第一篇：光纖通信技術的應用

光纖通信技術的應用

光纖通信是現代通信網的主要傳輸手段，它的發展歷史只有約20年，已經歷3代：短波長多模光纖、長波長多模光纖和長波長單模光纖。采用光纖通信是通信史上的重大變革，美、日、英、法等20多個國家已宣布不再建設電纜通信線路，而致力于發展光纖通信。我國光纖通信已進入實用階段。

光纖通信的誕生和發展是電信史上的重要革命，與衛星通信、移動通信并列為20世紀90年代的技術。進入21世紀，由于因特網業務的迅速發展和多媒體應用的增長，對大容量（超高速和超長距離）光波傳輸系統和網絡有了更為迫切的需求。光纖通信與以往的電氣通信相比，主要區別在于它有很多優點：傳輸頻帶寬、通信容量大；傳輸損耗低、中繼距離長；線徑細、重量輕，原料為石英，節省金屬材料，有利資源合理使用；絕緣、抗電磁干擾性能強；具有抗腐蝕能力強、抗輻射能力強、可繞性好、無電火花、泄露小、保密性強等優點。

其主要應用在以下幾方面： 1.通信應用

信息化時代的人們離不開方便快捷的通訊，光纖通信多大量運用于因特網、有線電視和（視頻）電話。與傳統金屬銅線相比，光纖訊號容易避免在傳輸過程中受到衰減、遭受干擾的影響，在遠距離及大量傳輸信號的場合中，光纖優勢更為顯著。其次，它的傳導性能良好，傳輸信息容量大，一條光纖通路可同時容納多人通話，同時傳送多套電視節目。光纖通信所具有的顯著功能及獨特優勢，能夠有助于電力系統的發展，我國許多地區的電力系統已經逐步由主干線向光纖過渡。目前，我國發展最為完善、規模最大的專用通信網就是電力系統的光纖通信網，其寬帶、語音以及數據等一系列的電力生產和電信業務基本上都是利用光纖通信來進行承載。光纖通信技術在電力系統穩定和安全運行的保障方面，以及滿足人們生活與生產方面有著重要的意義，因而受到了人們的熱烈歡迎。2.醫學應用

光導纖維內窺鏡可以導入心臟和腦室，測量心臟血壓值，血液中所含的氧氣的飽和度、體溫等，光導纖維連接的激光手術刀已成功應用于醫學，同樣也可用作光敏法治愈癌癥患者。利用光導纖維制成的內窺鏡，可以幫助醫生檢查胃、食道等疾病。光導纖維胃鏡是由上千根玻璃纖維組成的軟管，具有輸送光線、傳導圖像的功能，且具有光纖的柔軟、靈活、任意彎曲等優勢，輕而易舉通過食道進入胃里，并導出胃中圖像，根據情況進行診斷和治療。3.傳感器應用

可應用于生活中路燈的光敏傳感器，紅外傳感器，廣泛運用于汽車中的溫度傳感器，交通中測速雷達傳感器、闖紅燈，在與敏感元件組合或利用光纖本身的特性，可廣泛用于工業測量流量、壓力、溫度、光澤、顏色等在能量傳輸和信息傳輸方面也獲得廣泛的應用。4.光纖井下探測技術

傳統石油工業只能有限地利用局限的技術開采油氣儲量，通常無法滿足快速投資回收和最大化油氣采收率的需求，并導致原油采收率平均只有30%左右。通過利用智能井技術，可以使原油采收率提高到55%~65%。傳統測井方法雖然能提供有價值的數據，但作業成本高，并有可能對井產生損害，光纖井下探測技術能提高測井的效率，使數據更準確，且對井下狀況有一定程度的安全保障。5.光纖藝術應用

光導纖維憑借其良好的物理特征，光纖照明和LED照明也越來越成為藝術裝修美化的用途。可應用于廣告顯示、草坪上的光纖地燈，藝術裝飾品等。

第二篇：光纖通信技術

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中發揮作用，進行工業監測、控制，現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場的施工工藝和環境。本文探討了光纖通信技術的主要特征及發展趨勢，和它以光纖鏈路為基礎的現場測試。

關鍵詞：光纖通信技術 特點 現狀 發展趨勢 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。

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的載體，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點，從而備受通信領域專業人士青睞，發展也異常迅猛。

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，光纖通信技術已經變為當今信息社會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架構的整體面貌，以現代信息社會最堅實的通信基礎的身份，向世人展現了其無限美好的發展前景。

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系統已經投入商業使用。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,環境保護好，有利于節約有色金屬銅。

