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光纤通信技术概述
光纤通信技术是利用光纤作为传输介质，通过光信号的传输和调制来实现高速、长距离、大容量的信息传输。
光纤通信技术主要包括三个主要部分：光源、光纤和光接收器。
光源是产生光信号的装置，常见的光源包括激光器和发光二极管（LED）。
激光器具有高亮度、窄谱宽、方向性好等特点，适用于长距离通信。
而LED则具有低成本、大发光角度等特点，适用于短距离通信。
光纤是光信号的传输介质，由光纤芯和包层组成。
光纤芯是光信号传输的核心部分，通常由高纯度的二氧化硅制成，具有较高的折射率。
包层是光纤芯的外层，由低折射率的材料制成，用于保护光纤芯并使光信号在光纤内部反射传输。
光接收器是将光信号转换为电信号的装置，主要由光电二极管和放大电路组成。
光电二极管能将光信号转换为电流信号，然后经过放大电路进行放大和处理，最终得到可用于数据处理的电信号。
光纤通信技术具有以下优点：传输速度快、带宽大、传输距离远、抗干扰能力强、安全性高等。
因此，在现代通信领域得到广泛应用，包括互联网、电视、电话等各个方面。
光纤通信，是指将要传送的语音、图像和数据信号等调制在光载波上，以光纤作为传输媒介的通信方式1.本征：是光纤的固有损耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。
2.弯曲：光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉，造成的损耗。
3.挤压：光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。
4.杂质：光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光，造成的损失。
5.不均匀：光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。
6.对接：光纤对接时产生的损耗，如：不同轴(单模光纤同轴度要求小于0.8μm)，端面与轴心不垂直，端面不平，对接心径不匹配和熔接质量差等。
7.多模光纤：中心玻璃芯教粗(50或62.5μm)，可传多种模式的光。
但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。
例如：600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。
因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。
8.单模光纤：中心玻璃芯教细(芯径一般为9或10μm)，只能传一种模式的光。
因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但其色度色散起主要作用，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好9.常规型光纤：光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在单一波长的光上，如1300μm。
10.色散位移型光纤：光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上，如：1300μm和1550μm。
11.突变型光纤：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的。
其成本低，模间色散高。
适用于短途低速通讯，如：工控。
但单模光纤由于模间色散很小，所以单模光纤都采用突变型。
12.渐变型光纤：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小，可使高模光按正弦形式传播，这能减少模间色散，提高光纤带宽，增加传输距离，但成本较高，现在的多模光纤多为渐变型光纤。
