在一定的局限性[5]，因此还很难广泛投入使用。实际上，由于窃听量子信号将不可避免地引入一定的不可消除的突发量子误码和量子数据丢失，这为设计基于量子特性的量子窃听检测系统提供了良好的条件。又由于窃听检测系统对通信速率和组网无特殊的依赖性，因此，量子窃听检测技术将为光纤窃听检测提供新型的解决方案。 4 结语随着光纤通信技术的快速发展，在光纤传输数据能力变得越来越强的同时，针对光纤信号的窃听技术也日趋成熟，光纤通信的所谓"天然"保密性已不再有效。因此，积极研究能够防范针对光纤信道的各种窃听的新型监测技术( 特别是量子窃听检测技术) 对国家重要领域内的光纤通信保密具有重要的实际意义。
浅谈光纤通信技术的发展及其应用 发表时间：2016-11-02T16:56:20.480Z 来源：《基层建设》2016年14期作者：张运器 [导读] 摘要：随着社会的发展和时代的进步，我国的综合国力逐渐增强，人们对通信的技术和质量也有了更高的要求。 广州市奇成通信技术服务有限公司 摘要：随着社会的发展和时代的进步，我国的综合国力逐渐增强，人们对通信的技术和质量也有了更高的要求。光纤通信作为新兴技术被广泛的应用在各国各行业的科技领域中，尤其是在电信网络中起着不可忽视的作用，在我国的通信行业中，光纤通信技术占据着主要的作用。光纤通信技术不仅能在通信主干路中得到应用，还能在电力通信的控制系统中得到应用，对工业进行控制和检测，为通信行业带来了很大的积极作用，为通信行业的发展和进步奠定了基础。 关键词：光纤通信技术；发展趋势；通信行业；应用 虽然光纤通信技术被广泛的应用在各国的通信行业中，但是光纤通信技术的使用历史并不是很长，早在二十世纪就有科学家对光纤通信进行了探索，但由于极高的造价导致研究不得不中断。光纤通信技术使通信行业得到了前所未有的发展，现阶段光纤通信的技术取得了得到了很大的提高，不断得到补充的新技术使我国通信行业的能力得到了极大的提高，使全国的大部分地区都实现了光纤通信技术的应用。只有良好的利用光纤通信，不断的提高光纤通信的技术才能使我国的通信行业得到长足的发展。 一、光纤通信的特点 光纤通信能够获得广泛的应用和发展主要是因为其具有多方面的特点，从而得到了更多人们和行业的重视。第一，光纤通信拥有很宽的传输频带，使通信的容量大大增加。和铜线、电缆等传输方式相比，光纤通信的带宽很大，现阶段我国还使用了密集波分复用的技术，此技术也使光纤的传输容量得到了极大提高。第二，拥有较长的中继距离，光纤通信的损耗很小，这个特点在传统的微波传输中难以得到体现。在较长的传输线路中，能够有效的将中继站数量控制在最小，使传输的成本得以降低。第三，拥有较好的保密性能并伴有强大的抗干扰能力。在进行光纤传输时，光波导结构会使光信号得到很好的限制，即使在特殊的地区渗漏的光波量也极小，使信号得到更好的保护。第四，光纤通信具有极高的传输质量。在外界环境等因素改变时，光纤通信不会受其影响，拥有很强的适应能力，使传输的信号以高质量被传输到需要的地方。第五，有效的节约了成本。制作光纤的原材料是石英玻璃，基础材料则为二氧化硅，这种原材料的价格较低，我国拥有丰富的原材料，使用这种材料能有效的节约金属的使用量，有效的节约了成本。第六，使用较灵活。光纤拥有很轻的重量，而且规格比较小，在进行光纤维护和施工时，传输和铺设都及其方便，并且能够在水底和架空时进行铺设。 二、光纤通信技术的发展 （一）由光入网的发展趋势 在我国光纤通信技术的发展过程中，由光入网一直是一个难题的，但在今后的光纤通信技术发展正，由光入网是其必须实现的发展趋势。通过技术的发展，由光入网趋势将在我国光纤通信技术中得以实现，将会成为网络中不可缺少的一项环节，由光入网将使通信行业实现网络化和智能化。另外，我国还有很多使用铜线进行通信的现象，铜线和光纤相比还存在很大的技术反差。在这种现在存在的同时，接入网络就显得尤为重要，是我国通信行业得到真正发展的一个非常重要的节点。通过实现光纤的接入网能使存在的问题得以解决。除了这种情况以外，还要适当的使各地的节点和与网络结构的适应度得到减少，这样能在一定程度上扩大覆盖率，从而使故障率和维修产生的费用都得到相应的减少。 （二）光纤通信技术的新一代光纤 由于社会的不断进步和发展，各行业都得到了不同程度的提高，业务量等数据都在不断的增长。电信网络也跟随着这一形式向下一个光纤通信技术的方向不断努力，这一新技术要遵循着可持续发展的目标。要想真正实现新一代的光纤技术就要拥有超大容量的光缆，光缆的组成为逛到纤维。大容量的光缆和传统的光缆相比具有很多的优点，不仅能够适应网络业务的超长距离，还要拥有良好的稳定性。根据这种要求，我国通信行业的技术人员已经研发出了新型的光纤，光纤具有不同的型号，例如，G.655光纤和全波光纤等。这样的光纤能够适合干线网和城域网的不同需要，根据不同需要制定不同的光纤，更有效的促进了其传输质量和速度，使光纤通信技术得到了真正的提高和发展。 （三）实现波分复用系统 在我国的通信行业中，传统的手段是利用电分复用系统对信号进行传输，随着时代的进步，这种传统的方法已经不能适应人们的需求，逐渐的对电分复用系统进行取代，波分复用系统将会得到人们的广泛应用。虽然波分复用系统得到了应用，但还是存在很多的问题。在进行200纳米光纤进行宽带传输时，利用率会极其低，使用了波分复用系统能有效的解决此类问题的发生，它能将很多个不同的波长使用同一时间进行同时传输，这样就使传输的容量得到提高。实现波分复用系统的优点具体表现在以下几个方面：第一，波分复用能有效的对信号功率和徐律进行脱钩处理，使通信不再受到传统关节点的影响。第二，波分复用系统能和光纤进行配合使用，从而使光纤的传输效率得到很大的提高，增加了资源的利用率。第三，运用波分复用系统能够节省大量的光纤，同时也使通信所产生的成本得到了减少。 三、光纤通信技术的应用 （一）光纤通信技术在电力通信行业中的应用 电力通信主要是要实现电网的商业化、现代化和自动化，电力通信是安全系统和自动化系统进行稳定工作的基础和前提，电力通信能够实现电力市场的现代化管理和运营商业化，为电力市场提供了很多的技术保障和支持。光纤通信技术在电力通信领域有着很大的应用，起初只是提供了传统的管道、架空和地埋等技术方法，对普通的电缆进行铺设这样能使电信部门的光纤通信网络逐渐实现系统化。随着光纤技术的不断进步和发展，光纤通信能够实现信号的大容量传输且损耗非常小，根据这种特点被电力通信部门应用，并受到了业界的一直好评。 （二）光纤通信技术在智能交通领域的应用 交通管理在我国越来越受到重视，智能交通的目的就是将交通管理和运营等方面的工作进行信息化管理，其核心的内容则是信息采集、信息的传输和信息的处理，通过对信息的综合运用能使交通系统实现准确且高效的运输管理体制。在智能交通中应用光纤通信技术主要是实现收费联网和监控等各录像数据和信息的传递，使交通系统更加稳定的运行，为公路等交通的安全和通常奠定了基础，进一步促进
本科毕业论文 题目基于光纤通信的量子安全通信专业 作者姓名 学号 单位
指导教师 2017 年 5 月 原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究取得的成果。除文中已经引用的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得聊城大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均在文中以明确的方式表明。本人承担本声明的相应责任。
学位论文作者签名：日期：指导教师签名:日期：
目录 摘要 Abstract 第1章绪论 (4) 1.1选题背景 (4) 1.2国内外研究现状 (5) 第2章量子密码学的物理基础 (6) 2.1量子态叠加原理 (6) 2.2量子相干性 (6) 2.3测不准原理 (7) 2.4量子不可克隆定理 (7) 2.5量子纠缠性 (7) 第3章连续变量量子密码通信基础 (7) 3.1连续变量量子密钥分发光路 (8) 3.2分光电路实验过程 (9) 第4章高斯调制 (9) 4.1高斯态制备 (9) 4.2信号测量 (10) 4.2.1平衡零差检测 (10) 4.2.2平衡外差检测 (10) 结论 (10) 参考文献 (11)
摘要 随着信息手段在人类生产、生活当中得到广泛使用，通讯的安全得到前所未有的关注，人们愈来愈重视通信的安全。传统密码通信的安全性，是基于数学问题的难以求解，现在大规模集成电路计算机受限于本身物理的特性，运行速度有限，难于求解这类大数问题。然而量子计算机的出现，打破了传统密码通信安全的大门，大数分解问题量子计算机短时间内就能够破解，原有密码通信体制将不够安全。量子密码通信应运而生。本文介绍了经典密码通信及其缺陷，进而引出量子密码通信的必要性。介绍了连续变量量子密钥分配和连续变量量子密集编码的研究进展。介绍了量子密码学的理论基础，对量子态的基本性质、福克斯态、相干态、纠缠态、么正变换、密度算子作了介绍。介绍了量子密码学信息论必备的基础知识，如香农熵、冯诺依曼熵、Holevo界。介绍了连续变量量子密码通信基础知识。介绍了高斯调制CVQKD的实验方案、理论安全分析模型、窃听者常用的攻击方式、数据协商形式、高斯态辛本征值的求解。 关键词：光钎通信；信息安全；量子密码
光纤通信技术特点和发展
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
光纤通信课后第2章习题答案