(6)無輻射，難于竊聽,因為光纖傳輸的光波不能跑出光纖以外。

(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光纖通信技術的現狀研究

(1)光纖通信技術中的光纖接入技術。光纖接入網技術是信息傳輸技術的一個嶄新的嘗試，它實現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節，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的優勢，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，把光纖的低損耗窗口規劃為許多個單獨的通信管道，并在發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不斷發展的光纖通信技術

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

光接入網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和新收入的不斷增加；與本地網絡相結合，達到減少節點數目和擴大覆蓋面范圍的目的;通過光網絡的建立，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通信技術的后延。基于上述光接入網通訊技術的成熟發展，網絡的核心架構己經得到了翻天覆地的改變，并正在日新月異的變化發展著，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的往前的進一步有效發展，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。傳統意義上的G.652單模光纖已經在長距離且超高速的傳送網絡發展中表現出了力不從心的缺點，新一代光纖的研發己成為當今務實之需，它也構成了新一代網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和城域網的背景下，基于不同的發展需要，己經發展出了兩種新一代光纖一非零色散光纖和全波光纖。

4光纖通信鏈路的現場測試

4.1光纖鏈路現場測試的目的光纖鏈路現場測試是安裝和維護光纖網絡的必要部分，是確保電纜支持網絡協議的一種重要方式。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光纖鏈路現場測試標準

目前光纖鏈路現場測試標準分為兩大類：光纖系統標準和應用系統標準。（1）光纖系統標準：光纖系統標準是獨立于應用的光纖鏈路現場測試標準。對于不同光纖系統，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。目前大多數光纖鏈路現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）光纖應用系統標準：光纖應用系統標準是基于安裝光纖的特定應用的光纖鏈路現場測試標準。每種不同的光纖系統的測試標準是固定的。常用的光纖應用系統有：100BASE—FX、1000BASE—SX等。

4.3光纖鏈路現場測試過程

對于光纖系統需要保證的是在接收端收到的信號應足夠大，由于光纖傳輸數據時使用的是光信號，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等參數進行測試，所以光纖系統的測試不同于銅導線系統的測試。

在光纖的應用中，光纖本身的種類很多，但光纖及其系統的基本測試參數大致都是相同的。在光纖鏈路現場測試中，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,不需進行現場測試。

在EIA/TIA—568—B中規定光纖通信鏈路現場測試所需的單一性能參數為鏈路損失（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的信號的強度，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：光纖系統的光學連通性表示光纖系統傳輸光功率的能力。光纖系統的光學連通性是對光纖系統的基本要求，因此對光纖系統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，并在光纖的末端監視光的輸出。如果在光纖中有斷裂或其他的不連續點，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,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的中繼距離起到決定性的作用。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規律減少。在一根光纖網線中,從發送端到接收端之間存在的衰減越大，兩者間可能傳輸的最大距離就越短。衰減對所有種類的網線系統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）：光纖鏈路預算是網絡和應用中允許的最大信號損失量，這個值是根據網絡實際情況和國際標準規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非常大，但仍有大量應用能力閑置，伴隨著社會經濟和科學技術的進一步發展，對信息的需求也會隨之增加，并會超過現在的網絡承載能力，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，在經濟社會發展的推動下，光通信一定會有更加長久的發展。

[參考文獻]

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第三篇：《光纖通信技術》習題

《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光通信的可能性；1960年7月，美國科學家 發明了紅寶石激光器。

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

* 在光通信發展史上，和 兩個難題的解決，開創了光纖通信的時代。

* 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，這種現象稱為 色散。* 單模傳輸條件是歸一化參量V。* 允許單模傳輸的最小波長稱為。

* 數值孔徑（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 才能發生粒子數反轉。* 半導體光源的核心是。

* LD是一種 器件，它通過 發射發光，具有輸出功率、輸出光發散角、與單模光纖耦合效率、輻射光譜線 等優點。

* 衡量光接收機性能優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，在泵浦光激發下產生，在信號光誘導下實現。

* 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的。* 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。* 光纖通信系統的設計方法包括 和 二種。

* 光纖通信系統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？

* 光纖通信系統由哪幾部分組成？并說明各部分在系統中所完成的功能。* 現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？

* 光纖通信系統采用怎樣的光源？這類光源具有什么優點？ * 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 * 光環形器的工作原理及特點

