光纤通信复习资料必看
复习提纲
第一章知识点小结：
1.什么是光纤通信？3、光纤通信和电通信的区别。
2.基本光纤通信系统的组成和各部分作用。
第二章知识点小结
1、光能量在光纤中传输的必要条件（对光纤结构的要求）。
2、突变多模光纤数值孔径的概念及计算。
3、弱导波光纤的概念。
4、相对折射率指数差的定义及计算。
5、突变多模光纤的时间延迟。
6、渐变型多模光纤自聚焦效应的产生机理。
7、归一化频率的表达式。
8、突变光纤和平方律渐变光纤传输模数量的计算。
第三章知识点小结
1、纤通信中常用的半导体激光器的种类。
2、半导体激光器的主要由哪三个部分组成？
3、电子吸收或辐射光子所要满足的波尔条件。
4、什么是粒子数反转分布？
5、理解半导体激光产生激光的机理和过程。
6、静态单纵模激光器。
7、半导体激光器的温度特性。8、DFB激光器的优点。
9、LD与LED的主要区别10、常用光电检测器的种类。
11、光电二极管的工作原理。12、PIN和APD的主要特点。
13、耦合器的功能。14、光耦合器的结构种类。
15、什么是耦合比？16、什么是附加损耗？
17、光隔离器的结构和工作原理。
第四章知识点小结
1、数字光发射机的方框图。
2、光电延迟和张驰振荡。
3、激光器为什么要采用自动温度控
4、数字光接收机的方框图。
5、光接收机对光检测器的要求。
6、什么是灵敏度？
7、什么是误码和误码率？8、什么是动态范围？
9、数字光纤通信读线路码型的要求。10、数字光纤通信系统中常用的码型种类。
第五章知识点小结
1、SDH的优点。
2、SDH传输网的主要组成设备。
3、SDH的帧结构（STM-1）。
4、SDH的复用原理。
5、三种误码率参数的概念。
6、可靠性及其表示方法。
7、损耗对中继距离限制的计算。8、色散对中继距离限制的计算。
第七章点知识小结
1、光放大器的种类
2、掺铒光纤放大器的工作原理
3、掺铒光纤放大器的构成方框图
4、什么WDM？
5、光交换技术的方式
6、什么是光孤子？
7、光孤子的产生机理8、相干光通信信号调制的方式
9、相干光通信技术的优点
光纤通信复习
第一章
1.什么是光纤通信？
光纤通信，是指利用光纤来传输光波信号的一种通信方式
2.光纤通信和电通信的区别。
（1）电通信的载波是电波，光纤通信的载波是光波。
（2）电通信用电缆传输信号，光通信用光纤传输信号。光缆具有比电缆更小的高频率传输损耗
3.基本光纤通信系统的组成和各部分作用。
基本光纤传输系统由光发射机、光纤线路和光接收机三个部分组成
1.光发射机
功能：是把输入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。核心：光源。要求光源输出光功率足够大，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。
2. 光纤线路
功能：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。
光纤线路的性能主要由缆内光纤的传输特性决定。
3. 光接收机
功能：把从光纤线路输出、产生畸变和衰减的微弱光信号转换为电信号，并经放大和处理后恢复成发射前的电信号。
核心：光检测器。对光检测器的要求是响应度高、噪声低和响应速度快。
光接收机把光信号转换为电信号的过程，是通过光检测器的检测实现的。检测方式有直接检测和外差检测两种。
第二章
1、光能量在光纤中传输的必要条件。
设折射率，纤芯为n1；包层为n2,则光能量在光纤中传输的必要条件是n1>n2。
2、突变多模光纤数值孔径的概念及计算。
1. 突变型多模光纤(全反射导光)
(1)相对折射率指数差（纤芯和包层折射率分别为n1和n2）
定义：
弱导波光纤中n1和n2相差很少，则 n1+n2 =2 n1
定义临界角θc 的正弦为数值孔径(Numerical Aperture, NA)。根据定义和斯奈尔定律
设Δ=0.01，n1=1.5，得到NA=0.21或θc=12.2°。
NA 表示光纤接收和传输光的能力。
1）NA 越大，纤芯对光能量的束缚越强，光纤抗弯曲性能越好。
2）NA 越大 经光纤传输后产生的信号畸变越大 3、弱导波光纤的概念。
纤芯折射率为n1保持不变，到包层突然变为n2。这种光纤一般纤芯直径2a=50~80 μm ，光线以折线形状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变大。带宽只有10~20 MHz ·km ，一般用于小容量（8 Mb/s 以下）短距离（几km 以内）系统。
4、相对折射率指数差的定义及计算。 参考2
5、突变多模光纤的时间延迟。
现在我们来观察光线在光纤中的传播时间。根据图2.4，入射角为θ的光线在长度为L(ox)的光纤中传输，所经历的路程为l(oy)， 在θ不大的条件下，其传播时间即时间延迟为
式中c 为真空中的光速。由式(2.4)得到最大入射角(θ=θc)和最小入射角(θ=0)的光线之间时间延迟差近似为
6、渐变型多模光纤自聚焦效应的产生机理。
渐变型多模光纤的光线轨迹是传输距离z 的正弦函数，对于确定的光纤，其幅度的大小取决于入射角θ0， 其周期Λ=2π/A=2πa/ ， 取决于光纤的结构参数(a, Δ)， 而与入射角θ0无关。这说明不同入射角相应的光线，虽然经历的路程不同，但是最终都会聚在P 点上，这种现象称为自聚焦(Self Focusing)效应。 渐变型多模光纤具有自聚焦效应，不仅不同入射角相应的光线会聚在同一点上，而且这些光线的时间延迟也近似相等。
这是因为
(1)光线传播速度v(r)=c/n(r)(c 为光速)，入射角大的光线经历的路程较长，但大部分路程远离中心轴线，n(r)较小，传播速度较快，补偿了较长的路程。
2121212))((n n n n n +-=2122212n n n -=?有：
121/)(n n n -≈??≈-==2sin 12221n n n NA C θ)2
1(sec 211111θθτ+≈==c L n c L n c l n ?≈==?c L n NA c n L c n L c 12121)(22θτ?2
(2)入射角小的光线情况正相反，其路程较短，但速度较慢。所以这些光线的时间延迟近似相等。
7、突变光纤和平方律渐变光纤传输模数量的计算。
对于突变型光纤，g →∞，M=V 2/2； 对于平方律渐变型光纤，g=2，M=V 2/4。
8、归一化频率的表达式。 V= 见书22应该没有小于等于2.405的 9、单模条件和截止波长。 单模传输条件为 V= 可以看到，对于给定的光纤(n1、n2和a 确定)，存在一个临界波长λc ，当λ<λc 时，是多模传输，当λ>λc 时，是单模传输，这个临界波长λc 称为截止波长。由此得到
10、三种色散的定义。
模式色散是由于不同模式的时间延迟不同而产生的， 它取决于光纤的折射率分布，并和光纤材料折射率的波长特性有关。
材料色散是由于光纤的折射率随波长而改变，以及模式内部不同波长成分的光(实际光源不是纯单色光)，其时间延迟不同而产生的。这种色散取决于光纤材料折射率的波长特性和光源的谱线宽度。
波导色散是由于波导结构参数与波长有关而产生的， 它取决于波导尺寸和纤芯与包层的相对折射率差。
11、3dB 带宽的表达式及相关计算。
（1）用脉冲展宽表示时， 光纤色散可以写成
Δτ=(Δτ2n+Δτ2m+Δτ2w)1/2
式中Δτn 、Δτm 、Δτw 分别为模式色散、材料色散和波导色散所引起的脉冲展宽的均方根值。
将归一化频率响应|H(f)/H(0)|下降一半或减小3dB 的频率定义为光纤3dB 光带宽f3 dB f 3 dB = 课本是441（分子）
12、光纤损耗产生的机理。
光纤的损耗在很大程度上决定了系统的传输距离。
各种机理产生的损耗与波长的关系，这些机理包括吸收损耗和散射损耗两部分。
（1）吸收损耗
1）SiO2引起的固有吸收（本征损耗）
由电子跃迁引起的紫外吸收；由分子振动引起的红外吸收
2
)2()2(2122v g g n k a g g M +=?+=405.222221≤-n n a λπ405.222221=-n n a C λπ2.405
V 405.2λλλλ==c C V 或)(440Z MH τ?405.222221≤-n n a λ
π
2）杂质引起的吸收。
过渡金属(例如Fe2+、Co2+、Cu2+)、氢氧根(OH-)离子
（2）散射损耗
1）瑞利(Rayleigh)散射（本征损耗）
主要由材料微观密度不均匀引起，与波长λ四次方成反比。