第2章 复习思考题 参考答案 2-1 用光线光学方法简述多模光纤导光原理 答：现以渐变多模光纤为例，说明多模光纤传光的原理。我们可把这种光纤看做由折射率恒定不变的许多同轴圆柱薄层n a 、n b 和n c 等组成，如图 2.1.2（a ）所示，而且 >>>c b a n n n 。使光线1的入射角θA 正好等于折射率为n a 的a 层和折射率为n b 的b 层的交界面A 点发生全反射时临界角()a b c arcsin )ab (n n =θ，然后到达光纤轴线上的O'点。而光线2的入射角θB 却小于在a 层和b 层交界面B 点处的临界角θc (ab)，因此不能发生全反射，而光线2以折射角θB ' 折射进入b 层。如果n b 适当且小于n a ，光线2就可以到达b 和c 界面的B'点，它正好在A 点的上方（OO'线的中点）。假如选择n c 适当且比n b 小，使光线2在B '发生全反射，即θB ' >θC (bc) = arcsin(n c /n b )。于是通过适当地选择n a 、n b 和n c ，就可以确保光线1和2通过O'。那么，它们是否同时到达O'呢？由于n a >n b ，所以光线2在b 层要比光线1在a 层传输得快，尽管它传输得路经比较长，也能够赶上光线1，所以几乎同时到达O'点。这种渐变多模光纤的传光原理，相当于在这种波导中有许多按一定的规律排列着的自聚焦透镜，把光线局限在波导中传输，如图2.1.1（b ）所示。
图2.1.2 渐变（GI）多模光纤减小模间色散的原理 2-2 作为信息传输波导，实用光纤有哪两种基本类型 答：作为信息传输波导，实用光纤有两种基本类型，即多模光纤和单模光纤。当光纤的芯径很小时，光纤只允许与光纤轴线一致的光线通过，即只允许通过一个基模。只能传播一个模式的光纤称为单模光纤。用导波理论解释单模光纤传输的条件是，当归一化波导参数（也叫归一化芯径） V时，只有一种模式，即基模01LP（即零次模，.2 405 N= 0）通过光纤芯传输，这种只允许基模01LP传输的光纤称为单模光纤。 2-3 什么叫多模光纤？什么叫单模光纤 答：传播数百到上千个模式的光纤称为多模（MultiMode，MM）光纤。 2-4 光纤传输电磁波的条件有哪两个 答：光纤传输电磁波的条件除满足光线在纤芯和包层界面上的全反射条件外，还需满足传输过程中的相干加强条件。
光纤通信技术论文 论光纤通信技术的特点和发展趋势 摘要：光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中，还可以应用在电力通信控制系统中，进行工业监测、控制，而且在军事领域的用途也越来越为广泛。光纤通信技术作为信息技术的重要支撑平台，在未来信息社会中将起到十分重要的作用。本文探讨了光纤通信技术的主要特征及发展趋势。 关键词：光纤通信技术特点发展趋势接入技术 引言 近年来随着传输技术和交换技术的不断进步，核心网已经基本实现了光纤化、数字化和宽带化。同时，随着业务的迅速增长和多媒体业务的日益丰富，使得用户住宅网的业务需求也不只局限于原来的语音业务，数据和多媒体业务的需求已经成为不可阻挡的趋势，现有的语音业务接入网越来越成为制约信息高速公路建设的瓶颈，成为发展宽带综合业务数字网的障碍。 1.光纤通信技术定义 光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信力式。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，光纤之间的中绕非常小，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。 2.光纤通信技术的特点 2.1 频带极宽，通信容量大。 光纤的传输带宽比铜线或电缆大得多。对于单波长光纤通信系统，由于终端设备的限制往往发挥不出带宽大的优势。因此需要技术来增加传输的容量，密集波分复用技术就能解决这个问题。 2.2 损耗低，中继距离长。 目前，实用的光纤通信系统使用的光纤多为石英光纤；此类光纤损耗可低于0.20dB/km，这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低，因此，由其组成的光纤通信系统的中继距离也较其他介质构成的系统长得多。如果将来使用非石英极低损耗传输介质，理论上传输的损耗还可以降到更低的水平。这就表明通过光纤通信系统可以减少系统的施工成本，带来更好的经济效益。 2.3 抗电磁干扰能力强。
