第一章光纤通信概述

●第一章光纤通信概述1.光纤通信是利用光导纤维（光纤）传输光波信号的通信方式2.光纤通信的优点：1传输频带宽，通信容量大2传输损耗小，中继距离长3抗电磁干扰的能力强3.光纤的折射率分布的形状有：阶跃、高斯、三角形等4.光纤按照折射分布分为阶跃型光纤和渐变型光纤5.光纤按照传输模式数目分为多模光纤和单模光纤6.光纤的传输特性：色散和损耗。

色散直接影响到传输系统的最大中继传输距离7.光波在光线中传输一段距离后能量会衰减，导致光功率下降，这就是光纤损耗8.光纤损耗计算公式一： ‴㜲 ݀ ܤ Ȁ 公式二： ݀ Ȁ log Ȁ Ȁ9.光纤材料固有损耗产生的原因大致分为：吸收损耗和散射损耗10.光纤三个低损耗窗口：第1低损耗窗口位于0.85μm附近第2低损耗窗口位于1.31μm附近（S波段）第3低损耗窗口位于1.55μm附近（C波段）11.光纤色散分为模式色散和频率色散，多模光纤中模式色散占主要地位，频率色散分为材料色散和波导色散12.常用的单模光纤：G.652,G.653,G,655,色散平坦型单模光纤，色散补偿光纤。

13.G.652零色散波长在1310nm附近，最低损耗在1550nm附近，是目前城域网使用最多的光纤。

可用在2波长（1310nm和1550nm）的WDM系统，使用色散补偿技术可用于短距离的DWDM系统中14.G.653非常适合单波长远距离传输的光纤通信系统，不适合于DWDM系统15.G.655在1550nm窗口处色散不为零，具有较小色散和最低损耗，能够避免FWM的影响，最适合用于DWDM环境16.数字光纤通信系统采用点对点的强度调制/直接检波（IM/DD）的形式，主要由光纤、光发射机、光接收机一级长途干线上必须设置的光中继器组成17.数字光纤通信系统包括三大组成部分：发送部分、传输部分和接收部分。

光发射机的作用是将电信号转换成光信号耦合进光纤，光接收机的作用是将传送过来的光信号转换成电信号，对于长距离的传输，需要进行中继放大18.光信号的调制方法分为直接调制和间接调制。

《光纤通信技术》课程教学大纲、教案、课程日历第一章：光纤通信概述1.1 光纤通信的定义与发展历程1.2 光纤通信的优势与局限性1.3 光纤通信的基本原理1.4 光纤通信的应用领域第二章：光纤与光纤器件2.1 光纤的制备与分类2.2 光纤的传输特性2.3 光纤的连接与耦合技术2.4 光纤通信系统中的关键器件第三章：光发送与接收技术3.1 光发送器的工作原理与分类3.2 光发射机的性能指标3.3 光接收器的工作原理与分类3.4 光接收机的性能指标第四章：光纤传输系统设计4.1 光纤传输系统的基本组成4.2 光纤传输损耗与色散4.3 光纤传输系统的性能评估4.4 光纤传输系统的设计步骤与方法第五章：光纤通信网络与技术5.2 光纤传输网（OTN）5.3 光纤接入网（FTTx）5.4 光纤交换技术与光互联网第六章：光纤通信系统的测试与维护6.1 光纤通信系统性能测试指标6.2 光纤通信系统测试设备与方法6.3 光纤通信系统维护与管理6.4 故障诊断与处理方法第七章：光纤通信技术在特定领域的应用7.1 光纤通信在数据通信中的应用7.2 光纤通信在电信网络中的应用7.3 光纤通信在有线电视网络中的应用7.4 光纤通信在其他领域的应用案例第八章：光纤通信技术的未来发展8.1 新型光纤材料与技术8.2 光子集成电路与光电子技术8.3 光纤通信网络的智能化与自动化8.4 量子光纤通信技术的发展第九章：光纤通信技术的工程实践9.1 光纤通信系统的设计与实施9.2 光纤通信设备的安装与调试9.4 工程案例分析与实践第十章：课程总结与复习10.1 光纤通信技术的关键概念与技术10.2 光纤通信系统的性能评估与优化10.3 光纤通信技术在现代通信网络中的应用10.4 课程复习与考试要点重点和难点解析一、光纤通信的定义与发展历程重点：光纤通信的基本原理、优势与局限性难点：光纤通信技术的发展历程及其对现代通信的影响二、光纤与光纤器件重点：光纤的制备与分类、光纤的传输特性难点：光纤的连接与耦合技术、光纤通信系统中的关键器件的工作原理与性能三、光发送与接收技术重点：光发送器的工作原理与分类、光接收器的工作原理与分类难点：光发射机的性能指标、光接收机的性能指标四、光纤传输系统设计重点：光纤传输系统的基本组成、光纤传输损耗与色散难点：光纤传输系统的性能评估方法、光纤传输系统的设计步骤与方法五、光纤通信网络与技术重点：光纤通信网络的分类与结构、光纤传输网（OTN）、光纤接入网（FTTx）、光纤交换技术与光互联网难点：光纤通信网络的设计与实施、光纤通信设备的安装与调试、光纤通信网络的运营与管理六、光纤通信系统的测试与维护重点：光纤通信系统性能测试指标、光纤通信系统测试设备与方法难点：光纤通信系统维护与管理、故障诊断与处理方法七、光纤通信技术在特定领域的应用重点：光纤通信在数据通信、电信网络、有线电视网络等领域的应用难点：光纤通信在其他领域的应用案例分析八、光纤通信技术的未来发展重点：新型光纤材料与技术、光子集成电路与光电子技术难点：光纤通信网络的智能化与自动化、量子光纤通信技术的发展九、光纤通信技术的工程实践重点：光纤通信系统的设计与实施、光纤通信设备的安装与调试难点：光纤通信网络的运营与管理、工程案例分析与实践十、课程总结与复习重点：光纤通信技术的关键概念与技术、光纤通信系统的性能评估与优化难点：光纤通信技术在现代通信网络中的应用、课程复习与考试要点全文总结和概括：本课程《光纤通信技术》涵盖了光纤通信的基本概念、技术原理、系统设计、网络应用以及未来发展等多个方面。

