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光纤技术及应用各位读友大家好，此文档由网络收集而来，欢迎您下载，谢谢光纤技术及工程应用光纤技术及工程应用1.光纤的演进1966-美籍华人高锟及根据介质波导理论共同提出光纤通讯的概念. 1970-美国康宁公司首次研发出级射率光纤,同年贝尔实验室研发出发光器,正式拉开光纤通讯的序幕.1972-原材质,制棒,抽丝的技术不断提升,衰减系数由原有的20dB/km降至4dB/km. 1976-美国西屋电气公司在亚特兰大成功进行世界第一个以45Mbit/s传输110km的光纤通讯网络的实验.Today-光纤通讯由原有的45Mbit/s 提升至目前的40Gbit/s.2.光纤通讯的特点(与电缆及微波比较)优点缺点高带宽,通讯量大衰减小,传输距离远信号串音小,传输质量高抗电磁干扰,保密性高光纤尺寸小,重量轻,便于敷设及搬运原料信息充裕光纤弯曲半径不宜过小光纤终端处理不易分路及藕合操作繁琐3.光纤基本结构4.光纤的尺寸5.光纤的材质玻璃光纤——玻璃核心及玻璃纤衣(光纤的玻璃是非常纯的二氧化硅或溶解石英，再参杂其他化学原料，以达到所须的折射率，如锗或磷增加折射率，硼减少折射率) 胶套硅光纤——玻璃核心及塑料纤衣塑料光纤——塑料核心及塑料纤衣6.光纤的分类(以光纤的传播模态)级射率多模(Step-Index multimode，阶跃型多模)渐变折射率多模(graded Index multimode)单模(Singlemode)级射率多模光纤(Step-Index multimode，阶跃型多模光纤)级射率多模光纤是最简单的型式,核心直径由10~970μm都有,包含玻璃,胶套硅光纤,塑料光纤结构,虽然级射率光纤在高带宽及低损耗上不是最有效,但是最广范被使用的光纤. 级射率多模光纤最大的缺点是因光纤不同模态的路径长度变化造成的模间色散. 级射率多模光纤的模间色散为15~30ns/km渐变折射率多模光纤渐变折射率多模光纤是减少模间色散的另一种方式,核心有无数中心层玻璃,类似树木的年轮,由中心轴核心向外每一连续层有较低的折射率.渐变折射率多模光纤的模间色散为1ns/km或更少单模光纤另一种减少模间色散的方式是减少核心的直径,直到光纤仅能有效地传送一个模态,单模光纤有一个非常小的核心直径仅5~10μm,标准的纤衣直径为125 μ m.论光纤技术的应用与发展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，光纤通信技术从光通信中脱颖而出，已成为现代通信的主要支柱之一，所以它的主要特点是：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，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，通信达到了高速率和大容量，且体积小、损耗低、重量轻，发展也异常迅猛。
光纤通信技术及应⽤习题解答情境⼀巩固与提⾼：⼀、填空题1.华裔学者⾼锟科学地预⾔了制造通信⽤的超低耗光纤的可能性，并因此获得诺贝尔物理学奖。
2.⽬前光纤通信所使⽤的光的波长为1260nm-1625 nm 。
3.数字光纤通信系统由光发射机、光纤和光接收机构成。
4.光纤通信的3个低衰耗波长窗⼝分别是0.85um、 1.31um 、和 1.55um 。
5.⾮⾊散位移光纤零⾊散波长在1310 nm，在波长为1550nm处衰减最⼩。
6.光纤主要由纤芯和包层构成，单模光纤芯径⼀般为8-10 µm，多模光纤的芯径⼀般在50 µm左右。
7.光纤的特性主要分为传输特性、机械特性、温度特性三种。
⼆、简答题1.简述光纤通信的优点和缺点。
答：光纤通信的优点：1)频带宽、通信容量⼤2)损耗低、传输距离远3)信号串扰⼩、保密性能好4)抗电磁⼲扰、传输质量佳5)尺⼨⼩、重量轻、便于敷设和运输6)材料来源丰富、环境适应性强光纤通信的缺点：1）光纤性质脆。
需要涂覆加以保护2）对切断的连接光纤时，需要⾼精度技术和仪表器具3）光路的分路、耦合不⽅便4）光纤不能输送中继器所需的电能5）弯曲半径不宜过⼩2.简述光全反射原理。
答：光全反射原理：当光从光密媒质（折射率相对较⼤）到光疏媒质的交界⾯会发⽣全反射现象，即⼊射⾓达到⼀定值时，折射光线将与法线成90°⾓，再增⼤会使折射光线进⼊原媒质传输。
