清华大学-光纤通信技术详解

《光纤通信技术》复习题一．基本概念1．什么样的电磁波叫做“光”？目前的光纤通信用的是什么光？波长是多少？答：光是一种电磁波，光频为10E14HZ量级，波长为μm 量级。

可见光大约指0.4μm ~0.76μm 波长范围的电磁波。

光通信采用的波长0.85μm、1.31μm和1.55μm。

即在电磁波近红外区段。

2．光纤通信的特点？答：一、传输频带宽，通信容量大二、传输损耗低，中继距离长三、不怕电磁干扰四、保密性好，无串音干扰五、光纤尺寸小,重量轻,利于敷设和运输六、节约有色金属和原材料七、抗腐蚀性能好3．光纤的NA和LNA各是什么意义？什么是光线模式的分立性？答：入射最大角称为孔径角，其正弦值称为光纤的数值孔径。

数值孔径表示光纤采光能力的大小。

在光纤端面上芯区各点处允许光线射入并形成导模的能力是不一样的，折射率越大的位置接收入射光的能力越强。

为了定量描述光纤端面各点位接受入射光的能力，取各点位激发最高次导模的光线入射角度为局部孔径角θ’C (r) ，并定义角的正弦值为该点位的局部数值孔径LNA。

光是有一定波长的，将光线分解为沿轴向和径向的两个分量，传输光波长λ也被分为λZ和λr。

沿径向传输的光波分量是在相对的芯/包层界面间（有限空间）往返传输，根据波形可以稳定存在的条件——空间长度等于半波长的整数倍，而空间长度已由光纤结构所确定，所以径向波长分量λr不能随意了，从而导致它们夹角不能随意也即不能连续变化，即光线模式的分立性。

4．什么是光纤的色散？光纤的色散分为哪几种？在单模光纤中有哪些色散？答：脉冲信号在光纤中传输时被展宽的现象叫光纤的色散。

分为模间色散和模内色散。

模内色散又分为材料色散和波导色散。

多模光纤：模式色散和材料色散；单模光纤：材料色散和波导色散。

5．归一化频率V和截止频率VC各如何定义？有何区别和联系？答：归一化频率见书28页，截止频率见27页。

实际光纤中能够传输的导模模式必须满足V>Vc。

光纤通信技术的特征光纤通信技术（opticalfibercommunications）从光通信中脱颖而出,已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。

光纤通信作为一门新兴技术,其近年来开展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的,也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。

一、光纤通信技术光纤即为光导纤维的简称,光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输媒介的一种通信方式。

光纤通信的原理是：在发送端首先要把传送的信息(如话音)变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。

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，因而不需要担忧接地回路，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忧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。

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)信号的别离；(5)信号的接收。

二、光纤通信技术的特点 (1)频带极宽，通信容量大。

光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽，光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。

对于单波长光纤通信系统，由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。

通常采用各种复杂技术来增加传输的容量，特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。

(2)损耗低，中继距离长。

在同轴电缆组成的系统中，最好的电缆在传输800MHz信号时，每公里的损耗都在40dB以上。

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ISO2. 国际电信联盟-电信标准化部ITU-T(International Telemunication 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X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。

以0p 作为基准功率，那么在某一点的功率1p 的测试点上的功率电平为 D=10lg01p p (dB) 光纤放大器的功率增益为功率增益G=10lg 输入光功率输出光功率(dB) 若损耗沿光纤是均匀的，光纤的损耗常用衰减常数A 表示衰减常数A=-L 10lg 输入光功率输出光功率(dB/km) 光纤连接器反射损耗系数为反射损耗系数R=-10lg 输入光功率率反射回到输入端的光功(dB) 2. 绝对功率dBmdB 表示相对于某一据准功率的相对功率电平数。

DCWIndustry Observation产业观察173数字通信世界2024.03随着通信技术的飞速发展，我国于1992年开通第一个光纤通信系统，正式步入超远距离传输、超高效率传播的光纤通信时代。

近年来，光纤通信成为现代信息技术的主要方式之一[1]。

光纤通信技术主要是指光导纤维通信技术。

利用光导纤维的低损耗、大容量、远中继、易耦合等特性，实现了对光波信号的加载与传输。

1 光纤通信技术原理1.1 光纤概述光纤，就是光导纤维，又叫作介质圆波导，它的典型结构为多层同轴圆柱体[2]，主要由折射率较高的纤芯与折射率较低的包层组成，最外面还有一层起到保护作用的涂覆层。

