光纤通信系统

第一章概论光纤通信系统是以光纤为传输媒介，光波为载体的通信系统，主要由光发电机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。

光线通信系统可以传输数字信号，也可以传输模拟信号。

不管是数字系统，还是模拟系统，输入到光发射机的带有信息的电信号，都可以调制转换为光信号。

光载波经过光纤线路传输到接收端。

再由光接收机把光信号转换为电信号。

光纤的主要作用：利用光的全反射原理传递光学信号，其优点是信号损耗小，抗干扰能力强。

与电缆或微波等电通信方式相比，光通信优点：（1）通信容量大（2）中继距离长（3）保密性能好（4）适应能力强（5）体积小、重量轻，便于施工维护（6）原材料资源丰富，节约有色金属和能源，潜在价格低廉。

光纤通信中常用的三个低功耗窗口的中心波长为：0.85微米 1.31微米 1.55微米其中后两个的应用更为广泛。

基本光纤传输系统作为独立的“光信道”单元，若配置适当的接口设备，则可以插入现有的数字通信系统或模拟通信系统，有线通信系统或无线通信系统的发射与接收之间。

光发射机、光纤线路和光接收机，若配置适当的光器件，可以组成传输能力更强、功能更完善的光纤通信系统。

光发射机的功能是把输入的电信号转换为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。

光发射机由光源、驱动器和调制器组成。

其中，光源是光发射机的核心。

光发射机的性能基本上取决于光源的特性，对光源的要求是输出光功率足够大，调制频率足够高，谱线宽度和光束发散角尽可能小，输出功率和波长稳定，器件寿命长。

光纤线路的功能是把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变（失真）和衰减传输到光接收机。

光纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。

光纤是光纤线路的主体，接头和连接器是不可缺少的器件。

实际工程中使用的是容纳多根光纤的光缆。

光接收机的功能是把从光纤线路输出、产生畸变和衰减的微弱光信号转换为电信号，并经放大和处理后恢复成发射前的电信号。

光接收机由光检测器、放大器和相关电路组成，光检测器是光接收机的核心，对光检测器的要求是响应度高、噪声低和响应速度快。

什么是光纤通信系统什么是光纤通信系统？本文将从光纤通信系统的构成,发展,优点,光纤通信技术的发展趋势方面来进行阐述。

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。

光纤通信就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。

光导纤维通信简称光纤通信。

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。

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。

光纤通信系统的构成一个实用的光纤通信系统，配置各种功能的电路、设备和辅助设施，如接口电路、复用设备、管理系统以及供电设施等，才能投入运行。

要根据用户需求、要传输的业务种类和所采用传输体制的技术水平等来确定具体的系统结构。

因此，光纤通信系统结构的形式是多种多样的，但其基本结构仍然是确定的。

有种通信系统主要是由3部分组成：光发射机、光纤光缆和光接收机。

由于光纤只能传光信号不能传电信号，因此，这种通信系统在发送端必须先把电信号变成光信号，在接收端再把光信号变为电信号，即电/光和光/电变换。

其电/光和光/电变换的基本方式是直接强度调制和直接检波。

实现过程如下：输入的电信号既可以是模拟信号(如视频信号、电视信号)，也可以是数字信号(如计算机数据、PCM 信号);调制器将输入的电信号转换成适合驱动光源器件的电流信号并用来驱动光源器件，对光源器件进行直接强度调制，完成电/光变换的功能;光源输出的光信号直接耦合到传输光纤中，经一定长度的光纤传输后送达接收端;在接收端，光电检测器对输入的光信号进行直接检波，将光信号转换成相应的电信号，再经过放大恢复等电处理过程，弥补线路传输过程中带来的信号损伤(如损耗、波形畸变)，最后输出和原始输入信号相一致的电信号，从而完成整个传输过程。

