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淺談光纖通信技術現(xiàn)狀及研究熱點問題篇一

2.請簡述階躍型折射率分布光纖和梯度型折射率分布光纖的不同導光原理 3．試證明：階躍型光纖的數(shù)值孔徑為什么等于最大射入角的正弦？ 4.數(shù)值孔徑的定義是什么？請用公式推導出其計算式：na?n12?

5.光纖色散有哪幾種？它們分別與哪些因素有關？

6.為什么說采用漸變型光纖可以減少光纖中的模式色散？ 7.如何解釋光纖中的模式色散、材料色散及波導色散？

8.光與物質間的作用有哪三種基本過程？說明各具有什么特點？ 9．什么是激光器的閾值條件？ 10.簡述半導體的光電效應？ 11.光纖通信系統(tǒng)都有哪些噪聲？

12．請寫出費米分布函數(shù)的表達式，并說明式中各符號的含義。13．什么是量子噪聲？形成這一噪聲的物理原因是什么？ 14.什么是模分配噪聲？它是如何產生的？ 15．請寫出誤碼率的三種性能分類及定義。

16.什么是接收靈敏度和動態(tài)范圍，它們之間的表示式是什么？ 17．什么是碼間干擾？其產生的原因是什么？

18．什么是可靠性？什么是可靠度？它們之間的區(qū)別是什么？ 19．請用公式推導出串聯(lián)系統(tǒng)總的故障率等于各部件故障率之和。20.抖動容限的指標有幾種？并說明其含義？ 21．光波分復用通信技術的特點有哪些？ 光纖wdm與同軸電纜fdm技術不同點有哪些？ 23 什么是光通信中的斯托克斯頻率? 24 什么是光通信中的受激拉曼散射? 25 在理論上，光通信中的克爾效應能夠引起哪些不同的非線性效應? 26 簡述光纖通信中激光器直接調制的定義、用途和特點。

27什么是光纖色散？光纖色散主要有幾種類型？其對光纖通信系統(tǒng)有何影響？ 28分別說明g.652g.653光纖的性能及應用。

1.當光纖中纖芯折射率n1略高于包層折射率n2，它們的差別極小時，這種光纖為弱導波光纖。在弱導波光纖中，由于

n2?1，在光纖中形成導波時，光射線的入射角θ1應滿足的n1?1全反射條件為90°>θ1>θc=sin

n2,由此可得θ1→90°，亦即在弱導波光纖中，光射線幾n1乎與光纖軸平行。從波動理論講，導波是均勻平面波，即e和h與傳播方向（光射線指向）垂直，故弱導波光纖中的e和h分布是近似tem波。其橫向場的極化方向不變。由于e（或h）近似在橫截面上，且空間指向基本不變，這樣就可把一個大小和方向都沿傳輸方向變化的e（或h）變?yōu)檠貍鬏敺较蚱浞较虿蛔兊臉肆縠（或h），它將滿足標量的亥姆霍茲方程，進而求出弱導波光纖的近似解，這種方法稱為標量近似解法。2.階躍光纖中入射光線在纖芯和包層分界面上發(fā)生全反射，從而在纖芯中沿之字形的曲折路徑前進，實現(xiàn)光的傳輸。

非均勻光纖中入射光線按折射定律在纖芯中傳輸?shù)侥骋稽c時發(fā)生全反射，折向光纖軸線，從而以曲線形式在光纖中傳輸。

3．當光射線從空氣射向光纖端面時，發(fā)生折射，滿足折射定律n0sin?=n1sin?z，此光線在纖芯中沿?z角方向前進，此光線若能在纖芯中傳輸，則需滿足全反射條件，即

?1≥?c?sin?1n2n?sin?1≥2，又因為θz= 90°-θn1n1

1所以可得sin?=n1sin?z=

222n1sin?1?n11?sin2?1≤n12?n2，由此可見，有sin?max=n1?n2，只要光射線的射入角?≤?max，此光線就可在纖芯中形成導波，也即這些光線被光纖捕捉到了。而反映這種捕捉光線能力的物理量就定義為數(shù)值孔徑，所以數(shù)值孔徑等于最大射入角的正弦。4.數(shù)值孔徑是用來表示光纖收集光線的能力的。na?n0sinφmax

見教材p30，圖2-6 n0sinφ?n1sinθt

θt?90??θi

若發(fā)生全反射，θi至少應等于θc，所以θt?90??θc，此時對應入射角φmax，na?n0sinφmax?n1cosθ2n12?n2 因為 ?? 22n1c?n11?sin2θc?n11?(n222)?n12?n2 n1 所以 na?n12?

5.光纖的色散有材料色散、波導色散和模式色散。

材料色散由光纖材料的折射率隨頻率的變化而變化引起的。

波導色散由模式本身的群速度隨頻率的變化而變化引起的。

模式色散由光纖中的各模式之間的群速度不同而引起的。6.漸變型光纖纖芯折射率隨 r的增加按一定規(guī)律減小，即n1(r),則就有可能使芯子中的不同射線以同樣的軸向速度前進，產生自聚焦現(xiàn)象，從而減小光纖中的模式色散。

7.材料色散是由于材料本身的折射率隨頻率而變化，使得信號各頻率成份的群速不同引起的色散。

波導色散是對于光纖某一模式而言，在不同的頻率下，相位常數(shù)β不同，使得群速不同而引起的色散。模式色散是指光纖不同模式在同一頻率下的相位常數(shù)β不同，因此群速不同而引起的色散。

8.自發(fā)輻射、受激輻射、受激吸收

自發(fā)輻射：可自發(fā)光，是非相干光，不受外界影響。

受激輻射：吸收外來光子能量，發(fā)相干光，產生全同光子，產生光放大。

受激吸收：吸收外來光子能量，不發(fā)光。

9.為了補償激光器內光學諧振腔存在的損耗，使激光器維持穩(wěn)定的激光輸出需要滿足的振幅平衡條件，就是閾值條件。10.光照射到半導體的p-n結上，使半導體材料中價帶電子吸收光子的能量，從價帶越過禁帶到達導帶，在導帶中出現(xiàn)光電子，在價帶中出現(xiàn)光空穴，總稱光生載流子。光生載流子在外加負偏壓和內建電場的共同作用下，在外電路中出現(xiàn)光電流，這就實現(xiàn)了輸出電信號隨輸入光信號變化的光電轉換作用。11.量子噪聲，光電檢測器噪聲、雪崩管倍增噪聲，光接收機中的熱噪聲，晶體管噪聲。12.f(e)=11?e(e?ef)/kt

