光纤通信网络
报告名称: 光纤通信学习报告
班级： 3029 学号： 3113036018 姓名：朱正仓
日期： 2013.12.07
经过半个学期的对光纤通信的学习，让我认识了光纤通信的整个过程，收获良多，非常感谢老师的教导，现将整个学习内容作总结以巩固所学知识，内容如下：
一、对光纤通信的整体概述
1)光纤通信的发展
公元前11世纪，西周王朝，烽火台白天点狼粪，晚上燃柴火——“狼烟四起”，到了1880年，贝尔发明了第一个光电话。1960年，大气光波通信激光器的发明和应用，使沉睡了80年的光通信进入一个崭新的阶段，它具有亮度高、谱线窄、方向性好，但通信不稳定。1953年，英国伦敦学院卡帕尼博士首次发明了用极细的玻璃制作的光导纤维：芯层+包层。芯层的折射率大于包层，光在其中做全反射。1960年左右，最好的光纤损耗也在1000 分贝/公里(dB/km)。由于，损耗很大，它最初被用于医疗，如内窥镜。1966年，高锟(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)发表了关于传输介质新概念的论文《用于光频的光纤表面波导》,指明通过“原材料的提纯制造出适合于长距离通信使用的低损耗光纤”这一发展方向,奠定了现代光通信——光纤通信的基础。1970年，美国贝尔实验室、日本电气公司(NEC)和前苏联先后，研制成功室温下连续振荡的镓铝砷(GaAlAs)双异质结半导体激光器(短波长)。虽然寿命只有几个小时，但它为半导体激光器的发展奠定了基础。1973 年，半导体激光器寿命达到7000小时。1976年，日本电报电话公司研制成功发射波长为1.3 μm的铟镓砷磷(InGaAsP)激光器。1977 年，贝尔实验室研制的半导体激光器寿命达到10万小时。1979年美国电报电话(AT&T)公司和日本电报电话公司研制成功发射波长为1.55 μm的连续振荡半导体激光器。
目前，波长为1.55μm的光纤损耗< 0.2 dB/km，已接近了光纤最低损耗的理论极限。
2)光纤通信的定义，波长，以及波谱
定义：以光波作为载波，以光纤作为传输介质的通信方式。
为什么要有光纤通信：因为其价格便宜，线路损耗低、频带宽。
光波是电磁波，光波范围包括红外线、可见光、紫外线，其波长范围为：300μm～6×10?3μm。
光纤通信的波谱：在1.67×1014Hz～3.75×1014Hz之间，即波长在0.8μm～1.8μm之间，属于红外波段，将0.8μm～0.9μm称为短波长，1.0μm～1.8μm 称为长波长，2.0μm以上称为超长波长。
3)光纤通信的主要特点
优点：光纤的容量大；损耗低、中继距离长；抗电磁干扰能力强；保密性能好；体积小，重量轻；节省有色金属和原材料等。
缺点：抗拉强度低，容易折断(比如经常被挖断)；光纤连接困难(断面是否垂直、焊接点是否有气泡等)；光纤通信过程中怕水、怕冰(OH-根吸收增大损耗)；光纤怕弯曲(导致损耗增加)
4)光纤通信的组成和分类
光纤通信系统是以光纤为传输媒介，光波为载波的通信系统。主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。根据调制信号的类型，光纤通信系统可以分为模拟光纤通信系统和数字光纤通信系统。
信系统。根据光纤的传导模数量，光纤通信系统可以分为多模光纤通信系统和单模光纤通信系统。
根据系统的工作波长，光纤通信系统可分为短波长光纤通信系统、长波长光纤通信系统和超长波长光纤通信系统。
二、光纤导光原理及其特性
1)光纤的结构及分类
结构：是多层同轴圆柱体，自内向外为纤芯、包层和涂覆层
光纤的分类：按制造光纤所使用的材料分为有石英系列、塑料包层石英纤芯、多组分玻璃纤维、全塑光纤等四种；按工作波长来分为短波长光纤和长波长光纤；根据光纤中传输模式分为单模光纤和多模光纤；根据折射率分布分为有阶跃型光纤、渐变型(梯度型)光纤、W型光纤等。
2)光缆的基本结构
加强件：一般由钢丝或增强塑料嵌在光纤中，用以承受拉伸负荷。光缆护套：一般由塑料材料制造，保护光缆芯受到机械外力和环境的影响，由PVC（聚氯乙烯）制造。防潮层：光纤非常怕水，一般用密封铝制金属或阻水纱防潮。填料：防止水气进入，要求抗水性好，温度性能好，无毒，不易燃。铠装：增加机械强度，防鼠，防虫，防人为损伤。
3)光缆的结构
中心管式光缆：套管式光缆是将数根一次涂覆的光纤放入同一根塑料管中，管中填冲油膏，光纤浮在油膏中。套管式光缆的结构合理、重量轻、体积小、价格便宜。层绞式结构光缆：层绞式光缆是将若干根光纤芯线以加强元件为中心绞
合在一起的一种结构，这种结构适用于芯线数较少的的光缆。骨架式结构光缆：沟槽式光缆是将单根或多根光纤放入沟槽中，骨架中心是加强元件。这种结构的光缆的抗侧压性能好，单制造工艺复杂。
4)光纤导光原理
光纤导光原理的分析方法：射线理论(几何光学法)、波动理论(模式理论)
5)光纤的损耗特性
光纤损耗分类：吸收损耗（由于光纤本身和光纤中的杂质对光的吸收损耗）、散射损耗（由于光纤的折射率分布以及光纤材料的不均匀使得光在光纤传播过程中发生散射，光向其他方向散开造成的损耗）、弯曲损耗。
6)光纤的色散
当电磁波在一媒质中波传播时，波的不同成分速度不同这种现象称为色散。
色散的分类：模间色散、色度色散、偏振色散。
色散补偿：补偿方案有DCF（Dispersion Compensation Fiber)、啁啾光纤光栅、预啁啾技术、色散支持传输法、预啁啾技术。
7)光纤的非线性效应
当光纤中传输的功率很大时，就会有非线性效应，光纤的非线性效应包括光纤的非线性散射、光纤的非线性折射率
8)常用光纤
目前ITU-T规定的光纤代号有
G.651光纤（多模光纤）
G.652光纤（常规单模光纤）
G.653光纤（色散位移光纤）
G.654光纤（低损耗光纤）
G.655光纤（非零色散位移光纤）
G.656光纤（宽带全波光纤）
G.657光纤（接入网用光纤）
根据我国国家标准规定，光纤类别的代号应如下规定：
光纤类别应采用光纤产品的分类代号表示，即用大写A表示多模光纤，B表示单模光纤，再以数字和小写字母表示不同种类光纤。
三、光源与光发射机
1)光纤通信对光源的要求
光源发射的峰值波长，应在光纤低损耗窗口之内；有足够高的、稳定的输出
光功率，以满足系统对光中继段距离的要求；电光转换效率高，驱动功率低，寿命长，可靠性高；单色性和方向性好，以减少光纤的材料色散，提高光源和光纤的耦合效率；易于调制，响应速度快，以利于高速率、大容量数字信号的传输；强度噪声要小，以提高模拟调制系统的信噪比；光强对驱动电流的线性要好，以保证有足够多的模拟调制信道。
常用光源：半导体激光器（LD）、发光二极管（LED）。
光与物质的三种作用形式：自发辐射、受激吸收、受激辐射。
2)激光二极管的横模与纵模
在半导体激光器的谐振腔内，辐射光建立起的电磁场模式称为谐振腔模式，它们可划分为横电（TE）和横磁（TM）模式两种。每类模式都能通过沿谐振腔主轴分布的纵向电磁场、水平横向电磁场以及垂直横向电磁场的半正弦变化来进行描述。其中，纵向模式与谐振腔的长度L相关，并决定辐射光的主要光谱结构，由于L远大于激光波长，因此在谐振腔中会有许多纵模。水平横向模分布在pn结平面内，它取决于谐振腔的宽度和腔壁的情况，同时该模式又决定激光束的水平横向分布特性。垂直横向模与pn结垂直方向上的电磁场和波形相关。以上三种模式分布在很大程度决定激光器的特性。
3)光发射机