《光纤通信》教材目录第一章 概述§1.1 光纤通信的基本概念1.1.1光纤通信的定义1.1.2光纤通信发展过程1.1.3光纤通信的优点§1.2 光纤通信系统的构成及分类1.2.1 光纤通信系统的基本构成1.2.2 光纤通信系统的分类§1.3 数字话路基础知识1.3.1 语音信号的PCM数字化1.3.2 话路的时分复用（TDM）1.3.3 数字复接系列第二章光纤§2.1光纤的基本概念2.1.1光纤的基本结构2.1.2光纤分类2.1.3光纤制造简述2.1.4光缆结构及类型2.1.5光缆（光纤）型号命名方法§2.2 光纤传光原理2.2.1光的射线理论及光纤传光分析2.2.2光纤导波模式的粗糙解（射线分析方法）2.2.3光纤导波模式的精确解（电磁场分析方法）§2.3 光纤特性参数2.3.1数值孔径2.3.2衰减特性2.3.3截止波长2.3.4带宽与色散2.3.5模场直径§2.4 光纤在通信领域中的应用2.4.1 目前通信中常用的光纤2.4.2 光纤光缆应用概况第三章光收发设备§3.1 光端机的基本概念3.1.1光端机的功能3.1.2光端机基本框图§3.2 光发送电路3.2.1基本组成和主要性能指标3.2.2发光器件（LD和LED）3.2.3驱动电路3.2.4自动功率控制电路（APC）3.2.5自动温度控制电路（ATC）§3.3 光接收电路3.3.1基本组成和主要性能指标3.3.2光检测器件（PIN和APD）3.3.3前置放大器3.3.4主放大器3.3.5均衡器3.3.6基线恢复3.3.7幅度判决3.3.8非线性处理3.3.9时钟提取3.3.10限幅移相3.3.11定时判决§3.4 输入电路3.4.1码型3.4.2HDB3码输入电路3.4.3CMI码输入电路§3.5 输出电路3.5.1基本概念3.5.2码型反变换电路3.5.3输出接口电路§3.6 光中继器3.6.1光电转换型中继器3.6.2全光型中继器第四章光纤数字通信系统§4.1 光纤数字通信系统的两种主要传输体制4.1.1准同步数字系列（PDH）4.1.2同步数字系列（SDH）4.1.3SDH承载PDH的方式§4.2 光纤数字通信系统的基本质量指标4.2.1CCITT假设参考模型4.2.2误码特性4.2.3抖动特性4.2.4可靠性§4.3 光纤数字通信系统的基本设计4.3.1系统设计的一般步骤4.3.2中继距离估算4.3.3误码率估算§4.4 光纤数字通信系统的测量4.4.1电性能的主要指标测量4.4.2光性能的主要指标测量§4.5 新一代光纤数字通信系统4.5.1光纤通信系统新技术简述4.5.2波分复用（WDH）光纤数字通信系统4.5.3波分复用器件的类型及特点4.5.4掺铒光纤放大器（EDFA）的原理与特性4.5.5波分复用系统对光纤的新要求第五章 光纤通信在现代信息网络中的应用§5.1 光纤通信在现代信息网络中的重要地位5.1.1现代信息网络的基本特点5.1.2光纤通信在现代信息网络中的应用概况§5.2 光纤接入网5.2.1基本概念5.2.2FTTx接入网5.2.3HFC接入网§5.3 光纤局域网5.3.1局域网(LAN)的基本概念5.3.2光纤总线/星型局域网5.3.3光纤令牌环局域网5.3.4光纤ATM局域网§5.4 光纤城域网和广域网5.4.1光纤城域网(MAN)5.4.2光纤广域网(WAN)§5.5 未来的全光网络5.5.1全光通信网的基本概念5.5.2全光通信网的关键技术5.5.3光交叉连接器（OXC）5.5.4光分插复用器（OADM）5.5.5准全光网络的基本形式5.5.6全光网络的进展。