3.简述光纤通信系统的基本组成。
答：光纤通信系统由光发射机、光纤、光接收机组成。
光发射机的作⽤就是进⾏电/光转换，并把转换成的光脉冲信号码流输⼊到光纤中进⾏传输。
光源器件⼀般是LED和LD。
光纤：完成光波的传输。
光接收机的作⽤就是进⾏光/电转换。
光收器件⼀般是光电⼆极管PIN和雪崩光电⼆极管APD。
4.简述G.652、G.653、G.655的特点和主要⽤途。
答：G.652：也称标准单模光纤，是指零⾊散点在1310nm附近的光纤；在1550nm处，G.652光纤具有最低损耗特性。
第1章概述1－1、什么是光纤通信？参考答案：光纤通信(Fiber-optic communication)是以光作为信息载体，以光纤作为传输媒介的通信方式，其先将电信号转换成光信号，再透过光纤将光信号进行传递，属于有线通信的一种。
光经过调变后便能携带资讯。
光纤通信利用了全反射原理，即当光的注入角满足一定的条件时，光便能在光纤内形成全反射，从而达到长距离传输的目的。
1－2、光纤通信技术有哪些特点？参考答案：(1)无串音干扰，保密性好。
(2)频带极宽，通信容量大。
(3)抗电磁干扰能力强。
(4)损耗低，中继距离长。
(5)光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设。
除以上特点之外，还有光纤的原材料资源丰富，成本低;温度稳定性好、寿命长等特点。
1－3、光纤通信系统由哪几部分组成？简述各部分作用。
参考答案：光纤通信系统最基本由光发送机、光接收机、光纤线路、中继器以及无源器件组成。
其中光发送机负责将信号转变成适合于在光纤上传输的光信号，光纤线路负责传输信号，而光接收机负责接收光信号，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。
(1)光发送机：由光源、驱动器和调制器组成，实现电/光转换的光端机。
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，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。
(2)光接收机：由光检测器和光放大器组成，实现光/电转换的光端机。
其功能是将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号，然后，再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平，送到接收端的电端机去。
(3)光纤线路：其功能是将发信端发出的已调光信号，经过光纤或光缆的远距离传输后，耦合到收信端的光检测器上去，完成传送信息任务。
(4)中继器：由光检测器、光源和判决再生电路组成。
它的作用有两个：一个是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减;另一个是对波形失真的脉冲进行整形。
(5)无源器件：包括光纤连接器、耦合器等，完成光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合。
第4章光检测器与光放大器
代高凯201027209 通信103班
4-8.EDFA的泵浦方式有哪些，各有什么优缺点？
答：目前商用化的光放大器一般都采用如下3中泵浦方式：同向泵浦、反向泵浦和双向泵浦。
①同向泵浦——优点：构成简单、噪声性能较好；
缺点：在同样的泵浦方式下，同向泵浦光的输出最低。
②反向泵浦——优点：当光信号放大到很强的时候，泵浦光也强，不易达到饱和，
因而具有较高的输出功率；
缺点：随着输出功率或者光线长度的增加，反向泵浦的噪声系数
递增较快且比另外两种方式较大；
③双向泵浦——优点：这种方式结合了同向泵浦和反向泵浦的优点，使得泵浦光
在光纤中均匀分布，从而使其增益在光纤中也均匀分布。
这种配置具有更高的输出信号功率，最多可以比上述单向
泵浦型高6dB，而且EDFA的性能与信号传输方式无关；
缺点：由于增加了一个泵浦激光器及相应的控制电路，成本较高。
4-12.EDFA在光纤通信系统中的应用形式有哪些？
答：EDFA在光纤通信系统中的应用形式可以分为3种：
①中继放大器（LA）—在光纤线路上每隔一定距离设置一个光纤放大器，以延长干线网的传输距离。
