光通信原理与技术

怀化学院课程考核试题卷 学号： 姓名：

第 1 页 共 3 页 考试轮次：2013－2014 学年第二学期 期末 考试 试卷编号

考试课程：[100116]光通信原理与技术

命题负责人 卞立安

适用对象：11级光信息 本科 审查人签字

考核方式：考试，闭卷 试卷类型：B卷 时量:120分钟 总分：100分

一、填空题（每空1分，共20分）

1.

目前光纤通信所用三个波长窗口是

、

、

。

2. 电子高低能级间的三种跃迁方式有 、 、 。

3. 光纤通信系统中常用的光检测器有 、 。

4. 数字光纤通信系统两种传输体制 、 。

5. 单模光纤存在 色散和 色散，传输的基模是 。

6. 的功能是在光路中重新分配信号功率，该器件是一种 （有源/无源）器件。

7. 波分复用系统的基本构成有两种形式： 和 。

8. 若采用 作为信息载体，则可以从根本上克服 对通信容量的影响。

9. 表示了光接收机对输入信号的适应能力，数值越大越好。

二、写出下列缩写的中文全称（每题2分，共20分）

1. LED: 2. LD:

3. EDFA: 4. APD:

光通信的基本原理与技术

光通信是指利用光波作为信号传递的通信方式，它以光信号代替了传统的电信号。光通信相较于传统的电信号具有速度快、容量大、安全性高等优点，因此越来越受到人们的关注和使用。本文将从光通信的基本原理、光通信的技术和应用方面展开介绍。

一、光通信的基本原理

1. 光的产生与传播

光是由电磁波构成的，它是一种波动性质极强的能量形式，具有波粒二象性。光的产生有多种方式，如电弧、放电、化学反应等，其中半导体激光器是光通信中最常用的光源。光的传播可以利用光纤、空气等介质，通常情况下采用光纤。

2. 光与电信号的转换

光通信是在电信号的基础上进行信号转换的。光与电信号之间的转换需要利用电光调制器和光电调制器。电光调制器可以将电信号转换为光信号，而光电调制器可以将光信号转换为电信号。

3. 光通信的多路复用

多路复用是利用同一通道传递多个信号的技术。光通信中常用的多路复用技术包括时分复用、波分复用、空分复用等。其中时分复用是指在同一光纤上分时传输不同信号，波分复用是利用不同波长的光通过同一光纤传输不同信号，空分复用是在不同的空间上传输不同信号。

二、光通信的技术

1. 光纤

光纤是光通信的基础设施，在光纤里将光信号传递出去。光纤具有传输距离远、容量大、抗干扰、安全稳定等特点，是目前最常用的传输介质。光纤的制造方式包括拉制法、平面波导法、柱状波导法等。目前最常用的光纤是单模光纤和多模光纤。

2. 光源

光源是光通信中产生光信号的装置，激光器是光源中最常用的一种。激光器具有输出功率高、光束方向性好、频谱窄等特点。激光器制造方式包括气体激光器、半导体激光器、光纤激光器等。

3. 接收器

光接收器是将光信号转换为电信号的装置，其主要组成部分是光电转换器和放大器。光电转换器是将光信号转换为电信号的装置，放大器是将弱电信号放大。光接收器具有灵敏度高、噪声小等特点。

4. 光放大器

光放大器是指将弱光信号增强的装置，主要分为掺铒光纤放大器和掺铒光纤放大器两种。光放大器的主要作用是提高信号的传输距离和信号质量。

全光通信技术

20世纪末出现的因特网标志着人类社会进入到一个崭新的时代--信息化时代，在这个时代人们对信息的需求急剧增加，信息量象原子裂变一样呈爆炸式增长，传统的通信技术已经很难满足不断增长的通信容量的要求。于是一些新兴的通信技术就应运而生了，例如CDPD技术、CDMA2000技术、GPRS技术以及光通信技术，在这些通信技术中，光通信技术凭借其巨大潜在带宽容量的特点，成为支撑通信业务量增长最重要的通信技术之一。但在目前的光纤通信系统中，存在着较多的光-电、电-光变换过程，而这些转换过程存在着时钟偏移、严重串话、高功耗等缺点，很容易产生通信中的“信息瓶颈”现象。为了解决这一问题，充分发挥光纤通信的极宽频带、抗电磁干扰、保密性强、传输损耗低等优点，于是全光通信技术就“隆重登场”了。

