光纤通信课程论文
中南林业科技大学
课程论文
课程名称：光纤通信
姓名：叶东成学号：20104346 专业班级：电子信息工程一班
院（系）：计算机与信息工程学院
目录
一、光纤通信的发展、特点、工作波长…………………………
二、光纤通信的系统的组成………………………………………
三、光纤的结构和类型……………………………………………
四、光纤的传输原理………………………………………………
五、光纤的传输特性………………………………………………
六、LP原理、功率特性、结构……………………………………
七、光检测系统工作原理…………………………………………
八、SDH组成………………………………………………………
九、系统设计………………………………………………………
一、光纤通信的发展、特点、工作波长
光纤通信的发展
光纤通信是以光作为信息载体，以光纤作为传输媒介的通信方式。光纤通信技术是近30年迅猛发展起来的高新技术，给世界通信技术乃至国民经济、国防事业和人民生活带来了巨大变革。为了使读者对光纤通信的发展历程有个基本了解，现将该技术的进程简要介绍如下。
1966年，英籍华人高锟(C·K·Kao)预见利用玻璃可以制成衰减为20dB／km的通信光导纤维(简称光纤)。当时，世界上最优秀的光学玻璃衰减达l000dB ／km左右。1970年，美国康宁公司首先研制成衰减为20dB／km 的光纤。从此，光纤就进入了实用化的发展阶段，世界各国纷纷开展光纤通信的研究。
光纤的主要作用是引导光在光纤内沿直线或弯曲的途径传播。为了实现长距离的光纤通信，必须减小光纤的衰减。C·K·Kao 早就指出降低玻璃内的过渡金属杂质离子是降低光纤衰减的主要因素。另一方面，玻璃内的OH离子对衰减也有严重的影响。到了1976年，人们设法降低OH含量后发现低衰减的长波长窗口有：1.31μm、1.55μm。1980年，光纤衰减已降低到0.2dB／km (1.55μm)，接近理论值。这样，使得进行长距离的光纤通信成为可能。与此同时，为促进光纤通信系统的实用化，人们又及时地开发出适用于长波长的光源、激光器、发光管、光检测器。应运而生的光纤成缆。光无源器件和性能测试及工程应用仪表等技术日臻成熟。这都为光纤光缆作为新的通信传输媒介奠定了良好的基础。
1976年，美国西屋电气公司在亚特兰大成功地进行了世界上第一个44.736Mbit／s 且传输110km 的光纤通信系统的现场实验，使光纤通信向实用化迈出了第一步。1981年以后，用光纤通信技术大规模地制成商品并推向市场。历经近20年突飞猛进的发展，光纤通信速率由1978年的45Mbit／s 提高到目前的40Gbit／s。
光纤通信的特点
在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电波频率高的多，而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或波导管的损耗低得多，因此，相对于电缆通信或微波通信，光纤通信具有许多独特的优点。
1、容许频带很宽，传输容量很大
光纤通信系统的容许频带（带宽）取决于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。石英单摸光纤在1.31um波长具有零色散特性，通过光纤的设计，还可以把零色散波长移到 1.55um。在零色散波长窗口，单模光纤都具有几十GHz.km的带宽距离积。另一方面，可以采用多种复用技术来增加传输容量。最简单的是空分复用，因为光纤很细，外径只有125um，一根光缆可以容纳几百根光纤，12*12=144根光纤的带状光缆早已实现。这种方法使线路传输容量成百倍的增加。就单根光纤而言，采用波分复用（WDM）或光频分复用（OFDM）是增加光线通信系统传输容量最有效的方法。另一方面，减小光源谱线宽度和采用外调制方式，也是增加传输容量的有效方法。
2、损耗很小，中继距离很长且误码率很小
石英光纤在1.31um和1.55um波长，传输损耗分别为0.50dB/km和0.20dB/km，甚至更低。因此，用光纤比用同轴电缆或波导管的中继距离长得多。目前，采用外调制技术，波长为 1.55um的色散移位单模光纤通信系统，若其传输速率为
2.5Gb/s，则中继距离可达150km；若其传输速率为10Gb/s，则中继距离可达100km。采用光纤放大器、色散补偿光纤，中继距离还可增加。
传输容量大、传输误码率低、中继距离长的优点，是光纤通信系统不仅适合与长途干线网，而且适合于接入网的使用，这也是降低每公里话路的系统造价的主要原因。
3、重量轻、体积小
光纤重量很轻，直径很小。即使做成光缆，在芯数相同的条件下，其重量还是比电缆轻得多，体积而已小得多。通信设备的重量和体积对许多领域特别是军事、航空和宇宙飞船的方面的应用，具有特别重要的意义。在飞机上用光纤代替电缆，不仅降低了通信设备的成本，而且降低了飞机的制造成本。
4、抗电磁干扰性能好
光纤由电绝缘的石英材料制成，光纤通信线路不受普通高、低频电磁场的干扰和闪电雷击的损坏。无金属光缆非常在那个适合与存在强电磁场干扰的高压电力线路周围和油田、煤矿等易燃易爆环境中使用。
5、泄漏小，保密性能好
在光纤中传输的光泄漏非常微弱，即使在弯曲地段也无法窃听。没有专用的特殊工具光纤不能分接，因此信息在光纤中传输非常安全。保密性能好的这一特点，对军事、政治和经济都有重要的意义。
6、节约经书材料，有利于资源合理使用
制造同轴电缆和波导管的铜、铝、铅等金属材料，在地球上的储存量是有限的；而制造光纤的石英（SiO2）在地球上是取之不尽的材料。制造8km管中同轴电缆，1km需要
光纤通信的工作波长
1、光在电磁波谱中的位置
光波与无线电波相似，也是一种电磁波，只是它的频率比无线电波的频率高得多。红外线、可见光和紫外线均属于光波的范畴。图1-1下图所示为电磁波波谱图。可见光是人眼能看见的光，其波长范围为0.39um至0.76um。红外线是人眼能看不见的光，其波长范围为0.76um至300um。一般分为：近红外区，其波长范围为0.76um至15um；中红外区，其波长范围为15um至25um；远红外区，其波长范围为25um至300um。
2、光纤通信使用波段
目前光纤通信所用光波的波长范围为=0.8～2.0um，属于电磁波谱中的近红
外区。其中0.8～1.0um称为短波长段，1.0～2.0um称为长波长段。
目前光纤通信使用的波长有三个：0.85um、1.31 um、1.55 um。图1-1上图为光纤损耗与波长的关系，从图中可以看到从0.8～2.0 um为光纤的低损耗区域，或称为低损耗窗口。
光在真空中的传播速度约为，根据波长、频率和光速之间的关系式
（1-1）
可计算出各电磁波的频率范围。对应光纤通信所用光波的波长范围，由式(1-1)可得相应的频率范围为。可见光纤通信所用光波的频率是非常高的。正因为如此，光纤通信具有其他通信无法比拟的巨大的通信容量。
二、光纤通信系统的组成
目前，实用光纤通信系统组成框图如图所示。
如图示，光纤通信系统由以下五个部分组成。
（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）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。
（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。
（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
失真的脉冲近行政性。
（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。
目前实用的光纤通信系统都采用直接检波系统。直接检波系统就是在发送端直接把信号调制到光波上，而在接收端用光电检波管直接把被调治的光波检波为原信号的系统。电端机就是一般电信号设备，例如载波机或电视图象发送与接受设备等。光端机则是把电信号转变为光信号（发送光端机），或把光信号转变为电信号（接收光端机）的设备。发送光端机的作用是将发送的电信号进行处理，加在半导体激光器上，使电信号调制光波，然后将此已调制光波送入光导纤维。已调制光波经光导纤维传送至接收光端机的半导体光电管上检波。检波后得到的电信号经过适当处理再送接受电端机，然后按一般电信号处理。这就是整个光纤通信的过程。这个过程和一般无线电通信过程是十分相似的。当然光线通信的空间传输手段是光导纤维，这与一般无线电通信在空间传输电波的情况是不同的。