红色：重点、绿色：了解 第1章 1、光纤通信的基本概念：以光波为载频，用光纤作为传输介质的通信方式。光纤通信工作波长在于近红外区：0.85～2.00μm的波长区，对应频率: 167～375THz。 对于SiO2光纤，在上述波长区内的三个低损耗窗口，是目前光纤通信的实用工作波长，即0.85μm、 1.31μm 1.55μm及 1.625μm 2、光纤通信系统的基本组成：P5 图1-3 目前采用比较多的系统形式是强度调制/直接检波（IM/DD）的光纤数字通信系统。该系统主要由光发送设备（光发射机）、光纤传输线路、光接收设备（光接收机）、光中继器以及各种耦合器件组成。 各部件功能： 电发射机：对来自信源的信号进行模/数转换和多路复用处理； 光发送设备：实现电/光转换； 光接收机：实现光/电转换； 光中继器：将经过光纤长距离衰减和畸变后的微弱光信号放大、整形、再生成具有一定强度的光信号，继续送向前方，以保证良好的通信质量。 3、光纤通信的特点：（可参照P1、2） 优点：（1），传输容量大。（2）传输损耗小，中继距离长。 （3）保密性能好：光波仅在光纤芯区传输，基本无泄露。 （4）抗电磁干扰能力强：光纤由电绝缘的石英材料制成，不受电磁场干扰。（5）体积小、重量轻。（6）原材料来源丰富、价格低廉。 缺点：1）弯曲半径不宜过小；2）不能远距离传输；3）传输过程易发生色散。 4、适用光纤：P11 G.652 和G.654：常规单模光纤，色散最小值在1310nm处，衰减最小值在1550nm 处。常见的结构有阶跃型和下凹型单模光纤。 G.653：色散位移光纤，色散最小值在1550nm处，衰减最小值在1550nm处。难 以克服FWM混频等非线性效应带来的影响。 G.655：非零色散光纤，色散在1310nm处较小，不为0；衰减最小值在1550nm 处。可以尽量克服FWM混频等非线性效应带来的影响。 补充：1、1966年7月，英籍华人（高锟）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。 2、数字光纤通信系统有准同步数字体系（PDH）和同步数字体系（SDH）两种传输体制。
光纤通信技术的发展及趋势 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。 1、导言 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。 2、光纤通信技术的发展历史总结
近十几年来，光纤通信技术有了长足的进展，其中的新技术也不断被发掘，大大提高了传统意义上的通信能力，这使得光纤通信技术在更大的范围内得到了应用。 光纤通信技术是指把光波作为信息传输的载波，以光纤作为信息传输的媒介，将信息进行点对点发送的现代通信方式。光纤通信技术的诞生及深入发展是信息通信史上一次重要的改革。光纤通信技术从理论提出到工程领域的技术实现，再到今天高速光纤通信的实现，前后经历了几十年的时间。 上世纪六十年代开始的光纤通信技术最开始起源于国外，当时研制的光纤损耗高达400分贝/千米，后来，英国标准电信研究所提出，在理论上光纤损耗能够降低到20分贝/千米，然后，日本紧接着研制出通信光纤的损耗是100分贝/千米，康宁公司基于粉末法研制出了损耗在20分贝/千米以下的石英光纤，到最近的掺锗石英光纤的损耗降低至0. 2分贝/千米，已经接近了石英光纤理论上提出的损耗极限。 由以上光纤通信技术的发展历程，可以把光纤通信技术分为大致五个阶段，即850纳米波段的多模光波，到1310纳米多模光纤，到1310纳米单模光纤，再到1550纳米单模光纤，最后是长距离进行传输的光纤通信技术。 3、光纤通信技术的现状研究
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)
光纤通信技术的发展与应用 一、光纤通信的应用背景 通信产业是伴随着人类社会的发展而发展的。追溯光通信的发展起源，早在三千多年前，我国就利用烽火台火光传递信息，这是一种视觉光通信。随后，在1880年贝尔发明了光电话，但是它们所传输的信息容量小，距离短，可靠性低，设备笨重，究其原因是由于采用太阳光等普通光源。之后伴随着激光的发现，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。 二、光纤通信的技术原理 光纤即光导纤维，光纤通信是指利用光波作为载波，以光纤作为传输介质将要传输的信号从一处传至另一处的通信方式。其中，光纤由纤芯、包层和涂层组成。纤芯是一种玻璃材质，以微米为单位，一般几或几十微米，比发丝还细。由多根光纤组成组成的称之为光缆。中间层称为包层，根据纤芯和包层的折射率不同从而实现光信号传输过程中在纤芯内的全反射，实现信号的传输。涂层就是保护层，可以增加光纤的韧性以保护光纤。