光纤通信系统的基本概念、组成及特点。

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。

光纤通信系统由三部分组成：光发射机、光接收机和光纤链路。

光发射机由模拟或数字电接口、电压—电流驱动电路和光源组件组成。

模拟或数字电接的作用是实现口阻抗匹配和信号电平匹配（限制输入信号的振幅）作用。

光源—光纤耦合器的作用是把光源发出的光耦合到光纤或光缆中。

光接收机由光检测器组件、放大电路和模拟或数字电接口组成。

光检测器组件包括一段光纤（尾纤或光纤跳线）、光纤—光检波器耦合器、光检测器和电流—电压转换器。

光检测器将光信号转化为电流信号。

然后再通过电流—电压转换器,变成电压信号输出。

模拟或数字电接口对输出电路其阻抗匹配和信号电平匹配作用。

光纤链路由光纤光缆、光纤连接器、光缆终端盒、光缆线路盒和中继器等组成。

光纤光缆由石英或塑料光纤、金属包层和外套管组成。

光纤通信系统的特点有：1.频带宽、传输容量大，损耗小、中继距离长，重量轻、体积小，抗电磁干扰性能好，泄漏小、保密性好，节约金属材料，有利于资源合理使用。

2.传输损耗小：在光纤通信系统中，由于采用了石英等材质作为光纤材料，其传输损耗比普通金属线要小得多。

3.传输容量大：由于光纤通信系统采用光信号传输，因此其传输容量比普通金属线要大得多。

4.抗电磁干扰性能好：由于光纤通信系统采用光信号传输，因此其抗电磁干扰性能比普通金属线要好得多。

5.保密性好：由于光纤通信系统采用光信号传输，因此其保密性比普通金属线要好得多。

6.节约金属材料：由于光纤通信系统采用石英等材质作为光纤材料，因此可以节约大量的金属材料。

7.易于安装和维护：由于光纤通信系统采用光信号传输，因此其安装和维护相对容易。

8.适用于远距离传输：由于光纤通信系统采用石英等材质作为光纤材料，因此可以适用于远距离传输。

9.适用于大规模网络：由于光纤通信系统采用光信号传输，因此可以适用于大规模网络。

光纤通信系统光纤是光导纤维的简称,光纤通信系统是一光波为载波,以光纤为传输介质的一种通信方式.目前使用的二氧化硅光纤,在光波波长λ=1550nm时,其损耗在0.2db/km以下,由于损耗底,因此中继距离可达到50km以上,而传输同样数率的同电缆,其中继距离只能达到约1.5km左右.一、光纤通信具有以下的特点:1、不受电磁干扰。

2、光纤线径细，重量轻，便于施工和运输。

3、资源丰富，成本底。

4、损耗底、中继距离长。

5、因为光纤完全可以由非金属的介质材料制成，因此它既不受电磁干扰，也无串音干扰，并且保密性强。

二、光纤的分类光纤的分类方法大致有四种，既按套塑类型、光纤传播模式、工作波长和光折射率分布分类。

1、按光纤的构成材料不同来分：以二氧化硅为主要成分的石英光纤多种成分构成的光纤液体纤芯光纤以塑料为主要成分的塑料光纤2、按光纤折射率分布不同来分：均匀光纤（阶跃光纤SI）不均匀光纤W型光纤3、按传输总模数不同来分：多模光纤单模光纤4、按光纤工作波长不同来分：短波长光纤长波长光纤5、按照传输总模数分类所谓模式是光纤纤芯中电磁场的一种分布形式。

根据光纤所能传输总模式数量，可将光纤分成多模光纤和单模光纤。

1）单模光纤当光纤中只有一种电磁场分布形式或只能传输一种模式时，称此光纤为单模光纤。

单模的纤芯直径很小。

由于单模光纤只能传输主模，故无模式色散，使得这种光纤的传输频带很宽，传输能量很大，适用于大容量、长距离的光纤通信。

目前，在国内外各级通信网中，使用最多的就是单模光纤。

2）多模光纤（MM）在一定的工作波长下，当有多个多模光纤在光纤中传输时，称这种光纤为多模光纤。

多模光纤在光纤通信的初期用的较多，目前使用的场合就较少了。

三、光纤的传输特性光纤的传输特性主要包括传输损耗和色散.1、传输损耗在光纤内传输的光，由于光纤的散射、吸收和辐射等原因而受到衰减,光功率随着距离的增加按指数规律减小，这就是光纤的损耗。

光纤的每单位长度上的传输损耗直接关系到光纤通信系统传输距离的长短。

第一章概述1.1 光纤通信的发展概况1.2 光纤通信的优点和应用1.3 光纤通信系统的组成21.1 光纤通信发展概况通信是指两个或多个实体之间交换信息的过程，而通信系统是该过程的具体实现。

一个实际的通信系统包括信息的采集、格式变换、传输和交换等过程所涉及的所有实体。

光通信是指利用某种特定波长（频率）的光波信号承载信息，并将此光信号通过光纤或者大气信道传送到对方，然后再还原出原始信息的过程。

广义上的光通信（Lightwave Communication）包括光纤通信（Optical Fiber Communication）和大气光通信/空间光通信（Free Space Optics）两大类，目前在通信领域内主要采用的是光纤通信方式。

3光纤通信发展主要历程远古时代；烽火台，狼烟传讯近代：旗语，灯光1880，A.G.Bell发明光电话60年代初，激光器的诞生70年代——面临挑战光源：能否制造出室温下连续工作的激光器？媒质：能否找到损耗足够低的传输媒质？4光纤通信的奠基人——高锟1966年，在英国标准电信实验室工作的华裔科学家高锟（C. K.Kao）首先提出用石英玻璃纤维作为光纤通信的媒质，为现代光纤通信奠定了理论基础。