直接检波系统的基本优点是构成简单，就当前光波技术水平来讲现实可行。同时由于光波频率极高，在这样系统上传送上万路电话，几十路电视并不困难，完全可以满足目前通信的需要。因此直接检波系统是光纤通信当前较多采用的形式。
三、光纤的结构和类型
光纤的结构
光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称。其典型结构是多层同轴圆柱体，如图所示，自内向外为纤芯、包层和涂覆层。
核心部分是纤芯和包层，其中纤芯由高度透明的材料制成，是光波的主要传输通道；包层的折射率略小于纤芯，使光的传输性能相对稳定。纤芯粗细、纤芯材料和包层材料的折射率，对光纤的特性起决定性影响。涂覆层包括一次涂覆、缓冲层和二次涂覆，起保护光纤不受水汽的侵蚀相机械的擦伤，同时又增加光纤的柔韧性，起着延长光纤寿命的作用。
光纤的分类
根据折射率在横截面上的分布形状划分时，有阶跃型光纤和渐变型(梯度型) 光纤两种。阶跃型光纤在纤芯和包层交界处的折射率呈阶梯形突变，纤芯的折射率n1和包层的折射率n2是均匀常数。渐变型光纤纤芯的折射率nl随着半径的增加而按一定规律(如平方律、双正割曲线等) 逐渐减少，到纤芯与包层交界处为包层折射率n2，纤芯的折射率不是均匀常数。
根据光纤中传输模式的多少，可分为单模光纤和多模光纤两类。单模光纤只传输一种模式，纤芯直径较细，通常在4μm～10μm 范围内。而多模光纤可传输多种模式，纤芯直径较粗，典型尺寸为50μm左右。
按制造光纤所使用的材料分，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。光通信中主要用石英光纤，以后所说的光纤也主要是指石英光纤。
另外，若按工作波长来分，还可分为短波长光纤和长波长光纤。
多模光纤可以采用阶跃折射率分布，也可以采用渐变折射率分布；单模光纤多采用阶跃折射率分布。因此，石英光纤大体可以分为多模阶跃折射率光纤、多模渐变折射率光纤和单模阶跃折射率光纤等几种。它们的结构、尺寸、折射率分布及光传输的示意图如下图所示。
四、光纤的传输原理
分析光波在光纤中的传输可应用两种理论：射线理论和波动理论。前者是一个近似的分析方法，但简单直观，对定性理解光的传播现象很有效，而且对光纤半径远大于光波长的多模光纤能提供很好的近似，但在应用上有它的局限性。后者是严密的解析方法，为了全面分析光纤中光的传播、信号失真、功率损耗，特别是分析单模光纤和得出全面的定量结果，就必须采用波动理论方法，即求解麦克斯韦方程并满足光波导的边界条件。光纤传播原理的理论分析是复杂的，这里只是粗糙地进行概念性描述，并引出与光纤传输特性有关的参量。
1. 光学中的反射、折射原理
光波是波长极短的电磁波，因此可采用光波长λ→0时的几何光学进行分析。于是一条很细很细的光束，它的轴线就是光射线，简称射线，它代表光能量传输的方向。光在同一媒质中传播时是直线前进，在不同媒质传播时，在媒质交界面处要发生反射和折射。
如下图，媒质Ⅰ和Ⅱ的折射率分别是n1和n2，当光射线从媒质Ⅰ入射到界面上时，则一部分能量被反射，另一部分能量进入媒质Ⅱ发生折射，由于光波本质上是电磁波，这时可利用平面电磁波的电磁场方程式和无穷大平面交界面边界条件，求得光波的反射和折射定律（这里仅考虑传播方向的），即
式中θ1和θ1′分别是射线的入射角和反射角，二者相等；θ2是射线的折射角；v1、v2和n1、n2分别为媒质Ⅰ、媒质Ⅱ中的光速及其折射率，二者关系为n＝，c是光在真空中的传播速度（c≈3×108m/s），媒质的折射率（v）越大，在其中的光速（v）就愈低。
根据式（3-2），假设n1＞n2，则sinθ2＞sinθ1，必有θ2＞θ1。现在逐渐增大入射角θ1，当增大到一定程度时，θ2就变为90°，光不能进入媒质Ⅱ，此时的入射角称为临界角θc（θ1＝θc），这时
下面考虑折射与反射的两种情况：
①在假设的n1＞n2条件下，当θ1≥θc时，能量全部被反射，不发生折射，这种现象称为全反射。由此可见，当光波从光密（n值大的）媒质入射到光疏（n 值小的）媒质时，光射线的入射角θ1≥θc时，将发生全反射。
②假设n1＜n2，由式（3-2）可知，sinθ2＜sinθ1（θ2＜θ1），这样，光波入射到分界面时，不论其入射角有多大，总有一部分能量要折射到媒质Ⅱ中，不可能发生全反射。
因此，为使光波限制在光纤纤芯中传输，必须使纤芯的折射率高于包层的折射率。
有时为说明问题方便，入射角θ1用入射余角θz来表示，于是临界角（余角）表示为
2. 光纤导波形成的概念
这里仅以阶跃型多模光纤进行简单说明。
当光波入射到光纤后，光纤内一般出现两种形式的光射线。一种是处在同一平面内并经过光纤的轴，在纤芯和包层交界面上全反射，使能量集中在纤芯内，
这种射线称为子午线［图（a）］，另一种射线不在一个平面内且不经过光纤的轴，在边界处也作全反射，同样是反射角等于入射角［图（b）］，这类射线称为斜射线
图阶跃型多模光纤中的两种射线
子午线是平面曲线，斜射线是空间曲线。
由于斜射线情况比较复杂，又由于子午线的分析能代表光纤中光波传播的一般情况，因此仅对子午线进行讨论。
入射到光纤纤芯里的光，可以用许多条光射线来代表。为简单起见，假设n1和n2都是常数，且n1＞n2。对于阶跃型多模光纤，这些射线分别以某一个合适的角度射到芯子与包层的交界面上，如上面已指出的，只要在光纤内光射线与光纤轴线（或与纤芯包层交界面）所形成的角度θz≤θz，就可以在交界面上得到全反射（在光纤又称全内反射）。如下图中，光线A是满足全反射条件的，因此光线A就被界面多次反复全反射限制在纤芯内，以“之字形”路径向前行进，形成传输波。光线B的入射角θz＞θz，故辐射出纤芯外而很快衰减掉。
光纤中光的传播和接受角
五、光纤的传输特性
光纤的色散
由于光纤中所传信号的不同频率成分，或信号能量的各种模式成分，在传输过程中，因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真，脉冲展宽的物理现象称为色散。光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变，从而限制了光纤的传输容
量和传输带宽。从机理上说，光纤色散分为材料色散， 波导色散和模式色散。 前两种色散由于信号不是单一频率所引起，后一种色散由于信号不是单一模式所引起。
光纤的损耗
光波在光纤中传输，随着距离的增加光功率逐渐下降，这就是光纤的传输损耗，该损耗直接关系到光纤通信系统传输距离的长短，是光纤最重要的传输特性之一。自光纤问世以来，人们在降低光纤损耗方面做了大量的工作，1.31μm 光纤的损耗值在0．5dB/km 以下，而1.55μm 的损耗为0.2dB/km 以下，这个数量级接近了光纤损耗的理论极限。光纤的损耗如图2-16所示----形成光纤损耗的原因很多，其损耗机理复杂，计算也比较复杂 (有些是不能计算的)。降低损耗主要依赖于工艺的提高相对材料的研究等。光纤损耗的原因主要有吸收损耗和散射损耗，还有来自光纤结构的不完善。
六、 LD 的原理，功率特性，结构
半导体激光器（LD)半导体激光器是利用在有源区中受激而发射光的光器件。只有在工作电流超过闻值电流的情况下，才会输出激光(相干光)，因而是有闻值的器件。
LD 的结构及工作原理
LD 的结构如图4—12所示。半导体激光器的结
构与半导体发光二极管的结构类似。通常也是
由P 层、N
层和形成双异质结构的有源层构成。
和LED 所不同的是，在有源层的结构中还具有
使光发生振荡的谐振腔。双异质结半导体激光
器粒子数反转分布的形成过程与前面所述LED
情况大致相同。
半导体激光器发光利用的是受激辐射原理。受
激辐射发光现象是：处于粒子数反转分布状态
的大多数电子，在受到外来入射光于激励时同
步发射光子的现象，也就是说受激辐射的光子
和入射光子，不仅波长相同而且相位、方向也
