第一篇：光纖通信

1，光纖通信的優點

容許頻帶很寬，傳輸容量很大 損耗很小，中繼距離很長且誤碼率很小 重量輕、體積小 抗電磁干擾性能好 泄漏小，保密性能好

節約金屬材料，有利于資源合理使用 2，石英光纖的結構

光纖（Optical Fiber）是由中心的纖芯和外圍的包層同軸組成的圓柱形細絲。纖芯位于光纖的中心部位。

直徑d1 =4μm～50μm，單模光纖的纖芯為4μm～10μm，多模光纖的纖芯為50μm。纖芯的成分是高純度SiO2，摻有極少量的摻雜劑（如GeO2，P2O5），作用是提高纖芯對光的折射率n1，以傳輸光信號。

纖芯的折射率比包層稍高，損耗比包層更低，光能量主要在纖芯內傳輸。設纖芯和包層的折射率分別為n1和n2，光能量在光纖中傳輸的必要條件是n1>n2。

包層為光的傳輸提供反射面和光隔離，并起一定的機械保護作用。

包層：包層位于纖芯的周圍。直徑d2 =125μm，其成分也是含有極少量摻雜劑的高純度SiO2。而摻雜劑（如B2O3）的作用則是適當降低包層對光的折射率n2，使之略低于纖芯的折射率，即n1＞n2，它使得光信號封閉在纖芯中傳輸。

涂覆層：光纖的最外層為涂覆層，包括一次涂覆層，緩沖層和二次涂覆層。一次涂覆層一般使用丙烯酸酯、有機硅或硅橡膠材料；緩沖層一般為性能良好的填充油膏；二次涂覆層一般多用聚丙烯或尼龍等高聚物。

涂覆的作用是保護光纖不受水汽侵蝕和機械擦傷，同時又增加了光纖的機械強度與可彎曲性，起著延長光纖壽命的作用。涂覆后的光纖其外徑約1.5mm。通常所說的光纖為此種光纖。

3，什么是G652，G653、G654、G655光纖

G.652光纖：G.652光纖，也稱標準單模光纖（SMF）指色散零點（即色散為零的波長）在1310nm附近的光纖。

G.653光纖：G.653光纖也稱色散位移光纖（DSF），是指色散零點在1 550nm附近的光纖，它相對于G.652光纖，色散零點發生了移動，所以叫色散位移光纖。

G.654光纖：G.654光纖是截止波長移位的單模光纖。其設計重點是降低1550nm的衰減，其零色散點仍然在1310nm附近，因而1550nm窗口的色散較高。

G.655光纖：由于G.653光纖的色散零點在1550nm附近，DWDM系統在零色散波長處工作易引起四波混頻效應。為了避免該效應，將色散零點的位置從1 550nm附近移開一定波長數，使色散零點不在1550nm附近的DWDM工作波長范圍內。這種光纖就是非零色散位移光纖（NDSF）

這四種單模光纖的主要性能指標是衰減、色散、偏振模色散（PMD）和模場直徑；G.653光纖是為了優化1550nm窗口的色散性能而設計的，但它也可以用于1310nm窗口的傳輸。由于G.654光纖和G.655光纖的截止波長都大于1 310nm，所以G.654光纖和G.655光纖不能用于1310nm窗口。

4，光纖的三個傳輸特性是什么？一般都采用什么辦法來解決他們？

光纖色散、光纖損耗、非線性

色散的減少: 光纖的設計、色散的補償 損耗的減少：光纖的設計、非線性的減少: 光纖的設計、沒有線性補償的方法

5，光纖耦合器的概念及其應用？

光纖耦合器：是一種能使傳輸中的光信號在特殊結構的耦合區發生耦合，并進行再分配的器件。

應用：光纖耦合器可以從傳輸線路中提取出一定的功率，實現對線路的監控；也可以用于光纖CATV、光纖用戶網、無源光網絡（PON）、光纖傳感等領域，實現信號的組合與分配。