即由外而内依次为涂覆层、包层、纤芯。

光导纤维由高纯二氧化硅制成，也就是我们常说的石英玻璃。

并且在纤芯内部添加诸如磷、锗、氟化物等物质，以此提高纤芯内部折射率。

同时在包层中掺入少量氧化硼，以此降低发生在包层中的折射率，最终使得发生在纤芯中的折射率na 大于发生在包层中的折射率nb ，从而达到发生全反射的效果。

1.2 光发射机工作原理光纤通信技术解决了将电信号加载到光源上的问题。

光发射机作为光端机的一种，大多数采用直接调制的方法。

它的作用是将电端机送来的电信号调制成相应的光信号送入光纤中传输。

目前我国的光发射端机的性能要求为入纤光功率要为0.01～10 mW ，稳定性为5%～10%，消光比一般小于0.1。

其中，消光比的定义如下：光发射机一般由电路模块、驱动模块、温控模块、监测模块、保护控制模块五部分组成。

具体如图1所示。

电信号进入电路模块，经过译码、扰码、编码等过程，电信号被变成适合在光纤线路中传输的线路码型，最终经过一系列处理将电信号转变为光信号在光纤中传输。

其中，温控模块用来调整温度；监测模块用来检测光信号；保护控制模块用来调控与反馈信号。

浅析光纤通信技术的原理及发展趋势项秋实，王 淼，谢东辰，周泽鑫（江苏师范大学，江苏 徐州 221116）摘要：文章重点分析了光纤通信技术的基本原理，在此基础上给出了光纤通信系统的工作原理图，以期探究光纤通信技术的优化方案，并对其今后的发展趋势做出预测，为现代光纤通信的发展提供理论性参考。

《光纤通信技术》课后习题参考答案习题1：一.选择题1.光纤导光原理要求纤芯区的折射率( A ) 包层的折射率。

A. 大于B. 小于C. 等于D.以上都正确2.单模光纤芯区直径比多模光纤芯区直径（ B ）。

A. 大B. 小C. 相等D. 以上都正确3.（ A ）又称非零色散光纤，主要用于高速TDM系统和WDM系统。

A. G.655B. G.652C. G.654D. G.6534.光纤的包层直径为（ C ）。

A. 150umB. 250umC. 125umD.100 um5.通过在纤芯中掺（A ）来提高折射率。

A.氧化锗B. 氧化硼C.氟D.饵6.通过在包层中掺（ B ）来降低折射率。

A. 氧化锗B. 氧化硼C.氧化磷D. 饵二.填空1.光纤的包层直径为125μm ,多模光纤的纤芯区比单模光纤的纤芯区大(大/小)。

2.光纤的传输特性主要是指色散、衰减。

3.光缆结构简单可分为缆芯、加强件、护层。

4.光纤成缆可以有多种结构，分为层绞式、束管式，骨架式和带状式。

5. G.652 是标准单模光纤, G..653 是色散位移光纤(G652/G653/G654/G655)。

6.色散和衰减是光纤的主要传输特性，描述光纤色散的参数是色散系数，其单位是ps／nm·km，描述光纤衰减的参数是损耗系数，其单位是dB/km 。

三. 综合1.光纤损耗的分类。

答：损耗吸收损耗散射损耗杂质离子的吸收本征吸收过渡族金属离子OH-离子紫外吸收红外吸收制作缺陷本征散射及其它瑞利散射布里渊散射拉曼散射折射率分布不均匀芯-涂层界面不理想气泡、条纹、结石2. 说明光纤色散的分类，指出多模光纤以那种色散。

光纤的几何特性包含哪几项？答：在光纤中一般把色散分成模间色散、色度色散、偏振模色散。

多模光纤主要以模间色散为主。

光学特性主要有：截止波长、模场直径3. 某光缆金属加强构件、松套层填充式、铝-聚乙烯粘结护套、皱纹钢带铠装、聚乙烯套通用室外光缆，包含24根B1.1类单模光纤，请写出该光缆的型号。

关于光通信与光网络技术介绍最近有网友想了解下光通信与光网络技术的知识,所以店铺就整理了相关资料分享给大家,具体内容如下.希望大家参考参考光通信与光网络技术介绍一:光通信技术是一种以光波为传输媒质的通信方式常用的光通信有：大气激光通信信息以激光束为载波，沿大气传播。

它不需要敷设线路，设备较轻，便于机动，保密性好，传输信息量大，可传输声音、数据、图像等信息。

大气激光通信易受气候和外界环境的影响，一般用作河湖山谷、沙漠地区及海岛间的视距通信。

光纤通信是一种有线通信，光波沿光导纤维传输。

光源可以是激光器(又称半导体激光二极管)，也可以是发光二极管。

光纤通信传输衰减小、容量大、不受外界干扰、保密性好，可用于大容量国防干线通信和野战通信等。

光纤有三个低损耗窗口：850nm，1310nm，1550nm。

蓝绿光通信是一种使用波长介于蓝光与绿光之间的激光，在海水中传输信息的通信方式，是目前较好的一种水下通信手段。

红外线通信是利用红外线(波长 300 ～ 0.76 微米)传输信息的通信方式。

可传输语言、文字、数据、图像等信息，适用于沿海岛屿间、近距离遥控、飞行器内部通信等。

其通信容量大、保密性强、抗电磁干扰性能好，设备结构简单，体积小、重量轻、价格低。

但在大气信道中传输时易受气候影响,传输的距离也就是4000米。

紫外线通信是利用紫外线(波长 0.39 ～60 × 10 微米)传输信息的通信方式。

其基本原理与红外线通信相似，与红外线通信同属非激光通信。

因为激光是一种方向性极强的相干光，沿光纤传输是目前最理想的恒参信道。

从发展的观点看，激光通信特别是光纤通信将被广泛采用。

光通信与光网络技术介绍二:光纤通信技术已渗透到了电信网的接人网、本地网(接人中继网)和长途干线网(骨干网)之中。

由于价格和用户所需带宽的问题.短时间内完全实现全部光纤接人到户还不现实.但是长远来看，实现全部光纤入户是社会发展的必然性，而同时对光网络工程师的人才需求也将越来越大。