相同。这样，由弱的入射光激励而得到了强的
出射光，起到了光放大作用。 但是仅仅有放大功能还不能形成振荡，必须要
最基本的光学谐振腔是由两块互相平行的反射镜构成，称之为法布里一珀罗谐振腔。半导体激光器就是在垂直于PN 结的两个端面，按晶体的天然解理面切开而形成相当理想的反射镜面。 光在谐振腔中的两个反射镜面之间往复反射。其中一个是全反射镜面，另一个是部分反射镜面，这样谐振腔内的光能由该镜面透射出来，形成输出激光。激光器模型如右图所示。
半导体激光器（LD)的P-I特性
半导体激光器（LD)的P-I特性曲线如右图所示。随着激光器注入电流的增加，其输出光功率增加，但是不成直线关系，存在一个阈值Ith，只有当注入电流大于阈值电流后，输出光功率才随注入电流增加而增加，便发射出激光；当注入电流小于阈值电流，LD发出的是光谱很宽、相干性很差的自发辐射光。
P-I的特性随器件的工作温度要发生变化，
当温度升高时，
激光器的特性发生劣化，阈值电流也会升高，阈值电流
与温度的关系可表示为
式中，称为器件的特征温度，和都与绝对温度表示；为时阈值电流的1/e 。
七、光检测系统工作原理
在P型和N型半导体组成的PN结界面上，由于存在多数载流子（电子或空穴）的梯度，因而产生扩散运动，形成内部电场。内部电场产生与扩散方向相反的漂移运动，直到P区与N区的E相同，两种运动处于平衡为止，结果能带发生倾斜。这时在PN节上施加正向电压，产生与内部电场相反方向的外加电场，结果能带倾斜减小，扩散增强。电子运动方向与电场方向相反，使得N区的电子向P区运动，P的空穴向N区运动，最后在PN结形成一个特殊的增益区。增益区的导带主要是电子，价带主要是空穴，结果获得粒子数反转分布。在电子和空穴的扩散过程中，导带的电子可以跃迁到价带和空穴符合，产生自发辐射光。
在PN结界面上，由于电子和空穴的扩散运动，形成内部电场。内部电场使电子和空穴产生与扩散运动方向相反的漂移运动，最终使能带产生倾斜，在PN 结界附近形成耗尽层。当入射光作用在PN结时，如果光子的能量大于或等于带隙，便会发生受激吸收。在耗尽层，由于内部电场的作用，电子向N区运动，空穴向P区运动，形成光生漂移电流。在耗尽层两侧没有电场的中性区，由于热运动，部分光生电子和空穴通过扩散运动可能进入耗尽层，然后在电场作用下，形成和漂移电流相同方向的光生扩散电流。光生漂移电流分量和光生扩散电流分量的总和即为光生电流。当与P层和N层连接的电路开路时，便在两端产生电动势，这种效应称为光电效应。当连接的电路闭合时，N区过剩的电子通过外部电路流向P区。同样，P区的电子流向N区，便形成了光生电流。当入射光发生变化时，光生电流随之变化，重而把光信号转换为电信号。这种由PN结构成，在入射光作用下，由于受激吸收过程中产生的电子-空穴对的运动，在闭合电路中形成光生电流的器件，就是简单的光电二极管（PD)。
八、SDH组成
SDH基本概念
SDH（synchronous Digital Hierarchy）全称叫做同步数字传输体制，由此可见SDH是一种传输的体制（协议），就象PDH(Plesiochronous Digital Hierarchy)——准同步数字传输体制一样，SDH这种传输体制规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输数速等级，接口码型等特性。
SDH的含义：
是一套可进行同步数字传输，复用和交叉连接的标准化数字信号的等级结构，SDH传输网所传送的信号由不同等级的同步传输模块（STM-N）所组成。（插入PDH含义: 对瞬时速率在一定容差范围内的低码速支路进行正码速调整后再进行同步复接的过程称为准同步数字复接.30/32路PCM系列都是采用准同步数字复接,简称PDH）
ⅰ) 与SDH相比，PDH主要缺点有二点：
1)PDH考虑的主要业务对象是普通的传统电话业务，它在很多方面已不能适应现代通信向业务多样化和宽带化发展的要求（例：用户数据业务、广播电视、视频电报、专用电视、可视通信等）。
2)PDH主要应用于点对点连接、缺乏网络拓扑的灵活性。
ⅱ)SDH作为一种新的技术体制，必然有其不足之处。
1)频带利用率不如PDH系统，PDH的140Mbit/s可收容64*2Mbit/s
或4*34Mbit/s,而SDH的155Mbit/s只能收容63*2Mbit/s或3*34Mbit/s。
2)指针调整机理，增加了设备的复杂性。
3)软件几乎可以控制网络中所有复用设备和交叉连接设备。这样，网络层上的人为错误，软件故障，乃至计算机病毒都可能导致网络重大故障，甚至造成全网瘫痪。
ⅲ)与PDH相比SDH有哪些优势
既然SDH传输体制是PDH传输体制进化而来的，因此它具有PDH体制所无可比拟的优点，它是不同于PDH体制的全新的一代传输体制，与PDH相比在技术体制上进行了根本的变革。
SDH概念的核心是从统一的国家电信网和国际互通的高度来组建数字通信网，并构成综合业务数字网（ISDN），特别是宽带业务数字网（B－ISDN）的重要组成部分。因为与传统的PDH体制不同，按SDH组建的网是一个高度统一的、标准化的、智能化的网络，它采用全球统一的接口以实现设备多厂家环境的兼容，在全程全网范围实现高效的协调一致的管理和操作，实现灵活的组网与业务调度，实现网络自愈功能，提高网络资源利用率，由于维护功能的加强大大降低了设备的运维费用。
九、系统设计
对数字光纤通信系统而言，系统设计的主要任务是，根据用户对传输距离和传输容量（话路数或比特率）及其分部的要求，按照国家相关的技术标准和当前设备的技术水平，经过综合考虑和反复计算，选择最佳路由和局站设置、传输体制和传输速率以及光纤光缆和光端机的基本参数和性能指标，以使系统的实施达到最佳的性能价格比。
在技术上，系统设计的主要问题是确定终继距离，尤其对长途光纤通信系统，中继距离设计是否合理，对系统的性能和经济效益影响很大。
中继距离的设计有三种方法：最坏情况法(参数完全已知)、统计法(所有参数都是统计定义)和半统计法(只有某些参数是统计定义)。
中继距离受损耗的限制
下图示出了无中继器和中间有一个中继器的数字光纤线路系统的示意图。
数字光纤线路系统
(a)无中继器； (b) 一个中继器
如果系统传输速率较低，光纤损耗系数较大，中继距离主要受光纤线路损耗的限制。在这种情况下，要求S和R两点之间光纤线路总损耗必须不超过系统的总功率衰减，即
L(αf+αs+αm)≤Pt-Pr-2αc-Me
式中，Pt 为平均发射光功率(dBm)，Pr为接收灵敏度(dBm)，αc 为连接器损耗(dB/对)， Me 为系统余量(dB)，αf为光纤损耗系数(dB/km), αs为每km 光纤平均接头损耗(dB/km), αm为每km光纤线路损耗余量(dB/km), L 为中继距离(km)。
根据ITU T(原CCITT)G.955建议，用LD作光源的常规单模光纤(G.652)系统，在S和R之间数字光纤线路的容限如下表：
中继距离和传输速率
光纤通信系统的中继距离受损耗限制和受色散限制时确定方法不同。从损耗限制和色散限制两个计算结果中，选取较短的距离，作为中继距离计算的最终结果。
下图示出各种光纤的中继距离和传输速率的关系，包括损耗限制和色散限制的结果。
各种光纤的中继距离和传输速率的关系
对于波长为0.85 μm的多模光纤，由于损耗大，中继距离一般在20 km以内。在1.31μm零色散波长附近，当速率超过1 Gb/s时，中继距离才受色散限制。在1.55 μm波长上，由于色散大，通常要用单纵模激光器，理想系统速率可达5 Gb/s，但实际系统由于光源调制产生频率啁啾，导致谱线展宽，速率一般限制为2 Gb/s。采用色散移位光纤和外调制技术，可以使速率达到20 Gb/s以上。
现在可以把反映光纤传输系统技术水平的指标、速率×距离((Gb/s)·km)乘积大体归纳如下 ：
0.85μm,SIF光纤，fb×L～0.01×1=0.01
0.85μm, GIF光纤，fb×L～0.1×20=2.0
1.31 μm, SMF光纤，fb×L～1×125=125
1.55μm, SMF光纤，fb×L～2×75=150
1.55μm, DSF光纤，fb×L～20×80=1600
高速光纤通信技术研究论文.