6，LD、LED和PIN的工作原理。

LD：受激輻射在高能級E2的電子，受到入射光的作用，被迫躍遷到低能級E1上與空穴復合，釋放的能量產生光輻射

LED：自發輻射在高能級E2的電子是不穩定的，即使沒有外界的作用，也會自動地躍遷到低能級E1上與空穴復合，釋放的能量轉換為光子輻射出去

? PIN：受激吸收在正常狀態下，電子處于低能級E1，在入射光作用下，它會吸收光子的能量躍遷到高能級E2上，電子躍遷后，在低能級留下相同數目的空穴。

光抗反射膜P＋電極?(n)N＋E

中間的I層是N型摻雜濃度很低的本征半導體，用Π(N)表示；兩側是摻雜濃度很高的P型和N型半導體，用P+和N+表示。I層很厚，吸收系數很小，入射光很容易進入材料內部被充分吸收而產生大量電子-空穴對，因而大幅度提高了光電轉換效率。兩側P+層和N+層很薄，吸收入射光的比例很小，I層幾乎占據整個耗盡層，因而光生電流中漂移分量占支配地位，從而大大提高了響應速度。另外，可通過控制耗盡層的寬度w，來改變器件的響應速度

7，什么是光波分復用技術？請畫出簡單的WDM系統（雙波長即可）

WDM是在一光纖芯中同時傳輸多波長光信號的技術。在發送端將不同波長的光信號組合起來，并耦合到光纜線路上的同一根光纖中進行傳輸，在接收端將組合波長的光信號分開，恢復出原信號后送入不同的終端。它是目前研究最多，發展最快，應用最廣泛的技術。

1光發射機?電極?1復用器光纖放大器解復用器光接收機?1n光發射機?n1′光接收機解復用器?1…?n?1光纖放大器復用器光接收機n光發射機?1′n′光接收機8，光纖光柵的五項應用。

色散補償

EDFA的增益平坦 分插復用器 光纖激光器 光纖光柵傳感器

9，EDFA的結構圖及其組成器件的主要作用。??1…?n?n光發射機n′

摻鉺光纖：當一定的泵浦光注入到摻鉺光纖中時，Er3+從低能級被激發到高能級上，由于在高能級上的壽命很短，很快以非輻射躍遷形式到較低能級上，并在該能級和低能級間形成粒子數反轉分布。

半導體泵浦二極管：為信號放大提供足夠的能量，使物質達到粒子數反轉。波分復用耦合器：將信號光和泵浦光合路進入摻鉺光纖中。

光隔離器：使光傳輸具有單向性，放大器不受發射光影響，保證穩定工作 10，PPT內容

通信技術與MEMS技術

微機電系統（MEMS, Micro-Electro-Mechanic System）是一種先進的制造技術平臺。它是以半導體制造技術為基礎發展起來的。MEMS技術采用了半導體技術中的光刻、腐蝕、薄膜等一系列的現有技術和材料，因此從制造技術本身來講，MEMS中基本的制造技術是成熟的。但MEMS更側重于超精密機械加工，并要涉及微電子、材料、力學、化學、機械學諸多學科領域。它的學科面也擴大到微尺度下的力、電、光、磁、聲、表面等物理學的各分支。端面刻蝕技術：為云數據中心點亮通往400G及更高速率之路

如今的云數據中心每年需要處理約5萬億千兆字節的數據流量，而隨著數以百萬計的新用戶加入云連接的大軍以及新型物聯網(IoT)設施的上線，這一數字在未來幾年間還將呈現幾何級數的增長。

這就要求云數據中心不斷降低成本，并具有超大規模增長的潛力。端面刻蝕技術(EFT)能夠推動云數據中心的光互連實現顛覆性的發展，讓云數據中心在成本和大規模生產方面獲得雙重突破。從激光器到L-PIC 在EFT激光器的成功基礎上，迅速展開對EFT更深層次的開發，利用EFT將光學器件（包括激光器、調制器和多路復用器）無縫集成到單個硅芯片上，面向100G應用推出業界首個集成有激光器(L-PIC?)的硅光子集成電路(PIC)。

解決了以高產出和高耦合效率實現激光器與硅光子集成電路集成的挑戰，使采用硅光子集成電路在云數據中心實現高速、高密度光互連成為現實。

CFT激光器的固有特性導致其容易出現影響光發射精度的缺陷。因此，采用CFT激光器的硅光子集成電路需經過繁瑣的裝配過程，必須采取主動方式將激光器對準硅芯片：首先將激光器上電，通過物理操作改善光耦合，然后鎖定到位。這一過程既浪費時間，又成本高昂，而且迄今為止，通過CFT能夠實現的光耦合效率僅為50％。而憑借EFT技術，激光器面和硅芯片均通過高精度光刻工藝界定，并且EFT激光器通過專有的自對準(SAEFT?)工藝以標準倒裝方式貼裝到芯片上，這種工藝同時支持邊緣發射和表面發射激光器。這種端到端光刻工藝可確保激光器輸出和輸入波導定位是精確已知的。這既省去了CFT所需的成本高昂且繁瑣的機械對準過程，又可確保高達80%的光耦合效率和無與倫比的器件一致性。