13.电发射端机主要任务是PCM编码和信号的多路复用。
多路复用是指将多路信号组合在一条物理信道上进行传输，到接收端再用专门的设备将各路信号分离出来，多路复用可以极大地提高通信线路的利用率。
光纤通信基本概念
光纤通信基本概念：
①介质特性光纤由高纯度二氧化硅拉制而成中心为纤芯外围包裹着折射率略低的包层二者共同构成光波导结构；
②工作原理基于全反射原理当光线从高折射率介质射向低折射率介质且入射角大于临界角时会在界面处反射；
③光源选择通常采用发光二极管或激光器作为光源前者成本低廉但相干性较差后者则相反适用于长距离传输；
④调制技术将待发送信息加载到光载波上最简单直接的方式是强度调制即根据信号变化改变光源输出功率；
⑤传输损耗尽管光纤损耗远低于铜线但仍然存在主要有吸收散射两种类型其中弯曲辐射连接不良也会造成额外损失；
⑥中继放大每隔一段距离需插入光电转换器将信号恢复成电信号放大后再变回光信号继续向前传播；
⑦接收解调终端设备通过光电探测器将接收到的微弱光信号还原成原始电信号再经解调滤波送入计算机处理；
⑧多路复用为了提高带宽利用率通常采用波分复用技术即在同一根光纤中同时传输多个不同波长的光信号；
⑨应用领域凭借其大容量远距离抗干扰等优点广泛应用于长途干线城域网数据中心互联家庭宽带接入；
⑩安全防护由于光信号无法被普通窃听器材截获因此天然具备较高安全性但仍需注意物理层面的防护；
⑪发展现状近年来随着光纤预制棒拉丝技术不断进步单模光纤已成为主流并且向着更高性能方向发展；
⑫未来趋势展望未来光纤通信将朝着超高速超大容量方向迈进同时与无线传感网物联网等新兴领域深度融合。
光纤通信名词解释
光纤通信，也称为光纤通讯，是一种利用光与光纤传递资讯的方式，属于有线通信的一种。
光经过调变（modulation）后便能携带资讯，然后通过光纤传送至目的地。
光纤通信因其传输频带宽、容量大、损耗低、不受电磁干扰等优点而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。
光纤即为光导纤维的简称，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。
从原理上看，构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。
光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外，在应用中，光纤常按用途进行分类，可分为通信用光纤和传感用光纤。
传输介质光纤又分为通用与专用两种，而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤，并常以某种功能器件的形式出现。
光纤通信的概念随着信息技术的快速发展，人们对于通信的需求也越来越高。
而光纤通信作为一种高速、稳定、可靠的通信方式，已经成为了现代通信领域的重要组成部分。
本文将从光纤通信的概念、原理、应用、发展等方面进行阐述。
一、光纤通信的概念光纤通信是一种利用光纤作为传输介质，将信息以光信号的形式传输的通信方式。
光纤通信的本质是将信息信号转换成光信号，然后通过光纤进行传输，最后再将光信号转换成信息信号。
光纤通信的优点在于传输速度快、传输距离远、传输质量高、抗干扰能力强等。
二、光纤通信的原理光纤通信的核心在于光纤的传输原理。
光纤通信采用的是全内反射原理，即当光线从一种密度较高的介质射向密度较低的介质时，光线会被全部反射回来。
在光纤中，光线被反射的次数越多，传输距离就越远，传输质量也就越好。
因此，光纤通信的传输质量与光纤的品质和制作工艺有着密切的关系。
三、光纤通信的应用光纤通信的应用非常广泛，涉及到电信、网络、广播电视、医疗、工业、军事等多个领域。