式中f(e)——費米分布函數(shù)，即能量為e的能級被一個電子占據(jù)的幾率。e——某一能級的能量值。k——波爾茲曼常數(shù)，k=1.38×10

?2

3j/k t——絕對溫度 ef——費米能級

13.由于光波的傳播是由大量光子傳播來進行的。這樣大量的光量子其相位和幅度都是隨機的。因此，光電檢測器在某個時刻實際接收到的光子數(shù)是在一個統(tǒng)計平均值附近浮動，因而產生了噪聲。這就是量子噪聲，這就是量子噪聲，這也是量子噪聲的形成原因。

14.高速率的激光器，其譜線呈現(xiàn)多縱模譜線特性，而且各譜線的能量呈現(xiàn)隨機分配。因而單模光纖具有色散，所以激光器的各譜線（各頻率分量）經(jīng)光纖傳輸之后，發(fā)生不同的延時，在接收端造成脈沖展寬。又因為各譜線的功率呈現(xiàn)隨機分布，因此當它們經(jīng)過上述光纖傳輸后，在接收端取樣點得到取樣信號就會有強度起伏，至此引入了附加噪聲，這種噪聲就稱為模分配噪聲，這也是模分配噪聲產生的原因。

15.劣化分：1分鐘的誤碼率劣于1×10嚴重誤碼秒：1分鐘內誤碼率劣于1×10

?6。

?3誤碼秒：1秒內出現(xiàn)誤碼。

16.所謂接收靈敏度是指滿足給定誤碼率（ber）的條件下，光端機光接口r的最小平均光功率電平值。

所謂動態(tài)范圍是指在滿足給定誤碼率的條件下，光端機輸入連接器r點能夠接收的最大功率電平值lr與最小功率電平值lr（即接收靈敏度）之差。'd?l'r?lr

17.由于激光器發(fā)出的光波是由許多根線譜構成，而每根譜線的傳播速度不同，因而前后錯開，使合成的波形的寬度展寬，出現(xiàn)拖尾，造成相鄰兩光脈沖之間的相互干擾，這種現(xiàn)象稱為碼間干擾。這也是碼間干擾產生的原因。

18．可靠性是指產品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內，完成規(guī)定功能的能力�？煽慷仁侵府a品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內，完成規(guī)定功能的概率�？煽啃詫Ξa品做出了定性的 分析，它反映了總的性能，可靠度對產品做出了定量的分析，它反映出一種數(shù)量特性。

19.若光纖數(shù)字通信系統(tǒng)由幾個部分串聯(lián)而成，系統(tǒng)的可靠度 表示為：

rs?r1?r2????????rn

式中r1，r2，·······rn分別是串聯(lián)系統(tǒng)中n個部分的可靠度。

rs?e??st?r1?r2????????rn =e??1te??2t??????e??nt =e?(?1??2????????n)t

?s??1??2????????n???i?1ni

由上式可見，系統(tǒng)總的故障率等于各串聯(lián)部件故障率之和。

20.抖動容限的指標分為輸入抖動容限和無輸入抖動時的最大輸出抖動容限。

輸入抖動容限是指光纖通信系統(tǒng)（或設備）允許輸入脈沖存在抖動的范圍。

無輸入抖動時的最大輸出抖動容限是指輸入信號無抖動的情況下，光纖通信系統(tǒng)（或設備）輸出信號的抖動范圍。

21.①光波分復用器結構簡單、體積小、可靠性高

②不同容量的光纖系統(tǒng)以及不同性質的信號均可兼容傳輸

③提高光纖的頻帶利用率

④可更靈活地進行光纖通信組網(wǎng) ⑤存在插入損耗和串光問題

22⑴傳輸媒質不同，wdm系統(tǒng)是光信號上的頻率分割，同軸系統(tǒng)是電信號上的頻率分割利用。

⑵在每個通路上，同軸電纜系統(tǒng)傳輸?shù)氖悄�擬信號4khz語音信號，而wdm系統(tǒng)目前每個波長通路上是2.5gbit/ssdh或更高速率的數(shù)字信號系統(tǒng)。

23當一定強度的光入射到光纖中時，會引起光纖材料的分子振動，低頻邊帶稱斯托克斯線，高頻邊帶稱反斯托克斯線，前者強度強于后者，兩者之間的頻差稱為斯托克斯頻率

24當兩個頻率間隔恰好為斯托克斯頻率的光波同時入射到光纖時，低頻波將獲得光增益，高頻波將衰減，高頻波的能量將轉移到低頻波上，這就是所謂的受激拉曼散射(srs)。

25在理論上，克爾效應能夠引起下面三種不同的非線性效應，即自相位調制(spm)、交叉相位調制(xpm)和四波混頻(fwm)。

26直接調制：即直接對光源進行調制，通過控制半導體激光器的注入電流的大小，改變激光器輸出光波的強弱，又稱為內調制。傳統(tǒng)的pdh和2.5gbit／s速率以下的sdh系統(tǒng)使用的led或ld光源基本上采用的都是這種調制方式。直接調制方式的特點是，輸出功率正比于調制電流，簡單、損耗小、成本低。一般情況下，在常規(guī)g.652光纖上使用時，傳輸距離≤100km，傳輸速率≤2.5gbit/s。

27由于光纖中所傳信號的不同頻率成分，或信號能量的各種模式成分，在傳輸過程中，因群速度不同互相散開，引起傳輸信號波形失真，脈沖展寬的物理現(xiàn)象稱為色散。光纖色散的存在使傳輸?shù)男盘柮}沖畸變，從而限制了光纖的傳輸容量和傳輸帶寬。從機理上說，光纖色散分為材料色散，波導色散和模式色散。前兩種色散由于信號不是單一頻率所引起，后一種色散由于信號不是單一模式所引起。28 g.652稱為非色散位移單模光纖，也稱為常規(guī)單模光纖其性能特點是：(1)在1310nm波長處的色散為零。