EFT激光器還具有影響硅光子集成電路尺寸和成本的其它優勢。CFT激光器需要通過氣密封裝，來避免在激光器在潮濕環境下工作引起的性能劣化。而使用EFT激光器時，可對激光器面進行精確的光刻界定，從而為波導表面和激光器面提供連續的保護覆蓋，因此無需氣密封裝。由于無需氣密封裝，EFT激光器可顯著降低最終元器件的尺寸和成本，并且允許硅光子集成電路直接位于模塊電路板上，從而增大了硅光子可實現的互連密度。激光器和反激光器同時出現在了同一器件中

當輸入光1的相位快于輸入光2的相位，增益介質占主導地位，從而得到對入射光的相干放大，或者說激射模式。

當輸入光1的相位慢于輸入光2的相位，損耗介質占主導地位，從而導致對入射光束的相干吸收，或者說反激射模式。反轉激光

反激光器或稱相干完美吸收器（Coherent Perfect Absorber, CPA）的概念是在最近幾年才出現的東西，指的是將激光器所做的事情反過來完成的器件。相對于強烈地放大光束，反激光器可以完全吸收入射的相干光束。雖然激光在現代生活中已經普遍存在，但是反激光器——五年前由耶魯大學的研究人員首次展示——的應用仍在探索之中。由于反激光器可以在“嘈雜”的非相干背景光中提取微弱的相干信號，它可以用作一個非常敏感的化學或生物探測器。研究人員說，一種可以將這兩種功能結合在一起的器件可以成為構造光子集成回路的一個有價值的單元。“這一器件可能會帶來沒有理論極限的具有很大對比度的調制。”這些研究人員利用先進的納米加工技術制造了824對重復的增益和損耗材料來構成這個器件，該器件長為200微米，寬為1.5微米。作為比較，人的一根頭發的直徑約為100微米。增益介質由銦鎵砷磷（InGaAsP）制成，這是一種眾所周知的用作光通信放大器的材料。鉻與鍺配對形成損耗介質。重復該結構就產生了一個諧振系統，光在這個系統中來回反射，形成放大或吸收。如果我們使光通過這樣一個增益-損耗的重復系統，那么一個憑經驗的猜測是，光將經歷等量的放大和吸收，而光的強度不會改變。平衡和對稱

宇稱-時間對稱是一個由量子力學演化而來的概念。在一個對稱操作中，位置被翻轉，就像左手變成右手，或者反過來。現在增加時間反轉操作，這類似于錄像帶倒帶并從后往前觀看其動作。在光學中，放大增益介質的時間反轉對應物是吸收損耗介質。如果一個系統經過對稱和時間反轉操作后能夠返回到其原來配置，則認為該系統滿足宇稱-時間對稱條件。在反激光器被發現后不久，科學家們就已經預測，一個具有宇稱-時間對稱性的系統將可以在同一空間同一頻率下同時支持激光器和反激光器。在張和他的研究小組所創造的器件中，增益和損耗的大小，構成單元的尺寸，以及通過的光波長結合在一起構成了宇稱-時間對稱的條件。當系統處于平衡狀態，增益和損耗相等時，沒有對光的凈放大或凈吸收。但是，如果條件被擾動，導致對稱性被打破，那么就可以觀察到相干放大和吸收。在實驗中，兩個相同強度的光束被導向該器件相反的兩端。研究人員發現，通過改變一個光源的相位，他們能夠控制光波是在放大材料中還是在吸收材料中花更多的時間。加快一個光源的相位，會得到一個有利于增益介質或者相干光放大的干涉圖案，或者稱為激射模式。減緩一個光源的相位則具有相反的效果，會導致在損耗介質中花費更多的時間以及對光束的相干吸收，或著稱為反激射模式。如果這兩個波長的相位是相等的，并且它們在同一時間進入該器件，則既不會放大也不會吸收，因為光在每個區域花費了相等的時間。研究人員將目標波長定在了約1556納米，其位于光通信所使用的波段內。“這項工作是第一個展示了嚴格滿足宇稱-時間對稱條件的平衡增益-損耗示例，導致了同時激射和反激射的實現，”“在一個單一的集成器件中成功實現激射和反激射是邁向終極光控制極限的一大步。” 隨著光通信技術的高速發展，我國已經邁進了全光通信網絡的發展階段，光通信網絡技術的未來發展將會有“智慧城市”、“寬帶中國”、“云計算”、大背景下出現新的突破，以一種更普遍的方式進入人們的日常生活。