高速光纤通信技术研究论文 2018-12-12 摘要：本文首先简要分析了高速光纤通信技术；然后分析了高速光纤通信系统的损伤问题；其次重点针对色散问题进行相关补偿技术分析；最后为相关研究指明了方向。 关键词：高速；光纤通信技术；损伤；补偿技术 近年来，光纤通信在我们的日常生活中运用越来越普遍，人们在实际应用中关注最多的还是质量问题，对通讯质量提出了很高的要求。高速光纤通讯技术凭借其信息容量大、传播速率高等特征在行业中得到了广泛应用，并且在发展中取得了显著成果。然后在高速光纤通信的传播过程中，也存在着诸多的损伤问题。针对问题来研究分析相关补偿技术具有重要的理论意义。 1高速光纤通信技术的分析 1.1光纤通信的基本原理 光纤的全称是光导纤维，其通信原理是首先将调制好的电信号通过光电转换模块转换为光信号之后，通过光波传输信息。不是单根光纤传输信息，而是许多根光纤聚集以光缆的形式来进行信息传输[1]。光纤通信系统的组成框图如图1所示。从图中可以看出，电信号通过光发射机、光纤接口、中继器、光接收机这三个模块，从而形成光纤通信系统；当数据需要通过光纤通信系统来进行数据传输时，首选需要将电信号转换为光信号，这个转换过程是在光发射机内进行的。光发射机内部主要是由光源和调制模块这两大部分组成，调制模块将电信号转换成光信号，再通过光源模块以光信号的形式发射出去。光纤接口主要是指物理接口即光电转换模块与光纤直接的接口，例如LC、FC、ST、SC等接口，由于光信号在传输的过程中存在衰减，中继器可以通过对光信号的重发或者转发，从而扩大整个通信系统的传输的距离。光接收机主要是完成光电信号的转换，光接收机内部包括光检测器、放大器、信号恢复这两个部分，光检测器主要是对接收到的光信号强度来进行检测，然后转换为电信号，放大器是对光检测器输出的电信号进行放大，信号恢复是对放大后的信号进行恢复成发送之前对应的逻辑1和0，信号恢复后的信号输出电信号给后级数字信号处理系统进行处理[2]。 1.2光纤通信的特征 光纤通信具有频带宽，传输容量大，损耗低，中继距离比较长，抗电磁干扰，安全性能高等特征。光纤通信的频带宽，可以传输宽频带的信息；光纤的损耗低，所以能实现长距离中继，主要适用于干线、长途网络；光纤通信不受外界电磁的影响，在抗电磁干扰方面具有显著的优势；光纤在传输过程中，密
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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
光纤通信技术论文
光纤通信技术 光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外,在应用中,光纤常按用途进行分类,可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤,并常以某种功能器件的形式出现。 光纤通信就是利用光导纤维传输信号，以实现信息传递的一种通信方式。光导纤维通信简称光纤通信。可以把光纤通信看成是以光导纤维为传输媒介的“有线”光通信。实际上光纤通信系统使用的不是单根的光纤，而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆。光纤通信具有以下特点：(1)通信容量大、传输距离远。 (2)信号串扰小、保密性能好; (3)抗电磁干扰、传输质量佳。 (4)光纤尺寸小、重量轻,便于敷设和运输; (5)材料来源丰富,环境保护好，有利于节约有色金属铜。 (6)无辐射,难于窃听, (7)光缆适应性强,寿命长。 (8)质地脆，机械强度差。 (9)光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术。 (10)分路、耦合不灵活。 (11)光纤光缆的弯曲半径不能过小（>20cm） (12)有供电困难问题。 就光纤通信技术本身来说，应该包括以下几个主要部分:光纤光缆技术、光交换技术传输技术、光有源器件、光无源器件以及光网络技术等。 光纤光缆技术 光纤技术的进步可以从两个方面来说明: 一是通信系统所用的光纤; 二是特种光纤。早期光纤的传输窗口只有3个，即850nm(第一窗口)、1310nm(第二窗口)以及1550nm(第三窗口)。近几年相继开发出第四窗口(L波段)、第五窗口(全波光纤)以及S波段窗口。其中特别重要的是无水峰的全波窗口。这些窗口开发成功的巨大意义就在于从1280nm到1625nm的广阔的光频范围内，都能实现低损耗、低色散传输，使传输容量几百倍、几千倍甚至上万倍的增长。这一技术成果将带来巨大的经济效益。另一方面是特种光纤的开发及其产业化，这是一个相当活跃的领域。 光复用技术 复用技术是为了提高通信线路的利用率，而采用的在同一传输线路上同时传输多路不同信号而互不干扰的技术。光复用技术种类很多，其中最为重要的是波分复用(WDM)技术和光时分复用(OTDM)技术。光波分复用(WDM)技术是在一芯光纤中同时传输多波长光信号的一项技术。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来，并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端将组合波长的光信号分开，并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端。波分复用当前的商业水平是273个或更多的波长，研究水平是1022个波长(能传输368亿路电话)，近期的潜在水平为几千个波长，理论极限约为15000个波长(包括光的偏振模色散复用，OPDM)。而光时分复用(OTDM)技术指利用高速光开关把多路光信号在时域里复用到一路上的技术。光时分复用(OTDM)的原理与电时分复用相同，只不过电时分复用是在电域中完成，而光时分复用是在光域中进行，即将高速的光支路数据流(例如10Gbit/s，甚至40Gbit/s)直接复用进光域，产生极高比特率的合成光数据流。
光纤通信论文毕业设计
光纤通信 专业: 通信技术班级: 0701 姓名: 学号: 完成日期: 2009 年11 月30 日
摘要本文简要介绍了光纤通信发展的历史及现状,较全面的向大家展现了制作"光缆开剥与接续"多媒体课件的过程。与此同时,还对课件制作过程中使用的工具和器材及作者的心得体会作了基本介绍,希望能给读者以启发. 一、前言 光纤通信自问世以来,通过其通信容量大、传输距离长、抗电磁干扰、保密性好、重量轻、资源丰富等优点,已经广泛应用于市内局间中继,长途通信和海底通信等公用通信网以及铁道、电力等专用通信网,同时在公用电话、广播和计算机专用网中得到应用.并已逐渐用于用户系统.光缆将取代过去用户系统无法实现宽频信息传输的传统线路,这样便可提供高质量的电视图像和高速数据等新业务,以满足人们广泛的生活和业务的需要. 光缆线路,是光纤通信系统组成的重要部分.光缆线路的建设质量是确保光通信系统性能良好和长期稳定的关键,而光缆开剥接续则是光缆线路施工中工程量大,技术要求复杂的一道重要工序,其质量好坏直接影响线路的传输质量和寿命,光缆开剥、接续、封合的快慢将影响整个工期的进程,对于20
芯以上光缆的接续不仅要求施工人员技术熟练,而且要求施工组织严密,在保证质量的前提下,确保施工的时间。 . 二、光纤通信的发展概况及动向 2-1发展概况 光波是人们最熟悉的电磁波,其波长在微米级,频率为100000亿HZ数量级.由电磁波谱中可以看出,紫外线、可见光、红外线均属于光波的范畴.目前光纤通信使用的波长范围是在近红外区内,即波长为0.8-1.8um可分短波长波段和长波长波段,短波长波段是指波长为0.85um,长波长波段是指1.31um和1.51um,这是目前采用的三个通信窗口. 利用光导纤维作为光的传输介质的光纤通信其发展只有二、三十年的历史,它的发展以1960年美国人Mainman发明的红宝石激光器和1966年英籍华人高琨博士提出利用SIO2石英玻璃可制成低损耗光纤的设想为基础,直到1970年美国康宁公司研制出损耗为20db/km的光纤,才使光纤进行远距离传输成为可能.自此以后,光纤通信在世界范围内展开并得到迅猛发展,在短短的一、二十年的时间中,以从0.85um短波长多模光纤发展到1.31um-1.55um的长波长单模光纤,同时开发出许多新型光电器件,激光器寿命已达十万小时甚至百万小时,许多国家相继建成了长距离的光纤通信系统.