其中，电信领域是光纤通信的主要应用领域，包括电话、宽带、移动通信等。
网络领域也是光纤通信的重要应用领域，包括数据中心、云计算、物联网等。
广播电视领域则是光纤通信的新兴应用领域，通过光纤的高速传输和高清画质，可以实现更加高效、精准的广播电视服务。
四、光纤通信的发展随着信息技术的不断发展，光纤通信也在不断的发展和完善。
首先，光纤通信的传输速度和传输距离不断提高，传输速度已经达到了数十个Gbps，传输距离也已经超过了数百公里。
其次，光纤通信的应用领域不断扩展，应用范围不断拓宽。
最后，光纤通信的技术不断革新，新型光纤材料和制作工艺不断涌现，使得光纤通信的质量和性能不断提高。
总之，光纤通信作为一种高速、稳定、可靠的通信方式，已经成为了现代通信领域的重要组成部分。
随着信息技术的不断发展，光纤通信的应用前景将会更加广阔，也将会为人们的生活和工作带来更多的便利和效益。
浅谈光纤通信技术光纤通信是指利用光纤作为传输介质，通过将信息转换成光信号，传输到目标地点进行通信的技术。
光纤通信以其高速、高带宽、低损耗、抗干扰等优点成为现代通信的基础。
本文就对光纤通信的原理、结构、特点和应用做简要探讨。
一、光纤通信的原理光纤通信的基本原理是使用发光器将电信号转换成光信号，经过光纤进行传输，再用光电转换器将光信号转换回电信号。
光纤是由玻璃或塑料等材料做成的，内部空心，光线从一端进入，沿着光纤的长度方向传输，最终从另一端输出。
光纤通信的原理和传统的电信号传输方法不同，电信号是利用电磁波进行传输，且电磁波在传输过程中会受到各种干扰。
而光纤通信采用的是光信号，它是利用光波在空气或水中传播的原理，且光波在传输过程中不会受到干扰。
光纤通信系统一般是由发光器、光纤、接收器三部分组成。
1. 发光器发光器是将电信号转换成光信号的装置。
常用的发光器有LED 发光二极管和半导体激光器两种。
LED 发光二极管输出的是普通的光信号，而半导体激光器输出的是相干光信号，所以半导体激光器的发光效率高，信号传输距离远。
2. 光纤光纤是用于光信号传输的根细的玻璃管道。
光纤的造型是一个中心空心的细长管道，管道内不需要空气，用受激辐射发射的光束产生的光信号在内壁的全反射下使光束得以延伸传输。
光纤的损耗是非常小的，目前在100公里以内的通讯线路上常常采用单模光纤进行数据传输。
3. 接收器接收器是将光信号转换成电信号的装置。
接收器一般采用光电二极管或光敏二极管。
当光信号进入接收器时，会被转换成电信号，这个过程称为光电转换。
1. 传输速度快光信号的传输速度非常快，其传输速度可达光速的 2/3，大约是每秒 20 亿个比特。
因此，光纤通信可以实现高速传输，成为高速互联网的主要手段。
2. 传输距离远光纤通信的传输距离可达几千公里以上，这是因为光信号的传输损耗很小。
假设在同一光纤中，采用LED 发光二极管的传输距离在 5 公里以内，采用半导体激光器的传输距离可达到 200 公里以上。
第1章 光纤通信概述1.1光纤通信的基本概念 1.光纤通信光纤通信是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。
2.光波特性 （1）光速：① 在真空中：v f ，oc f （8c 310m /s ）② 在介质中：v c /n （n 是折射率） （2）光是电磁波：TM、TE、TEM （3）光具有二重性① 波动性（宏观）：光具有反射、折射、衍射和干涉等。
② 粒子性（微观）：光具有能量、 动量和质量等。
3.电磁波谱1.1光纤通信的特点 1.优点（1）传输频带宽，通信容量大 （2）传输损耗小 （3）抗电磁干扰（4）光纤线径细、重量轻 （5）制作光纤的资源丰富 2.缺点（1）光纤弯曲半径不宜过小（2）光纤的切断和连接操作技术要求高 （3）分路、耦合操作繁琐1.3 光纤通信系统的基本组成目前光纤通信系统多采用强度调制/直接检波（IM/DD）。
1.光发射机光发射机的主要作用是将电信号转换成光信号耦合进光纤。