光发射机实现电/光转换，由光源、驱动器和调制器组成，功能是用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。
发射端机（内调制）的组成：输入接口：将电端机送来的信号做码型变换，如将HDB3码变换为普通二进制码；线路编码：将普通二进制码变换为适合在光纤链路上传输的码型；调制电路：为光源提供调制电流；控制电路：主要是APC电路、ATC电路、光源保护电路等；光源：一般为发光二极管或半导体激光器，实现光电转换。
四、光检测器与光接收机
1)光检测器工作原理
光检测器利用光电效应实现，有外光电效应、内光电效应。
半导体光电二极管：光子进入PN结，价带的电子受激吸收将被激发到导带，产生一对光生载流子，受内建电场的作用，光生载流子的电子向N区漂移，空穴向P区漂移，载流子移动到外部电路形成光电流。
PIN光电二极管：在PN结之间加了一层本征半导体（I层），当入射进入PIN 的光子能量大于或等于半导体材料的带隙能量时，光子能量被价带的电子吸收，
激发电子从价带跃迁到导带。生成了电子-空穴对。（光生电子空穴对---光生载流子）这些载流子主要是在耗尽区生成，大多数的光子在耗尽区被吸收。耗尽区的高电场使得电子-空穴对立即分开并在反向偏置的结区中向两端流动，然后在边界被收集，从而在外电路中形成电流（光电流）。
雪崩光电二极管(APD)：高掺杂的+
P 型半导体，为接触层；P 型半导体，为倍增层（或称雪崩区）；I 轻掺杂半导体I 层，为漂移区（光吸收区）；N+高掺杂的 型半导体，为接触层。
利用雪崩过程倍增一次光生电流，在雪崩光电二极管内部产生放大作用，因此既可以检测光信号，又能放大光信号电流。 2) 光电二极管的工作特性
光电二极管的主要特性参数包括响应度、量子效率、响应带宽、APD 的倍增系数及噪声等
响应度：响应度表征了光电二极管的能量转换效率，in p P I R /=。
量子效率：η=单位时间产生电子数/单位时间注入电子数=hv P e
I in p //，in p P hv e I η=。
APD 光电二极管中所有载流子产生的倍增因子M ：P M I I M ==n B j V V )/(11-，其中M I 是雪崩增益后输出电流的平均值，P I 是未倍增时的初级光电流，j V 是加在PN 结的有效电压，B V 是加在PN 结的有效电压，n 是适配因子，与材料及结构有关。
3) 检测器响应时间
当检测器受到阶跃光脉冲照射时，响应时间可以用检测器输出脉冲的上升时间r τ和下降时间
f τ来表示。 光电二极管光电流的响应时间主要取决于以下三个因素：耗尽区的光载流子的渡越时间；
耗尽区外产生的光载流子的扩散时间；光电二极管以及与其相关的电路的RC 时间常数。
4)几种光电检测器
MSM光电探测器、单向载流子探测器(UTC-PD)、波导光电探测器（WG-PD）、分支波导探测器(Tapered WG-PD)、行波探测器（TW-PD）。
5)光接收机
光接收机有数字接收机和模拟接收机两种形式。
数字光接收机组成：
光接收机的信噪比：S/N=光电流信号功率/（光检测器噪声功率+放大器噪声功率）。
光数字接收机的灵敏度是指当数字接收机的输出信号质量-----误码率达到质量要求时，数字接收机接收的最小光功率。
五、光纤通信系统
1)光通信线路组成
有点到点单用户线路、点到点多用户线路、远距离线路，其中远距离线路图如下：
2)光放大器
光放大器原理：放大器通过受激发射放大入射光信号，其机理与激光器的相同。光放大器只是一个没有反馈的激光器，其核心是当放大器被光或电泵浦时，使粒子数反转获得光增益。该增益通常不仅与入射信号的频率（或波长）有关，而且与放大器内任一点的局部光强有关；该频率和光强与光增益的关系又取决于放大器介质。
光放大器应用：用光放大器取代光-电-光中继器，作为在线放大器使用。插
在光发射机之后，来增强光发射机功率，作为功率放大器，可增加传输距离（10~100）km。在接收机之前，插入一个光放大器，对微弱光信号进行预放大，提高接收机灵敏度，这样的放大器称为前置放大器，也可以用来增加传输距离。补偿局域网（LAN）的分配损耗。
掺铒光纤放大器：使用铒离子作为增益介质的光纤放大器，称为掺铒光纤放大器(EDFA)。这些离子在光纤制造过程中被掺入光纤芯中，使用泵浦光直接对光信号放大，提供光增益。
掺铒光纤放大器因为工作波长在靠近光纤损耗最小的1.55 m波长区，掺铒光纤能放大光信号的基本原理在于铒离子能吸收泵浦光的能量，实现粒子数反转，当波长为1.55μm的信号光通过已被激活的掺铒光纤时，亚稳态上的粒子以受激辐射的方式跃迁到基态。对应于每一次跃迁，都将产生一个与激发该跃迁的光子完全一样的光子，从而实现了信号光在掺铒光纤的传播过程中不断放大。
光纤拉曼放大器：EDFA只能工作在1530~1564nm之间的C波段；光纤拉曼放大器可用于全波光纤工作窗口。因为分布式拉曼放大器的增益频谱只由泵浦波长决定，而与掺杂物的能级电平无关，所以只要泵浦波长适当，就可以在任意波长获得信号光的增益光纤拉曼放大器已成功地应用于DWDM系统和无中继海底光缆系统中。工作原理：基于非线性光学效应，利用强泵浦光通过光纤传输时产生受激拉曼散射，使组成光纤的石英晶格振动和泵浦光之间发生相互作用，产生比泵浦光波长还长的散射光（斯托克斯光）。该散射光与波长相同的信号光重叠，从而使弱信号光放大，获得拉曼增益。
3)波分复用技术
它是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用），并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将组合波长的光信号分开（解复用）并作进一步处理，恢复出原信号送入不同的终端。因此，此项技术称为光波长分割复用，简称光波分复用（WDM）技术。
WDM系统的基本形式：双纤单向传输、单纤双向传输、光分路插入传输。
其整体结构如下：
光波分复用系统的关键技术：光源技术--波长准确度和稳定度高的LD；多复用低串扰的合波分波器；光纤的色散补偿技术；频带宽、增益平坦，动态可调整增益与锁定的EDFA。
4)光纤通信系统设计
光纤通信系统的设计，既要满足:系统的性能要求，又要尽可能地减少系统的建设成本，还要考虑将来系统升级的需要。是选择PDH设备，还是选择SDH 设备；是选择单波长系统，还是选择WDM系统，以及何种速率系统，这些问题都需要在设计时考虑。其设计方法有最坏值设计法和统计设计法。
系统拓扑结构除点对点结构外，另外四种基本结构是树形、总线形、环形和星形。
六、光通信网络
1)光传送网层次结构分为核心光网络、城域光网络、接入光网络。
接入网：业务设备到用户之间的线路设备。城域光网络：是一种主要面向企事业用户的、最大可覆盖城市及其郊区范围的、可提供丰富业务并支持多种通信协议的本地公用网络。城域光网络处于核心光网络和接入光网络之间，把接入网中企业与私人客户的各种协议、数据等无缝和灵活地连接到运营商的骨干网。
2)SDH
PDH的弱点：两种体制三个标准，国际互通困难；没有统一的光接口，各厂家设备不兼容；准同步复用结构复杂，不灵活；管理比特少，网络管理能力弱。
光同步数字传送网是由一些SDH网元（NE）组成，在光纤上进行同步信息传送、复用和交叉连接的网络。
SDH特点：接口统一、灵活复用和解复用、OAM能力强、结构简化、对信息负荷透明、便于多厂家产品互通，良好的兼容性。
其帧结构如下：
SDH设备类型：复用设备TM、交叉连接设备SDXC、中继设备。
SDH网络结构：线形、环形、网格形，星形。用户网适于星形拓扑和环形拓扑，中继网适于环形和线形拓扑，长途网适于树形和网孔形的结合。