(2)在波長為1550nm附近衰減系數(shù)最小，約為0.22db/km，但在1550nm附近其具有最大色散系數(shù)，為17ps/(nm2km)。

(3)這種光纖工作波長即可選在1310nm波長區(qū)域，又可選在1550nm波長區(qū)域，它的最佳工作波長在1310nm區(qū)域。g.652光纖是當前使用最為廣泛的光纖。g.653 稱為色散位移單模光纖。色散位移光纖是通過改變光纖的結構參數(shù)、折射率分布形狀，力求加大波導色散，從而將零色散點從1310nm位移到1550nm，實現(xiàn)1550nm處最低衰減和零色散波長一致。這種光纖工作波長在1550nm區(qū)域。它非常適合于長距離單信道光纖通信系統(tǒng)。

淺談光纖通信技術現(xiàn)狀及研究熱點問題篇二

淺談光纖通信技術現(xiàn)狀及研究熱點

摘要：光纖通信是利用光波作載波，以光纖作為傳輸媒質將信息從一處傳至另一處的通信方式。光纖通信技術是一種新興的通信技術，近幾十年得到飛速的發(fā)展。光纖通信的優(yōu)點有：頻帶寬、傳輸量大；損耗小、誤碼率�。恢亓枯p、抗干擾、防泄密等。

關鍵詞：光纖通信，新興，技術，優(yōu)點。

1光纖通信技術概述

光纖即光導纖維的簡稱。光纖通信是利用光波作載波，以光纖作為傳輸媒質將信息從一處傳至另一處的通信方式。光纖通信的基本工作組成包括光纖、光源和光檢測器。工作原理類似于電視成像原理，即首先將要發(fā)送的信息在發(fā)信端轉變?yōu)殡娦盘枺�電信號被調制器轉變后附著于激光束上，同時激光束的強度隨電信號的強弱變化而變化，之后通過媒介即光導纖維進行傳送，接收端的檢測器在收到光信號后，再把光信號轉變回電信號繼而復原為信息。光纖通信系統(tǒng)可以傳輸數(shù)字信號，也可以傳輸模擬信號�；�本的光纖傳輸系統(tǒng)有三個組成部分，分別為光發(fā)射機、光纖線路和光接收機。

光纖通信具有以下特點：容許頻帶很寬、通信容量大、傳輸距離遠；干擾小、保密性能好；抗電磁干擾、傳輸質量好；具有環(huán)保功效、節(jié)約金屬材料；光纜適應性強，損耗小、壽命長。

2光纖通信技術的發(fā)展及現(xiàn)狀

1966年，英籍華裔學者高錕（）和霍克哈姆（m）發(fā)表了關于傳輸介質新概念的論文，指出了利用光纖進行信息傳輸?shù)目赡苄院图夹g途徑，奠定了光纖通信的基礎。從此，開創(chuàng)了光纖通信領域的研究工作。1976年，美國在亞特蘭大進行的現(xiàn)場試驗，標志著光纖通信從基礎研究發(fā)展到了商業(yè)應用的新階段。此后，光纖通信技術不斷創(chuàng)新：光纖從多模發(fā)展到單模，工作波長從0.85um發(fā)展到1.31um和1.55um，傳輸速率從幾十mb/s發(fā)展到幾十gb/s。

由于武漢郵電科學研究院采用了石英光纖、半導體激光器和編碼制式通信機正確的技術路線，使我國在發(fā)展光纖通信技術上少走了不少彎路，從而使我國光纖通信在高新技術中與發(fā)達國家有較小的差距。目前，我國已形成了較為完備的光纖通信的產業(yè)體系，在這些體系中，包括光纜、光模塊、光器件、光傳輸設備等內容，對于我國近年來移動互聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡融合等項目的發(fā)展起到了不可替代的作用。現(xiàn)在我國光纖通信技術主要包括兩大類，分別是波分復用技術和光纖接入技術。

2.1 波分復用技術

波分復用技術可以充分利用單模光纖低損耗區(qū)帶來的巨大帶寬資源。根據(jù)每一信道光波的頻率（或波長）不同，將光纖的低損耗窗口劃分成若干個信道，把光波作為信號的載波，在發(fā)送端采用波分復用器（合波器），將不同規(guī)定波長的信號光載波合并起來送入一根光纖進行傳輸。在接收端，再由一波分復用2023年6月6日星期三

器（分波器）將這些不同波長承載不同信號的光載波分開。由于不同波長的光載波信號可以看作互相獨立（不考慮光纖非線性時），從而在一根光纖中可實現(xiàn)多路光信號的復用傳輸。

2.2 光纖接入技術

光纖接入網(wǎng)是信息高速公路的“最后一公里”。實現(xiàn)信息傳輸?shù)母咚倩�，滿足大眾的需求，不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡，用戶接入部分更是關鍵，光纖接入網(wǎng)是高速信息流進千家萬戶的關鍵技術。在光纖寬帶接入中，由于光纖到達位置的不同，有fttb、fttc、fttcab 和ftth 等不同的應用，統(tǒng)稱fttx。ftth（光纖到戶）是光纖寬帶接入的最終方式，它提供全光的接入，因此，可以充分利用光纖的寬帶特性，為用戶提供所需要的不受限制的帶寬，充分滿足寬帶接入的需求。

2.3 我國ftth（光纖到戶）發(fā)展現(xiàn)狀

我國從2003年開始對ftth的宣傳，并在武漢和成都等地開始陸續(xù)建立光纖到戶的實驗基地。隨著ftth的發(fā)展，中國電信企業(yè)于2005年3月在武漢、北京、上海和廣州開展了試點工作。國內的幾大通信運營商以及很多駐地網(wǎng)運營商也開始行動，而且在已建試驗網(wǎng)的基礎上也在努力地拓展和探索新的業(yè)務提供和運營模式。隨著光纖到戶技術的發(fā)展，國內的大多數(shù)城市意識到其對城市發(fā)展的重要性，對其發(fā)展賦予了高度的重視，至今為止，我國至少有20 個城市已經(jīng)采用了光纖到戶，發(fā)展較為迅速的武漢市，特意成立了光纖用戶的領導小組，同時還特意組織了建設試驗網(wǎng)，并且撥專項資金組織編寫了一系列ftth的地方標準，促進武漢市ftth 技術的發(fā)展也帶動了城市經(jīng)濟的發(fā)展。光纖到戶的技術也受到了通信設備制造商的重視，將其定義為光纖通信的亮點，以此來促進我國通信市場的發(fā)展。