光纤通信系统的基本组成部分有光发信机、光纤线路、光收信机、中继器及无源器件组成。光发信机的作用是将要传输的信号变成可以在光纤上传输的光信号，然后通过光纤线路实现信号的远距离传输，光纤线路在终端把信号耦合到收信端的光检测器上，通过光收信端把变化后的光信号再转换为电信号，并通过光放大器将这微弱的电信号放大到足够的电平，最终送达到接收端的电端完成信号的输送。中继器在这一过程中的作用是补偿光信号在光纤传输过程中受到的衰减，并对波形失真的脉冲进行校正。无源器件的作用则是完成光纤之间、光纤与光端机之间的连接及耦合。其原理图如图1所示： 通过信号的这一传输过程可以看出，信号在传输过程中其形式主要实现了两次转换，第一次即把电信号变成可在光纤中传输的光信号，第二次即把光信号在接收端还原成电信号。此外，在发信端还需首先把要传输的信号如语音信号变成可传输的电信号。 三、光纤通信的特点 1.抗干扰能力强。光纤的主要构成材料是石英，石英属绝缘材料的范畴，绝缘性好，有很强的抗腐蚀性。而且在实际应用过程中它受电流的影响非常小，因此抗电磁干扰的能力很强，可以不受外部环境的影响，也不受人为架设的电缆等的干扰。这一特性相比于普通无线
光纤通信技术发展历程、特点及现状
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学号：20085044013 本科学年论文 学院物理电子工程学院 专业电子科学与技术 年级2008级 姓名王震 论文题目光纤通信技术发展历程、特点及现状 指导教师张新伟职称讲师 成绩
2012年1月10日 目录 摘要 (1) Abstract (1) 绪论 (1) 1光纤通信发展历程 (1) 1.1 世界光纤通信发展史 (1) 1.2 中国光纤通信发展史 (2) 2 光纤通信技术的特点 (3) 2.1 频带极宽，通信容量大 (3) 2.2 损耗低，中继距离长 (3) 2.3 抗电磁干扰能力强 (3) 2.4 无串音干扰，保密性好 (3) 3 不断发展的光纤通信技术 (3) 3.1 SDH系统 (3) 3.2 不断增加的信道容量 (3) 3.3 光纤传输距离 (4) 3.4 向城域网发展 (4) 3.5 互联网发展需求与下一代全光网络发展趋势 (4) 4 结束语 (4) 参考文献 (4)
光纤通信技术发展历程、特点及现状 摘要：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。光纤通信是以其传输频带宽、通信容量大、中继距离长、损耗低特点，并具有抗电磁干扰能力强，保密性好的优势，光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中，还可以应用在电力通信控制系统中，进行工业监测、控制，而且在军事领域的用途也越来越为广泛。光纤通信技术正朝着超大容量、超长距离传输和交换、全光网络方向发展。 关键词：光纤通信；发展历程；特点；发展现状 绪论 光纤通信技术已成为现代通信的主要通信方式，在现代信息网中起着非常重要的作用，随着信息技术的发展，大容量光纤通信网络的建设，光电子技术将起到越来越重要的作用。光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命。有专家预测，21世纪将是“光子世纪”，十年内，光子产业可能会全面取代传统电子工业，成为本世纪最大的产业。光纤通信又进入了一个蓬勃发展的新时期，而这一次发展将涉及信息产业的各个领域，其范围更广，技术更新，难度更大，动力更强，无疑将对21世纪信息产业的发展和社会进步产生巨大影响。 1 光纤通信发展历程 1.1 世界光纤通信发展史 光纤的发明，引起了通信技术的一场革命，是构成21世纪即将到来的信息社会的一大要素。 1966年出生在中国上海的英籍华人高锟，发表论文《光频介质纤维表面波导》，提出用石英玻璃纤维（光纤）传送光信号来进行通信，可实现长距离、大容量通信。于1970年损失为20db/km的光纤研制出来了。据说康宁公司花费3000万美元，得到30米光纤样品，认为非常值得。这一突破，引起整个通信界的震动，世界发达国家开始投入巨大力量研究光纤通信。1976年，美国贝尔实验室在亚特
光纤通信技术的发展史及其现状 【内容摘要】 光纤通信符合了高速度、大容量、高保密等要求，但是，光纤通信能实际应用到人类传输信息中并不是一帆风顺的，其发展中经历了很多技术难关，解决了这些技术难题，光纤通信才能进一步发展。 本文从光源及传输介质、光电子器件、光纤通信系统的发展来展示光纤通信技术的发展。 【关键词】 光纤通信技术光纤光缆光有源器件光无源器件光纤通信系统 【正文】 光自身固有的优点注定了它在人类历史上充当不可忽略的角色，随着人类技术的发展，其应用越来越广泛，优点也越来越突出。 光纤通信是将要传送的图像、数据等信号调制到光载波上，以光纤作为传输媒介的通信方式。作为载波的光波频率比电波频率高得多，作为传输介质的光纤又比同轴电缆或波导管的损耗低得多，因此相对于电缆通信或微波通信，光纤通信具有许多独特的优点。 将优点突出的光纤通信真正应用到人类生活中去，和很多技术一样，都需要一个发展的过程。 一、光纤通信技术的形成 (一)、早期的光通信 光无处不在，这句话毫不夸张。