SDH生存性的实现主要有两种方法，即保护（Protection）和恢复（Restoration），保护的基本思想是利用预先规划的备用系统容量对主用系统进行切换保护，恢复则是在业务失效后利用快速路由等机制重新建立连接。
3)光纤接入网
接入网是指业务设备到用户之间的线路设备，用三个接口来定界分别是网络侧：SNI、用户侧：UNI、管理侧：Q3。
接入网的接入技术分类有线接入网：铜线接入网，光纤接入网，混合光纤/铜线接入网；无线接入网：固定无线接入网（微波，卫星，固定蜂窝等），移动接入网（蜂窝移动网，无绳通信，卫星移动，无线寻呼等）；综合接入网：FTTC+HFC, 有线＋无线。
光纤接入网的类型，根据网络拓扑结构分类：总线型、环型、树型和星型，以及派生出的各种复合型。按照室外设施是否含有有源设备分类：无源光网络（PON)和有源光网络(AON)
按照承载的业务带宽分类：窄带OAN和宽带OAN。按照ONU的位置分类：FTTC,FTTB,FTTZ,FTTH，FTTO。
无源光网络的多址接入技术：时分多址（TDMA)、频分多址（FDMA)、波分多址（TDMA)。
有源光网络（AON）：AON系统和PON系统的主要区别是以有源电复用设备代替无源光分路器。
混合光纤/同轴电缆接入（HFC)：由CATV网发展而来，最先发展的宽带接入技术，提供语音、数据、模拟/数字电视的综合接入，采用副载波复用，数字信号采用QPSK、QAM等调制方式，主要问题是上行（回传）通道的噪声。
光纤通信技术的发展 （辽宁工程技术大学电子与信息学院辽宁省葫芦岛市126105） 摘要光纤通信的问世使高速率，大容量的通信成为可能，目前它已成为最主要的信息传输技术。本文简要介绍了光纤通信的发展史；光无源器件；光纤通信系统；总结了光纤通信的主要技术的发展—光波分复用技术、光孤子通信技术、光纤交换技术以及量子通信技术等的基本原理、优势、发展状况和技术水平；指出了未来的光纤通信将会朝着光纤到户、全光网络的方向发展，为用户提供更多更好的信息服务。 关键词：光无源器件; 光放大器 ;光孤子通信 ; 全光通信网 中图分类号：文献标志码： Optical fiber communications technology development （Liaoning Technical Univercity Electronic Information Engineering College , Liaoning Huludao 125105） Abstract： Optical fiber communications being published causes the high speed, the large capacity correspondence becomes possibly, at present it has become the most main intelligence transmission technology. This article introduced the optical fiber communications history briefly; Light passive component; Optical fiber communications system; Summarized the optical fiber communications main technology development - light wavelength division multiplying technology, the optical soliton communication, the optical fiber exchange technology as well as the quantum communication and so on the basic principle, the superiority, the development condition and the technical level; Had pointed out the future optical fiber communications will be able to face the optical fiber to the household, the entire light network direction is developing, provides the more better information service for the user. Key word:Light passive component ; Light amplifier; Optical soliton correspondence ; Entire optical communication network Coherent
红色：重点、绿色：了解 第1章 1、光纤通信的基本概念：以光波为载频，用光纤作为传输介质的通信方式。光纤通信工作波长在于近红外区：0.85～2.00μm的波长区，对应频率: 167～375THz。 对于SiO2光纤，在上述波长区内的三个低损耗窗口，是目前光纤通信的实用工作波长，即0.85μm、 1.31μm 1.55μm及 1.625μm 2、光纤通信系统的基本组成：P5 图1-3 目前采用比较多的系统形式是强度调制/直接检波（IM/DD）的光纤数字通信系统。该系统主要由光发送设备（光发射机）、光纤传输线路、光接收设备（光接收机）、光中继器以及各种耦合器件组成。 各部件功能： 电发射机：对来自信源的信号进行模/数转换和多路复用处理； 光发送设备：实现电/光转换； 光接收机：实现光/电转换； 光中继器：将经过光纤长距离衰减和畸变后的微弱光信号放大、整形、再生成具有一定强度的光信号，继续送向前方，以保证良好的通信质量。 3、光纤通信的特点：（可参照P1、2） 优点：（1），传输容量大。（2）传输损耗小，中继距离长。 （3）保密性能好：光波仅在光纤芯区传输，基本无泄露。 （4）抗电磁干扰能力强：光纤由电绝缘的石英材料制成，不受电磁场干扰。（5）体积小、重量轻。（6）原材料来源丰富、价格低廉。 缺点：1）弯曲半径不宜过小；2）不能远距离传输；3）传输过程易发生色散。 4、适用光纤：P11 G.652 和G.654：常规单模光纤，色散最小值在1310nm处，衰减最小值在1550nm 处。常见的结构有阶跃型和下凹型单模光纤。 G.653：色散位移光纤，色散最小值在1550nm处，衰减最小值在1550nm处。难 以克服FWM混频等非线性效应带来的影响。 G.655：非零色散光纤，色散在1310nm处较小，不为0；衰减最小值在1550nm 处。可以尽量克服FWM混频等非线性效应带来的影响。 补充：1、1966年7月，英籍华人（高锟）博士从理论上分析证明了用光纤作为传输介质以实现光通信的可能性。 2、数字光纤通信系统有准同步数字体系（PDH）和同步数字体系（SDH）两种传输体制。