3光纖通信技術研究熱點

3.1 研制廉價的光電子器件

光通信器件目前還比較昂貴"，寬帶網(wǎng)的用戶接入率不到3%，因此研制出廉價的支持大通信容量的光電子器件是非常必要的。另一個研究方向是光電子器件的集成化，通過集成化可以使器件功耗降低，性能更加穩(wěn)定可靠，制造和維護成本更低，同時還能最大化的縮小設備的體積。

3.2 解決網(wǎng)絡的安全問題

雖然光纖通信系統(tǒng)的其中一個好處是防泄密，但是這也不是絕對的，再好的技術也會有弱點，光纖通信也不例外。目前廣泛用于網(wǎng)絡和金融行業(yè)的是非對稱密碼，這種密鑰的安全性基于大數(shù)因子分解這樣一類不易計算的單向性函數(shù)。而量子算法證明：采用量子計算機可以輕而易舉地破譯這種公開密鑰體系，解決這個問題的有效途徑是量子通信的密碼術。但是量子通信目前還處在初級研究階段，它的應用僅局限于信息安全要求極高的少數(shù)專網(wǎng)，許多發(fā)達國家已投入較大的人力和物力進行這方面的研究。

3.3 研究高速全光網(wǎng)

光纖通信技術的研究重點是通過開發(fā)先進和低成本的復用技術，進一步降低信息傳輸?shù)某杀�，使光纖資源的可利用率最大化。提高光通信的速度和容量是光纖通信的重要方面，實現(xiàn)高速全光網(wǎng)的關鍵是光交換技術。未來通信網(wǎng)絡將是全光網(wǎng)絡平臺，網(wǎng)絡的優(yōu)化、保護和自愈功能在未來光通信領域將越來越重要。

3.4 研究光通信和納米技術

碳納米管最寶貴的性能是能夠發(fā)光，ibm研究中心研制的光信號發(fā)射器是一個直徑為1.4nm 的單納米管，實驗所探測到的是1.5um的光，與目前光纖網(wǎng)絡廣泛使用的光波一致。如果使用體積大小不同的納米管，還可以獲得不同波長的光束。各國政府對納米技術的研究極為關注,自2000年以來,美國在這一領域的投資已超過10億美元，日本政府在今后5年將投資額上升至500億美元或更多。但是我國在碳納米管用于光通信方面的研究尚不多見，希望科學家能在這一塊研究上取得革命性的突破。

4結語

光纖通信技術現(xiàn)已作為一種重要的現(xiàn)代信息傳輸技術之一，在現(xiàn)在的信息社會背景和科技背景下得到普遍意義上的應用，在全球通信領域及相關行業(yè)都已無法被取代，掌握光纖通信的技術對于學習和研究電子通信是不可或缺的。，目前，全世界該項技術迅速發(fā)展，盡管我國的該項技術剛剛啟動，但是我們相信，在將來，其必將迅速發(fā)展，推動我國信息化建設，促進信息化的發(fā)展。未來技術的發(fā)展還會有更新的內容，光纖通信終有一天會得到全球性的應用。

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[4] 劉增基,周洋溢.光纖通信（第二版）[m].西安電子科技大學出版社，2008

淺談光纖通信技術現(xiàn)狀及研究熱點問題篇三

淺談光纖通信

摘要：光纖通信不僅可以應用在通信的主干線路中，也可以在電力通信控制系統(tǒng)中發(fā)揮作用，進行工業(yè)監(jiān)測、控制，現(xiàn)在在軍事上也被廣泛應用，基于各領域對信息量的需求不斷增長，光纖通信技術的應用發(fā)展趨勢也備受關注。一條完整的光纖鏈路除受光纖本身質量影響外，還取決于光纖鏈路現(xiàn)場的施工工藝和環(huán)境。本文探討了光纖通信技術的主要特征及發(fā)展趨勢，和它以光纖鏈路為基礎的現(xiàn)場測試。

關鍵詞：光纖通信技術 特點 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢 光纖鏈路

0引言

光纖即為光導纖維的簡稱。光纖通信是以光波作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的一種通信方式。從原理上看,構成光纖通信的基本物質要素是光纖、光源和光檢測器。光纖除了按制造工藝、材料組成以及光學特性進行分類外，在應用中,光纖常按用途進行分類，可分為通信用光纖和傳感用光纖。傳輸介質光纖又分為通用與專用兩種,而功能器件光纖則指用于完成光波的放大、整形、分頻、倍頻、調制以及光振蕩等功能的光纖，并常以某種功能器件的形式出現(xiàn)。

1光纖通信技術

自上世紀光纖通信技術在全球問世以來，整個的信息通訊領域發(fā)生了本質的、革命性的變革，光纖通信技術以光波作為信息傳輸?shù)妮d體，以光纖硬件作為信息傳輸媒介，因為信息傳輸頻帶比較寬，所以它的主要特點是:通信達到了高速率和大容量，且損耗低、體積小、重量輕，還有抗電磁干擾和不易串音等一系列優(yōu)點，從而備受通信領域專業(yè)人士青睞，發(fā)展也異常迅猛。

光纖通信技術作為在實際運用中相當有前途的一種通信技術，已成為現(xiàn)代化通信非常重要的支柱。作為全球新一代信息技術革命的重要標志之一，光纖通信技術已經(jīng)變?yōu)楫斀裥畔⑸鐣�中各種多樣且復雜的信息的主要傳輸媒介，并深刻的、廣泛的改變了信息網(wǎng)架構的整體面貌，以現(xiàn)代信息社會最堅實的通信基礎的身份，向世人展現(xiàn)了其無限美好的發(fā)展前景。

2光纖通信的特點(1)通信容量大、傳輸距離遠；一根光纖的潛在帶寬可達20thz。采用這樣的帶寬，只需一秒鐘左右，即可將人類古今中外全部文字資料傳送完畢。目前400gbit/s系統(tǒng)已經(jīng)投入商業(yè)使用。光纖的損耗極低，在光波長為1.55μm附近，石英光纖損耗可低于0.2db/km，這比目前任何傳輸媒質的損耗都低。因此，無中繼傳輸距離可達幾