光纤通信技术论文
光纤通信技术论文 论光纤通信技术的特点和发展趋势 摘要：光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中，还可以应用在电力通信控制系统中，进行工业监测、控制，而且在军事领域的用途也越来越为广泛。光纤通信技术作为信息技术的重要支撑平台，在未来信息社会中将起到十分重要的作用。本文探讨了光纤通信技术的主要特征及发展趋势。 关键词：光纤通信技术特点发展趋势接入技术 引言 近年来随着传输技术和交换技术的不断进步，核心网已经基本实现了光纤化、数字化和宽带化。同时，随着业务的迅速增长和多媒体业务的日益丰富，使得用户住宅网的业务需求也不只局限于原来的语音业务，数据和多媒体业务的需求已经成为不可阻挡的趋势，现有的语音业务接入网越来越成为制约信息高速公路建设的瓶颈，成为发展宽带综合业务数字网的障碍。 1.光纤通信技术定义 光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信力式。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，因而不需要担心接地回路，光纤之间的中绕非常小，光波在光纤中传输，不会因为光信号泄漏而担心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。 2.光纤通信技术的特点 2.1 频带极宽，通信容量大。 光纤的传输带宽比铜线或电缆大得多。对于单波长光纤通信系统，由于终端设备的限制往往发挥不出带宽大的优势。因此需要技术来增加传输的容量，密集波分复用技术就能解决这个问题。 2.2 损耗低，中继距离长。 目前，实用的光纤通信系统使用的光纤多为石英光纤；此类光纤损耗可低于0.20dB/km，这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低，因此，由其组成的光纤通信系统的中继距离也较其他介质构成的系统长得多。如果将来使用非石英极低损耗传输介质，理论上传输的损耗还可以降到更低的水平。这就表明通过光纤通信系统可以减少系统的施工成本，带来更好的经济效益。 2.3 抗电磁干扰能力强。
光纤通信分析论文
光纤通信分析论文 一、光波分复用（WDM）技术 光波分复用（WavelengthDivisionMultiplexing，WDM）技术是在一根光纤中同时同时多个波长的光载波信号，而每个光载波可以通过FDM或TDM方式，各自承载多路模拟或多路数字信号。其基本原理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，在接收端又将这些组合在一起的不同波长的信号分开（解复用），并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端。因此将此项技术称为光波长分割复用，简称光波分复用技术。 WDM技术对网络的扩容升级，发展宽带业务，挖掘光纤带宽能力，实现超高速通信等均具有十分重要的意义，尤其是加上掺铒光纤放大器（EDFA）的WDM对现代信息网络更具有强大的吸引力。 二、WDM系统的基本构成 WDM系统的基本构成主要分双纤单向传输和单纤双向传输两种方式。单向WDM 是指所有光通路同时在一根光纤上沿同一方向传送，在发送端将载有各种信息的具有不同波长的已调光信号通过光延长用器组合在一起，并在一根光纤中单向传输，由于各信号是通过不同波长的光携带的，所以彼此间不会混淆，在接收端通过光的复用器将不同波长的光信号分开，完成多路光信号的传输，而反方向则通过另一根光纤传送。双向WDM是指光通路在一要光纤上同时向两个不同的方向传输，所用的波长相互分开，以实现彼此双方全双工的通信联络。目前单向的WDM 系统在开发和应用方面都比较广泛，而双向WDM由于在设计和应用时受各通道干扰、光反射影响、双向通路间的隔离和串话等因素的影响，目前实际应用较少。 三、双纤单向WDM系统的组成 以双纤单向WDM系统为例，一般而言，WDM系统主要由以下5部分组成：光发射机、光中继放大器、光接收机、光监控信道和网络管理系统。 1.光发射机 光发射机是WDM系统的核心，除了对WDM系统中发射激光器的中心波长有特殊的要求外，还应根据WDM系统的不同应用（主要是传输光纤的类型和传输距离）
光纤通信论文
浅谈光纤光缆技术的未来前景 学院电子信息学院 年级大三 专业电信 日期2017.6 姓名张辂 学号1428403044
摘要 (1) 一、有源光纤 (2) （一）色散补偿光纤(Dispersion Compesation Fiber，DCF) (2) （二）光纤光栅(Fiber Grating) (2) （三）多芯单模光纤(Multi-Coremono-Mode Fiber，MCF) (3) 二、光有源器件的进展 (3) （一）集成器件 (3) （二）垂直腔面发射激光器(VCSEL) (3) （三）窄带响应可调谐集成光子探测器 (3) （四）基于硅基的异质材料的多量子阱器件与集成(SiGe/Si MQW) (3) 三、光无源器件 (4) 四、光复用技术 (4) 五、光放大技术 (4) 参考文献 (6)
当今世界，是信息的世界。“得信息者得天下”，已经成为世界各国的共识。作为个人，在这个“互联网+”的大数据时代中，为了生计也不得不获取各种各样的信息。在这样的背景下，信息高速公路建设已成为世界性热潮。而光纤通信技术作为信息高速公路的核心和支柱，自然而然的被推到了时代的前线，成为各国大力发展的重要目标。 光纤通信是一个巨大的系统工程。它的各个组成部分互为依存、互相推动，共同向前发展。就光纤通信技术本身来说，应该包括以下几个主要部分：光纤光缆技术、传输技术、光有源器件、光无源器件以及光网络技术等。 本文将着重就光纤光缆技术极其相关的光有源器件和光无源器件做一定的介绍，共同探讨光纤光缆技术的未来前景。 关键词：光纤、通信、前景。 Abstract Today’s world is an informational world.“The one who wins the information wins the whole world”has becomes a common view worldwide. As for the individual,living in the Age of“Internet+”and Big Data, we have to gain various sorts of information in order to make a living.In this context,the information highway construction has become a worldwide craze.As the core of the information highway and the pillar of the optical fiber communication technology has become a top priority. Optical fiber communication industry is a huge systematic project. Its components are interdependent and mutually promote,together forward. On optical fiber communications technology themselves,it should include the following major components:fiber optical cable technology,transmission technology,optical active devices,optical passive devices and optical network technology. This paper will focus on the optical fiber cable technology and the related optical active devices and optical passive devices,and discuss the future of the optical fiber cable technology together. Keywords:optical fiber,communication,prospect.