光纤通信重要知识点总结 第一章 1.任何通信系统追求的最终技术目标都是要可靠地实现最大可能的信息传输容量和传输距离。通信系统的传输容量取决于对载波调制的频带宽度，载波频率越高,频带宽度越宽。 2.光纤：由绝缘的石英（SiO２）材料制成的,通过提高材料纯度和改进制造工艺,可以在宽波长范围内获得很小的损耗。 ３.光纤通信系统的基本组成：以光纤为传输媒介、光波为载波的通信系统,主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。光纤通信系统既可传输数字信号也可传输模拟信号。输入到光发射机的带有信息的电信号,通过调制转换为光信号。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。系统中光发送机的作用是将电信号转换为光信号,并将生成的光信号注入光纤。光发送机一般由驱动电路、光源和调制器构成，如果是直接强度调制，可以省去调制器。 光接收机的作用是将光纤送来的光信号还原成原始的电信号。它一般由光电检测器和解调器组成。光纤的作用是为光信号的传送提供传送媒介，将光信号由一处送到另一处。中继器分为电中继器和光中继器（光放大器）两种，其主要作用就是延长光信号的传输距离。为提高传输质量,通常把模拟基带信号转换为频率调制、脉冲频率调制或脉冲宽度调制信号,最后把这种已调信号输入光发射机。还可以采用频分复用技术，用来自不同信息源的视频模拟基带信号（或数字基带信号）分别调制指定的不同频率的射频电波，然后把多个这种带有信息的RＦ信号组合成多路宽带信号，最后输入光发射机,由光载波进行传输。在这个过程中，受调制的RF 电波称为副载波，这种采用频分复用的多路电视传输技术，称为副载波复用技术。目前大都采用强度调制与直接检波方式。又因为目前的光源器件与光接收器件的非线性比较严重,所以对光器件的线性度要求比较低的数字光纤通信在光纤通信中占据主要位置。 数字光纤通信系统基本上由光发送机、光纤与光接收机组成。发送端的电端机把信息进行模数转换，用转换后的数字信号去调制发送机中的光源器件LD，则LD就会发出携带信息的光波，即当数字信号为“１”时，光源器件发送一个“传号”光脉冲；当数字信号为“0”时，光源器件发送一个“空号”。光波经低衰耗光纤传输后到达接收端。在接收端，光接收机把数字信号从光波中检测出来送给电端机，而电端机再进行数模转换，恢复成原来的信息。这样就完成了一次通信的全过程。 4.光纤通信的优点:1通信容量大,一根仅头发丝粗细的光纤可同时传输1000亿个话路2中继距离长，光纤具有极低的衰耗系数，配以适当的光发送与光接收设备,可使其中继距离达数百千米以上,因此光纤通信特别适用于长途一、二级干线通信。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，制造石英光纤的原材料是二氧化硅（砂子），而砂子在自然界中几乎是取之不尽、用之不竭的 5.光发射机：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。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。 6.实现光源调制的方法:直接调制和外调制。直接调制是用电信号直接调制半导体激光器或发光二极管的驱动电流,使输出光随电信号变化而实现的。这种方案技术简单，成本较低，容易实现,但调制速率受激光器的频率特性所限制。外调制是把激光的产生和调制分开,用独立的调制器调制激光器的输出光而实现的。外调制的优点是调制速率高，缺点是技术复杂，成本较高，因此只有在大容量的波分复用和相干光通信系统中使用。 6.光纤线路: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
光纤通信，引领中国网速 中国的网速，为世人称羡。八纵八横光纤通信网很给力。 美国总统奥巴马在2014 年末的一次谈话中，谈及中国的成就时曾提到，中国有高铁，有高速的网络。中国的网速显然给他留下了深刻的印象。 中国的网速在世界上处于前列。其中关键在于，中国有八纵八横光纤通讯网。 光纤通讯系统是以光为载波，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，通过光电转换，用光来传输信息的通信系统。 我国六大基础电信运营商，所用光缆长度累计达432.2 万公里，耗用光纤约8072 万公里；加上广电、电力、石油及其他，全国所用光缆总长约为577.2 万公里，耗用光纤10781 万公里。目前我国长途传输网的光纤化比重已超过90%，国内已建成八纵八横主干光纤网，覆盖全国85%以上 的县市。 中国的“八横八纵”大容量光纤通信网中，八纵是指：哈尔滨-沈阳-大连-上海-广州；齐齐哈尔-北京-郑州-广州-海口-三亚；北京-上海；北京-广州；呼和浩特-广西北海；呼和浩特-昆明；西宁-拉萨；成都-南宁。八横是：北京-兰州；青岛-银川；上海-西安；连云港-新疆伊宁；上海-重庆；杭州- 成都；广
州-南宁-昆明；广州-北海-昆明。 邮电部于1988 年开始了八纵八横通信干线光纤工程的建设，至1998建成。2013年8月，国务院办公厅公布了《国务院关于加快促进信息消费扩大内需的若干意见》，《意见》指出，发布实施“宽带中国” 战略，加快宽带网络升级改造，推进光纤入户，统筹提高城乡宽带网络普及水平和接入能力。 我国有年产4000 万公里光纤生产能力，具有近百家光纤光缆、设备制造、材料生产企业，能够满足国内市场需求，并进入国际市场。已经形成了光纤光缆产品品种齐全，材料和设备制造配套的制造体系，光缆产品质量优异，一些具有自主知识产权的光缆和海底光缆质量世界领先。 经由光纤通信网建设，中国建成了世界上最宽的信息高速公路，传输信息容量达太比特级（即1X 1012比特）的光 纤波分复用系统，全套拥有自主知识产权。上海至杭州一级干线的系统，可供4000 多万人同时通话。 责任编辑：刘善伟 链接：中国光纤大事 1991 年，我国停止对建长途电缆通信系统的建设，做出大力发展光纤通信系统的决定。 1993年，我国第一条国际光缆一一中日海底光缆建成，从上海南汇至日本宫崎，全长1252 公里，可供15120 对人 同时通电话，或开通其他非话音业务。
论文题目：光纤通信技术发展历史 姓名：谢新云 学号：0932002231 专业班级：通信技术（2） 院系：电子通信工程学院 指导老师：彭霞 完成时间：2011年10月22日
概论 目前，在实际运用中相当有前途的一种通信技术之一，即光纤通信技术已成为现代化通信非常重要的支柱。作为全球新一代信息技术革命的重要标志之一，光纤通信技术已经变为当今信息社会中各种多样且复杂的信息的主要传输媒介，并深刻的、广泛的改变了信息网架构的整体面貌，以现代信息社会最坚实的通信基础的身份，向世人展现了其无限美好的发展前景。 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，因为信息传输频带比较宽，所以它的主要特点是:通信达到了高速率和大容量，且损耗低、体积小、重量轻，还有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，发展也异常迅猛。 光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中，也可以在电力通信控制系统中发挥作用，进行工业监测、控制，现在在军事上也被广泛应用，基于各领域对信息量的需求不断增长，光纤通信技术的应用发展趋势也备受关注。一条完整的光纤链路除受光纤本身质量影响外，还取决于光纤链路现场的施工工艺和环境。 本文针对光纤通信技术的发展及趋势展开研究，分别介绍了光纤通信技术的发展历史和现状，以及光纤通信技术的发展趋势，对一些先进的光纤通信技术进行了介绍。 关键字：光纤通信技术，发展历史，现状，发展趋势