2）由光纤结构缺陷(如气泡)引起的散射
13、非零色散光纤。
是一种改进的色散移位光纤。在密集波分复用(WDM)系统中，当使用波长1.55 μm色散为零的色散移位光纤时，由于复用信道多，信道间隔小，出现了一种称为四波混频的非线性效应。这种效应是由两个或三个波长的传输光混合而产生的有害的频率分量，它使信道间相互干扰。如果色散为零，四波混频的干扰十分严重，如果有微量色散，四波混频反而减小。这种光纤在密集波分复用和孤子传输系统中使用，实现了超大容量超长距离的通信
14、光缆缆芯的结构类型。
保护光纤固有机械强度的方法，通常是采用塑料被覆和应力筛选。光缆一般由缆芯和护套两部分组成，光缆的传输特性取决于被覆光纤。
1.缆芯通常包括：
被覆光纤(或称芯线)
加强件通常用杨氏模量大的钢丝或非金属材料例如芳纶纤维(Kevlar)做成。
2. 护套
护套起着对缆芯的机械保护和环境保护作用，要求具有良好的抗侧压力性能及密封防潮和耐腐蚀的能力
缆芯结构的特点，光缆可分为四种基本形式。
（1）层绞式把松套光纤绕在中心加强件周围绞合而构成，采用松套光纤的缆芯可以增强抗拉强度，改善温度特性
（2）骨架式把紧套光纤或一次被覆光纤放入中心加强件周围的螺旋形塑料骨架凹槽内而构成。这种结构的缆芯抗侧压力性能好，有利于对光纤的保护。
（3）中心束管式把一次被覆光纤或光纤束放入大套管中，加强件配置在套管周围而构成。这种结构的加强件同时起着护套的部分作用，有利于减轻光缆的重量。
（4）带状式把带状光纤单元放入大套管内，形成中心束管式结构，也可以把带状光纤单元放入骨架凹槽内或松套管内，形成骨架式或层绞式结构。带状式缆芯有利于制造容纳几百根光纤的高密度光缆，这种光缆已广泛应用于接入网。
15、光纤特性参数的测量方法。（光纤的特性参数很多，基本上可分为几何特性、光学特性和传输特性三类。）每个特性参数有多种不同的测量方法
基准法：严格按照定义进行测量的方法。
替代法：在某种意义上与定义相一致的测量方法。
当两者有争议时，应以基准法为准。
光纤损耗测量有两种基本方法：一种是测量通过光纤的传输光功率，称剪断法和插入法；另一种是测量光纤的后向散射光功率，称后向散射法。（看书）
第三章
1、光纤通信中常用的半导体激光器的种类。
半导体激光二极管（LD ） 发光二极管（LED ） DFB
2、半导体激光器的主要由哪三个部分组成？
激励源、激光物质和谐振腔
3、电子吸收或辐射光子所要满足的波尔条件。电子在低能级E 1的基态和高能级E 2的激发态之间的跃迁有三种基本方式：受激吸收 自发辐射 受激辐射
电子在E1和E2两个能级之间跃迁，吸收的光子能量或辐射的光子能量都要满足波尔条件，
E2-E1=hf 12 (3.1)
式中，h=6.628×10-34J ·s ，为普朗克常数，f 12为吸收或辐射的光子频率。
4、什么是粒子数反转分布？
设在单位物质中，处于低能级E1和处于高能级E2(E2>E1)的原子数分别为N1和N2。当系统处于热平衡状态时，存在下面的分布：
式中， k=1.381×10-23J/K ，为波尔兹曼常数，T 为热力学温度。由于(E2-E1)>0，T>0，所以在这种状态下，总是N1>N2。
吸收物质：如果N1>N2，即受激吸收大于受激辐射。当光通过这种物质时，光强按指数衰减。 激活物质：如果N2>N1，即受激辐射大于受激吸收，当光通过这种物质时，会产生放大作用。 N2>N1的分布，和正常状态(N1>N2)的分布相反，所以称为粒子(电子)数反转分布。
5、理解半导体激光产生激光的机理和过程。
过程：由于限制层的带隙比有源层宽，施加正向偏压后，P 层的空穴和N 层的电子注入有源层。P 层带隙宽，对注入电子形成了势垒， 注入到有源层的电子不可能扩散到P 层。同理，注入到有源层的空穴也不可能扩散到N 层。有源层的折射率比限制层高，产生的激光被限制在有源区内。 书本52页
机理：半导体激光器是向半导体PN 结注入电流，实现粒子数反转，产生受激辐射，再利用谐振腔的正反馈，实现光放大而产生激光振荡。
6、静态单纵模激光器。
随着驱动电流的增加，纵模模数逐渐减少， 谱线宽度变窄。这种变化是由于谐振腔对光波频率和方向的选择，使边模消失、主模增益增加而产生的。当驱动电流足够大时，多纵模变为单纵模，这种激光器称为静态单纵模激光器。
7、半导体激光器的温度特性。
注：激光器输出光功率随温度而变化有两个原因： 一是激光器的阈值电流Ith 随温度升高而增大，二是外微分量子效率ηd 随温度升高而减小。温度升高时，Ith 增大，ηd 减小，
输
)ex p(1212kT
E E N N --=
出光功率明显下降，达到一定温度时，激光器就不激射了。当以直流电流驱动激光器时，阈值电流随温度的变化更加严重。当对激光器进行脉冲调制时，阈值电流随温度呈指数变化。
8、DFB激光器的优点。
①单纵模激光器。
②谱线窄，波长稳定性好。
③动态谱线好。
④线性好。广泛用于模拟调制的有线电视光纤传输系统中。想详细点就看书（57）
9、LD与LED的主要区别（课件只是两点，可看课后小结）
（1）LD发射的是受激辐射光，LED发射的是自发辐射光。
（2）LED不需要光学谐振腔，没有阈值。
10、常用光电检测器的种类。
PIN光电二极管雪崩光电二极管（APD）
11、光电二极管的工作原理。
光电二极管(PD)把光信号转换为电信号的功能，是由半导体PN结的光电效应实现的。（课本61）
12、PIN和APD的主要特点。
由于PN结耗尽层只有几微米，大部分入射光被中性区吸收，因而光电转换效率低，响应速度慢。为改善器件的特性，在PN结中间设置一层掺杂浓度很低的本征半导体(称为I)，这种结构便是常用的PIN光电二极管。
随着反向偏压的增加，开始光电流基本保持不变。当反向偏压增加到一定数值时，光电流急剧增加，最后器件被击穿，这个电压称为击穿电压UB。APD就是根据这种特性设计的器件参考课本66 有性能的比较，上面只是概念
13、耦合器的功能。
功能：把一个输入的光信号分配给多个输出，或把多个输入的光信号组合成一个输出。
对光纤线路的影响：插入损耗，反射和串扰噪声
14、光耦合器的结构种类。
1）T形耦合器功能是把一根光纤输入的光信号按一定比例分配给两根光纤，或把两根光纤输入的光信号组合在一起，输入一根光纤。主要用作不同分路比的功率分配器或功率组合器2）星形耦合器功能是把n根光纤输入的光功率组合在一起，均匀地分配给m根光纤， m 和n不一定相等。这种耦合器通常用作多端功率分配器。
3）定向耦合器其功能是分别取出光纤中向不同方向传输的光信号。。定向耦合器可用作分路器，不能用作合路器。
4）波分复用器/解复用器这是一种与波长有关的耦合器，波分复用器的功能是把多个不同波长的发射机输出的光信号组合在一起，输入到一根光纤；解复用器是把一根光纤输出的多个不同波长的光信号，分配给不同的接收机。
15、什么是耦合比？
是一个指定输出端的光功率Poc 和全部输出端的光功率总和的比值，用%表示。
16、什么是附加损耗？
由散射、吸收和器件缺陷产生的损耗，是全部输入端的光功率总和Pit 和全部输出端的光功率总和Pot 的比值，用分贝表示
Le=10lg 17、光隔离器的结构和工作原理。（必考）
隔离器就是一种非互易器件，其主要作用是只允许光波往一个方向上传输，阻止光波往其他方向特别是反方向传输。
主要用在激光器或光放大器的后面，以避免反射光返回到该器件致使器件性能变坏。
插入损耗和隔离度是隔离器的两个主要参数，对正向入射光的插入损耗其值越小越好，对反向反射光的隔离度其值越大越好
课本72
第四章
1、数字光发射机的方框图。（必考）
功能：把电端机输出的数字基带电信号转换为光信号，并用耦合技术有效注入光纤线路。 数字光发射机的方框图如图4.2所示，主要有光源和电路两部分。光源是实现电/光转换的关键器件，在很大程度上决定着光发射机的性能。电路的设计应以光源为依据，使输出光信号准确反映输入电信号。 课本79
2、光电延迟和张驰振荡。
输出光脉冲和注入电流脉冲之间存在一个初始延迟时间，称为电光延迟时间td ，其数量级一般为ns 。
当电流脉冲注入激光器后，输出光脉冲会出现幅度逐渐衰减的振荡， 称为张弛振荡，其振荡频率fr(=ωr/2π)一般为0.5~2 GHz 。
张弛振荡和电光延迟通信系统的影响（限制调制速率）：
（1）当最高调制频率接近张弛振荡频率时，波形失真严重，会使光接收机在抽样判决时增加误码率，因此实际使用的最高调制频率应低于张弛振荡频率。
（2）电光延迟要产生码型效应。当电光延迟时间td 与数字调制的码元持续时间T/2为∑===N n on oc Ot OC p p P P CR 1
?