通信技术类论文投稿范文(两篇)
下面是两篇通信技术类论文投稿范文，第一篇论文介绍了光纤通信技术的应用，这种高质量的传输方式在不同的领域都得到了应用，论文进行了详细阐述。第二篇论文介绍了光纤通信在电力传输损耗的解决措施，分析了光纤通信在电力传输中产生损耗的原因并给出了相关解决措施。 通信电源技术 《光纤通信技术的应用》 【摘要】光纤通信技术是一种将光纤电缆作为传输介质的高质量传输方式，其已经在不同领域得到了不同程度的应用。在电力通信领域、智能交通领域、广播电视领域以及互联网领域光纤通信都不可或缺。现文章主要针对光纤通信技术及其应用开展论述。 【关键词】光纤通信;智能交通;电力行业 光纤通信技术的使用提高了信息传递的效率，不论是传输质量，传输容量还是传输速度都得到了改善。光纤通信质量轻、损耗低、安全可靠、抗干扰性强，在不同领域都已经普及应用，特别是在服务与生产行业的应用十分普遍。 一、光纤通信技术 光纤通信是将光作为信息的承受载体，将光纤作为传输的通信方式[1]。光纤作为一种新型的传输介质，其损耗相对于同轴电缆或导波管来说要低出许多。因此，在实际使用过程中光纤通信的容量要对于微波通信来说要大出几十倍。如图1所示为光纤结构图。光纤通信技术在实际使用过程中拥有其独特的特点：
第一，通信容量较大。光纤通信在使用过程中由于传输速度与质量相对于其他电缆与铜线来说拥有显著的优势。光纤通信技术利用光源调制的特殊性、调制的方式以及光纤是色散特性使得明显改善了光纤通信的质量。同时，光纤通信在运用时中单波长光纤通信系统可以最大程度的发挥光纤通信的效用，显著提升其传输容量。 第二，传输损耗较低。一般石英光纤损耗大约在0-20dB/km左右，这一水平的传输损耗远远低于其他介质[2]。因此，可以判断石英光纤损耗是一种明显的低消耗材料。在跨度更多的无中继距离传输中可以显著减少损耗。伴随着中继站数量的不断减少，系统的成本与复杂性得到了降低，光纤通信在长途传输的过程中可以发挥最大的使用效益，降低经济成本。 第三，保密性良好。光纤通信中的广播可以提升光波导结构的各项效果。光纤通信技术能够将信号完整的封存在光波导结构当中，有可能泄露的射线都将被不透明包皮吸收。这一方式不会导致光波泄露，同时光纤在传输过程中也不会出现串音干扰，光纤通信的内容将拥有较高的保密性。 二、光纤通信技术的应用 2.1光纤通信技术在电力通信中的应用 电力通信工作主要是为对电网进行日常运营管理，以保证电网能够正常顺利运作。在电网工作中电力通信是其中的技术基础，其能够为电网正常提供电力以及电力系统的正常应用提供充分的保障。光纤通信技术一般是在电力通信的架空、地埋等不同方式来敷设光缆，从
光纤通信技术特点分析论文
光纤通信技术特点分析论文 论文关键词:光纤通信技术,特点,应用 论文摘要:光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中,还可以应用在电力通信控制系统中,进行工业监测、控制,而且在军事领域的用途也越来越为广泛。本文探讨了光纤通信技术的主要特征及应用。 1.光纤通信技术 光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。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,因而不需要担心接地回路,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心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)信号的分离;(5)信号的接收。 2.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。目前,单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到1OGbps。 (2)损耗低,中继距离长。目前,商品石英光纤损耗可低于0~20dB/km,这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低;若将来采用非石英系统极低损耗光纤,其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离;对于一个长途传输线路,由于中继站数目的减少,系统成本和复杂性可大大降低。 (3)抗电磁干扰能力强。光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料,不易被腐蚀,而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力,它不
光纤通信技术论文
光纤通信技术论文 光纤通信技术 光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输 媒介的一种通信方式。从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外,在应用中,光纤常按用途进行分类,可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤,并常以某种功能器件的形式出现。 光纤通信就是利用光导纤维传输信号，以实现信息传递的一种通信方式。光导纤维通信简称光纤通信。可以把光纤通信看成是以光导纤维为传输媒介的“有线”光通信。实际上光纤通信系统使用的不是单根的光纤，而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆。光纤通信具有以下特点: (1)通信容量大、传输距离远。 (2)信号串扰小、保密性能好; (3)抗电磁干扰、传输质量佳。 (4)光纤尺寸小、重量轻,便于敷设和运输; (5)材料来源丰富,环境保护好，有利于节约有色金属铜。 (6)无辐射,难于窃听, (7)光缆适应性强,寿命长。 (8)质地脆，机械强度差。 (9)光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术。 (10)分路、耦合不灵活。 (11)光纤光缆的弯曲半径不能过小(>20cm) (12)有供电困难问题。 就光纤通信技术本身来说，应该包括以下几个主要部分:光纤光缆技术、光交 换技术传输技术、光有源器件、光无源器件以及光网络技术等。 光纤光缆技术 光纤技术的进步可以从两个方面来说明: 一是通信系统所用的光纤; 二是特种光纤。早期光纤的传输窗口只有3个，即850nm(第一窗口)、1310nm(第二窗口)以及1550nm(第三窗口)。近几年相继开发出第四窗口(L波段)、第五窗口(全波光纤)
光纤论文
掺饵光纤放大器简述 【引言】：光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式，以成为现代通信的主要支柱之一。本文主要介绍掺饵光纤放大器的基本结构和工作原理 【关键字】：光纤放大器掺饵光纤放大器原理发展 光纤放大器（Optical Fiber Ampler，简写OFA）是指运用于光纤通信线路中，实现信号放大的一种新型全光放大器。根据它在光纤线路中的位置和作用，一般分为中继放大、前置放大和功率放大三种。同传统的半导体激光放大器（SOA）相比较，OFA不需要经过光电转换、电光转换和信号再生等复杂过程，可直接对信号进行全光放大，具有很好 的“透明性”，特别适用于长途光通信的中继放大。可以说，OFA为实现全光通信奠定了一项技术基础。 当前光纤通信系统工作在两个低损耗窗口：1.55μm波段和1.31μm波段。选择不同的掺杂元素，可使放大器工作在不同窗口。 （1）掺饵光纤放大器（EDFA） EDFA工作在1.55μm窗口，该窗口光纤损耗系数1.31μm 窗低（仅0.2dB／km）。已商用的EDFA噪声低，增益曲线好，放大器带宽大，与波分复用（WDM）系统兼容，泵浦效率高，工作性能稳定，技术成熟，在现代长途高速光通信系