目录 概论 (1) 目录 (2) 第一章光纤通信技术的形成 (3) 1.1早期的光通信 (3) 1.2 现在光纤通信技术的形成 (3) 1.2.1 光纤通信器件的发展 (3) 1.2.2 光纤 (5) 第二章光纤通信技术的现状 (8) 2.1 光纤光缆 (8) 2.2 光电子器件 (8) 2.3光纤通信系统 (14) 第三章我国光纤通信技术的发展 (15) 参考文献 (16)
光纤通信的现状及其未来发展 光信息科学与技术08-1班 韩欣欣 08133102 关键词：光纤通信 光纤到户 未来发展 摘要：光纤通信自问世以来，给整个通信领域带来了一场革命，它使高速率，大容量的通信成为可能。目前它已经成为一种不可替代的、最主要的信息传输技术。 引言： 光无处不在。在人类发展的早期，人类已经开始使用光传递信息了。但那时候传递的信息容量非常少，局限性也很大。 随着社会的发展，信息传输与交换量与日俱增，传统的电通信方式已不能满足人们的需要。为了扩大通信容量，通信方式从中波、短波发展到微波、毫米波，这实际上就是通过提高通通信载波频率来扩大通信容量的。这样就出现了现在的光通信技术，就是光纤通信。 光纤通信是将要传送的图像、数据等信号调制到光载波上，以光纤作为传输媒介的通信方式。 与传统的电通信相比，光纤通信是以很高频率的光波作为载波，以光纤为传输介质的通信。由于光纤通信具有损耗低、传输频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点，自其出现以来就备受业内人士的青睐，发展非常迅速。光纤通信系统的传输容量从1980年至今增加了近一万倍 传输速度在过去的10年中大约提高了100倍。 光纤发展与应用 为了发展光通信技术，人们又考虑和尝试了各种传输介质，但是他们的损耗都非常的高。直到1966年美籍华人高锟博士和霍克哈姆发表论文，预见了低损耗的光纤能够应用于通信，敲开了光纤通信的大门。从此光纤在通信中的应用引起了人们的重视。 很快在1970年8月美国康宁公司首次研制成功损耗为20dB/kM光纤。光纤通信的时代由此开始了。 1972年，随着光纤制备工艺中的原材料提纯、制棒和拉丝技术水平
我国光纤通信技术论文 2020年4月
我国光纤通信技术论文本文关键词：光纤通信，我国，论文，技术 我国光纤通信技术论文本文简介：1光纤通信技术的主要特点 1.1损耗低，传输距离远与普通的通信相比，光纤的损耗率要低得多。目前，光纤的损耗可以低达0.2dB/km。中继光放大器间距可达100多km，而传统的铜电缆中继放大器间距仅为几百米到几千米。因此，除了用户到小站间仍使用铜电缆，其他通信网中包括电视网、跨海洋的网络全部使用 我国光纤通信技术论文本文内容： 1光纤通信技术的主要特点 1.1损耗低，传输距离远 与普通的通信相比，光纤的损耗率要低得多。目前，光纤的损耗可以低达0.2dB/km。中继光放大器间距可达100多km，而传统的铜电缆中继放大器间距仅为几百米到几千米。因此，除了用户到小站间仍使用铜电缆，其他通信网中包括电视网、跨海洋的网络全部使用光纤通信。光纤通信在
长距离传输中的优势非常明显。目前光纤通信的最长通信距离达到10000m以上。 1.2抗干扰能力强 与其他光缆相比，光纤通信具有非常明显的优点———抗电磁干扰能力极强。光纤通信设备的主要成分是SiO 的应用给光纤通信技术带来无可比拟的优势。由于石英具有极强的抗腐蚀性和绝缘性，因此，应用到光纤通讯设备上使其同样具有较强的抗干扰能力。光纤通信不会受到太阳黑子活动、电离层变化、雷电以及人为释放的电磁等方面的干扰，这一特性使得光纤可以应用到军事领域中。 1.3安全性和保密性高 因为光纤主要依靠光波的全反射原理进行传输，光信号完全被限制在包层内，光波泄露的现象很少发生。而且一个光缆内的很多光纤线之间也不会相互干扰，因此，光通信的抗干扰能力很强，保密性和安全性非常高。此外，光纤的重量很轻、体积较小，这样既节省空间又使得设备的安装非常方便。另外，用来制作光纤通信设备的原材料越来越丰富，而且价格低廉，稳定性好，同时受环境温度影响小，使
光纤通信基础知识 基本光纤通信系统 最基本的光纤通信系统由数据源、光发送端、光学信道和光接收机组成。其中数据源包括所有的信号源，它们是话音、图象、数据等业务经过信源编码所得到的信号；光发送机和调制器则负责将信号转变成适合于在光纤上传输的光信号，先后用过的光波窗口有0.85、1.31和1.55。光学信道包括最基本的光纤，还有中继放大器EDFA等；而光学接收机则接收光信号，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。下面是光通信系统图。 光通信系统图 数字光纤通信系统 光纤传输系统是数字通信的理想通道。与模拟通信相比较，数字通信有很多的优点，灵敏度高、传输质量好。因此，大容量长距离的光纤通信系统大多采用数字传输方式。 电发射端机 主要任务是PCM编码和信号的多路复用。 多路复用是指将多路信号组合在一条物理信道上进行传输，到接收端再用专门的设备将各路信号分离出来，多路复用可以极大地提高通信线路的利用率。 在光纤通信系统中，光纤中传输的是二进制光脉冲"0"码和"1"码，它由二进制数字信号对光源进行通断调制而产生。而数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生的，称为PCM（pulsecodemodulation），即脉冲编码调制。这种电的数字信号称为数字基带信号，由PCM电端机产生。
抽样是指从原始的时间和幅度连续的模拟信号中离散地抽取一部分样值，变换成时间和幅度都是离散的数字信号的过程。 抽样所得的信号幅度是无限多的，让这些幅度无限多的连续样值信号通过一个量化器，四舍五入，使这些幅度变为有限的M种（M为整数），这就是量化。由于在量化的过程中幅度取了整数，所以量化后的信号与抽样信号之间有一个差值（称为量化误差），使接收端的信号与原信号间有一定的误差，这种误差表现为接收噪声，称为量化噪声。码位数M越多，分级就越细，误差越小，量化噪声也越小。 编码是指按照一定的规则将抽样所得的M种信号用一组二进制或者其它进制的数来表示，每种信号都可以由N个2二进制数来表示，M和N满足M=2N。例如如果量化后的幅值有8种，则编码时每个幅值都需要用3个二进制的序列来表示。需要注意的是，此处的编码仅指信源编码，这和后面提到的信道编码是有所区别的。 现以话音为例来说明这个过程。我们知道话音的频率范围是300～3,400Hz，在抽样的时候，要遵循所谓的奈奎斯特抽样率，实际中按8,000Hz的速率进行抽样。为了保证通话的质量，在长途干线话路中采用的是8位码（28=256个码组）。这样量化值有256种，每一种量化值都需要用8位二进制码编码，那么每一个话路的话音信号速率为8×8＝64kbps。 奈奎斯特抽样定理：要从抽样信号中无失真地恢复原信号，抽样频率应大于2倍信号最高频率。 多路复用技术包括：频分多路复用（FDM）、时分多路复用（TDM）、波分多路复用（WDM）、码分多址（CDMA）和空分多址（SDMA）。 时分多路复用：当信道达到的数据传输率大于各路信号的数据传输率总和时，可以将使用信道的时间分成一个个的时间片（时隙），按一定规则将这些时间片分配给各路信号，每一路信号只能在自己的时间片内独占信道进行传输，所以信号之间不会互相干扰。 频分多路复用：当信道带宽大于各路信号的总带宽时，可以将信道分割成若干个子信道，每个子信道用来传输一路信号。或者说是将频率划分成不同的频率段，不同路的信号在不同的频段