一、什么是全光通信

首先要声明一点的是，全光通信技术也是一种光纤通信技术，该技术是针对普通光纤系统中存在着较多的电子转换设备而进行改进的技术，该技术确保用户与用户之间的信号传输与交换全部采用光波技术，即数据从源节点到目的节点的传输过程都在光域内进行，而其在各网络节点的交换则采用全光网络交换技术。全光通信的实现，可以分为两个阶段来完成：首先是在点-点光纤传输系统中，整条线路中间不需要作任何光/电和电/光的转换，这样，网内光信号的流动就没有光电转换的障碍，信息传递过程无需面对电子器件速率难以提高的困难。这样的长距离传输完全靠光波沿光纤传播，称为发端与收端间点-点全光传输。那么整个光纤通信网任一用户地点应该可以设法做到与任一其它用户地点实现全光传输，这样就组成全光传送网；其次在完成上述用户间全程光传送网后，有不少的信号处理、储存、交换，以及多路复用/分接、进网/出网等功能都要由电子技术转变成光子技术完成，整个通信网将由光实现传输以外的许多重要功能，完成端到端的光传输、交换和处理等，这就形成了全光通信发展的第二阶段，将是更完整的全光通信。

光纤通信的原理和技术

随着现代信息的迅速发展，人们对快速高效的通信需求越来越大。而光纤通信作为一种高速传输技术，已经被广泛运用于现代通信行业中。本文将介绍光纤通信的原理和技术。

一、光纤通信的原理

光纤通信是利用光学原理传输信息，通信信号在光纤中以光信号形式传输。光纤传输能够最大限度地利用光的不带宽特性，减少损失。

1. 光纤的基本结构和属性

光纤是用高纯度的二氧化硅、石英玻璃等材料制作的细长、柔软的玻璃线。它由纤芯、包层和外护层三个部分构成。 其中纤芯是光信号的传输通道，通常是数百至数千微米宽的玻璃或塑料芯线。包层是覆盖在纤芯表面的一层低折射率材料，其作用是使光束一致地沿纤芯传播。外护层是一层透明的保护层，通常是塑料或玻璃。

2. 光信号的传输原理

光纤通信的数据传输过程包括信号转换、调制、传输和解调四步。传输信号时，发射器把电子信号转化为光信号，通过信号调制将数字信号转变为模拟信号，以光在纤芯中传输，然后通过解调将接收到的模拟信号转化为数字信号。 光纤的折射率很高，因此传输过程中，光束会一直沿着纤芯传送。同时，光的传播速度很快，大约是空气中光速的三分之二。这就保证了光信号的高速传输性能。

二、光纤通信的技术

1. CWDM技术

CWDM（Coarse Wavelength Division Multiplexing）技术是一种低成本、使用方便的多波长分复用技术。使用CWDM技术，可以将多个通道的信号通过同一个光纤线路进行传输，从而实现光纤通信的传输效率和带宽资源的充分利用。CWDM技术可以在单根光纤上传输多达16个波长，每个波长之间的带宽可达10Gbps。

2. DWDM技术

DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing）技术则可以将更多的信道传输到同一条光纤线路中。DWDM技术可以将光纤的带宽分成40个波长，每个波长的带宽则可达到10Gbps，可直接实现3.2Tbps的传输速率。DWDM技术不仅适用于数据中心，也能广泛用于用户端。