光纤通信新技术第一章概述要点1.光纤通信是采用光波作为信息载体，并采用光导纤维作为传输介质的一种通信方式。

其中，光导纤维就是我们通常说的光纤，之所以称为纤维，是因为它的半径很小，是微米量级。

制成光纤的主要材料是二氧化硅（玻璃），也有部分采用塑料拉制而成。

光纤的主要结构是圆柱体结构，包括了纤芯、包层和保护套。

纤芯：折射率较高，用来传送光；包层：折射率较低，与纤芯一起形成全反射条件，引导光在纤芯中不断发生全发射，从而将光传到远端。

保护套：强度大，能承受较大冲击，保护光纤。

2.利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导器件。

光波是一种电磁波，电磁波按照波长或频率不同可分成如图所示的种类，其中，紫外光、可见光、红外光都属于光波，光纤通信工作在近红外区，即波长是0.8~1.8微米，对应的频率为167~375THz。

1.光纤通信是上世纪70年代诞生的一种新兴技术，到现在已经经历了3、40年的发展，发展速度很快，应用范围也很广泛。

光纤通信的飞速发展主要得益于它有线传输的显著优点的，主要有这么几个方面，第一点就是它的；另外，随着光纤生产工艺的提高，。

基于频带宽，通信容量大；◆损耗低，中继距离长；◆抗电磁干扰；◆无串音干扰，保密性好；◆光纤线径细、重量轻、柔软；◆原材料资源丰富，可节约金属材料；◆耐腐蚀，寿命长，不怕潮湿与卫星通信、移动通信一起被看做是三大主要通信技术。

光通信具有传输频带宽、通信容量大和抗电磁干扰能力强等优点。

光纤通信的应用领域是很广泛的，光纤通信主要用于遍及全球的电信网中作数字语言通信。

（长途干线、市话中继网）。

长距离通信（包括越洋洲际通信）系统要求有大容量的干线，光纤通信系统可发挥最大的优势。

短距离通信像城市之间，距离几十至几百公里。

光纤通信的发展通常由长途电信应用推动，光波系统的每一代系统都力争能工作于更高的比特率数据通信，早期主要用于计算机数据和传真信息的通信，距离一般比较短、速率较低，如工矿企业、办公大楼、宾馆医院、船舶、飞机、列车等场合，距离几百米到几公里，现在已开始向高速长距离方向发展，光纤通信系统将发挥巨大作用。

《光纤通信》的复习要点《光纤通信》课程复习要点和重点浙江传媒学院陈柏年（2014年6⽉）第⼀章概述1、光纤通信：以光波作为信号载体，以光纤作为传输媒介的通信⽅式。

2、光纤通信发展历程：（1）光纤模式：从多模发展到单模；（2）⼯作波长：从短波长到长波长；（3）传输速率：从低速到⾼速；（4）光纤价格：不断下降；（5）应⽤范围：不断扩⼤。