光发射机中的重要器件是能够完成电-光转换的半导体光源，目前主要采用半导体激光器（LD）或半导体发光二极管（LED）。
2.光接收机光接收机中的重要部件是能够完成光/电转换任务的光电检测器，目前主要采用光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管（APD）。
3.光中继器光纤通信中光中继器的形式主要有两种，一种是光-电-光转换形式的中继器，另一种是在光信号上直接放大的光放大器。
1.4 光纤通信的发展趋势1.向超高速光纤系统发展2.向超大容量WDM系统发展3.向光传送网方向发展4.向G.655光纤发展5.向宽带光纤接入网方向发展（FTTH）第2章 光导纤维2.1 光纤的结构和分类2.1.1 光纤的结构1.纤芯层（1）位置：光纤的中心部位，折射率为n1。
（2）尺寸：单模光纤的直径d1=2a=4μm～10μm，多模光纤的直径d1=50μm。
（3）材料：高纯度SiO2，掺有极少量的掺杂剂。
2.包层（1）位置：位于纤芯的周围，折射率为n2。
光纤通信的优缺点：优点：1.通信容量大，2.中继距离长3.抗电磁干扰4.传输误码率极低缺点:1.有些光器件比较昂贵2.光线的机械强度差3.不能传输电力4.光线断裂后维修比较困难。
基本光纤传输系统组成：1：光发射机（光源[直接调制，间接调制]、驱动器、调制器）：把电信号转换为光信号的过程是通过电信号对光的调制实现的。
2，光纤线路（光纤，光线接头，光纤连接器）：把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变和衰减传输到光接收机。
3.光接收机（光检测器，放大器，相关电路）：把从光纤线路传输，产生畸变和衰减的微弱光信号转变为电信号，并经其后的电接收机放大和处理后恢复成基带信号。
单模光纤：只能传输一个模式（两个偏振态兼并），所以称为单模光纤，信号畸变很小。
色散：（模式色散，材料色散，波导色散）在光纤中传输的光信号，由于不同成分的光的传播时间不同而产生的一种物理效应。
光纤损耗类型：吸收损耗：主要是由二氧化硅材料引起的固有吸收和由杂质引起的吸收产生的，散射损耗:主要有材料微观密度不均匀引起的瑞丽散射和光纤结构缺陷引起的散射产生的。
光线的损耗是系统的传输距离受到限制，大损耗不利于长距离光纤通信。
光与物质作用三种形式：受激吸收，自发辐射，受激辐射。
LD（半导体激光器）产生激光的条件：hf>=Eg光电效应：在PN结界面上由于电子和空穴的扩散运动，形成内部电场。
内部电场是电子和空穴产生与扩散运动相反的漂移运动，最终是能带发生倾斜，在PN结界面附近形成耗尽层，当入射光作用在PN结时，如果光子的能量大于带隙，便发生受激吸收，在耗尽层由于内部电场的作用电子向N区运动空穴向P区运动形成光生漂移电流，在耗尽层两侧是没有电场的中性区，由于热运动，部分光生电子和空穴通过扩散运动可能进入耗尽层然后在电场的作用下，形成光生扩散电流，当与P层和N层连接的电路开路时，便在两端产生电动势，这就是光电效应.光无源器件：连接器和接头，光耦合器，光隔离器和光环形器，光调制器，光开关。
比较半导体激光器LD和发光二极管的异同：异：1.原理不同，LD是受激辐射光，LED是自发辐射光。
LED不需要光谐振腔，LD要，和LD相比，LED输出光功率小，光谱较宽，调制频率较低。
但发光二极管性能稳定，寿命长，输出功率线性范围宽，而且制造工艺简单，价格低廉，所以LED主要应用场合是小容量（窄带）短距离通信系统，而LD 主要应用于长距离大容量（宽带）通信系统。
同：使用半导体材料相同，结构相似。
试说明APD（雪崩光电二极管）和PIN在性能上的区别:1.APD具有雪崩增益，灵敏度高，有利于延长系统传输距离。