统中备受青睐。目前，“掺铒光纤放大器（EDFA）+密集波分复用（DWDM）+非零色散光纤（NZDF）+光子集成（PIC）”正成为国际上长途高速光纤通信线路的主要技术方向。 （2）掺镨光纤放大器（PDFA） PDFA工作在1.31μm波段，已敷设的光纤90％都工作在这一窗口。PDFA对现有光通信线路的升级和扩容有重要的意义。目前已经研制出低噪声、高增益的PDFA，但是它的泵浦效率不高，工作性能不稳定，增益对温度敏感，离实用还有一段距离。 掺铒光纤放大器(EDFA即在信号通过的纤芯中掺入了铒离子Er3 + 的光信号放大器。)是1985年英国南安普顿大学首先研制成功的光放大器，它是光纤通信中最伟大的发明之一。 掺铒光纤是在石英光纤中掺入了少量的稀土元素铒(Er)离子的光纤，它是掺铒光纤放大器的核心。从20世纪80年代后期开始，掺铒光纤放大器的研究工作不断取得重大的突破。WDM技术、极大地增加了光纤通信的容量。成为当前光纤通信中应用最广的光放大器件。 EDFA的基本结构，它主要由有源媒质(几十米左右长的掺饵石英光纤，芯径3-5微米，掺杂浓度(25-1000)x10-6)、泵浦光源(990或1480nm LD)、光耦合器及光隔离器等组成。信号光与泵浦光在铒光纤内可以在同一方向(同向泵浦)、相反方向(反向泵浦)或两个方向(双向泵浦)传播。当信号光与泵光同时注入到铒光纤中时，铒离子在泵光作用下激发到高能级上，三能级系统)，并很快衰变到亚稳态能级上，在入射信号光作用下回到基态时发射对应于信号光的光子，使信号得到放大。其放大的自发发射(ASE)谱，带宽很大(达20-40nm)，且有两个峰值，分别对应于1530nm和1550nm。
光纤通信论文
光纤的非线性效应对通信系统传输特性的影响 摘要： 随着光纤通信系统向超高速、超大容量、超长距离的持续发展，以及光孤子通信系统的实用化，光纤非线性光学的重要性日益突出。光通信技术的发展史很大程度上就是光纤非线性理论与技术的发展史，自2000年起非线性光纤光学领域更是得到了新的发展。 本文详细讨论了光纤的几种重要的非线性效应，如自相位调制、交叉相位调制、受激喇曼散射、受激布里渊散射、四波混频等，同时分析了这些非线性效应对光纤通信系统传输特性的影响并提出了如何减少其对光纤通信系统传输的影响。 关键字： 光纤非线性效应散射通信系统传输相位调制群速度色散 正文： 在20世纪80年代，系统在设计时通常不考虑非线性效应，因为比特率和链路长度主要受限于光纤损耗和群速度色散（GVD）。但自20世纪90年代以来，随着光放大器、色散管理和波分复用（WDM）的出现，情况发生了明显的改变，显然，光纤中的非线性效应很大程度的限制了光纤通信系统的性能。技术的进步使光纤链路长度超过1000km，单信道比特率超过10Gbps。结果，光纤中的非线性效应成为光波系统优化时最重要的考虑因素。首先，我们先简要介绍一些光纤通信系统的基本知识。 一、系统基础知识 依据对光源调制的信号是模拟信号还是数字信号，光纤通信系统分为模拟光纤通信系统和数字光纤通信系统两类。其中数字光纤通信系统应用更广泛，模拟光纤通信技术目前主要应用于光纤有线电视网。
所有数字光波系统都是以一连串的‘“1”和“0”组成的比特流方式传输信息的。比特率B 决定每比特的宽度或比特槽，记为1/B T B 。每个比特“1”通过在比特槽中出现一个光脉冲来表示。当使用归零码（RZ ）格式时，光脉冲占据整个比特槽。本文旨在分析一个光比特流在光纤链路传输过程中如何受各种非线性效应的影响。 下面我们通过分别介绍各种非线性效应来分析他们对通信系统传输特性的影响。 二、非线性效应及其对通信系统传输特性的影响 在高强度磁场中任何电介质对光的效应都会变成非线性，光纤也是一样。尽管用于光纤的玻璃材料的非线性很弱，但由于纤芯小，纤芯内场强非常高，且作用距离长，使得光纤中的非线性效应会积累到足够的强度，导致对信号的严重干扰和对系统传输性能的限制。 光纤的非线性可以分为两类：受激散射效应和折射率扰动。下面我们就来详细了解这两种非线性效应。 （一）受激散射效应 受激散射效应是光通过光纤介质时，有一部分能量偏离预定的传播方向，且光波的频率发生改变，这种现象称为受激散射效应。受激散射效应有两种形式：受激布里渊散射和受激喇曼散射。这两种散射都可以理解为一个高能量的光子被散射成一个低能量的光子（斯托克斯光），同时产生一个能量为两个光子能量差的另一个能量子。两种散射的主要区别在于受激喇曼散射的剩余能量转变为光频声子，而受激布里渊散射转变为声频声子；光纤中的受激布里渊散射只发生在后向，受激喇曼散射主要发生在前向。受激布里渊散射和受激喇曼散射都使得入射光能量降低，在光纤中形成一种损耗机制。在较低光功率下，这些散射可以忽略。当入射光功率超过一定阈值后，受激散射效应随入射光功率成指数增加。这就定义了一个参量，叫做阈值功率。 阈值功率：在长度为L 的光纤输出端因非弹性散射而损耗了50%的输入功率，这个输
通信工程毕业论文光纤通信技术的现状及发展趋势
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
光纤通信论文
公选课课程论文 (2010 -2011 学年第一学期) 课程论文题目：从高锟说起的光纤通信 学生：陈扬城 提交日期：2011 年 4 月20 日学生签名：陈扬城 班级编号 116 学院管理学院学号3209005053 专业班级 评分依据1、雷同或抄袭 2、论文格式 3、方案及选题 4、切题情况 5、逻辑结构及条理 6、论文引注情况 7、文献综合概括能力 8、联系专业实际 □无□雷同□抄袭□其它 □满足□较好□一般□不满足 □很好□较好□一般□较差 □切题□较切题□一般□偏题 □很好□较好□一般□较差 □很好□较好□一般□较差 □很好□较好□一般□较差 □很好□较好□一般□无联系 成绩评定 课程名称光纤通信的现状与发展任课教师江秀娟
说明 1、课程论文要有题目、作者姓名、摘要、关键词、正文及参考文献。摘要300字以下，关键词3～5个；参考文献不少于5篇。 2、论文要求自己动手撰写，如发现论文是从网上下载的，或者是抄袭剽窃别人文章的，按作弊处理，本门课程考核成绩计0分。 3、课程论文用A4纸双面打印。字体全部用宋体简体，题目要求用小二号字加粗，标题行要求用小四号字加粗，正文内容要求用小四号字；页边距左为3cm、右为2cm、上为2.5cm、下为2.5cm。 4、论文题目应与上课内容相关，正文内容3000字以上。要求文章要切题、逻辑严密、条理清晰、对引用的文献要注明出处、能结合本专业提出自己的想法。另外在论文后面写上对本课程的总结及学习心得。
中文题目：从高锟说起的光纤通信 学生姓名：许晓纯 摘要：通过连续八周的学习，对光纤这种物质的认识可以说从一开始的极其贫乏到现如今为了写这篇论文所做的努力以及之前的学习，总算有了更多的了解，起码是有了一个宏观的认识了。这篇论文我是从“光纤之父”高锟的获奖看光纤的发展的，从光纤的基本概念及原理、在通讯业的应用及贡献、相比其他载体的优势以及光纤在未来的发展趋势和展望这几方面来展开论述的。语言的揣度或许欠缺学术性，但我还是会尽力完成我的见解，对光纤的论述。 关键词：光纤通信；概念原理；基本构成；发展应用；趋势展望 我们生活在一个信息爆炸的时代，随着社会信息化进程的发展，人们对通信的依赖程度越来越高，对通信系统运载信息能力的要求也日趋增强。有线通信从明线发展到电缆，无线通信从短波发展到微波和毫米波，都是试图通过提高载波频率来提高信道容量，来满足信息高效传输的需要。而光纤的出现及广泛应用无疑满足了社会的这一需求。 高锟一鸣惊世人——光纤问世 尽管利用光载波传输信息的设想在19世纪就被提出了，可是这个设想却一直得不到长足的发展，直至上世纪60年代，一个叫高锟的中国人关注到了这个无人问津的领域，在世界范围内掀起一场光纤革命。 1966年，英籍华裔科学家高锟（Chales kao）发表了一篇题为《光频率介质纤维表面波导》的论文，开创性地提出了光纤在通信上应用的基本原理，描述了长程及高信息量光通信所需绝缘性纤维的结构和材料特性。他研究了光在石英玻璃中严重损耗是由于其中含有过量鉻、铜、铁与锰等金属离子和其他杂质造成的，其次是拉制光纤时的工艺造成了纤芯、包层分界面不均匀及其所引起的折射率不均匀。通过降低材料中的杂质含量和改善工艺，可以使光纤成为实用的光传输介