十、甚至上百公里。

(2)信號干擾小、保密性能好;

(3)抗電磁干擾、傳輸質量佳,電通信不能解決各種電磁干擾問題，唯有光纖通信不受各種電磁干擾。

(4)光纖尺寸小、重量輕，便于鋪設和運輸；

(5)材料來源豐富,環(huán)境保護好，有利于節(jié)約有色金屬銅。

(6)無輻射，難于竊聽,因為光纖傳輸?shù)墓獠ú荒芘艹龉饫w以外。

(7)光纜適應性強，壽命長。

(8)質地脆，機械強度差。

(9)光纖的切斷和接續(xù)需要一定的工具、設備和技術。

(10)分路、耦合不靈活。

(11)光纖光纜的彎曲半徑不能過小（>20cm）

(12)有供電困難問題。

利用光波在光導纖維中傳輸信息的通信方式．由于激光具有高方向性、高相干性、高單色性等顯著優(yōu)點，光纖通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光－光纖通信．

3光纖通信技術的現(xiàn)狀研究

(1)光纖通信技術中的光纖接入技術。光纖接入網(wǎng)技術是信息傳輸技術的一個嶄新的嘗試，它實現(xiàn)了普遍意義上的高速化信息傳輸，滿足了廣大民眾對信息傳輸速度的要求，主要由寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡和用戶接入兩部分組成。其中后者起著更為關鍵的作用，即ftth(意思是光纖到戶)，作為光纖寬帶接入的最后環(huán)節(jié)，負責完成全光接入的重要任務，基于光纖寬帶的相關特性，為通信接收端的用戶提供了所需的不受限制的帶寬資源。

(2)光纖通信技術中的波分復用技術。即wdm，充分利用了單模光纖低損耗區(qū)的優(yōu)勢，獲得了大的帶寬資源。波分復用技術基于每一信道光波的頻率和波長不同等情況出發(fā)，把光纖的低損耗窗口規(guī)劃為許多個單獨的通信管道，并在發(fā)送端設置了波分復用器，將波長不同的信號集合到一起送入單根光纖中，再進行信息的傳輸，而接收端的波分復用器把這些承載著多種不同信號的、波長不同的光載波再進行分離。

4不斷發(fā)展的光纖通信技術

(1)光接入網(wǎng)通信技術的更進一步發(fā)展�，F(xiàn)存技術上的接入網(wǎng)依舊是雙絞線銅線的連接，仍然是原始的、落后的模擬系統(tǒng)，而網(wǎng)絡中的光接入技術的應用使其成為了全數(shù)字化的，且高度集成的智能化網(wǎng)絡。

光接入網(wǎng)通信技術所要達到的主要目標有：最大程度的使維護費用得到降低，故障率得到明顯下降;可以用于新設備的開發(fā)和新收入的不斷增加；與本地網(wǎng)絡相結合，達到減少節(jié)點數(shù)目和擴大覆蓋面范圍的目的;通過光網(wǎng)絡的建立，為多媒體時代的到來做好準備;另外，可以最大化的利用光纖本身的一些優(yōu)勢特點。

(2)光纖通信技術中光傳輸與交換技術的融合一光接入網(wǎng)通信技術的后延�；�于上述光接入網(wǎng)通訊技術的成熟發(fā)展，網(wǎng)絡的核心架構己經(jīng)得到了翻天覆地的改變，并正在日新月異的變化發(fā)展著，在交換和傳輸兩方面來講也都早已進行了好幾代的更新。光接入網(wǎng)技術和光輸與交換技術的融合技術，前者較后者在技術應用上有了一些技術上改進，從而也就提高了全網(wǎng)的往前的進一步有效發(fā)展，但此項技術相對來講仍不成熟。

(3)新一代的光纖在光纖通信技術中的應用。傳統(tǒng)意義上的g.652單模光纖已經(jīng)在長距離且超高速的傳送網(wǎng)絡發(fā)展中表現(xiàn)出了力不從心的缺點，新一代光纖的研發(fā)己成為當今務實之需，它也構成了新一代網(wǎng)絡基礎設施建設工作的一個重要組成部分。在目前普遍需求的干線網(wǎng)和城域網(wǎng)的背景下，基于不同的發(fā)展需要，己經(jīng)發(fā)展出了兩種新一代光纖一非零色散光纖和全波光纖。

4光纖通信鏈路的現(xiàn)場測試

4.1光纖鏈路現(xiàn)場測試的目的光纖鏈路現(xiàn)場測試是安裝和維護光纖網(wǎng)絡的必要部分，是確保電纜支持網(wǎng)絡協(xié)議的一種重要方式。它的主要目的是遵循特定的標準檢測光纖系統(tǒng)連接的質量，減少故障因素以及存在故障時找出光纖的故障點，從而進一步查找故障原因。

4.2光纖鏈路現(xiàn)場測試標準

目前光纖鏈路現(xiàn)場測試標準分為兩大類：光纖系統(tǒng)標準和應用系統(tǒng)標準。（1）光纖系統(tǒng)標準：光纖系統(tǒng)標準是獨立于應用的光纖鏈路現(xiàn)場測試標準。對于不同光纖系統(tǒng)，它的測試極限值是不固定的，它是基于電纜長度、適配器和接合點的可變標準。目前大多數(shù)光纖鏈路現(xiàn)場測試使用這種標準。世界范圍內公認的標準主要有：北美地區(qū)的eia/tia—568—b標準和國際標準化組織的iso/iec11801標準等。（2）光纖應用系統(tǒng)標準：光纖應用系統(tǒng)標準是基于安裝光纖的特定應用的光纖鏈路現(xiàn)場測試標準。每種不同的光纖系統(tǒng)的測試標準是固定的。常用的光纖應用系統(tǒng)有：100base—fx、1000base—sx等。

4.3光纖鏈路現(xiàn)場測試過程

對于光纖系統(tǒng)需要保證的是在接收端收到的信號應足夠大，由于光纖傳輸數(shù)據(jù)時使用的是光信號，因此它不產生磁場，也就不會受到電磁干擾和射頻干擾，不需要對next等參數(shù)進行測試，所以光纖系統(tǒng)的測試不同于銅導線系統(tǒng)的測試。