?????=∑
∑==N n N
n ot it Pin Pin p P 11lg 10阻塞
SO P
相同数量级时，会使“0”码过后的第一个“1码的脉冲宽度变窄，幅度减小，严重时可能使单个“１”码丢失， 这种现象称为“码型效应”
3、激光器为什么要采用自动温度控制？
1）温度升高，阈值电流增加，外微分量子效率减小，输出光脉冲幅度下降。
2）由于激光器结区温度的变化使得输出光脉冲的形状发生变化，这种效应称为“结发热效应”，“结发热效应”将引起调制失真
4、数字光接收机的方框图。（必考）
直接强度调制、直接检测方式的数字光接收机方框图示于图 4.14，主要包括光检测器、前
置放大器、主放大器、均衡器、 时钟提取电路、取样判决器以及自动增益控制(AGC)电路。
2）主放大器和AGC 决定着光接收机的动态范围
3）均衡器：目的是对放大器出来的已产生畸变(失真)的电信号进行补偿，使输出信号的波形适合于判决，以消除码间干扰，减小误码率。
4）再生电路：包括判决电路和时钟提取电路，它的功能是从放大器输出的信号与噪声混合的波形中提取码元时钟，并逐个地对码元波形进行取样判决，以得到原发送的码流。时钟提取的目的是为了实现收发同步。
5、光接收机对光检测器的要求。
光检测器是光接收机实现光/电转换的关键器件，其性能特别是响应度和噪声直接影响光接收机的灵敏度。对光检测器的要求如下：
(1) 波长响应要和光纤低损耗窗口(0.85 μm 、 1.31 μm 和1.55 μm)兼容；
(2) 响应度要高， 在一定的接收光功率下， 能产生最大的光电流；
(3) 噪声要尽可能低， 能接收极微弱的光信号；
(4) 性能稳定， 可靠性高， 寿命长， 功耗和体积小。 目前，适合于光纤通信系统应用的光检测器有PIN 光电二极管和雪崩光电二极管(APD)。
6、什么是灵敏度？
灵敏度Pr ： 在保证通信质量(限定误码率或信噪比)的条件下， 光接收机所需的最小平均接收光功率〈P 〉min ，并以dBm 为单位。由定义得到 Pr=10lg 灵敏度表示光接收机调整到最佳状态时，能够接收微弱光信号的能力。提高灵敏度意味着能够接收更微弱的光信号
7、什么是误码和误码率？
误码：把发射的“0”码误判为“1”码，或把“1”码误判为“0”码。误码率：光接收机对码元误判的概率称为误码率(在二元制的情况下，等于误比特率，BER)， 用较长时间间隔内，在传输的码流中，误判的码元数和接收的总码元数的比值来表示
光检测器偏压控制AGC 电路均衡器判决器
时钟提取再生码流光信号)](10)min([3dBm w P -><
8、什么是动态范围？
动态范围(DR)的定义是：在限定的误码率条件下，光接收机所能承受的最大平均接收光功率〈P 〉max 和所需最小平均接收光功率〈P 〉min 的比值，用dB 表示。根据定义 DR=10lg
动态范围是光接收机性能的另一个重要指标，它表示光接收机接收强光的能力，数字光接收机的动态范围一般应大于15 dB 。 由于使用条件不同，输入光接收机的光信号大小要发生变化，为实现宽动态范围，采用AGC 是十分有必要的。AGC 一般采用直流运算放大器构成的反馈控制电路来实现。对于APD 光接收机，AGC 控制光检测器的偏压和放大器的输出； 对于PIN 光接收机，AGC 只控制放大器的输出。
9、数字光纤通信读线路码型的要求。
在光纤通信系统中，从电端机输出的是适合于电缆传输的双极性码。光源不可能发射负光脉冲，因此必须进行码型变换，以适合于数字光纤通信系统传输的要求。数字光纤通信系统普遍采用二进制二电平码，即“有光脉冲”表示“１”码， “无光脉冲”表示“0”码。 数字光纤通信系统对线路码型的具体要求有：
(1) 能限制信号带宽，减小功率谱中的高低频分量。这样就可以减小基线漂移、提高输出功率的稳定性和减小码间干扰， 有利于提高光接收机的灵敏度。
(2) 能给光接收机提供足够的定时信息。因而应尽可能减少连“１”码和连“0”码的数目，使“1”码和“0”码的分布均匀， 保证定时信息丰富。
(3) 能提供一定的冗余码，用于平衡码流、误码监测和公务通信。但对高速光纤通信系统，应适当减少冗余码，以免占用过大的带宽。
10、数字光纤通信系统中常用的码型种类。
扰码、mBnB 码 （特点可以查看94） 插入码
第五章
1、SDH 的优点。
与PDH 相比， SDH 具有下列特点：
(1) SDH 采用世界上统一的标准传输速率等级。最低的等级也就是最基本的模块称为STM-1，传输速率为155.520Mb/s ； 4个STM1 同步复接组成STM-4，传输速率为4×155.52 Mb/s=622.080 Mb/s 。
(2) SDH 各网络单元的光接口有严格的标准规范。因此， 光接口成为开放型接口，任何网络单元在光纤线路上可以互连， 不同厂家的产品可以互通，
(3) 在SDH 帧结构中，丰富的开销比特用于网络的运行、 维护和管理，便于实现性能监测、故障检测和定位、故障报告等管理功能。
(4) 采用数字同步复用技术，其最小的复用单位为字节，不必进行码速调整，简化了复接分接的实现设备，由低速信号复接成高速信号，或从高速信号分出低速信号，不必逐级进行。
(5) SDH 采用了DXC 后，大大提高了网络的灵活性及对各种业务量变化的适应能力。
2、SDH 传输网的主要组成设备。
SDH 终端复用器TM 、分插复用设备ADM 、数字交叉连接设备DXC 等网络单元以及连接它们的(光纤)物理链路构成。
)(min max dB p p ><><
3、SDH 的帧结构（STM-1）。
SDH 帧结构是实现数字同步时分复用、保证网络可靠有效运行的关键。图 5.5 给出SDH 帧一个STMN 帧有9行，每行由270×N 个字节组成。这样每帧共有9×270×N 个字节，每字节为8 bit 。帧周期为125μs ，即每秒传输8000帧。对于STM1 而言，传输速率为9×270×8×8000=155.520 Mb/s 。字节发送顺序为：由上往下逐行发送，每行先左后右。
4、SDH 的复用原理。
看书作总结107
5、三种误码率参数的概念。
误码率是衡量数字光纤通信系统传输质量优劣的非常重要的指标，它反映了在数字传输过程中信息受到损害的程度。 BER 是在一个较长时间内的传输码流中出现误码的概率，它对话音影响的程度取决于编码方法。
（1）劣化分(DM) ：误码率为1×10-6时，感觉不到干扰的影响，选为BERth 。选择取样时间T0为 1 min 。选择TL 为1个月。定义误码率劣于 1×10-6的分钟数为劣化分(DM)。HRX 指标要求劣化分占可用分(可用时间减去严重误码秒累积的分钟数)的百分数小于10%。
（2）严重误码秒(SES) ：由于某些系统会出现短时间内大误码率的情况，严重影响通话质量，因此引入严重误码秒这个参数。选择监测时间TL 为1个月，取样时间T0为1s 。定义误码率劣于 1×10-3的秒钟数为严重误码秒(SES)。HRX 指标要求严重误码秒占可用秒的百分数小于0.2%。
（3）误码秒(ES) ：选择监测时间TL 为1个月，取样时间T0为1s ， 误码率门限值BERth=0。定义凡是出现误码(即使只有1bit)的秒数称为误码秒(ES)。HRX 指标要求误码秒占可用秒的百分数小于8%。相应地，不出现任何误码的秒数称为无误码秒(EFS)， 指标要求无误码秒占可用秒的百分数大于92%。
6、可靠性及其表示方法。
对光纤通信系统而言，可靠性包括光端机、中继器、光缆线路、辅助设备和备用系统的可靠图 5.5 SDH 帧的一般结SO H 12AU -P TR
345SO H
…9STM-N 载荷(含P OH )9×N 261×N 270×N
性。
确定可靠性一般采用故障统计分析法，即根据现场实际调查结果，统计足够长时间内的故障次数，确定每两次故障的时间间隔和每次故障的修复时间。
可靠性：是指在规定的条件和时间内系统无故障工作的概率，它反映系统完成规定功能的能力。
1. 可靠性表示方法
(1) 可靠性R 和故障率φ。故障率φ：是系统工作到时间t ，在单位时间内发生故障(功能失效)的概率。φ的单位为10-9/h, 称为菲特(fit), 1fit 等于在109 h 内发生一次故障的概率。