在人类发展的早期，人类已经开始使用光传递信息了，这样的例子有很多。 打手势是一种目视形式的光通信，在黑暗中不能进行。白天太阳充当这个传输系统的光源，太阳辐射携带发送者的信息传送给接收者，手的动作调制光波，人的眼睛充当检测器。 另外，3000多年前就有的烽火台，直到目前仍然使用的信号灯、旗语等都可以看作是原始形式的光通信。望远镜的出现则又极大地延长了这类目视形式的光通信的距离。 这类光通信方式有一个显著的缺点，就是它们能够传输的容量极其有限。 近代历史上，早在1880年，美国的贝尔（Bell）发明了“光电话”。这种光电话利用太阳光或弧光灯作光源，通过透镜把光束聚焦在送话器前的振动镜片上，使光强度随话音的变化而变化，实现话音对光强度的调制。在接收端，用抛物面反射镜把从大气传来的光束反射到硅光电池上，使光信号变换为电流传送到受话器。 光电话并未能在人类生活中得到实际的使用，这主要是因为当时没有合适的光源和传输介质。其所利用的自然光为非相干光，方向性不好，不易调制和传输；而以空气作为传输介质，损耗会很大，无法实现远距离传输，又易受天气影响，通信极不稳定可靠。
关于光纤传声及窃听技术的感 周二下午的大物演示实验之行给我带来了颇多感慨。和上学期不同的是，这次的演示实验主要是关于光学方面的部分内容。 三点四十五实验准时开始，老师首先介绍的是光栅干涉仪及其在高精度测量中的应用；紧接着的是关于光纤、偏振等内容；然后是法拉第效应、电光效应、光的傅里叶变化、光的多普勒效应等等。光学的魅力让我惊叹，但让我印象最深的还是光纤传声及其应用部分。在演示实验之后我翻阅了部分资料文献查阅了有关光纤传声的知识，对其进行了更深一步的了解。 首先是演示实验时所见到的光纤传声的设备。光纤传声演示装置，它包括音频输入口，外接电源，电池，电路板，电源开关，光纤头，光敏电阻，扬声器。光讯号发射器前端有一光纤发射头，光讯号接收器有光敏电阻。本发明利用收音机或话筒的信号通过音频输入口，经过电路板放大，再通过光纤发射头输出光信号，光敏电阻接收到光信号，通过电路板转换成电流信号并放大，从扬声器还原出收音机或话筒的声音。该电路结构简单，操作方便，效果良好。 而光纤传声的原理很简单，当光纤受到一点很微小的外力作用时，就会产生微弯曲，而其传光能力发生很大的变化。声音是一种机械波，它对光纤的作用就是使光纤受力并产生弯曲，通过弯曲就能够得到声音的强弱。 简单的原理却在很多方面有着很广的应用。传声器的通信应用包括光纤麦克风传声技术等等，都和我们的生活有联系。其中最让人产生兴趣去探讨的便是光纤通信窃听技术。然而，随着现代社会对光纤网络通信的依赖性不断增强，光纤通信的保密性已成为许多领域内通信业务关注的重点之一。 在光纤传声的诸多应用中，光纤传声的窃听与反窃听是最近发展比较快的领域。随着光通信技术的快速发展，光纤传输数据的能力变得越来越强，光纤到户的进程也在积极推进。与此同时，针对光纤信号的窃听技术也日趋成熟，对光纤通信进行全程实时窃听已不存在技术障碍，光纤通信的所谓"天然"保密性已不再有效，所有这些因素都促使光纤通信窃听及其检测技术成为人们关注的重点。 对于光纤通信窃听，最基本的是其原理。各种人为和自然因素( 包括信道衰减、故障或被攻击等) 对光纤信号的影响，包括衰减、串扰、色散和损耗、相位漂移、抖动等，这些影响的直接结果是导致BER、SNR、噪声因子、信号能量水
光纤通信技术的发展与展望论文 2019-02-13 [摘要]分析光纤通信技术的发展历史与发展现状，并对光纤通信技术的发展趋势进行了展望。 [关键词]光纤通信技术发展现状趋势展望 一、光纤通信技术的发展及现状 光纤通信的诞生与发展是电信史上的一次重要革命。光纤从提出理论到技术实现和今天的高速光纤通信也不过几十年的时间。从国外的发展历程我们可以看出，20世纪60年代中期，所研制的最好的光纤损耗在400分贝以上，1966年英国标准电信研究所高锟及Hockham从理论上预言光纤损耗可降至20分贝/千米以下，日本于1969年研制出第一根通信用光纤损耗为100分贝/千米，1970年康宁公司(Corning)采用“粉末法”先后获得了损耗低于20分贝／千米和4分贝/千米的低损耗石英光纤，1974年贝尔实验室(Bell)采用改进的化学汽相沉积法制出性能优于康宁公司的光纤产品。到1979年，掺锗石英光纤在1.55千米处的损耗已经降到0.2分贝/千米，这一数值已经十分接近由Rayleigh散射所决定的石英光纤理论损耗极限。 目前国内光纤光缆的生产能力过剩，供大于求。特种光纤如FTTH用光纤仍需进口，但总量不大，国内生产光纤光缆价格与国际市场没有差别，成本无法再降，已经是零利润，在国际市场没有太强竞争力，出口量很小。二十年来的光技术的两个主要发展，WDM和PON，这两个已经相对比较成熟。多业务传输发展平台两个方面，一方面是更有效承载以太网业务、数据业务，另一方面是向业务方面发展。