光纤通信技术的发展与应用 一、光纤通信的应用背景 通信产业是伴随着人类社会的发展而发展的。追溯光通信的发展起源，早在三千多年前，我国就利用烽火台火光传递信息，这是一种视觉光通信。随后，在1880年贝尔发明了光电话，但是它们所传输的信息容量小，距离短，可靠性低，设备笨重，究其原因是由于采用太阳光等普通光源。之后伴随着激光的发现，1966年英籍华人高锟博士发表了一篇划时代性的论文，他提出利用带有包层材料的石英玻璃光学纤维，能作为通信媒质。从此，开创了光纤通信领域的研究工作。 二、光纤通信的技术原理 光纤即光导纤维，光纤通信是指利用光波作为载波，以光纤作为传输介质将要传输的信号从一处传至另一处的通信方式。其中，光纤由纤芯、包层和涂层组成。纤芯是一种玻璃材质，以微米为单位，一般几或几十微米，比发丝还细。由多根光纤组成组成的称之为光缆。中间层称为包层，根据纤芯和包层的折射率不同从而实现光信号传输过程中在纤芯内的全反射，实现信号的传输。涂层就是保护层，可以增加光纤的韧性以保护光纤。
光纤通信系统的基本组成部分有光发信机、光纤线路、光收信机、中继器及无源器件组成。光发信机的作用是将要传输的信号变成可以在光纤上传输的光信号，然后通过光纤线路实现信号的远距离传输，光纤线路在终端把信号耦合到收信端的光检测器上，通过光收信端把变化后的光信号再转换为电信号，并通过光放大器将这微弱的电信号放大到足够的电平，最终送达到接收端的电端完成信号的输送。中继器在这一过程中的作用是补偿光信号在光纤传输过程中受到的衰减，并对波形失真的脉冲进行校正。无源器件的作用则是完成光纤之间、光纤与光端机之间的连接及耦合。其原理图如图1所示： 通过信号的这一传输过程可以看出，信号在传输过程中其形式主要实现了两次转换，第一次即把电信号变成可在光纤中传输的光信号，第二次即把光信号在接收端还原成电信号。此外，在发信端还需首先把要传输的信号如语音信号变成可传输的电信号。 三、光纤通信的特点 1.抗干扰能力强。光纤的主要构成材料是石英，石英属绝缘材料的范畴，绝缘性好，有很强的抗腐蚀性。而且在实际应用过程中它受电流的影响非常小，因此抗电磁干扰的能力很强，可以不受外部环境的影响，也不受人为架设的电缆等的干扰。这一特性相比于普通无线
浙江邮电职业技术学院 课堂作业提交： 计通121 祝新宇20120301140 计通121 董文杰20120301108
目录 第一章光纤的简介 (3) 第二章光纤的基本构成； (3) 2.1 光发信机 (3) 2.2 光收信机 (4) 2.3 光纤或光缆 (4) 2.4 中继器 (4) 2.5 光纤连接器、耦合器等无源器件 (4) 第一章八纵八横的历史 (5) 第二章什么是八纵八横 (5) 2.1 什么是八横 (5) 2.2 什么是八纵 (5) 第三章八纵八横的简介 (5) 图1光纤 图2光纤的示意图 图3 八纵八横示意图
我国光纤的组成 第一章光纤的简介 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。随着国际互联网业务和通信业的飞速发展，信息化给世界生产力和人类社会的发展带来了极大的推动。光纤通信作为信息化的主要技术支柱之一，必将成为21世纪最重要的战略性产业。 光纤是光导纤维的简写，是一种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工具。 图 1 光纤 图 2 光纤的示意图 第二章光纤的基本构成； 2.1光发信机 光发信机是实现电/光转换的光端机。它由光源、驱动器和调制器组成。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。电端机就是常规的电子通信设备。 2.2光收信机 光收信机是实现光/电转换的光端机。它由光检测器和光放大器组成。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，送到接收端的电端汲去。 2.3光纤或光缆 光纤或光缆构成光的传输通路。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。 2.4中继器 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近行整形。 2.5光纤连接器、耦合器等无源器件 由于光纤或光缆的长度受光纤拉制工艺和光缆施工条件的限制，且光纤的拉制长度也是有限度的（如1Km)。因此一条光纤线路可能存在多根光纤相连接的问题。于是，光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合，对光纤连接器、耦合器等无源器件的使用是必不可少的。
光纤通信的发展趋势 光纤通信一直是推动整个通信网络发展的基本动力之一，是现代电信网络的基础。本文对光纤通信的主要发展趋势作一简述与展望，包括纳米技术与光纤通信、光交换、PON、光孤子通信。 关键词：光纤通信光交换PON 光孤子通信 光纤通信的诞生与发展是电信史上的一次重要革命，光纤通信技术发展所涉及的范围，无论从影响力度还是影响广度来说都已远远超越其本身，并对整个电信网和信息业产生深远的影响。它的演变和发展结果将在很大程度上决定电信网和信息业的未来大格局，也将对社会经济发展产生巨大影响。 1.纳米技术与光纤通信 纳米是长度单位，为10-9米，纳米技术是研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。建立在微米/纳米技术基础上的微电子机械系统（MEMS）技术目前正在得到普遍重视。在无线终端领域，对微型化、高性能和低成本的追求使大家普遍期待能将各种功能单元集成在一个单一芯片上，即实现SOC(Sy stem On a Chip)，而通信工程中大量射频技术的采用使诸如谐振器，滤波器、耦合器等片外分离单元大量存在，MEMS技术不仅可以克服这些障碍，而且表现出比传统的通信元件具有更优越的内在性能。德国科学家首次在纳米尺度上实现光能转换，这为设计微器件找到了一种潜在的能源，对实现光交换具有重 要意义。 可调光学元件的一个主要技术趋势是应用MEMS技术。MEMS技术可使开发就地配置的光器件成为可能，用于光网络的MEMS动态元件包括可调的激光器和滤波器、动态增益均衡器、可变光衰减器以及光交叉连接器等。此外，MEMS技术已经在光交换应用中进入现场试验阶段，基于MEMS的光交换机已经能够传递实际的业务数据流，全光MEMS光交换机也正在步入商用阶段，继朗讯科技公司的“Lamda-Router”光MEMS交换机之后，美国Calient Networks公司的光交叉连接装置也采用了光MEMS交换机。 2.光交换是实现高速全光网的关键 光交换是指光纤传送的光信号直接进行交换。长期以来，实现高速全光网一直受交换问题的困扰。因为传统的交换技术需要将数据转换成电信号才能进行交换，然后再转换成光信号进行传输，这些光电转换设备体积过于庞大，并且价格昂贵。而光交换完全克服了这些问题。因此，光交换技术必然是未来通信网交换 技术的发展方向。 未来通信网络将是全光网络平台，网络的优化、路由、保护和自愈功能在未来光通信领域越来越重要。光交换技术能够保证网络的可靠性，并能提供灵活的信号路由平台，光交换技术还可以克服纯电子交换形成的容量瓶颈，省去光电转换的笨重庞大的设备，进而大大节省建网和网络升级的成本。若采用全光网技术，将使网络的运行费用节省70%，设备费用节省90%。所以说光交换技术代表着人们对光通信技术发展的 一种希望。 目前，全世界各国都正在积极研究开发全光网络产品，其中关键产品便是光变换技术的产品。目前市场上的光交换机大多数是光电和光机械的，随着光交换技术的发展和成熟，基于热学、液晶、声学、微机电技术的光交换机将会研究和开发出来，其中以将纳米技术为基础的微电子机械系统MEMS应用于光交换产品 的开发更会加速光交换技术的发展。 3.无源光网络（PON）技术 无源光网络是一种很有吸引力的纯介质网络，避免了外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，提高了系统可靠性，同时节省了维护成本，是电信维护部门长期以来期待的技术。无源光网络作为一种新兴的覆盖“最后一公里”的宽带接入光纤技术，其在光分支点不需要节点设备，只需安装一个简单的光分支器即可，因此具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速 度快、综合建网成本低等优点。