(2) 故障率φ和平均故障间隔时间MTBF 。
（3) 可用率A 和失效率PF 。可用率A 是在规定时间内，系统处于良好工作状态的概率 （课件）
7、损耗对中继距离限制的计算。
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 或者
L ≤
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)， 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)。
8、色散对中继距离限制的计算。
如果系统的传输速率较高，光纤线路色散较大， 中继距离主要受色散(带宽)的限制。为使光接收机灵敏度不受损伤， 保证系统正常工作，必须对光纤线路总色散(总带宽)进行规范。 我们要讨论的问题是，对于一个传输速率已知的数字光纤线路系统，允许的线路总色散是多少， 并据此计算中继距离。
对于数字光纤线路系统而言，色散增大，意味着数字脉冲展宽增加，因而在接收端要发生码间干扰，使接收灵敏度降低， 或误码率增大。
对于实际的单模光纤通信系统，受色散限制的中继距离L 可以表示为
式中, F b 是线路码速率(Mb/s)，与系统比特速率不同，它要随线路码型的不同而有所变化。C 0是光纤的色散系数(ps/(nm ·km))，它取决于工作波长附近的光纤色散特性。σλ为光源谱线宽度(nm)，对多纵模激光器(MLMLD)，为rms 宽度，对单纵模激光器(SLMLD), 为峰值下降20 dB 的宽度。 ε是与功率代价和光源特性有关的参数，对于MLMLD, ε=0.115, 对于SLMLD ，ε=0.306。
例子：以140 Mb/s 单模光纤通信系统为例计算中继距离。设系统平均发射功率Pt=-3 dBm,
m s f c c r t
a a a M a p p ++---2λσε06
10c f L b ?=
接收灵敏度Pr=-42 dBm ，设备余量Me=3 dB ，连接器损耗αc=0.3dB/对，光纤损耗系数αf=0.35 dB/km, 光纤余量αm=0.1 dB/km ，每km 光纤平均接头损耗αs=0.03 dB/km 。把这些数据代入式(5.8)， 得到中继距离
又设线路码型为5B6B, 线路码速率Ｆb=140×(6/5)=168 Mb/s, |C0|=3.0 ps/(nm ·km)，σλ=2.5 nm 。把这些数据代入式(5.16)，得到中继距离
在工程设计中，中继距离应取74 km 。 在本例中中继距离主要受损耗限制。
但是，如果假设|C0|=3.5 ps/(nm ·km)，σλ=3 nm ，而上述其他参数不变，根据式(5.16)计算得到的中继距离L ≈65 km ， 则此时中继距离主要受色散限制，中继距离应确定为65 km 。
注：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。单模光纤在长波长工作， 损耗大幅度降低，中继距离可达100～200 km 。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。
第七章
1、光放大器的种类
(1)半导体光放大器（SOA ）半导体光放大器的优点是小型化，容易与其他半导体器件集成； 缺点是性能与光偏振方向有关，器件与光纤的耦合损耗大。
(2)光纤放大器
掺铒光纤放大器（EDFA ）
分布光纤拉曼放大器（DRA ）——非线性光纤放大器
2、掺铒光纤放大器的工作原理
如图，在掺铒光纤(EDF)中，铒离子(Er3+)有三个能级： 其中能级1代表基态， 能量最低；能级2是亚稳态，处于中间能级；能级3代表激发态， 能量最高。
1）当泵浦(Pump, 抽运)光的光子能量等于能级3和能级1的能量差时，铒离子吸收泵浦光从基态跃迁到激发态(1→3)。
（2）但是激发态是不稳定的，Er3+很快返回到能级2（无辐射跃迁）。
（3）如果输入的信号光的光子能量等于能级2和能级1的能量差，则处于能级2的Er3+将跃迁到基态(2→1)，产生受激辐射光，因而信号光得到放大。
)(741
.003.035.03.023)42(3km L ≈++?-----=)(971
.20.316810115.06
km L ≈+??=
注：从掺铒光纤放大器的工作原理可以看出，光放大是由于泵浦光的能量转换为信号光的结果。为提高放大器增益，应提高对泵浦光的吸收，使基态Er3+尽可能跃迁到激发态，
3、掺铒光纤放大器的构成方框图（必考）
（1）光隔离器：防止反射光影响光放大器的工作稳定性。
（2）光耦合器（波分复用器）：把信号光和泵浦光混合起来。
（3）掺珥光纤：长约10~100m， Er 3+浓度约为25mg/kg。
（4）泵浦光源：形成粒子数反转分布。光功率为10~100mW，工作波长为0.98 μm。
4、什么是WDM？
光波分复用(WDM： Wavelength Division Multiplexing)技术是在一根光纤中同时传输多个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(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。
注：目前，“掺铒光纤放大器(EDFA)+密集波分复用(WDM)+非零色散光纤(NZDSF，即G.655光纤)+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。
5、光交换技术的方式
光交换主要有三种方式：
（1）空分光交换
（2）时分光交换
（3）波分光交换
1、空分光交换的功能是使光信号的传输通路在空间上发生改变。空分光交换的核心器件是光开关。
2、时分光交换是以时分复用为基础，用时隙互换原理实现交换功能的。时分复用是把时间划分成帧，每帧划分成N个时隙，并分配给N路信号，再把N路信号复接到一条光纤上。
3、波分光交换(或交叉连接)是以波分复用原理为基础，采用波长选择或波长变换的方法实现交换功能的。
6、什么是光孤子？
光孤子(Soliton)：经光纤长距离传输后，其幅度和宽度都不变的超短光脉冲(ps数量级)。光孤子的形成是光纤的群速度色散和非线性效应相互平衡的结果。利用光孤子作为载体的通信方式称为光孤子通信。
注：光纤通信的传输距离和传输速率受到光纤损耗和色散的限制。
7、光孤子的产生机理
光孤子的形成是光纤的群速度色散和非线性效应相互平衡的结果。（可看课件）
8、相干光通信信号调制的方式
相干光通信：在发射端对光载波进行幅度、频率或相位调制；在接收端，则采用零差检测或外差检测，这种检测技术称为相干检测。
光强调制-直接检测(IM-DD)方式
优点：调制和解调简单，容易实现，成本较低。
缺点：只用到振幅，没有利用光载波的频率和相位信息，限制了系统性能的进一步提高。
9、相干光通信技术的优点
相干光通信的优点：
（1）和IM-DD方式相比，相干检测可以把接收灵敏度提高20dB，相当于在相同发射功率下，若光纤损耗为0.2 dB/km，则传输距离增加100 km。
（2）采用相干检测，可以更充分利用光纤带宽。我们已经看到，在光频分复用(OFDM)中，信道频率间隔可以达到10 GHz以下，因而大幅度增加了传输容量。
所谓相干光，就是两个激光器产生的光场具有空间叠加、相互干涉性质的激光。实现相干光通信，关键是要有频率稳定、相位和偏振方向可以控制的窄线谱激光器。
注：相干光接收方式是适用于所有调制方式的通信体制。
浅谈光纤通信技术的发展及其应用