2.APD响应时间短，3.APD的雪崩效应会产生过剩噪声，因此要适当控制雪崩增益，4.APD要求较高的工作电压和复杂的工作补偿电路，成本较高激光器LD产生弛张震荡和自脉动现象的机理是什么？它的危害是什么？应如何消除这两种现象的产生？当电流脉冲注入激光器后，输出光脉冲出现幅度逐渐衰减的震荡，称为弛张震荡。
弛张震荡的后果是限制调制速率。
当最高调制频率接近弛张震荡频率时，波形失真严重，会使光接收机在抽样判决时增加误码率，因此实际中最高调制频率应低于弛张震荡频率。
某些激光器在脉冲调制甚至直流驱动下，当注入电流达到某个范围时，输出光脉冲出现持续等幅的高频振荡，称为自脉动现象。
自脉动频率可达2GHZ，严重影响LD的高速调制特性。
在LD驱动电路里，为什么要设置自动控制电路APC？功率自动控制实际是控制LD的哪几个参数？在LD的驱动电路里，设置APC是为了调节LD的偏流，使输出的光功率稳定。
功率自动控制实际是控制LD的偏置电流、输出光功率、激光器背向光平均功率。
在数字光接收机中为什么要设置AGC 电路？自动增益控制（AGC）使光接收机具有较宽的动态范围，以保证在入射光强度变化时输出电流基本恒定在数字光线通信系统中选择码型时要考虑那几个因素？及主要码型有哪些？1.能限制信号带宽减少功率谱中的高低频分量。
2.能给光接收机提供足够的定时信息。
3.能提供一定的冗余度，用于平衡码流、误码检测和公务通信。
但对高速光纤通信系统，应适当减少冗余度，以免占用过大的带宽。
主要码型：扰码、mBnB码及插入码。
光接收机中有哪些噪声？第一种是光检测器的噪声,包括量子噪声、暗电流噪声及由APD的雪崩效应产生的附加噪声，第二种是热噪声级前置放大器的噪声简述PDH和SDH的特点PDH :我国和欧洲、北美、日本各自有不同的PDH数字速率等级体系，这些体系互不兼容，使得国际互通很困难；PDH的高次群是异步复接，每次复接要进行一次码速调整，使得复用结构相当复杂，缺乏灵活性，没有统一的光接口；PDH预留的插入比特较少，无法适应新一代网络的要求；PDH没有考虑组网的要求，缺少保证可靠性和抗毁性的措施。
SDH：有一套标准的世界统一的数字速率等级结构；SDH的帧结构是矩形块状结构，低速率支路的分布规律性极强，使得上下话路变得极为简单；SDH帧结构中拥有丰富的开销比特，用于不同层次的OAM，预留的备用字节可以进一步满足网络管理和智能化网络发展的需要；SDH具有统一的网络节点接口，可以实现光路上的互通；SDH采用同步和灵活的复用方式，便于网络调度；SDH可以承载县有的TDM业务，也可以支持ATM和IP等异步业务。
什么叫副载波复用（SCM）？副载波复用光纤通信有哪些优点？副载波复用是在电域上实现的频分复用（FDM）。
N路模拟基带信号分别对射频正弦载波f1、f2,,,,fN进行调制。
然后把这N个已调信号组合成一路信号，再用这个复合电信号对光载波（主载波）进行调制，然后将产生的已调光信号发送到光纤上。
光信号经过光纤传输后，由光接收机实现光/电转换，得到FDM信号在经分离和解调，最后输出N 路模拟基带信号。
优点：便于实现多路模拟电视信号的传输，副载波调制的方式比较灵活，每路电视信号尽管需要占用较大的带宽，但以带宽带来了输出信噪比的改善，换言之，在输出信噪比要求一定的情况下，可降低对载噪比（CNR）的要求，既降低对发射功率的要求。
EDFA工作原理是什么？有哪些应用方式？掺铒光纤放大器EDFA：在掺铒光纤中，铒离子有三个能级：能级1代表基态，能量最低；能级2是亚稳态，处于中间能级；能级3代表激发态，能级最高。
当泵浦光的光子能量等于能级3和能级1的能量差时，铒离子吸收泵浦光从基态跃迁到激发态。
但激发态是不稳定的，铒离子很快返回到能级2.如果输入的信号光的能量等于能级2和能级1的能量差，则处于能级2的铒离子将跃迁到基态产生受激辐射光，因而信号光得到放大。
应用：1.中继放大器。
在光纤线路上每隔一定距离设置一个光纤放大器，以延长传输距离。
2.前置放大器：此放大器置于光接收机前面，放大微弱的光信号，以改善接收灵敏度，作为前置放大器，要求噪声系数尽量小。