在光纖的應用中，光纖本身的種類很多，但光纖及其系統(tǒng)的基本測試參數(shù)大致都是相同的。在光纖鏈路現(xiàn)場測試中，主要是對光纖的光學特性和傳輸特性進行測試。光纖的光學特性和傳輸特性對光纖通信系統(tǒng)的工作波長、傳輸速率、傳

輸容量、傳輸距離、信號質量等有著重大影響。但由于光纖的色散、截止波長、模場直徑、基帶響應、數(shù)值孔徑、有效面積、微彎敏感性等特性不受安裝方法的有害影響,它們應由光纖制造廠家進行測試,不需進行現(xiàn)場測試。

在eia/tia—568—b中規(guī)定光纖通信鏈路現(xiàn)場測試所需的單一性能參數(shù)為鏈路損失（衰減）。

（1）光功率的測試：對光纖工程最基本的測試是在eia的fotp-95標準中定義的光功率測試，它確定了通過光纖傳輸?shù)男盘柕膹姸�，還是損失測試的基礎。測試時把光功率計放在光纖的一端，把光源放在光纖的另一端。

（2）光學連通性的測試：光纖系統(tǒng)的光學連通性表示光纖系統(tǒng)傳輸光功率的能力。光纖系統(tǒng)的光學連通性是對光纖系統(tǒng)的基本要求，因此對光纖系統(tǒng)的光學連通性進行測試是基本的測試之一。通過在光纖系統(tǒng)的一端連接光源，在另一端連接光功率計，通過檢測到的輸出光功率可以確定光纖系統(tǒng)的光學連通性。當輸出端測到的光功率與輸入端實際輸入的光功率的比值小于一定的數(shù)值時，則認為這條鏈路光學不連通。進行光學連通性的測試時，通常是把紅色激光或者其他可見光注入光纖，并在光纖的末端監(jiān)視光的輸出。如果在光纖中有斷裂或其他的不連續(xù)點，在光纖輸出端的光功率就會下降或者根本沒有光輸出。

（3）光功率損失測試：光功率損失這一通用于光纖領域的術語代表了光纖鏈路的衰減。衰減是光纖鏈路的一個重要的傳輸參數(shù),它的單位是分貝(db)。它表明了光纖鏈路對光能的傳輸損耗（傳導特性），其對光纖質量的評定和確定光纖系統(tǒng)的中繼距離起到?jīng)Q定性的作用。光信號在光纖中傳播時，平均光功率延光纖長度方向成指數(shù)規(guī)律減少。在一根光纖網(wǎng)線中,從發(fā)送端到接收端之間存在的衰減越大，兩者間可能傳輸?shù)淖畲缶嚯x就越短。衰減對所有種類的網(wǎng)線系統(tǒng)在傳輸速度和傳輸距離上都產生負面的影響，但因為光纖傳輸中不存在串擾、emi、rfi等問題，所以光纖傳輸對衰減的反應特別敏感。

（4）光纖鏈路預算（olb）：光纖鏈路預算是網(wǎng)絡和應用中允許的最大信號損失量，這個值是根據(jù)網(wǎng)絡實際情況和國際標準規(guī)定的損失量計算出來的。一條完整的光纖鏈路包括光纖、連接器和熔接點，所以在計算光纖鏈路最大損失極限時，要把這些因素全部考慮在內。光纖通信鏈路中光能損耗的起因是由光纖本身的損耗、連接器產生的損耗和熔接點產生的損耗三部分組成的。但由于光纖的長度、接頭和熔接點數(shù)目的不定，造成光纖鏈路的測試標準不像雙絞線那樣是固定的，因此對每一條光纖鏈路測試的標準都必須通過計算才能得出。

雖然目前光通信的容量已經(jīng)非常大，但仍有大量應用能力閑置，伴隨著社會經(jīng)濟和科學技術的進一步發(fā)展，對信息的需求也會隨之增加，并會超過現(xiàn)在的網(wǎng)絡承載能力，因此我們必須進一步努力研究更加先進的光傳輸手段。因此，在經(jīng)濟社會發(fā)展的推動下，光通信一定會有更加長久的發(fā)展。

[參考文獻]

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淺談光纖通信技術現(xiàn)狀及研究熱點問題篇四

光纖通信技術及其發(fā)展趨勢

摘要：光纖通信技術是目前通信行業(yè)應用的主要技術，光纖通信跟傳統(tǒng)通信方式比較具有很強的優(yōu)勢，在通信網(wǎng)絡中已得到廣泛應用。光纖通信技術作為信息技術的重要支撐平臺，在未來信息社會中將起到十分重要的作用。

關鍵詞：光纖通信技術 優(yōu)勢 光纖到戶 全光網(wǎng)絡

中圖分類號：tp39 文獻標識碼： a 文章編號：1007-9416(2023)07-0025-01

近年來隨著傳輸技術和交換技術的不斷進步，核心網(wǎng)已經(jīng)基本實現(xiàn)了光纖化、數(shù)字化和寬帶化。隨著業(yè)務的迅速增長和多媒體業(yè)務的日益豐富，使得用戶住宅網(wǎng)的業(yè)務需求也不只局限于原來的語音業(yè)務，數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務的需求已經(jīng)成為不可阻擋的趨勢，現(xiàn)有的語音業(yè)務接入網(wǎng)越來越成為制約信息高速公路建設的瓶頸，成為發(fā)展寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)的障礙。

1、光纖通信技術

光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健Ｔ诠饫w通信系統(tǒng)中，作為載波的光波頻率比電波的頻率高得多，而作為傳輸介質的光纖又比同軸電纜或導波管的損耗低得多，所以說光纖通信的容量要比微波通信大幾十倍，圖1為光纖結構圖。

2、光纖通信技術優(yōu)勢

2.1 頻帶極寬，通信容量大

光纖比銅線或電纜有大得多的傳輸帶寬，單模光纖具有幾十ghz?km的寬帶。目前，單波長光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率一般在2.5gbps到10gbps，采用密集波分復用術實現(xiàn)的多波長傳輸系統(tǒng)的傳輸速率已經(jīng)達到單波長傳輸系統(tǒng)的數(shù)百倍。巨大的帶寬潛力使單模光纖成為寬帶綜合業(yè)務網(wǎng)的首選介質。