浅谈光纤通信技术的发展及其应用 发表时间：2016-11-02T16:56:20.480Z 来源：《基层建设》2016年14期作者：张运器 [导读] 摘要：随着社会的发展和时代的进步，我国的综合国力逐渐增强，人们对通信的技术和质量也有了更高的要求。 广州市奇成通信技术服务有限公司 摘要：随着社会的发展和时代的进步，我国的综合国力逐渐增强，人们对通信的技术和质量也有了更高的要求。光纤通信作为新兴技术被广泛的应用在各国各行业的科技领域中，尤其是在电信网络中起着不可忽视的作用，在我国的通信行业中，光纤通信技术占据着主要的作用。光纤通信技术不仅能在通信主干路中得到应用，还能在电力通信的控制系统中得到应用，对工业进行控制和检测，为通信行业带来了很大的积极作用，为通信行业的发展和进步奠定了基础。 关键词：光纤通信技术；发展趋势；通信行业；应用 虽然光纤通信技术被广泛的应用在各国的通信行业中，但是光纤通信技术的使用历史并不是很长，早在二十世纪就有科学家对光纤通信进行了探索，但由于极高的造价导致研究不得不中断。光纤通信技术使通信行业得到了前所未有的发展，现阶段光纤通信的技术取得了得到了很大的提高，不断得到补充的新技术使我国通信行业的能力得到了极大的提高，使全国的大部分地区都实现了光纤通信技术的应用。只有良好的利用光纤通信，不断的提高光纤通信的技术才能使我国的通信行业得到长足的发展。 一、光纤通信的特点 光纤通信能够获得广泛的应用和发展主要是因为其具有多方面的特点，从而得到了更多人们和行业的重视。第一，光纤通信拥有很宽的传输频带，使通信的容量大大增加。和铜线、电缆等传输方式相比，光纤通信的带宽很大，现阶段我国还使用了密集波分复用的技术，此技术也使光纤的传输容量得到了极大提高。第二，拥有较长的中继距离，光纤通信的损耗很小，这个特点在传统的微波传输中难以得到体现。在较长的传输线路中，能够有效的将中继站数量控制在最小，使传输的成本得以降低。第三，拥有较好的保密性能并伴有强大的抗干扰能力。在进行光纤传输时，光波导结构会使光信号得到很好的限制，即使在特殊的地区渗漏的光波量也极小，使信号得到更好的保护。第四，光纤通信具有极高的传输质量。在外界环境等因素改变时，光纤通信不会受其影响，拥有很强的适应能力，使传输的信号以高质量被传输到需要的地方。第五，有效的节约了成本。制作光纤的原材料是石英玻璃，基础材料则为二氧化硅，这种原材料的价格较低，我国拥有丰富的原材料，使用这种材料能有效的节约金属的使用量，有效的节约了成本。第六，使用较灵活。光纤拥有很轻的重量，而且规格比较小，在进行光纤维护和施工时，传输和铺设都及其方便，并且能够在水底和架空时进行铺设。 二、光纤通信技术的发展 （一）由光入网的发展趋势 在我国光纤通信技术的发展过程中，由光入网一直是一个难题的，但在今后的光纤通信技术发展正，由光入网是其必须实现的发展趋势。通过技术的发展，由光入网趋势将在我国光纤通信技术中得以实现，将会成为网络中不可缺少的一项环节，由光入网将使通信行业实现网络化和智能化。另外，我国还有很多使用铜线进行通信的现象，铜线和光纤相比还存在很大的技术反差。在这种现在存在的同时，接入网络就显得尤为重要，是我国通信行业得到真正发展的一个非常重要的节点。通过实现光纤的接入网能使存在的问题得以解决。除了这种情况以外，还要适当的使各地的节点和与网络结构的适应度得到减少，这样能在一定程度上扩大覆盖率，从而使故障率和维修产生的费用都得到相应的减少。 （二）光纤通信技术的新一代光纤 由于社会的不断进步和发展，各行业都得到了不同程度的提高，业务量等数据都在不断的增长。电信网络也跟随着这一形式向下一个光纤通信技术的方向不断努力，这一新技术要遵循着可持续发展的目标。要想真正实现新一代的光纤技术就要拥有超大容量的光缆，光缆的组成为逛到纤维。大容量的光缆和传统的光缆相比具有很多的优点，不仅能够适应网络业务的超长距离，还要拥有良好的稳定性。根据这种要求，我国通信行业的技术人员已经研发出了新型的光纤，光纤具有不同的型号，例如，G.655光纤和全波光纤等。这样的光纤能够适合干线网和城域网的不同需要，根据不同需要制定不同的光纤，更有效的促进了其传输质量和速度，使光纤通信技术得到了真正的提高和发展。 （三）实现波分复用系统 在我国的通信行业中，传统的手段是利用电分复用系统对信号进行传输，随着时代的进步，这种传统的方法已经不能适应人们的需求，逐渐的对电分复用系统进行取代，波分复用系统将会得到人们的广泛应用。虽然波分复用系统得到了应用，但还是存在很多的问题。在进行200纳米光纤进行宽带传输时，利用率会极其低，使用了波分复用系统能有效的解决此类问题的发生，它能将很多个不同的波长使用同一时间进行同时传输，这样就使传输的容量得到提高。实现波分复用系统的优点具体表现在以下几个方面：第一，波分复用能有效的对信号功率和徐律进行脱钩处理，使通信不再受到传统关节点的影响。第二，波分复用系统能和光纤进行配合使用，从而使光纤的传输效率得到很大的提高，增加了资源的利用率。第三，运用波分复用系统能够节省大量的光纤，同时也使通信所产生的成本得到了减少。 三、光纤通信技术的应用 （一）光纤通信技术在电力通信行业中的应用 电力通信主要是要实现电网的商业化、现代化和自动化，电力通信是安全系统和自动化系统进行稳定工作的基础和前提，电力通信能够实现电力市场的现代化管理和运营商业化，为电力市场提供了很多的技术保障和支持。光纤通信技术在电力通信领域有着很大的应用，起初只是提供了传统的管道、架空和地埋等技术方法，对普通的电缆进行铺设这样能使电信部门的光纤通信网络逐渐实现系统化。随着光纤技术的不断进步和发展，光纤通信能够实现信号的大容量传输且损耗非常小，根据这种特点被电力通信部门应用，并受到了业界的一直好评。 （二）光纤通信技术在智能交通领域的应用 交通管理在我国越来越受到重视，智能交通的目的就是将交通管理和运营等方面的工作进行信息化管理，其核心的内容则是信息采集、信息的传输和信息的处理，通过对信息的综合运用能使交通系统实现准确且高效的运输管理体制。在智能交通中应用光纤通信技术主要是实现收费联网和监控等各录像数据和信息的传递，使交通系统更加稳定的运行，为公路等交通的安全和通常奠定了基础，进一步促进
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号都有所损耗。 给定了光纤参数后，瑞利散射的功率就可以标明出来，如果波长已知，它就与信号的脉冲宽度成比例：脉冲宽度越长，背向散射功率就越强。瑞利散射的功率还与发射信号的波长有关，波长较短则功率较强。也就是说用1310nm信号产生的轨迹会比1550nm信号所产生的轨迹的瑞利背向散射要高。 在高波长区（超过1500nm），瑞利散射会持续减小，但另外一个叫红外线衰减（或吸收）的现象会出现，增加并导致了全部衰减值的增大。因此，1550nm是最低的衰减波长；这也说明了为什么它是作为长距离通信的波长。很自然，这些现象也会影响到oTDR。作为1550nm波长的oTDR，它也具有低的衰减性能，因此可以进行长距离的测试。而作为高衰减的1310nm或1625nm波长，oTDR的测试距离就必然受到限制，因为测试设备需要在oTDR轨迹中测出一个尖锋，而且这个尖锋的尾端会快速地落入到噪音中。 菲涅尔反射是离散的反射，它是由整条光纤中的个别点而引起的，这些点是由造成反向系数改变的因素组成，例如玻璃与空气的间隙。在这些点上，会有很强的背向散射光被反射回来。因此，oTDR就是利用菲涅尔反射的信息来定位连接点，光纤终端或断点。 oTDR的工作原理就类似于一个雷达。它先对光纤发出一
光纤通信实验报告