高锟（Charles K. Kao）51970：光纤通信实用化的开端1970 年，美国康宁公司用超纯石英为材料，首先拉制出损耗为20dB/km 的光纤1970 年，美国贝尔实验室研制成功可在室温下连续振荡的镓铝砷（GaAlAs）半导体激光器，为光纤通信找到了合适的光源1977 年，GaAlAs激光器的寿命可达100 万小时，为光纤通信的商用化奠定了基础70 年代光源和光纤技术的快速成熟，为光纤通信的商用化打下了坚实的基础6光纤通信系统的发展第一代光纤通信系统850/1310 nm 多模系统，140Mb/s，30km第二代光纤通信系统1310nm 单模系统，1Gb/s，50km第三代光纤通信系统1550 nm 单模系统，2.5Gb/s，100km第四代光纤通信系统光放大器引入，数千km第五代光纤通信系统光孤子系统71.2 光纤通信的优点和应用1.2.1 光纤通信的优点1.2.2 光纤通信的应用81.2.1 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.泄漏小，保密性好4.节省有色金属5.抗电磁干扰能力强6.重量轻，可扰性好，易于施工9光纤通信系统具有巨大的传输容量光是频率极高的电磁波，传输中可以获得极高的信号频谱。

光纤通信系统的基本概念光纤通信系统是一种利用光纤作为传输介质的通信网络。

光纤通信系统具有传输距离远、带宽大、抗干扰能力强等优点，因此在现代通信中得到广泛应用。

本文将介绍，包括光纤的结构和工作原理、信号传输过程、光纤通信系统的组成部分以及其在大数据传输、互联网、通信等领域中的应用。

一、光纤结构和工作原理光纤是一种由高纯度的玻璃或塑料制成的细长柔软的材料。

光纤由纤芯和包层组成，其中纤芯是光信号传输的区域，包层是保护和引导光信号的区域。

光源产生的光信号通过光纤传输，利用光的全内反射特性，在光纤中沿纤芯传输。

光纤采用全内反射的原理传输光信号。

当光信号由高折射率介质进入低折射率包层时，会发生全内反射。

这使得光信号能够在光纤中沿一定角度传输，并且基本不损失信号的强度和质量。

光纤的包层还能够防止光信号的外部干扰。

二、信号传输过程光纤通信系统中，光信号通过调制的方式进行传输。

首先，光源将电信号转换为光信号，例如采用激光器产生的窄谱光信号。

接着，将光信号输入光纤，通过光纤的全内反射传输。

在光纤的整个传输过程中，光信号不断发生衰减，但在一定距离内，衰减并不显著。

在光纤传输的过程中，由于光信号频率较高，会发生色散现象和衰减现象。

色散现象会导致光信号的频率和相位发生变化，从而影响信号质量。

而衰减现象会使光信号的强度逐渐降低。

因此，在长距离的光纤传输中，需要采用一些调制和放大技术来补偿这些影响。

三、光纤通信系统的组成部分光纤通信系统由光源、调制器、光纤、接收器和控制系统等组成。

光源是发光二极管或激光器等能够产生光信号的设备。

调制器用于将电信号转换为光信号，并控制光信号传输的强度、频率等参数。

光纤用于传输光信号。

接收器接收传输过来的光信号，并将其转换为电信号。

控制系统用于控制整个通信系统的运行和管理。

四、光纤通信系统的应用光纤通信系统在现代通信中得到广泛应用。

与传统的铜缆通信相比，光纤通信具有很多优势。

首先，光纤通信的传输距离更远，可以达到几十公里甚至上百公里。

光纤通信系统
光纤通信系统是一种基于光纤传输技术的通信系统，它利用光纤传输光信号进行通信。

光纤通信系统已经成为现代通信领域中最重要的技术之一，被广泛应用于电话、互联网、电视等各个领域。

本文将介绍光纤通信系统的基本原理、技术特点以及未来发展趋势。

光纤通信系统的基本原理
光纤通信系统主要由光源、光纤、光探测器等几个基本部分组成。

光源通过调制产生光信号，然后经过光纤传输到接收端，最终被光探测器接收并解调还原成原始信号。

光信号在光纤中传输时会受到衰减和色散等影响，需要经过光放大器和光衰减器进行补偿和控制，以确保信号的传输质量。

光纤通信系统的技术特点
光纤通信系统具有传输速度快、带宽大、抗干扰能力强、安全性高等一系列优点。

光纤的传输速度可以达到数十亿比特每秒，远远超过了传统的铜缆传输速度。

光纤的带宽也非常宽，可以同时传输多个信号，满足不同应用的需求。

此外，光信号在传输过程中不会受到电磁干扰，保障通信质量稳定。

光纤通信系统的未来发展趋势
随着信息通信技术的不断发展，光纤通信系统也在不断进化。

未来，光纤通信系统将更加智能化和自适应化，能够更好地适应不同环境下的传输需求。

同时，光纤通信系统将更加绿色环保，采用更加节能的光源和光探测器，减少能源消耗。

未来，光纤通信系统将更加普及，为人们的生活和工作带来更多便利和创新。

综上所述，光纤通信系统是一种重要的通信技术，具有速度快、带宽大、抗干扰能力强、安全性高等优点。

未来，光纤通信系统将继续发展，为人们的生活和工作带来更多便利和创新。