1．光纤通信的优缺点各是什么？ 答：优点有：带宽资源丰富，通信容量大；损耗低，中继距离长；无串音干扰，保密性好；适应能力强；体积小、重量轻、便于施工维护；原材料来源丰富，潜在价格低廉等。 缺点有：接口昂贵，强度差，不能传送电力，需要专门的工具、设备以及培训，未经受长时间的检验等。 2．光纤通信系统由哪几部分组成？各部分的功能是什么？ 答：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。光源组件包括光源、光源—光纤耦合器和一段光纤（尾纤或光纤跳线）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。光源是LED或LD，这两种二极管的光功率与驱动电流成正比。电压—电流驱动电路是输入电路与光源间的电接口，用来将输入信号的电压转换成电流以驱动光源。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。常用的器件有PIN和APD。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。光缆线路盒：光缆生产厂家生产的光缆一般为2km一盘，因而，如果光发送与光接收之间的距离超多2km时，每隔2km将需要用光缆线路盒把光缆连接起来。光缆终端盒：主要用于将光缆从户外（或户内）引入到户内（或户外），将光缆中的光纤从光缆中分出来，一般放置在光设备机房内。光纤连接器：主要用于将光发送机（或光接收机）与光缆终端盒分出来的光纤连接起来，即连接光纤跳线与光缆中的光纤。 3．假设数字通信系统能够在高达1%的载波频率的比特率下工作，试问在5GHz的微波载波和 1.55μm的光载波上能传输多少路64kb/s的音频信道？ 解：根据题意，求得在5GHz的微波载波下，数字通信系统的比特率为50Mb/s，则能传输781路64kb/s的音频信道。 根据题意，求得在 1.55μm的光载波下，数字通信系统的比特率为1.935Gb/s，则能传输30241935路64kb/s的音频信道。 4．SDH体制有什么优点？ 答：（1）SDH传输系统在国际上有统一的帧结构，数字传输标准速率和标准的光路接口，使网管系统互通，因此有很好的横向兼容性，它能与现有的准同步数字体制（PDH）完全兼容，并容纳各种新的业务信号，形成了全球统一的数字传输体制标准，提高了网络的可靠性； （2）SDH接入系统的不同等级的码流在帧结构净负荷区内的排列非常有规律，而净负荷与网络是同步的，它利用软件能将高速信号一次直接分插出低速支路信号，实现了一次复用的特性，克服了PDH准同步复用方
光纤通信技术的现状及发展趋势 摘要:光缆通信在我国已有20多年的使用历史,这段历史也就是光通信技术的发展史和光纤光缆的发展史。光纤通信因其具有的损耗低、传输频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点,备受业内人士青睐,发展非常迅速。目前,光纤光缆已经进入了有线通信的各个领域,包括邮电通信、广播通信、电力通信、石油通信和军用通信等领域。本文主要综述我国光纤通信研究现状及其发展。 关键词:光纤通信核心网接入网光孤子通信全光网络 光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。近年来,光纤通信技术得到了长足的发展,新技术不断涌现,这大幅提高了通信能力,并使光纤通信的应用范围不断扩大。 1 我国光纤光缆发展的现状 1.1 普通光纤 普通单模光纤是最常用的一种光纤。随着光通信系统的发展,光中继距离和单一波长信道容量增大,G.652.A光纤的性能还有可能进一步优化,表现在1550rim区的低衰减系数没有得到充分的利用和光纤的最低衰减系数和零色散点不在同一区域。符合ITUTG.654规定的截止波长位移单模光纤和符合G.653规定的色散位移单模光纤实现了这样的改进。 1.2 核心网光缆 我国已在干线(包括国家干线、省内干线和区内干线)上全面采用光缆,其中多模光纤已被淘汰,全部采用单模光纤,包括G.652光纤和G.655光纤。G.653光纤虽然在我国曾经采用过,但今后不会再发展。G.654光纤因其不能很大幅度地增加光纤系统容量,它
在我国的陆地光缆中没有使用过。干线光缆中采用分立的光纤,不采用光纤带。干线光缆主要用于室外,在这些光缆中,曾经使用过 的紧套层绞式和骨架式结构,目前已停止使用。 1.3 接入网光缆 接入网中的光缆距离短,分支多,分插频繁,为了增加网的容量,通常是增加光纤芯数。特别是在市内管道中,由于管道内径有限, 在增加光纤芯数的同时增加光缆的光纤集装密度、减小光缆直径 和重量,是很重要的。接入网使用G.652普通单模光纤和G.652.C 低水峰单模光纤。低水峰单模光纤适合于密集波分复用,目前在我国已有少量的使用。 1.4 室内光缆 室内光缆往往需要同时用于话音、数据和视频信号的传输。 并目还可能用于遥测与传感器。国际电工委员会(IEC)在光缆分类中所指的室内光缆,笔者认为至少应包括局内光缆和综合布线用光缆两大部分。局用光缆布放在中心局或其他电信机房内,布放紧密有序和位置相对固定。综合布线光缆布放在用户端的室内,主要由用户使用,因此对其易损性应比局用光缆有更严格的考虑。 1.5 电力线路中的通信光缆 光纤是介电质,光缆也可作成全介质,完全无金属。这样的全 介质光缆将是电力系统最理想的通信线路。用于电力线杆路敷设 的全介质光缆有两种结构:即全介质自承式(ADSS)结构和用于架空地线上的缠绕式结构。ADSS光缆因其可以单独布放,适应范围广,在当前我国电力输电系统改造中得到了广泛的应用。国内已能生 产多种ADSS光缆满足市场需要。但在产品结构和性能方面,例如 大志数光缆结构、光缆蠕变和耐电弧性能等方面,还有待进一步完善。ADSS光缆在国内的近期需求量较大,是目前的一种热门产品。 2 光纤通信技术的发展趋势 对光纤通信而言,超高速度、超大容量和超长距离传输一直是