* 光環形器在單纖雙向光纖通信中的應用

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

* 應用于商用系統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的優特點 * 設計一個DWDM系統

* 為何DWDM系統中需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 * 光纖光柵和環形器構成的波分復用器 * 光發射機基本組成及方框圖 * 數字光發射機的功能 * 光接收機中對光檢測器的要求 * mBnB碼

* “碼字數字和”(WDS)* 準同步數字系列(PDH)* 同步數字系列(SDH)* 與PDH相比SDH具有的特點 * SDH網絡的主要特點是？ * SDH網絡的網元設備有哪些？ * 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，在該光纖中傳輸的光波的波長λ=850nm。

（1）計算該光纖的V參數？

（2）估算在該光纖內傳輸的模式數量是多少？（3）計算該光纖的數值孔徑？

（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以及其中傳輸的模式數量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？

第四篇：光纖通信技術論文

光纖通信技術

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。

光纖通信就是利用光導纖維傳輸信號，以實現信息傳遞的一種通信方式。光導纖維通信簡稱光纖通信。可以把光纖通信看成是以光導纖維為傳輸媒介的“有線”光通信。實際上光纖通信系統使用的不是單根的光纖，而是許多光纖聚集在一起的組成的光纜。光纖通信具有以下特點：(1)通信容量大、傳輸距離遠。

(2)信號串擾小、保密性能好;(3)抗電磁干擾、傳輸質量佳。(4)光纖尺寸小、重量輕,便于敷設和運輸;(5)材料來源豐富,環境保護好，有利于節約有色金屬銅。(6)無輻射,難于竊聽,(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。

就光纖通信技術本身來說，應該包括以下幾個主要部分:光纖光纜技術、光交換技術傳輸技術、光有源器件、光無源器件以及光網絡技術等。

光纖光纜技術

光纖技術的進步可以從兩個方面來說明: 一是通信系統所用的光纖;二是特種光纖。早期光纖的傳輸窗口只有3個，即850nm(第一窗口)、1310nm(第二窗口)以及1550nm(第三窗口)。近幾年相繼開發出第四窗口(L波段)、第五窗口(全波光纖)以及S波段窗口。其中特別重要的是無水峰的全波窗口。這些窗口開發成功的巨大意義就在于從1280nm到1625nm的廣闊的光頻范圍內，都能實現低損耗、低色散傳輸，使傳輸容量幾百倍、幾千倍甚至上萬倍的增長。這一技術成果將帶來巨大的經濟效益。另一方面是特種光纖的開發及其產業化，這是一個相當活躍的領域。

光復用技術

復用技術是為了提高通信線路的利用率，而采用的在同一傳輸線路上同時傳輸多路不同信號而互不干擾的技術。光復用技術種類很多，其中最為重要的是波分復用(WDM)技術和光時分復用(OTDM)技術。光波分復用(WDM)技術是在一芯光纖中同時傳輸多波長光信號的一項技術。其基本原理是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，并作進一步處理，恢復出原信號后送入不同的終端。波分復用當前的商業水平是273個或更多的波長，研究水平是1022個波長(能傳輸368億路電話)，近期的潛在水平為幾千個波長，理論極限約為15000個波長(包括光的偏振模色散復用，OPDM)。而光時分復用(OTDM)技術指利用高速光開關把多路光信號在時域里復用到一路上的技術。光時分復用(OTDM)的原理與電時分復用相同，只不過電時分復用是在電域中完成，而光時分復用是在光域中進行，即將高速的光支路數據流(例如10Gbit/s，甚至40Gbit/s)直接復用進光域，產生極高比特率的合成光數據流。

光放大技術

光放大器的開發成功及其產業化是光纖通信技術中的一個非常重要的成果，它大大地促進了光復用技術、光孤子通信以及全光網絡的發展。顧名思義，光放大器就是放大光信號。在此之前，傳送信號的放大都是要實現光電變換及電光變換，即O/E/O變換。有了光放大器后就可直接實現光信號放大。光放大器主要有3種:光纖放大器、拉曼放大器以及半導體光放大器。光纖放大器就是在光纖中摻雜稀土離子(如鉺、鐠、銩等)作為激光活性物質。每一種摻雜劑的增益帶寬是不同的。摻鉺光纖放大器的增益帶較寬，覆蓋S、C、L頻帶;摻銩光纖放大器的增益帶是S波段;摻鐠光纖放大器的增益帶在1310nm附近。而喇曼光放大器則是利用喇曼散射效應制作成的光放大器，即大功率的激光注入光纖后，會發生非線性效應。喇曼散射。在不斷發生散射的過程中，把能量轉交給信號光，從而使信號光得到放大。由此不難理解，喇曼放大是一個分布式的放大過程，即沿整個線路逐漸放大的。其工作帶寬可以說是很寬的，幾乎不受限制。這種光放大器已開始商品化了，不過相當昂貴。半導體光放大器(S0A)一般是指行波光放大器，工作原理與半導體激光器相類似。其工作帶寬是很寬的。但增益幅度稍小一些，制造難度較大。這種光放大器雖然已實用了，但產量很小。