對于光線通信而言，超高速、超大容量、超長距離一直是人們追求的目標，光纖到戶和全光網絡也是人們追求的夢想。

第二篇：光纖通信

1、什么是光纖色散？光纖色散主要有幾種類型？其對光纖通信系統有何影響？

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，脈沖展寬的物理現象稱為色散。光纖色散的存在使傳輸的信號脈沖畸變，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。

2、分別說明G.652、G.653光纖的性能及應用。

G.652 稱為非色散位移單模光纖，也稱為常規單模光纖，其性能特點是：(1)在1310nm波長處的色散為零。(2)在波長為1550nm附近衰減系數最小，約為0.22dB/km，但在1550nm附近其具有最大色散系數，為17ps/(nm?km)。(3)這種光纖工作波長即可選在1310nm波長區域，又可選在1550nm波長區域，它的最佳工作波長在1310nm區域。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、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區域。它非常適合于長距離單信道光纖通信系統

第三篇：光纖通信

光纖通信系統包括實現點對點通信的全部設施，主要偶傳輸系統，用戶終端，接入設備和交換設備四個部分組成。

光纖傳輸系統一般有光發射機，光傳輸線路，光接收機等功能部分的組成電端機

就是電信通信中采用的載波機、電信號手法設備、計算機終端盒其它常規電子通信設備的總稱。電端機在發送端的任務就是吧模擬信號轉換成數字信號，在接收端則講光接收及處理后的信號送給用戶。

光發送機

由光源，驅動電路和光調制器組成，光源是起核心。他利用電端機輸送載有信息的電信號通過光調制器對光源發出的連續廣播的振幅、相位或頻率進行調制，從而輸出載有有用信息的光信號，再將該光信號耦合進光纖傳輸線路。

光接收機

由光探測器，放大器和相應的信號處理電路組成，光探測器是其核心部分，他把來自光纖的光信號轉換為電信號。因為光探測其輸出的電流很微弱，必須經放大器將信號進行增益放大；均衡器對信號進行整形，是輸出波形適合于判決，判決器和始終提取電路對信號進行再生，把均衡器輸出的波形信號恢復數字信號；由于在發射端對信號進行了編碼，最后需要譯碼器將信號恢復到初始狀態。

就廣義而言，通信就是各種形式信息的轉移或傳遞。通常的具體做法是首先將擬傳遞的信設法加載(或調制)到某種載體上，然后再將被調制的載體傳送到目的地后，將信息從載體上解調出來。光纖通信系統中電端機的作用是對來自信息源的信號進行處理，例如模擬／數字轉換多路復用等；發送端光端機的作用則是將光源(如激光器或發光二極管)通過電信號調制成光信號，輸入光纖傳輸至遠方；接收端的光端機內有光檢測器(如光電二極管)將來自光纖的光信號還原成電信號，經放大、整形、再生恢復原形后，輸至電端機的接收端。對于長距離的光纖通信系統還需中繼器，其作用是將經過長距離光纖衰減和畸變后的微弱光信號經放大、整形、再生成一定強度的光信號，繼續送向前方以保證良好的通信質量。目前的中繼器多采用光--電--光形式，即將接收到的光信號用光電檢測器變換為電信號，經放大、整形、再生后再調制光源將電信號變換成光信號重新發出，而不是直接放大光信號。近年來，適合作光中繼器的光放大器(如摻鉺光纖放大器)已研制成功，這就使得采用光纖放大器的全光中繼及全光網絡將會變得為期不遠。

光纖通信系統是用光作為信息的載體，以光纖作為傳輸介質的一種通信方式。它首先要在發射端將需要傳送的電話，電報，圖像和數據進行光電轉換，即將電信號轉變為光信號，再經光纖傳輸到接收端，接收端講收到的光信號轉變成電信號，最后還原為消息。