3、光纤通信系统基本组成：（1）光纤，（2）光发送器，（3）光接收器，（4）光中继器，（5）适当的接⼝设备。

第⼆章光纤光缆⼀、光纤（Fibel）1、光纤三层结构：（1）纤芯（core），（2）包层（coating），（3）涂覆层（jacket）。

2、各类光纤的缩写和概念：SIF（突变型折射率光纤），GIF（渐变折射率光纤）；DFF（⾊散平坦光纤）、DSF（⾊散移位光纤）；MMF（多模光纤），SMF（单模光纤）；松套光纤，紧套光纤。

⼆、光的两种传输理论（⼀）光的射线传输理论1、光纤的⼏何导光原理：光纤是利⽤光的全反射特性导光；纤芯折射率必须⼤于包层折射率，但相差不⼤。

2、突变型折射率多模光纤主要参数：★（1）光纤的临界⾓θc：只有在半锥⾓为θ≤θc的圆锥内的光束才能在光纤中传播。

★（2）数值孔径NA：⼊射媒质折射率与最⼤⼊射⾓（临界⾓）的正弦值之积。

与纤芯与包层直径⽆关，只与两者的相对折射率差有关。

它表⽰光纤接收和传输光的能⼒。

（3）光纤的时延差Δτ：时延差⼤，则造成脉冲展宽和信号畸变，影响光纤的容量，模间⾊散增⼤。

3、渐变型折射率多模光纤主要参数：（1）⾃聚焦效应：如果折射率分布恰当，有可能使不同⾓度⼊射的全部光线以同样的轴向速度在光纤中传输，同时达到光纤轴上的某点，即所有光线都有相同的空间周期。

（2）光纤的时延差Δτ：⽐突变型光纤要⼩，减⼩脉冲展宽，增加传输带宽。

（⼆）光纤波动传输理论★1、光纤模式：⼀个满⾜电磁场⽅程和边界条件的电磁场结构。

表⽰光纤中电磁场（传导模）沿光纤横截⾯的场形分布和沿光纤纵向的传播速度。

第一章1.光纤通信是利用光导纤维来传输光波信号的通信方式。

2.光纤通信工作在近红外线区，即0.8~1.8um的波长区，对应的频率为167~375THz。

3.电端机的作用是对来自信源的信号进行处理。

4.光发射机内有光源（半导体激光器（LD）或半导体发光二极管（LED）等），其作用是将电信号转换成光信号耦合进光纤。

5.光接收机内有光电检测器（如光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管（APD）等），作用是将来自光线的光信号转换成电信号，经方大、整形、再生成送入电接收机。

6.对于长距离的光纤通信系统，还必须设有光中继器。

作用是放大衰弱的信号，恢复失真的波形，使光脉冲得到再生。

7.光纤通信的优点：1.传输频带宽，通信容量大。

2.光纤衰弱小，传输距离远。

3.光纤抗电磁干扰的能力强，保密性好。

4.光纤尺寸小，重量轻，便于传输和铺设。

5.光纤是由石英玻璃拉制成形，原材料来源丰富，并节约了大量有色金属。

6.具有耐腐蚀能力强、抗核辐射、能源消耗小。

8.光纤的损耗主要取决于吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗。

9.单模光纤的衰弱系数一般分别为0.3~0.4dB\KM（1310nm区域）和0.17~0.25dB\KM（1550nm 区域）。

10.通信光缆中的纤序排定：蓝、橙、绿、棕、灰、白、红、黑、黄、紫、粉红、天蓝。

11.通信用的光纤，绝大多数是用石英材料制成。

折射率高的中心部分叫纤芯，折射率稍低的外层称为包层。

12.光纤若按纤芯剖面折射率的分布不同来分，一般可分为阶跃型光纤和渐变型光纤。

按传播模式来分，可分为多模光纤和单模光纤。

按工作波长来分，可分为短波长光纤和长波长光纤。

按套塑类型可分为紧套光纤和松套光纤。

13.光脉冲在通过光纤传输期间，其波形在时间上发生了展宽，这种现象称为（损耗）。

14.光纤的色散包括：模式色散、材料色散、波导色散。

15.在单模光纤中不存在模式色散，只有材料色散和波导色散，因此它具有相当宽的带宽，适用于长距离、大容量的传输。