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首先，PIN管监测背向光功率，经检出的光电流由A1放大，送入比较器A3的反向输入端，输入的数字信号和直流参考信号经A2比较放大，接到的A3同相输入端。A3和VT3组成恒流源，给激光器加上偏置电流IB的大小，其中信号参考电压是防止控制电路在无输入信号或长连“0”时，使偏流自动上升。这种电路在10°C～50°C温度范围内功率不稳定度ΔP/P可小于5%。 五、实验步骤： 1.关闭系统电源。按以下方式用连信号连接导线连接： 数字信号模块（数字信号输出一）P300—P100 1310数字光发模块 （数字光发信号输 入） 2.用光纤跳线连接1310nm光发模块和光功率计。 3.将1310nm光发模块的J100，两位都调到ON状态。 4.将1310nm光发模块的J101设置为“数字”。 5.打开系统电源，将数字信源模块第一路的拨码开关U311全拨到OFF状态。这时输入到1310nm数字光发模块的信号始终为“1”。 6.用万用表测量R124两端的电压。测量方法：先将万用表打到20V直流电 压档。然后，将红表笔插入1310nm数字发光模块的台阶插座TP101黑表笔插入TP102。读出万用表的读数U1，代入公式I1= U1/ R124（R124=51Ω）可得此时 自动光功率控制所补偿的电流。观察此时光功率计的读数P1。然后，将1310nm 的拨码开关的右边一位拨到OFF状态，记下光功率计的读数P2。 7.调整手调电位器RP100改变光功率的大小，再重复实验步骤5，将测的实 验数据填入下表。 8.关闭系统电源，拆除实验导线。将各实验仪器摆放整齐。 六、实验结果和心得： 1 2 3 4 5 6 7 16.31dB 16.17dB 11.90dB 7.62dB 6.62dB 4.59dB 3.40dB 37.31dB 25.58dB 11.88dB 7.62dB 6.63dB 4.59dB 3.42dB 3.14mA 5.88mA 8.43mA 12.75mA 1 4.51mA 19.80mA 24.12mA
光纤通信技术的发展历史
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。
光纤通信实验报告2012301200003
武汉大学电工电子信息学院实验报告 电子信息学院通信工程专业2015年 9 月17日 实验名称光纤通信的光传输指导教师易本顺 姓名徐佑宇年级2012级学号2012301200003成绩 一、预习部分 1.实验目的 2.实验基本原理 3.主要仪器设备(含必要的元器件、工具) 一、实验目的 1、通过光传输系统课程设计使学生熟悉常见的几种传输网络的特点及应用场 合； 2、了解ZXMP S325的具体硬件结构，加深对于光传输的理解； 3、掌握 ZXMP S325 的组网过程以及网管工具的使用，培养学生在传输组网工 程方面的实际应用技能。 二、实验设备 1、SDH设备：ZXMP S325； 2、实验用维护终端 三、实验原理 SDH技术是目前通信网络的主流技术，它以其突出的技术优势为网络提供优质、高效、可靠的通信业务，能够满足带宽数据及图像视频等多业务的传输需求，自愈功能强。 1、光传输原理及优势 SDH 全称同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy）， SDH 规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级、接口码型特性，提供了一个国际支持框架，在此基础上发展并建成了一种灵活、可靠、便于管理的世界电信传输网。这种传输网易于扩展，适于新电信业务的开展，并且使不同厂家生产的设备互通成为可能，这正是网络建设者长期以来追求的目标。 其优势主要体现在以下几个方面： （1）接口方面 ·电接口：STM-1是SDH的第一个等级，又叫基本传输模块，比特率为155.520Mb/s，STM-N是SDH第N个等级的同步传送模块，比特率是STM-1的N倍（N=4n=1,4,16...）·光接口：仅对电信号扰码，光口信号码型是加扰的NRZ码，采用世界统一的7级扰码。 （2）复用方式 低速SDH信号以字节间插方式复用进高速SDH帧结构中，位置均匀、有规律，是可预见的
现代光纤通信技术
第一章通信网技术概述 1.1概述 1.2通信设备 构成通信网的最基本的设备是用户端设备、传输链路设备和转接交换设备。 1.3广域网分类 1.4通信协议 1.4.1 协议 通常将网络分层结构以及各层协议的集合称为网络体系结构。比较著名的网络体系结构有国际标准化组织ISO(International for Standardization)提出的开放系统体系结构OSI(Open System Interconnection);美国国防部提出的传输控制协议TCP/IP；国际电信联盟提出的公共数据网X系列协议；IBM公司提出的系统网络体系结构SNA等。 1.4.2 标准化组织 1. 国际标准化组织ISO 2. 国际电信联盟-电信标准化部ITU-T(International Telecommunication Union) 一直负责制定电信网的标准系列。 3. 因特网工程任务组IETF(Internet Engineering Task Force) 负责研究因特网的体系结构以及新一代因特网标准规范的研究和制定 第二章数字通信技术 第三章光纤通信技术 3.1 光纤通信 3.1.1光纤通信的发展 3.1.2 光纤通信的特点 1. 传输频带宽，通信容量大。由信息理论知道，载波频率越高，通信容量就越大。 2. 损耗低。目前实用的光纤均为石英系光纤，要减小损耗，主要是靠提高玻璃纤维的纯度。 3. 在运用频带内，光线对每一频率成分的损耗几乎一样。因此，系统中才去的均衡措施比传统的电信系统简单，甚至可以不必采用。 4. 光纤内传播的光能几乎不辐射，因此很难被窃听，也不会造成统一光缆中各光纤之间串扰 5. 不受电磁干扰。因为光纤是非金属的介质材料。 6. 线径细、重量轻，便于敷设。 7. 资源丰富。制作玻璃光纤的原料是适应，其来源十分丰富。 3.1.3 通信系统中主要技术指标 1.分贝dB 分贝dB 是以常用对数表示的两个电压或两个功率之比的一种计量单位。
光纤通信实验报告汇总(参考)
实验一用户电话接口实验 一、实验目的 1、掌握用户电话接口电路的主要功能 2、了解实现用户接口电路功能芯片Am79R70的主要性能和特点 二、实验内容 1、掌握用户线接口电路的主要功能 2、了解Am79R70的结构和工作原理 3、了解电话接续的原理及其各种语音控制信号的波形 三、实验仪器 1、ZY1804I型光纤通信原理实验系统 1台 2、20MHz 双踪数字示波器 1台 3、电话机 2部 4、连接导线 20根 四、实验原理 1、用户线接口电路功能及其作用 在现代通信设备与程控交换中，由于交换网络不能通过铃流、馈电等电流，因而将过去在公用设备（如绳路）实现的一些功能放到“用户电路”来实现。 在程控交换机中，用户电路也可称为用户线接口电路（Subscriber Line Interface Circuit—SLIC）。根据用户电话机的不同，用户接口电路可分为模拟用户电话接口电路和数字用户电话接口电路。模拟用户电话接口电路与模拟电话相连，数字用户电话接口电路和数字终端相连（如ISDN），而在此实验箱中采用模拟用户电话接口电路。 模拟用户线接口电路在实现时最大的压力应是能承受馈电、铃流和外界干扰等高压大电流的冲击，过去都是采用晶体管、变压器、继电器等分立元件构成，但随着微电子技术的发展，各种集成的SLIC相继出现，他们大都采用半导体工艺或是薄膜、厚膜会合工艺，性能稳定，价格低廉，已实现了通用化。 在程控交换机中模拟用户接口电路一般要具有B（馈电），R（振铃），S（监视），C（编译码），H（混合），
T（测试），O（过压保护）七项功能。具体含义是： 1、馈电（B-Battery feeding）：向用户话机馈送直流电流。通常要求馈电电压为-48V，环路电流不小于18mA。 2、过压保护（O-Overvoltage protection）：防止过压过流冲击损坏电路和设备。 3、振铃控制（R-Ringing Control）：向用户话机馈送铃流，通常为25Hz/75Vrms正弦波。 4、监视（S-Supervision）：监视用户线的状态，检测话机摘机、挂机与拨号脉冲灯信号已送往控制网络和交换网络。 5、编解码与滤波（C-CODEC/Filter）：在数字交换中，它完成模拟话音与数字码间的转换。编译码通常采用PCM码的方式，其编码器（Coder）和译码器（Decoder）统称为CODEC。相应的防混叠与平滑低通滤波器的带宽范围为：300Hz~3400Hz，编码速率为64Kb/s。 6、混合（H-Hybird）：完成二线与四线的转换功能，即实现模拟二线双向信号与PCM发送和接收数字四线信号之间的分离。 7、测试（T-Test）：对用户电路进行测试。 模拟用户接口电路的结构如图所示： 图1-1 模拟用户接口电路框图 2、用户线接口电路 在本实验箱中，用户线接口电路芯片选用Legerity公司生产的模拟用户线接口芯片Am79R70。Am79R70是一种功能较强的用户线接口芯片，它除了拥有用户接口电路常用的7种功能中的6种外，还拥有电流限制、挂机传输、极性反转、tip开路和环路检测等功能。其内部电路结构原理框图如下：