光纖通信系統的構成

第四篇：光纖通信

光纖通信課堂題目

1.SDH有一套標準化的信息結構等級，稱為同步傳送模塊STM-N。

2.準同步數字體系的幀結構中，如果沒有足夠的運行和維護。

3.SDH中STM-1的速率是

4.SDH中STM-4的速率是

5.常用的SDH設備有：終端復用器、再生器和數字交叉連接設備等。

6.在SDH幀結構中，AU指針處于幀結構左側1-9N

7.PDH復用成SDH信號必須經過映射、定位、復用三個步驟。

8.9.我國采用的PDH信號的基群是。

10.STM-4傳輸一幀所用的時間為125u/s

11.STM-n信號一幀的字節數為12.對STM-1信號來說，每秒可傳的幀數為

1.什么叫自愈？ 二纖雙向通道專用保護環是怎么實現自愈的？

2.SDH的優點？136頁

3.什么是段開銷？它可分為哪兩部分？138頁

143頁

第五篇：光纖通信

第五章：

1.光纖通信是以光波為載波、光導纖維（簡稱光纖）為傳輸媒質的一種通信方式。光纖通信的特點：① 傳輸頻帶寬，通信容量大。② 傳輸損耗低，中繼距離長。

③ 抗電磁干擾。④ 保密性強，無串話干擾。⑤ 線徑細（0.1mm），重量輕。⑥ 資源豐富。光纖的分類:（1）根據光纖橫截面上折射率分布的不同，分為階躍型光纖和漸變型光纖。

（2）根據光纖中傳輸模式（模式是指電磁場的分布形式）數量的不同，分為單模光纖和多模光纖。

光纖的傳輸特性：（1.損耗：光波在光纖中傳輸，光功率隨著傳輸距離的增加而減小，這種現象稱為光纖的傳輸損耗。光纖的傳輸損耗是影響系統傳輸距離的重要因素。光纖自身的損耗主要有吸收損耗和散射損耗。此外，光源與光纖的耦合損耗、光纖之間的連接損耗等也是光纖傳輸損耗的因素。

（2.色散：光脈沖信號經光纖傳輸，到達輸出端會發生時間上的展寬，這種現象稱為色散。色散的大小用時延差（Δτ）表示。

光纖的色散主要有模式色散、材料色散和波導色散。

3.光纖通信系統的組成：光發射端機、光纖、光中繼器、光接收端機組成。

光中繼器的功能：re-amplifying 再放大（光放大器的功能）；re-timing 再定時（消除時間抖動）；re-shaping 再整形（消除波形畸變）

通過這3個R，得到接近于發射端的光信號的copy，從而延長傳輸距離，提高信號質量。波分復用系統的概念：WDM在一芯光纖中同時傳輸多波長光信號。

兩種形式：

1、.雙纖單向傳輸：單向WDM是指所有光波長同時在一根光纖上沿同一方向傳送

2、.單纖雙向傳輸：雙向是指不同光波長在一根光纖上同時向兩個不同的方向傳輸，但是兩個方向所用的波長相互分開，以實現兩個方向的全雙工通信。

4.階躍型光纖和漸變型的區別：階躍型光纖：單包層光纖，纖芯和包層折射率都是均勻分布，折射率在纖芯和包層的界面上發生突變；漸變型光纖：單包層光纖，包層折射率均勻分布，纖芯折射率隨著纖芯半徑增加而減少，是非均勻連續變化的；

5.簡述光纖的導光原理：是利用了光的全反射的原理。因光在不同物質中的傳播速度是不同的，所以光從一種物質射向另一種物質時，在兩種物質的交界面處會產生折射和反射。而且，折射光的角度會隨入射光的角度變化而變化。當入射光的角度達到或超過某一角度時，折射光會消失，入射光全部被反射回來，這就是光的全反射。不同的物質對相同波長光的折射角度是不同的（即不同的物質有不同的光折射率），相同的物質對不同波長光的折射角度也是不同。光纖通訊就是基于以上原理而形成的。

6.EDFA：EDFA是英文“Erbium-doped Optical Fiber Amplifer”的縮寫,意即摻鉺光纖放大器。EDFA的應用形式

(1)中繼放大器：置于光纖線路中，用于延長傳輸距離。

(2)前置放大器：置于光接收機前，用于放大微弱光信號。

(3)后置放大器：置于光發射機后，用于提高發射光功率

7.光發射機和光接收機的作用：

光發射機是實現電/光轉換的光端機。由光源、驅動器、調制器和控制電路組成。

其功能是將來自于電端機的電信號對光源發出的光波進行調制，成為已調光波，然后再將已調的光信號耦合到光纖或光纜去傳輸。

光接收機是實現光/電轉換的光端機。它由光檢測器和光放大器組成。

其功能是將光纖或光纜傳輸來的光信號，經光檢測器轉變為電信號，然后，再將這微弱的電信號經放大電路放大到足夠的電平，送到接收端。