光纤通信论文
光纤通信论文课程:光纤通信原理 院系：信息工程学院 专业：电子信息工程 学号： 姓名： 班级： 指导老师：
多模光纤的弯曲损耗 摘要：随着光通讯、光网络、光传感技术的发展，光纤已经被广泛应用于上述系统作为信息载体和敏感元件。多模光纤以其结构简单、芯径大、耦合效率高，损耗、色散较大而被广泛应用于小型局域网，局域网的铺设线路上往往弯曲较多。因此，研究弯曲对多模光纤所传输信号的衰减对于合理构建和铺设局域网是十分必要的。 为此，我们实验研究了62.5微米芯径多模石英光纤在相同圈数不同弯曲半径和相同弯曲半径不同圈数情况下的弯曲损耗，得到了如下结论：（1）多模光纤弯曲时有一个4.5厘米到5厘米的临界值。（2）当弯曲半径大于临界值时，弯曲不对损耗产生影响，当弯曲半径小于临界值时，弯曲半径越小则损耗越大；（3）当弯曲圈数到一定程度时，弯曲圈数不影响损耗。 关键词：弯曲损耗；弯曲半径 一、光纤传输特性 1、光纤的宏弯损耗、微弯损耗和弯曲过渡损耗 1.1光纤的宏弯损耗 宏弯损耗是由光纤实际应用中必须的曲折等引起的宏观弯曲导致的损耗。对宏弯损耗进行理论分析比较困难，在这里我用通过讨论模的传输损耗来计算。如下图： 图1-1弯曲损耗理论模型 设：1、波导沿y方向（垂直于纸面方向）无限延伸； 2、E只有y分量，Ⅱ只有r分量和 分量(TE模)； 3、半径R很大，场分布近似与平板波导一样； 5、由于辐射所损耗的满足弱导条件；
4、弯曲功率不影响功率分布。 满足波动方程，在直角坐标系下求出其场解。对于波导芯区外侧（r 1>r 2）有： ()cos .exp y W E A U x a a ?? ??=-- ??????? （1-2） 式中:a 为芯区半径； U 和W 为归一化横向传播常数； 0μ为真空中的磁导率； β为相移常数； 1 2 2A p a a w ωμββ? ?? ?=??+??? ? （1-3） 其中P 为导模功率。 对于波导弯曲时，导模功率有泄漏。 光纤处于弯曲状态时，其传导模式的场分布如下图： 图1-4传导模式的场分布图 从能量的角度，光纤弯曲损耗源于延伸到包层中的消失场的尾部的辐射。 当这个模式在光纤内传播时，其纤芯内和包层中的场分布应该作为一发整体沿光纤的轴线向前运动，即：原来这部分场与纤芯中的场一起传输，共同携带能量。由于光纤是弯曲的，则在远离曲率中心一侧的场的运动速度应比靠近曲率中心一侧的场的运动速度快。 假设光纤在轴线处，场的运动速度为该导模在直光纤情形下的传播速度，这一传播速度比平面波在纤芯介质中的传播速度大，因为纤芯内模式传播速度为模式场的相速度，而相速度是可以大于同一介质中的光速。但要比包层介质中的平面波传
通信工程毕业论文铁路通信系统光纤通信技术论文
铁路通信系统光纤通信技术论文 1光纤通信技术在铁路通信系统中的应用分析 1.1SDH光纤通信在铁路通信系统中的应用 SDH光纤通信在铁路通信系统里的使用解决了PDH光纤通信使用存在的问题，并在此基础上有所突破，让铁路通信系统更 加稳定和流畅。借助SDH设备构成的具备自愈保护作用的环网形式，能在传输媒体主要信号中断的时候自动利用自愈网及时恢复 正常的通信状态。相较于与PDH技术，SDH技术有四个显著优点：一是网络管理能力更强；二是比特率和接口标准均统一，让各个 厂家设备间的互联成为了可能；三是提出“自愈网”这一新理论，能在传输媒体主要信号中断时及时恢复正常；四是运用字节复接 技术，简化网络各个支路信号。鉴于SDH光纤通信技术有诸多优点，所以在铁路通信网发展规划里，已经明确提出了要着重发展 基于同步数字系列（SDH）基础上的传送网[2]。就以xx铁路为例，该铁路基于新敷设20芯光缆里的其中4芯光纤基础上，开设 SDH2.5Gb/s（1+1）光同步传输系统为长途传输网，在铁路的相应 经过点均设置了SDH2.5Gb/sADM设备，并借助622Mb/s光口同接 入层传输设备相连，发挥上联和保护作用。此外，还借助2芯光 纤开设了SDH622Mb/s（1+0）光同步传输系统，将其作为当地的中继网，并在铁路相应经过点以及新开设的各个中间站和线路新设 置了SDH622Mb/s设备。 1.2DWDM光纤通信在铁路通信系统中的应用 DWDM光纤通信技术是借助单模光纤宽带与损耗低的特点，由多个波长构成载波，许可各个载波信道能同时在同一条光纤里 传输，如此一来，在给定信息传输容量的情况西夏，就能降低所
光纤通信技术发展历程、特点及现状
本科学年论文 学 院 物理电子工程学院 专 业 电子科学与技术 年 级 2008级 姓 名 王震 论文题目 光纤通信技术发展历程、特点及现状 指导教师 张新伟 职称 讲师 成 绩 2012年1月10日 学号：
目录 摘要 (1) Abstract (1) 绪论 (1) 1光纤通信发展历程 (1) 1.1 世界光纤通信发展史 (1) 1.2 中国光纤通信发展史 (2) 2 光纤通信技术的特点 (3) 2.1 频带极宽，通信容量大 (3) 2.2 损耗低，中继距离长 (3) 2.3 抗电磁干扰能力强 (3) 2.4 无串音干扰，保密性好 (3) 3 不断发展的光纤通信技术 (3) 3.1 SDH系统 (3) 3.2 不断增加的信道容量 (3) 3.3 光纤传输距离 (4) 3.4 向城域网发展 (4) 3.5 互联网发展需求与下一代全光网络发展趋势 (4) 4 结束语 (4) 参考文献 (4)
光纤通信技术发展历程、特点及现状 摘要：光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。光纤通信是以其传输频带宽、通信容量大、中继距离长、损耗低特点，并具有抗电磁干扰能力强，保密性好的优势，光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中，还可以应用在电力通信控制系统中，进行工业监测、控制，而且在军事领域的用途也越来越为广泛。光纤通信技术正朝着超大容量、超长距离传输和交换、全光网络方向发展。 关键词：光纤通信；发展历程；特点；发展现状 绪论 光纤通信技术已成为现代通信的主要通信方式，在现代信息网中起着非常重要的作用，随着信息技术的发展，大容量光纤通信网络的建设，光电子技术将起到越来越重要的作用。光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命。有专家预测，21世纪将是“光子世纪”，十年内，光子产业可能会全面取代传统电子工业，成为本世纪最大的产业。光纤通信又进入了一个蓬勃发展的新时期，而这一次发展将涉及信息产业的各个领域，其范围更广，技术更新，难度更大，动力更强，无疑将对21世纪信息产业的发展和社会进步产生巨大影响。 1 光纤通信发展历程 1.1 世界光纤通信发展史 光纤的发明，引起了通信技术的一场革命，是构成21世纪即将到来的信息社会的一大要素。 1966年出生在中国上海的英籍华人高锟，发表论文《光频介质纤维表面波导》，提出用石英玻璃纤维（光纤）传送光信号来进行通信，可实现长距离、大容量通信。于1970年损失为20db/km的光纤研制出来了。据说康宁公司花费3000万美元，得到30米光纤样品，认为非常值得。这一突破，引起整个通信界的震动，世界发达国家开始投入巨大力量研究光纤通信。1976年，美国贝尔实验室在亚特兰大到华盛顿间建立了世界第一条实用化的光纤通信线路，速率为45Mb/s，采用的是多模光纤，光源用的是发光管LED，波长是0.85微米的红外光。在上世纪70