2.2 損耗低，中繼距離長

目前，實用的光纖通信系統(tǒng)使用的光纖多為石英光纖，此類光纖損耗可低于0.20db/km，這樣的傳輸損耗比其它任何傳輸介質的損耗都低，因此，由其組成的光纖通信系統(tǒng)的中繼距離也較其他介質構成的系統(tǒng)長得多。

2.3 抗電磁干擾能力強

我們知道光纖原材料是由石英制成的絕緣體材料，不易被腐蝕，而且絕緣性好。與之相聯(lián)系的一個重要特性是光波導對電磁干擾的免疫力，它是一種非導電的介質，交變電磁波在其中不會產生感生電動勢，即不會產生與信號無關的噪聲。這樣，就是把它平行鋪設到高壓電線和電氣鐵路附近，也不會受到電磁干擾。這一點對于強電領域(如電力傳輸線路和電氣化鐵道)的通信系統(tǒng)特別有利。

2.4 光纖徑細、重量輕、柔軟、易于鋪設

光纖的芯徑很細，約為0.1mm，由多芯光纖組成光纜的直徑也很小，8芯光纜的橫截面直徑約為10mm，而標準同軸電纜為47mm。這樣采用光纜作為傳輸信道，使傳輸系統(tǒng)所占空間小，解決了地下管道擁擠的問題，節(jié)約了地下管道建設投資。此外，光纖的重量輕，柔韌性好，還有，光纖柔軟可繞，容易成束，能得到直徑小的高密度光纜。

2.5 保密性能好

對通信系統(tǒng)的重要要求之一是保密性好。電通信方式很容易被人竊聽，光纖通信與電通信不同，由于光纖的特殊設計，光纖中傳送的光波被限制在光纖的纖芯和包層附近傳送，很少會跑到光纖之外。并且成纜以后光纖在外面包有金屬做的防潮層和橡膠材料的護套，這些均是不透光的，因此，泄漏到光纜外的光幾乎沒有。更何況長途光纜和中繼光纜一般均埋于地下。所以光纖的保密性能好。此外，由于光纖中的光信號一般不會泄漏，因此電通信中常見的線路之間的串話現(xiàn)象也可忽略。

3、光纖通信技術在接入網(wǎng)的應用

目前萊蕪市所用的接入網(wǎng)技術為adsl，其全稱是asymmetric digital subscriber,中文意思是“非對稱數(shù)字用戶線路”。它以普通電話線路做為傳輸介質，既在普通雙絞銅線上實現(xiàn)下行高達8mbit/b傳輸速度;上行高達640kbit/s的傳輸速度，但這種技術不能滿足人們對上網(wǎng)速度越來越高需求。

3.1光纖接入網(wǎng)的優(yōu)勢

接入網(wǎng)采用無線網(wǎng)絡是未來通信行業(yè)的發(fā)展趨勢，但無線接入網(wǎng)仍需要光纖網(wǎng)絡的支撐，其優(yōu)勢體現(xiàn)為:

首先，通信網(wǎng)在一開始采用的是金屬線纜，銅纜網(wǎng)的故障率很高，維護運行成本很高，而采用光接入后，每年的維護運行和供給成本可以比傳統(tǒng)銅纜網(wǎng)每線大約節(jié)約400元，對于一億用戶相當于每年節(jié)約400億元，而且其故障率也大大降低。

其次，對于新業(yè)務的發(fā)展，特別是多媒體和寬帶新業(yè)務，能夠加強企業(yè)的競爭力，增加新業(yè)務的收入，同時可以補償建設光用戶接入網(wǎng)所需的投資，最后，光接入網(wǎng)可以滿足用戶希望較快提供業(yè)務，改進業(yè)務質量和可用性的要求，也可以節(jié)約地下管道空間，延長傳輸覆蓋距離，總之，采用光接入網(wǎng)能夠解決通信行業(yè)發(fā)展的瓶頸問題。

3.2 光纖通信技術發(fā)展的制約因素

銅纜網(wǎng)傳輸?shù)氖请娮有盘�，交換采用的是電子交換機，現(xiàn)在，通信網(wǎng)絡大部分都是光纖，傳輸?shù)臑楣庑盘枺�光交換的形式，由于目前光交換器件還不成熟只能采用光-電-光的形式。這種方式效率不高也不經(jīng)濟，目前ason-自動交換光網(wǎng)絡的開發(fā)緩解了這一問題，但對大容量光開關的開發(fā)也迫在眉睫。

目前為止我國的光纜技術有了很大的發(fā)展，從光進銅退開始，公司采用了多個廠家的光纜，國內生產光纜的廠家大約有200家，但其產品單一，很少具有自主知識產權，技術含量較低，競爭力不強，有關資料顯示，自1997年截止到2023年我國光纜專利的申請只占國外同期專利申請的20%，而光核心技術只占國外的10%。這些數(shù)據(jù)顯示我國與國外在光纖技術發(fā)展上差距較大，我國作為世界第二光纜大國，應該把發(fā)展自主知識產權的技術作為重中之重。

4、結語

從光纖通信問世到現(xiàn)在，光傳輸?shù)乃俾室灾笖?shù)增長，光傳輸?shù)乃俾试谶^去的十幾年中大約提高了100倍。層出不窮的光通信新技術將成為市場復蘇的源泉，隨著光纖網(wǎng)絡從骨干網(wǎng)的擴建到接入網(wǎng)、城域網(wǎng)的擴散以及向用戶駐地網(wǎng)的不斷延伸，光纖網(wǎng)絡市場必將增長。

參考文獻

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淺談光纖通信技術現(xiàn)狀及研究熱點問題篇五

《光纖通信導論》習題

1、填空題

* 光纖通信是以 為載頻，以 為傳輸介質的通信方式。* 1966年7月，英籍華人 博士從理論上分析證明了用光纖作為傳輸介質以實現(xiàn)光通信的可能性；1960年7月，美國科學家 發(fā)明了紅寶石激光器。