AS0N的现状是目前的系统只是在设备中，或是在网络中实现了一些功能，但是一些核心作用还没有达到。 二、光纤通信技术的趋势及展望 目前在光通信领域有几个发展热点即超高速传输系统、超大容量WDM系统、光传送联网技术、新一代的光纤、IPoverOptical以及光接入网技术。 （一）向超高速系统的发展 目前10Gbps系统已开始大批量装备网络，主要在北美，在欧洲、日本和澳大利亚也已开始大量应用。但是，10Gbps系统对于光缆极化模色散比较敏感，而已经铺设的光缆并不一定都能满足开通和使用10Gbps系统的要求，需要实际测试，验证合格后才能安装开通。它的比较现实的出路是转向光的复用方式。光复用方式有很多种，但目前只有波分复用(WDM)方式进入了大规模商用阶段，而其它方式尚处于试验研究阶段。
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。
本科学年论文 学 院 物理电子工程学院 专 业 电子科学与技术 年 级 2008级 姓 名 王震 论文题目 光纤通信技术发展历程、特点及现状 指导教师 张新伟 职称 讲师 成 绩 2012年1月10日 学号：
目录 摘要 (1) Abstract (1) 绪论 (1) 1光纤通信发展历程 (1) 1.1 世界光纤通信发展史 (1) 1.2 中国光纤通信发展史 (2) 2 光纤通信技术的特点 (3) 2.1 频带极宽，通信容量大 (3) 2.2 损耗低，中继距离长 (3) 2.3 抗电磁干扰能力强 (3) 2.4 无串音干扰，保密性好 (3) 3 不断发展的光纤通信技术 (3) 3.1 SDH系统 (3) 3.2 不断增加的信道容量 (3) 3.3 光纤传输距离 (4) 3.4 向城域网发展 (4) 3.5 互联网发展需求与下一代全光网络发展趋势 (4) 4 结束语 (4) 参考文献 (4)
光纤通信技术发展历程、特点及现状 摘要：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。光纤通信是以其传输频带宽、通信容量大、中继距离长、损耗低特点，并具有抗电磁干扰能力强，保密性好的优势，光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中，还可以应用在电力通信控制系统中，进行工业监测、控制，而且在军事领域的用途也越来越为广泛。光纤通信技术正朝着超大容量、超长距离传输和交换、全光网络方向发展。 关键词：光纤通信；发展历程；特点；发展现状 绪论 光纤通信技术已成为现代通信的主要通信方式，在现代信息网中起着非常重要的作用，随着信息技术的发展，大容量光纤通信网络的建设，光电子技术将起到越来越重要的作用。光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命。有专家预测，21世纪将是“光子世纪”，十年内，光子产业可能会全面取代传统电子工业，成为本世纪最大的产业。光纤通信又进入了一个蓬勃发展的新时期，而这一次发展将涉及信息产业的各个领域，其范围更广，技术更新，难度更大，动力更强，无疑将对21世纪信息产业的发展和社会进步产生巨大影响。 1 光纤通信发展历程 1.1 世界光纤通信发展史 光纤的发明，引起了通信技术的一场革命，是构成21世纪即将到来的信息社会的一大要素。 1966年出生在中国上海的英籍华人高锟，发表论文《光频介质纤维表面波导》，提出用石英玻璃纤维（光纤）传送光信号来进行通信，可实现长距离、大容量通信。于1970年损失为20db/km的光纤研制出来了。据说康宁公司花费3000万美元，得到30米光纤样品，认为非常值得。这一突破，引起整个通信界的震动，世界发达国家开始投入巨大力量研究光纤通信。1976年，美国贝尔实验室在亚特兰大到华盛顿间建立了世界第一条实用化的光纤通信线路，速率为45Mb/s，采用的是多模光纤，光源用的是发光管LED，波长是0.85微米的红外光。在上世纪70
一﹑光纤通信中应用的新技术 1.1光弧子通信 1844年，苏格兰海军工程师约翰·斯科特·亚瑟对船在河道中运动而形成水的波峰进行观察，发现当船突然停止时，原来在船前被推起的水波依然维护原来的形状、幅度和速度向前运动，经过相当长的时间才消失。这就是著名的孤立波现象。孤立波是一种特殊形态的波，它仅有一个波峰，波长为无限，在很长的传输距离内可保持波形不变。人们从孤立波现象得到启发，引出了孤子的概念，而以光纤为传输媒介，将信息调制到孤子上进行通信的系统则称作光孤子传输系统。 光脉冲在光纤中传播，当光强密度足够大时会引起光脉冲变窄，脉冲宽度不到1个Ps，这是非线性光学中的一种现象，称为光孤子现象。若使用光孤子进行通信可使光纤的带宽增加10～100倍，使通信距离与速度大幅度地提高。