光纤通信技术的发展与应用
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
光纤通信实验报告汇总
南京工程学院 通信工程学院 实验报告 课程名称光纤通信_________ 实验项目名称光纤通信实验_______ 实验学生班级通信（卓越）131_____ 实验学生姓名吴振飞_____ _____ 实验学生学号 208130429_________ 实验时间2016.6.15___ 实验地点信息楼C413_______ 实验成绩评定 ______________________ 指导教师签字 ______________________ 2016年 6月 19日
目录 实验一半导体激光器P-I特性测试实验 (1) 一、实验目的 (1) 二、实验仪器 (1) 三、实验原理 (1) 四、实验内容 (2) 五、实验步骤 (2) 六、注意事项 (2) 七、思考题 (3) 实验二光电探测器特性测试实验 (3) 一、实验目的 (3) 二、实验仪器 (3) 三、实验原理 (3) 四、实验内容 (4) 五、实验步骤 (4) 六、注意事项 (4) 实验三电话光纤传输系统实验 (4) 一、实验目的 (4) 二、实验内容 (5) 三、预备知识 (5) 四、实验仪器 (5) 五、实验原理 (5) 六、注意事项 (6) 七、实验步骤 (6) 九、思考题 (6)
实验一半导体激光器P-I特性测试实验 一、实验目的 学习半导体激光器发光原理和光纤通信中激光光源工作原理；了解半导体激光器平均输出光功率与注入驱动电流的关系；掌握半导体激光器 P(平均发送光功率) -I(注入电流) 曲线的测试方法。 二、实验仪器 1、ZYE4301G 型光纤通信原理实验箱 1 台 2、光功率计1 台 3、FC/PC-FC/PC 单模光跳线 1 根 4、万用表(自带) 1 台 5、连接导线 20 根 三、实验原理 半导体激光二极管(LD) 或简称半导体激光器，它通过受激辐射发光，(处于高能级E2的电子在光场的感应下发射一个和感应光子一模一样的光子，而跃迁到低能级E1，这个过程称为光的受激辐射，所谓一模一样，是指发射光子和感应光子不仅频率相同，而且相位、偏振方向和传播方向都相同，它和感应光子是相干的。) 是一种阈值器件。由于受激辐射与自发辐射的本质不同，导致了半导体激光器不仅能产生高功率(≥10mW) 辐射，而且输出光发散角窄(垂直发散角为 30~50°，水平发散角为 0~30° )，与单模光纤的耦合效率高(约 30%~50%)，辐射光谱线窄(Δλ =0.1~1.0nm)，适用于高比特工作，载流子复合寿命短，能进行高速信号(>20GHz) 直接调制，非常适合于作高速长距离光纤通信系统的光源。 对于线性度良好的半导体激光器，其输出功率可以表示为ηω (1-1) Pe=)(2thDIIq ?η其中intintaaamirmirD+=ηη，这里的量子效率ηint，表征注入电子通过受激辐射转化为光子的比例。在高于阈值区域，大多数半导体激光器的ηint接近于 1。 1-1 式表明，激光输出功率决定于内量子效率和光腔损耗，并随着电流而增大，当注入电流I>Ith时，输出功率与I成线性关系。其增大的速率即P-I曲线的斜率，称为斜率效率 dPη2DeqdIηω= (1-2) P-I特性是选择半导体激光器的重要依据。在选择时，应选阈值电流Ith尽可能小， Ith对应P值小，而且没有扭折点的半导体激光器，这样的激光器工作电流小，工作稳定性高，而且不易产生光信号失真。并且要求P-I曲线的斜率适当。斜率太小，则要求驱动信号太大，给驱动电路带来麻烦; 斜率太大，则会出现光反射噪声及使自动光功率控制环路调整困难。半导体激光器具有高功率密度和极高量子效率的特点，微小的电流变化会导致光功率输出变化，是光纤通信中最重要的一种光源，半导体激光器可以看作为一种光学振荡器，要形成光的振荡，就必须要有光放大机制，也即激活介质处于粒子数反转分布，而且产生的增益足以抵消所有的损耗。将开始出现净增益的条件称为阈值条件。一般用注入电流值来标定阈值条件，也即阈值电流Ith，当输入电流小于Ith时，其输出光为非相干的荧光，类似于LED发出的光，当电流大于Ith
光纤通信技术特点和发展
光纤通信技术的特点和发展趋势 摘要：光纤通信是指利用光与光纤传递信息的一种方式，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，既有经济优势又有技术优势，光纤通信由于超高速、低误码、高可靠，价格低廉，已成为信息的最重要传输手段和信息社会的重要基础设施。本文探讨光纤通信技术的优点和缺点以及光纤通信的发展和现状。 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。
关键词：光纤通信技术特点现状发展趋势 1、光纤通信技术 2、 光纤通信是利用光导纤维传输光信号，以实现信息传递的一种通信方式，属于有线通信的一种，光经过调变后便能携带信息，利用光波作载体，以光纤作为传输媒介，将信息从一处传至另一处，是光信息科学与技术的研究与应用领域。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。光纤由内芯和包层组成，内芯一般为几十微米或几微米，比一根头发丝还细；外面层成为包层，包层的作用是保护光纤。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，由于玻璃材料是制作光纤的主要材料，它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路，光波在光纤中传输，不会发生信息传播中的信息泄露现象，光纤很细，占用的体积小，这解决了实施的空间问题。光纤通信系统的组成，现代的光纤通信系统多半包括一个发射器，将电信号转换成光信号，再通过光纤将光信号传递。光纤多半埋在地下，连接不同的建筑物。系统中还包括数种光放大器，以及一个光接收器将光信号转换回电信号。在光纤通信系统中传递的多半是数位信号，来源包括计算机、电话系统，或是有线电
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
光纤通信实验报告
OptiSystem实验 一、OptiSystem简介 OptiSystem是一款创新的光通讯系统模拟软件包，它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身，从长距离通讯系统到LANS 和MANS都适用。OptiSystem有一个基于实际光纤通讯系统模型的系统级模拟器，并具有强大的模拟环境和真实的器件和系统的分级定义。它的性能可以通过附加的用户器件库和完整的界面进行扩展，从而成为一系列广泛使用的工具。全面的图形用户界面提供光子器件设计、器件模型和演示。丰富的有源和无源器件库，包括实际的、波长相关的参数。参数扫描和优化允许用户研究特定的器件技术参数对系统性能的影响。OptiSystem满足了急速发展的光子市场对于一个强有力而易于使用的光系统设计工具的需求，深受系统设计者、光通信工程师、研究人员的青睐。 OptiSystem软件允许对物理层任何类型的虚拟光连接和宽带光网络的分析，从远距离通讯到MANS和LANS都适用。它可广泛应用下列场合： 1．物理层的器件级到系统级的光通讯系统设计； 2．CATV或者TDM?WDM网络设计； 3．SONET?SDH的环形设计； 4．传输装置、信道、放大器和接收器的设计； 5．色散图设计； 6．不同接受模式下误码率（BER）和系统代价（Penalty）的评估； 7．放大系统的BER和连接预算计算。 实验1 OptiSystem快速入门：以“激光外调制”为例 一、实验目的 1、掌握软件的简单操作 2、了解软件的元件库 3、掌握建立新的project（新的工作界面） 4、掌握搭建系统：将元件从元件库中拖入project、连线、搭建系统 5、掌握设置参数 6、掌握软件的运行、观察结果、导出数据 二、实验过程 1.建立一个新文件。（File>New） 2.将光学器件从数据库里拖入主窗口进行布局. 3.光标移至有锁链图标出现时，进行连线。（如图1所示） 4．设置连续波激光器参数。 （1）点击frequency>mode, 出现下拉菜单，选中script。 （2）在value中输入数据并作评估。 （3）点击单位，选择“THZ”，点击OK 回主窗口。（如图2所示）