3.后置放大器：置于光发射机后面，以提高光发射机功率。
光交换有哪些方式？空分光交换：使光信号的传输通路在空间上发生改变。
核心器件是光开光。
时分光交换：以时分复用为基础，用时隙互换原理实现交换功能。
时分复用是把时间划分为帧，每帧换分为N个时隙，并分配给N路信号，再把N路信号复接到一根光纤上。
波分光交换：是以波分复用为基础，采用波长选择或波长变换的方法实现交换功能。
为了实现波分交换，N条输入光纤承载的波分复用光信号首先分别通过解复用器（分波器）分为W个不同波长的光信号，然后所有N*W个波长用空分光交换器进行交叉连接，最后由复用器（合波器）复接到N条输入光纤上。
在没有波长变换器的条件下，需对应每个波长配置一个波分交换器，所以共需W个。
光弧子通信的原理是什么？光弧子是经光纤长距离传输后，其宽度保持不变的超短（ps数量级）光脉冲。
光弧子源产生一系列脉冲宽度很窄的光脉冲，即光弧子流，作为信息的载体进入光调制器，使信息对光弧子流进行调制。
被调制的光弧子流经掺铒光纤放大器和光隔离器后进入光纤进行传输。
为了克服光纤损耗引起的光弧子减弱，在光纤线路上周期的插入EDFA，向光弧子注入能量，以补充能量消耗，确保光弧子稳定传输。
在接收端，通过光检测器和解调装置，恢复光弧子承载的信息。
一、填空题1.有规律地破坏长连“0”和长连“1”的码流，以便时产生信号的提取，称_扰码电路 __ 。
2.PIN光电二极管是在P型材料和N型材料之间加一层_ _I___型材料，称为__耗尽层。
3.APD中促使其电流猛增的是__倍增效应。
碰撞电离4．在半导体激光器的P—I 曲线上，当I＞It 时，激光器发出的是激光，反之为荧光5. EDFA在光纤通信系统中主要的应用形式主要有作前置放大器使用、作功率放大器使用和作_线路放大器使用。
6. SDH网有一套标准化的信息结构等级，称为_同步传送模块STM-N_。
7.从波动理论的观点看，光波作为一种电磁波来处理。
8.目前光纤通信的长波波长低损耗工作窗口是1.31μm和 1.55um 。
9.光纤主要由纤芯和包层两部分构成。
10.LED适用于模拟的光纤传输系统。
11．光纤中的传输信号由于受到光纤的损耗和色散的影响，使得信号的幅度受到衰减，波形出现失真。
12．光纤数值孔径的物理意义是表示光纤端面_ 集光 _的能力。
接受和传输光13.准同步数字体系的帧结构中，如果没有足够的开销字节，就不能适应网络管理、运行和维护。
14.SDH中STM—1的速率是155.520Mb/s 。
15. 按照泵浦方式的不同，EDFA可分为正向泵浦结构、反向泵浦结构和双向泵浦结构等三种形式。
16.响应度和量子效率都是描述光电检测器光电转换能力的一种物理量。
17.目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85um ,1.55um 和__1.31um_。
18. PDH复用成SDH信号必须经过映射、定位、复用三个步骤。
19.受激辐射过程中发射出来的光子与外来光子不仅频率相同，而且相位、偏振方向、传播方向都相同，因此，称它们是_相干光___。
20. SDH中STM—4的速率是 622.08 Mb/s 。
21.常用的SDH设备有：终端复用器、__再生器_和数字交叉连接设备等。
22.在光接收机中，与___光检测器__紧相连的放大器称为前置放大器。
23.目前研制的光放大器可分为半导体光放大器和_ 光放大器两类。
24. 瑞利散射损耗随___波长________的增加而急剧下降。
25. 在SDH帧结构中AU指针处于帧结构左侧1—9N列第__ _4____行的区域中。
26. 光发射机的消光比Ext为“1”码光脉冲功率与“0”码光脉冲功率之比。
27．按照光纤中传输模式的多少，可以将光纤分为单模光纤和多模光纤两类。
28．光复用技术中三种重要技术为波分复用 , 时分复用和_码分复用_。
29.在WDM系统中主要采用外调制器。