②前置放大器（PA）—此放大器置于光接收机前面，放大非常微弱的光信号，以改善接收灵敏度，作为前置放大器，对噪声要求非常苛刻。
③后置放大器（BA）—此放大器置于光发射机后面，以提高发射光功率，对后置放大器噪声要求不高，而饱和输出光功率是主要参数。
《光纤技术的应用》讲义一、光纤技术的基本原理光纤，简单来说，就是一种能够传导光信号的细丝。
它的核心部分是由高纯度的玻璃或塑料制成，外面包裹着一层折射率较低的材料。
光在光纤中传播的原理是全反射。
当光线以一定的角度进入光纤时，如果角度合适，光线会在光纤的内壁上不断地全反射，从而沿着光纤一直传播下去。
这种特性使得光纤能够以极低的损耗传输大量的信息。
相比传统的电缆，光纤具有更高的带宽、更低的信号衰减和更强的抗干扰能力。
二、光纤技术在通信领域的应用（一）长途通信在长途通信中，光纤扮演着至关重要的角色。
它能够跨越数千公里，将信息从一个城市传输到另一个城市，甚至从一个国家传输到另一个国家。
光纤的大容量使得它可以同时传输大量的数据、语音和视频信号。
无论是我们日常的电话通话、网络浏览，还是高清电视的播放，都离不开光纤的支持。
（二）数据中心互联随着云计算和大数据的兴起，数据中心之间需要高速、稳定的互联。
光纤技术为数据中心之间提供了高速的连接通道，使得数据能够在不同的数据中心之间快速传输和共享。
（三）无线通信基站连接在无线通信领域，基站与核心网络之间的连接也广泛采用光纤。
它能够保证信号的稳定传输，提高无线通信的质量和覆盖范围。
三、光纤技术在医疗领域的应用（一）医疗成像光纤在医疗成像设备中有着广泛的应用，如内窥镜。
通过将光纤束集成在内窥镜中，可以将体内的图像清晰地传输出来，帮助医生进行诊断和治疗。
（二）激光治疗在激光治疗中，光纤可以将高能量的激光准确地传输到病变部位，实现精准治疗，同时减少对周围健康组织的损伤。
四、光纤技术在工业领域的应用（一）工业自动化在工厂的自动化生产线上，光纤传感器被广泛用于检测位置、速度、温度等参数。
它能够快速、准确地将检测到的信息传输给控制系统，实现生产过程的自动化控制。
（二）石油和天然气勘探在石油和天然气勘探中，光纤可以用于监测井下的压力、温度和流量等参数，为开采提供重要的数据支持。
五、光纤技术在军事领域的应用（一）通信和情报传输在军事通信中，光纤具有高度的保密性和抗干扰性，能够确保军事指令和情报的安全传输。
《光纤技术的应用》讲义光纤技术，这个在现代科技领域中熠熠生辉的名词，正以其独特的优势改变着我们的生活和工作方式。
光纤，简单来说，就是一种能让光沿着其内部进行传播的纤细玻璃或塑料纤维。
那它到底有哪些令人惊叹的应用呢？首先，在通信领域，光纤技术堪称是一场革命。
与传统的铜质线缆相比，光纤具有极高的传输带宽。
这意味着它能够在同一时间内传输大量的数据、语音和视频信息。
想象一下，您正在观看高清的在线视频，或者进行一场毫无卡顿的视频通话，这背后都离不开光纤通信的支持。
它使得信息能够以惊人的速度在全球范围内传播，大大缩短了人与人之间的距离。
在医疗领域，光纤技术也发挥着重要作用。
光纤内窥镜就是一个典型的例子。
医生可以通过将纤细的光纤内窥镜插入人体内部，无需进行大的切口，就能清晰地观察到体内的情况。
这为疾病的诊断和治疗提供了极大的便利，减少了患者的痛苦和恢复时间。
在工业领域，光纤传感器被广泛应用于各种生产过程的监测和控制。
比如，在石油化工行业，可以检测管道的压力、温度和流量等参数；在机械制造中，能够监测设备的运行状态，及时发现故障隐患，避免重大事故的发生。
再来说说军事方面。
光纤制导导弹是现代军事装备中的一项重要成果。
通过光纤传输数据，导弹能够更精确地命中目标，并且具有更强的抗干扰能力。
在广播电视领域，光纤技术为高清电视、数字广播等提供了稳定、高质量的信号传输通道。
让观众能够享受到更加清晰、逼真的视听体验。
另外，在航空航天领域，光纤技术也有出色的表现。
航天器中的各种传感器和通信设备都离不开光纤的支持，它能够在极端的环境下可靠地工作。
光纤技术还在科研领域发挥着巨大作用。
例如，在物理学实验中，用于精确测量和控制光的特性。
然而，光纤技术的广泛应用也并非一帆风顺。
在实际应用中，也面临着一些挑战和问题。
首先是成本问题。
虽然光纤技术在性能上具有显著优势，但初期的铺设和设备安装成本相对较高。
这在一定程度上限制了其在一些地区和领域的快速普及。