浅谈现代光纤通信传输技术的应用
龙源期刊网 https://www.docsj.com/doc/e018965574.html, 浅谈现代光纤通信传输技术的应用 作者：杨华宇 来源：《数字技术与应用》2019年第06期 摘要：本文探讨了现代光纤通信传输技术的特点，分析了光纤通信技术的应用现状，研究了现代光纤通信传输技术的应用。 关键词：光纤通信传输技术;实际应用;信号传输 中图分类号：TN929.11 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）06-0043-02 1 现代光纤通信传输技术的特点 1.1 通信传输容量较大 光纤通信技术是以光波为媒介的通信传输方式，光波的电磁波比正常的无线电波的频率高，但是波长低于无线电波的波长。从中可以看出，光纤传输技术的传输频带十分的宽，这样的带宽提高了通信过程中传送数据的能力，在一定的单位时间内，传输信息数据的人员借助光纤通信技术能够传输大容量的数据。它不仅仅具有通信传输数据容量大的特点，而且其通信传输速度非常快。 1.2 节省传输成本 目前，光纤通信传输使用的材料是石英，石英比其他的通信传输介质相比，是目前损耗最低的材料，开展跨度较大的距离中继传输时，能够较少石英材料的消耗，节省整体通信系统的建设投资。其次，在光纤的建设过程中，光纤的线芯径十分的细，大约为零点一毫米，直径也很小，如此能够节省大量的金属材料，建设设计光纤时所占用的传输空间较小。另外，光纤自身的重量非常轻，比正常的电缆要轻上好几倍，质地柔软，原材料的建设成本较低。使用光纤通信传输技术能够大大地节省了建设成本，具有经济性。 1.3 抗干扰力强，保密性较强 由于光纤是绝缘性材料，所以在通信信息传输过程中不会受到外界的干扰，而致使通信数据受损，光纤通信传输技术的数据保护性强，具有很强的抗干扰力。另外，光纤通信传输的信息数据在传输过程处于光缆之中，光缆的芯径十分地细，即便通信信息传输遇到转弯处，泄露的通信信息光波也非常地微弱，难以被人截取信号，信息几乎不可能从光纤中泄漏出去。即便是泄露了信号光波，也会被光纤表面的不透明的包皮包裹着，而致使外面的人接收不到光波信号。而且，光纤在进行传输信号的过程中，不论是存在多少的光纤，也可实现无串音干扰，这保证了光纤通信传输技术使用时通信信息的高度保密性。
光纤通信技术在宽带接入网中的应用
光纤通信技术在宽带接入网中的应用 摘要：随着科学技术的日益发展，人与人之间的通信也越来越频繁，对速度，容量的要求也越来越高，传统的电缆通信已经慢慢满足不了人们的需求。在这种需求下，光纤通信技术在原有的传统通信技术中脱颖而出,已成为现代通信的主要支柱之一,在现代电信网中起着举足轻重的作用。本文首先解释了光纤通信的定义，以及它的特点和发展情况。重点论述了宽带接入的基本定义、常见的宽带接入方式及特点、宽带接入的发展及应用情况，最后以配合实例的方式介绍了光纤接入技术在宽待接入网中的应用。 关键词：光纤通信；宽带接入技术；宽带接入网。 1光纤通信技术的基本概念 所谓光纤通信技术，即以光纤为主要传播媒介，通过光学纤维传输信息的通信技术。自1970年美国康宁公司首次研制成功损耗为20dB/km的光纤，光纤通信时代到来。与传统的电缆通信不同，它有许多电缆通信所不具备的优点。 1.1光纤通信的优点 1.1.1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。 1.1.2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。 1.1.3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，它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰，也不受人为释放的电磁干扰，还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。这一点对于强电领域(如电力传输线路和电气化铁道)的通信系统特别有利。由于能免除电磁脉冲效应，光纤传输系还特别适合于军事应用。 1.1.4无串音干扰，保密性好。 在电波传输的过程中，电磁波的泄漏会造成各传输通道的串扰，而容易被窃听，保密性差。光波在光纤中传输，因为光信号被完善地限制在光波导结构中，而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包皮所吸收，即使在转弯处，漏出的光波也十分微弱，即使光缆内光纤总数很多，相邻信道也不会出现串音干扰，同时在光缆外面，也无法窃听到光纤中传输的信息。 除以上特点之外，还有光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设；光纤的原材料资源丰富，成本低；温度稳定性好、寿命长。由于以上优点，光纤刚一发明，就备受业内人士青睐，发展非常迅速，光纤通信系统的传输容量从1980年到2000年增加了近一万倍，传输速
光纤通信实验报告
光纤通信实验报告 班级：14050Z01 姓名：李傲 学号：1405024239
实验一光发射机的设计 一般光发送机由以下三个部分组成： 1)光源（Optical Source）：一般为LED和LD。 2)脉冲驱动电路（Electrical Pulse Generator）：提供数字量或模拟量的电信号。 3)光调制器（Optical Modulator）：将电信号（数字或模拟量）“加载”到光波上。以 光源和调制器的关系来看，分为光源的内调制（图1.1）和光源的外调制（图1.2）。 采用外调制器，让调制信息加到光源的直流输出上，可获得更好的调制特性、更好的调制速率。目前常采用的外调制方法为晶体的电光、声光及磁光效应。图1.2的结构中，光源为频率193.1Thz 的激光二极管，同时我们使用一个Pseudo-Random Bit Sequence Generator模拟所需的数字信号序列，经过一个NRZ脉冲发生器（None-Return-to-Zero Generator）转换为所需要的电脉冲信号，该信号通过一个Mach-Zehnder调制器，通过电光效应加载到光波上，成为最后入纤所需的载有“信息”的光信号。 图1.1内调制光发射机图1.2外调制光发射机 对于直接强度调制状态下的单纵模激光器，其载流子浓度的变化是随注入电流的变化而变化。这样使有源区的折射率指数发生变化，从而导致激光器谐振腔的光通路长度相应变化，结果致使振荡波长随时间偏移，导致所谓的啁啾现象。啁啾是高速光通讯系统中一个十分重要的物理量，因为它对整个系统的传输距离和传输质量都有关键的影响。 内容：铌酸锂（LiNbO3）型Mach-Zehnder调制器中的啁啾（Chirp）分析 1设计目的 对铌酸锂Mach-Zehnder调制器中的外加电压和调制器输出信号啁啾量的关系进行模拟和分析，从而决定具体应用中MZ调制器的外置偏压的分布和大小。 2设计布局图 外调制器由于激光光源处于窄带稳频模式，可以降低或者消除系统的啁啾量。典型的外调制器是由铌酸锂（LiNO3）晶体构成。本设计中，通过对该晶体外加电压的分析调整而最终减少该光发送机中的啁啾量，其模型的设计布局图如图1.3所示。