于常规的线性光纤通信系统而言，限制其传输容量和距离的主要因素是光纤的损耗和色散。随着光纤制作工艺的提高，光纤的损耗已接近理论极限，因此光纤色散便成为实现超大容量光纤通信亟待解决的问题。光纤的色散，使得光脉冲中不同波长的光传播速度不一致，结果导致光脉冲展宽，限制了传输容量和传输距离。由光纤的非线性所产生的光孤子可抵消光纤色散的作用。因此，利用光孤子进行通信可以很好地解决这个问题。 光纤的群速度色散和光纤的非线性，二者共同作用使得孤子在光纤中能够稳定存在。当工作波长大于1．3¨m时，光纤呈现负的群速度色散，即脉冲中的高频分量传播速度快，低频分量传播速度慢。在强输入光场的作用下，光纤中会产生较强的非线性克尔效应，即光纤的折射率与光场强度成正比，进而使得脉冲相位正比于光场强度，即自相位调制，这造成脉冲前沿频率低，后沿频率高，因此脉冲后沿比脉冲前沿运动得快，引起脉冲压缩效应。当这种压缩效应与色散单独作用引起的脉冲展宽效应平衡时即产生了束缚光脉冲——光孤子，它可以传播得很远而不改变形状与速度。 光孤子通信的关键技术是产生皮秒数量级的光孤子和工作在微波频率的检测器。目前用多模光纤激光器和DFB激光器已能产生几十皮秒的光孤子。但真正要投入使用还有许多问题需要解决。 1.2相干光通信 迄今为止的光纤通信系统，几乎都是采用强度调制一直接检波的方式。这种方式的优点是调制和解调容易，系统的成本较低，但性能还需进一步提高。人们把光通信和无线电通信相比较，发现这种方式与早期无线电通信的直接检波类似。在直接检波以后，无线电通信通过引入外差检波方式，避免了高频放大滤波的困难，得到了混频增益，提高了接收选择性。通过引入相干调制技术，充分利用了无线电波的频率和相位信息，大大地改善了无线电通信系统的性能。类似地，在光通信中利用相干调制和外差检测技术，也可改善光通信的性能，这就是相干光通信。 在相干光通信中主要利用了相干调制和外差检测技术，所谓相干调制，就是利用要传输的信号来改变光载波的频率、相位和振幅(而不像强度检测那样只是改变光的强度)，这就需要光信号有确定的频率和相位(而不像自然光那样没有确定的频率和相位)，即应是相干光。激光就是一种相干光。所谓外差检测，就是利用一束本机振荡产生的激光与输入的信号光在光混频器中进行混频，得到与信号光的频率、相位和振幅按相同规律变化的中频信号。由于相干光通信具有灵敏度高、选择性好的优点，可以用来做成大容量、长距离的干线网。在光纤有线电视系统中，如果采用相干光通信技术，可以建成光纤到户的系统。由于选择性的提高，可以传输多得多的频道；由于接收机灵敏度的提高，使带动的用户数大大增加；采用可调谐本振接收机，用户可以方便地随时选择信道。相干光通信技术，目前还只是试验阶
光纤通信概论 一、单项选择题 1、光纤通信指的就是: A 以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式; B 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式; C 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式; D 以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。 2 光纤通信所使用的波段位于电磁波谱中的: A 近红外区 B 可见光区 C 远红外区 D 近紫外区 3 目前光纤通信所用光波的波长范围就是: A 0、4～2、0 B 0、4～1、8 C 0、4～1、5 D 0、8～1、6 4 目前光纤通信所用光波的波长有三个,它们就是: A 0、85、1、20、1、80 ; B 0、80、1、51、1、80 ; C 0、85、1、31、1、55 ; D 0、80、1、20、1、70。 6 下面说法正确的就是: A 光纤的传输频带极宽,通信容量很大;
B 光纤的尺寸很小,所以通信容量不大; C 为了提高光纤的通信容量,应加大光纤的尺寸; D 由于光纤的芯径很细,所以无中继传输距离短。 二、简述题 1、什么就是光纤通信？ 2、光纤的主要作用就是什么？ 3、与电缆或微波等电通信方式相比,光纤通信有何优点？ 4、光纤通信所用光波的波长范围就是多少？ 5、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长分别就是多少？ 光纤传输特性测量 一、单项选择题 1 光纤的损耗与色散属于: A 光纤的结构特性; B 光纤的传输特性; C 光纤的光学特性; D 光纤的模式特性。 2 光纤的衰减指的就是: A 由于群速度不同而引起光纤中光功率的减少; B 由于工作波长不同而引起光纤中光功率的减少; C光信号沿光纤传输时,光功率的损耗; D 由于光纤材料的固有吸收而引起光纤中光功率的减少。