* 光纖通信系統(tǒng)的短波長窗口為，長波長窗口為。* 光纖通信系統(tǒng)的通信窗口波長范圍為。

* 在光通信發(fā)展史上，和 兩個難題的解決，開創(chuàng)了光纖通信的時代。

* 光纖的導光原理與結構特性可用 理論與 理論兩種方法進行分析。

* 單模光纖中不存在 色散，僅存在 色散，具體來講，可分為 和。

* 光纖色散參數(shù)的單位為，表示兩個波長間隔為 的光波傳輸 后到達時間的延遲

* 對純石英光纖，在λ= 處，色散參數(shù)d=dm+dw=0，這個波長稱為。

* 在單模光纖中，由于光纖的雙折射特性使兩個正交偏振分量以不同的群速度傳輸，也將導致光脈沖展寬，這種現(xiàn)象稱為 色散。* 單模傳輸條件是歸一化參量v。* 允許單模傳輸?shù)淖钚〔ㄩL稱為。

* 數(shù)值孔徑（na）越大，光纖接收光線的能力就越，光纖與光源之間的耦合效率就越

* 光纜大體上都是由、和 三部分組成的。* 常用的光纜敷設方式有、和 等幾種。* 按纜芯結構的不同，工程中常用的光纜分為 式、式、式三種類型。

* 光纜線路的“三防”是指：、與。* 光纜的型號是由_________和________兩部分組成的。* 在半導體中，費米能級差必須超過 才能發(fā)生粒子數(shù)反轉。* 半導體光源的核心是。

* ld是一種 器件，它通過 發(fā)射發(fā)光，具有輸出功率、輸出光發(fā)散角、與單模光纖耦合效率、輻射光譜線 等優(yōu)點。

* 衡量光接收機性能優(yōu)劣的主要技術指標是、、及。

* 光無源器件是指不需要 就可工作的器件。

* 工程中常用的活動連接器的類型有、和 三種。* 光纖與光纖的連接方法有兩大類，一類是，另一類是。* 光衰減器有 和 兩種。

* 摻鉺光纖放大器采用 作為增益介質，在泵浦光激發(fā)下產生，在信號光誘導下實現(xiàn)。

* 摻鉺光纖放大器的三種泵浦方式分別是：、和。

* 摻鉺光纖放大器的三種應用方式分別是：、和。

* 拉曼光纖放大器利用了光纖傳輸?shù)摹? stm-1的速率是，stm-n的速率是 * sdh傳送一幀需 μs，每秒傳送 幀。

* 光波分復用的類型包括、和 三類。* 光纖通信系統(tǒng)的設計方法包括 和 二種。

* 光纖通信系統(tǒng)中繼距離的計算過程中，分為 預算和 預算兩種。

2、簡答題

必須掌握的概念

* 光纖通信為什么能夠成為一種主要的通信方式？

* 光纖通信系統(tǒng)由哪幾部分組成？并說明各部分在系統(tǒng)中所完成的功能。* 現(xiàn)有光纖通信使用的光波長有哪幾種？對應的頻率是多少？它們在整個電磁波譜中處在什么位置？

* 光纖通信系統(tǒng)采用怎樣的光源？這類光源具有什么優(yōu)點？ * 什么是直接調制？什么是間接調制？各有何特點

* 常用的光無源器件有哪些？ * 對光纖連接有哪些技術要求？ * 簡述光衰減器的工作原理及作用 * 簡述光隔離器的工作原理及作用 * 簡述光開關的工作原理及用途 * 光纖活動連接器的結構 * 光環(huán)形器的工作原理及特點

* 光環(huán)形器在單纖雙向光纖通信中的應用

* 光環(huán)形器在色散補償方面的應用 * 光環(huán)形器在上下話路系統(tǒng)中應用 * 為何光纖通信中要進行色散補償

* 應用于商用系統(tǒng)的波分復用器有哪幾種？有何特點？

* 光放大器分為哪幾類？ * 簡述摻鉺光纖放大器的優(yōu)點 * 簡述摻鉺光纖放大器（edfa）的基本結構及其放大原理

* edfa在光纖通信中的主要應用 * edfa中摻鉺光纖結構及其光場分布 * edfa的泵浦波長 * edfa中的3db飽和增益 * dwdm的優(yōu)特點 * 設計一個dwdm系統(tǒng)

* 為何dwdm系統(tǒng)中需edfa * 光纖光柵的結構特點和制造原理及方法應用 * 光纖光柵有那兩大結構特點，各對應什么法 * 如向用光纖光柵和環(huán)形器構成的多波長分插復用器

* 干涉濾波片型波分復用器 * 光纖光柵和環(huán)形器構成的波分復用器 * 光發(fā)射機基本組成及方框圖 * 數(shù)字光發(fā)射機的功能 * 光接收機中對光檢測器的要求 * mbnb碼

* “碼字數(shù)字和”(wds)* 準同步數(shù)字系列(pdh)* 同步數(shù)字系列(sdh)* 與pdh相比sdh具有的特點 * sdh網(wǎng)絡的主要特點是？ * sdh網(wǎng)絡的網(wǎng)元設備有哪些？ * sdh幀結構

3、計算題

? 階躍折射率分布的光纖的芯徑d=2a為100μm，折射率n1=1.458，包層的折射率n2=1.450，在該光纖中傳輸?shù)墓獠ǖ牟ㄩLλ=850nm。

（1）計算該光纖的v參數(shù)？

（2）估算在該光纖內傳輸?shù)哪Ｊ綌?shù)量是多少？（3）計算該光纖的數(shù)值孔徑？

（4）計算該光纖單模工作的波長？（考試試卷a卷計算題）

? 已知均勻光纖纖芯的折射率為n1=1.5，相對折射率差△=0.01，芯半徑a=25μm，試求：

（1）lp01、lp02、lp11和lp12模的截止波長各為多少？

（2）若λ0=1μm，光纖的歸一化頻率v以及其中傳輸?shù)哪Ｊ綌?shù)量m各等于多少

? 均勻光纖，若n1=1.5，λ0=1.3μm，試計算：

（1）若△=0.25，為了保證單模傳輸，其纖芯半徑應取多大？（2）若取a=5μm，為了保證單模傳輸，△應取多大？