一、光纤通信的基本知识 （一）光纤通信的概念 1870年的一天，英国物理学家丁达尔到皇家学会的演讲厅讲光的全反射原理，他做了一个简单的实验：在装满水的木桶上钻个孔，然后用灯从桶上边把水照亮。结果使观众们大吃一惊。人们看到，放光的水从水桶的小孔里流了出来，水流弯曲，光线也跟着弯曲，光居然被弯弯曲曲的水俘获了。 这些现象引起了丁达尔的注意，经过他的研究，发现这是由于全反射的作用，由于水等介质密度由于比周围的物质（如空气）大，即光从水中射向空气，当入射角大于某一角度时，折射光线消失，全部光线都反射回水中。表面上看，光好像在水流中弯曲前进。 后来人们造出一种透明度很高、粗细像蜘蛛丝一样的玻璃丝──玻璃纤维，当光线以合适的角度射入玻璃纤维时，光就沿着弯弯曲曲的玻璃纤维前进。由于这种纤维能够用来传输光线，所以称它为光导纤维。（视频） 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。（视频） （二）光纤通信的发展
光纤通信是现代通信网的主要传输手段，它的发展历史只有一二十年，已经历三代：短波长多模光纤、长波长多模光纤和长波长单模光纤。采用光纤通信是通信史上的重大变革，美、日、英、法等20多个国家已宣布不再建设电缆通信线路，而致力于发展光纤通信。中国光纤通信已进入实用阶段。 （三）光纤通信的优缺点 1、光纤通信的优点 现代通信网的三大支柱是光纤通信、卫星通信和无线电通信，而其中光纤通信是主体，这是因为光纤通信本身具有许多突出的优点： ①频带宽，通信容量大。光纤可利用的带宽约为50000GHz，1987年投入使用的1.7Gb/s光纤通信系统，一对光纤能同时传输24192路电话，2.4Gb/s系统，能同时传输30000多路电话。频带宽，对于传输各种宽频带信息具有十分重要的意义，否则，无法满足未来宽带综合业务数字网(B-ISDN)发展的需要。 ②损耗低，中继距离长。目前实用石英光纤的损耗可低于0.2dB/km，比其它任何传输介质的损耗都低，若将来采用非石英系极低损耗光纤，其理论分析损耗可下降至10-9dB/km。由于光纤的损耗低，所以能实现中继距离长，由石英光纤组成的光纤通信系统最大中继距离可达200多
中国光纤通信网 编辑本段简介 中国光纤通信网，是目前国内领先的光纤通信资讯类门户网站。随着我国目前三网融合和光纤到户的飞速发展，供用户交流的网上平台更少，专业的资讯比较分散。而中国光纤通信门户的开放，为行业内企业，用户，爱好者提供了一个在网络上的互相传递业界资讯，交换产品信息等提供了一个大型专业的平台。 编辑本段中国光纤通信网特点 信息交流，技术沟通，产品展示，资讯阅览，新闻订阅，供求关系，寻求商机，广告服务，会员提升，企业建站，个性建设，协会资料，展会资源，行业人才，商务代理等。 编辑本段中国光纤通信网优势 中国光纤通信网的优势在于以提供行业资讯，新闻，专业知识，无数的产品供求信息，以及开放式的运营模式，多样化的增值服务，人性化的版面设计等。使您能更好更领先的掌握行业中的动态，获取更多的商机。从而为广大光纤通信企业拓展网络业务，进军电子商务提供不易多得的良机与契机。 编辑本段网站导航 行业新闻政府企业产品国际 公司运营商制造商代理商 资讯技术文献标准术语 热点FTTH 三网融合物联网泛在网 网络建设规划设计认证研究 产品接入网城域网骨干网配套 商机供应求购合作招标 会展 协会 人才 网络案例 编辑本段行业背景：光纤通信的发展 光纤通信是现代通信网的主要传输手段，它的发展历史只有一二十年，已经历三代：短波长多模光纤、长波长多模光纤和长波长单模光纤．采用光纤通信是通信史上的重大变革，美、日、英、法等20多个国家已宣布不再建设电缆通信线路，而致力于发展光纤通信．中国光纤通信已进入实用阶段． 光纤通信的诞生和发展是电信史上的一次重要革命与卫星通信、移动通信并列为20世纪90年代的技术。进入21世纪后，由于因特网业务的迅速发展和音频、视频、数据、多媒体应用的增长，对大容量（超高速和超长距离）光波传输系统和网络有了更为迫切的需求。 光纤通信就是利用光波作为载波来传送信息，而以光纤作为传输介质实现信息传输，达到通信目的的一种最新通信技术。 通信的发展过程是以不断提高载波频率来扩大通信容量的过程，光频作为载频已达通信载波的上限，因为光是一种频率极高的电磁波，因此用光作为载波进行通信容量极大，是过去通信方式的千百倍，具有极大的吸引力，光通信是人们早就追求的目标，也是通信发展的必然方向。 光纤通信与以往的电气通信相比，主要区别在于有很多优点：它传输频带宽、通信容量大；传输损耗低、中继距离长；线径细、重量轻，原料为石英，节省金属材料，有利于资源合理使用；绝缘、抗电磁干扰性能强；还具有抗腐蚀能力强、抗辐射能力强、可绕性好、无电火花、泄露小、保密性强等优点，可在特殊环境或军事上使用。
光纤通信原理试题＿1 参考答案 一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1. 光纤通信指的是（ B ） A 以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式； B 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式； C 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式； D 以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。 2.已知某Si-PIN 光电二极管的响应度R 0＝0.5 A/W ，一个光子的能量为2.24×10－19 J ，电子电荷量为1.6×10－19 C ，则该光电二极管的量子效率为（ ） A.40％ B.50％ C.60％ D.70％ R 0=e /hf 3.STM-4一帧中总的列数为（ ） A.261 B.270 C.261×4 D.270×4 4.在薄膜波导中，要形成导波就要求平面波的入射角θ1满足（ ） A.θc13<θ1<θc12 B.θ1=0° C.θ1<θc13<θc12 D.θc12<θ1<90° 5.光纤色散系数的单位为（ ） A.ps/km B.ps/nm C.ps/nm.km ? D.nm/ps?km 6.目前掺铒光纤放大器的小信号增益最高可达（ ） A.20 dB B.30 dB C.40 dB D.60 dB 7.随着激光器使用时间的增长，其阈值电流会（ ） A.逐渐减少 B.保持不变 C.逐渐增大 D.先逐渐增大后逐渐减少 8.在阶跃型（弱导波）光纤中，导波的基模为（ ） A.LP00 值为0 B.LP01 C.LP11为第一高次模 D.LP12 9.在薄膜波导中，导波的截止条件为（ ） A.λ0≥λC B.λ0<λC C.λ0≥0 D.λ0≤1.55μm 10.EDFA 在作光中继器使用时，其主要作用是（ ） A.使光信号放大并再生 ? B.使光信号再生 C.使光信号放大 D.使光信号的噪声降低 二、填空题（本大题共20小题，每小题1分，共20分） 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 1.根据传输方向上有无电场分量或磁场分量，可将光（电磁波）的传播形式分为三类：一为_TEM_波；二为TE 波；三为TM 波。 2.对称薄膜波导是指敷层和衬底的_折射率相同_的薄膜波导。 3.光学谐振腔的谐振条件的表示式为________。q L c n 2=λ 4.渐变型光纤中，不同的射线具有相同轴向速度的这种现象称为_自聚焦_现象。 5.利用_光_并在光纤中传输的通信方式称为光纤通信。 6.在PIN 光电二极管中，P 型材料和N 型材料之间加一层轻掺杂的N 型材料，称为本征层（I ）层。 7. 光源的作用是将 电信号电流变换为光信号功率 ；光检测器的作用是将 光信号功