光交換技術

光交換技術是指不經過任何光／電轉換，在光域直接將輸入光信號交換到不同的輸出端。目前已見報道的光交換技術的交換方式主要可以分為，空間分光交換方式，時分光交換方式，波分光交換方式，ATM光交換方式，碼分光交換方式，自由空間光交換方式和復合型光交換方式等等。空分光交換的基本原理是將光交換節點組成可控的門陣列開關, 通過控制交換節點的狀態可實現使輸入端的任一信道與輸出端的任一信道連接或斷開,完成光信號的交換。時分光交換方式的原理與現行電子學的時分交換原理基本相同, 只不過它是在光域里實現時隙互換而完成交換的。在光時分復用系統中, 可采用光信號時隙互換的方法實現交換。在光波分復用系統中, 則可采用光波長互換(或光波長轉換)的方法來實現交換。光波長互換的實現是通過從光波分復用信號中檢出所需的光信號波長, 并將它調制到另一光波長上去進行傳輸。光A TM 交換是以A TM 信元為交換對象的技術, 它引入了分組交換的概念, 即每個交換周期處理的不是單個比特的信號, 而是一組信息。光ATM 交換技術已用在時分交換系統中, 是最有希望成為吞吐量達Tb?s 量級的光交換系統。碼分光交換, 是指對進行了直接光編碼和光解碼的碼分復用光信號在光域內進行交換的方法。自由空間光交換可以看作是一種空分光交換, 它是通過在空間無干涉地控制光的路徑來實現的。由于各種光交換技術都有其獨特的優點和不同的適應性, 將幾種光交換技術合適地復合起來進行應用能夠更好地發揮各自的優勢, 以滿足實際應用的需要。已見介紹的復合型光交換主要有:(1)空分?時分光交換系統;(2)波分?空分光交換系統;(3)頻分?時分光交換系統;(4)時分?波分?空分光交換系統等 光纖通信技術的發展趨勢

(一)向超高速系統的發展。從過去20多年的電信發展史看，網絡容量的需求和傳輸速率的提高一直是一對主要矛盾。傳統光纖通信的發展始終按照電的時分復用(TDM)方式進行，每當傳輸速率提高4倍，傳輸每比特的成本大約下降30％～

40％：因而高比特率系統的經濟效益大致按指數規律增長，這就是為什么光纖通信系統的傳輸速率在過去20多年來一直在持續增加的根本原因。目前商用系統已從45Mbps增加到10Gbps，其速率在20年時間里增加了2000倍，比同期微電子技術的集成度增加速度還快得多。

(二)向超大容量WDM系統的演進。采用電的時分復用系統的擴容潛力已盡，然而光纖的200nm可用帶寬資源僅僅利用了不到1％，99％的資源尚待發掘。

(三)實現光聯網。上述實用化的波分復用系統技術盡管具有巨大的傳輸容量，但基本上是以點到點通信為基礎的系統，其靈活性和可靠性還不夠理想。

(四)新一代的光纖。近幾年來隨著IP業務量的爆炸式增長，電信網正開始向下一代可持續發展的方向發展，而構筑具有巨大傳輸容量的光纖基礎設施是下一代網絡的物理基礎。

(五)光接入網。過去幾年間，網絡的核心部分發生了翻天覆地的變化，無論是交換，還是傳輸都已更新了好幾代。不久，網絡的這一部分將成為全數字化的、軟件主宰和控制的、高度集成和智能化的網絡。

第五篇：光纖通信技術簡介

內蒙古科技大學

現代通信概論

結課論文

光纖通信技術簡介

入學年級2011級 所在班級通信1班

學生姓名韓秉宏

學號 1167119127指導教師張寶華

2012年5月22日、【摘要】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。光纖通信具有高速度，大容量，高保密的要求。光纖通信技術自20世紀70年代誕生以來，不斷發生著日新月異的變化，已成為當今信息傳輸的主要手段。經濟發展社會進步是人類進入了信息化時代，通信業務猛增長，極大地促進了光纖通信技術的發展。信息產業已成為國民經濟的基礎產業，作為信息產業基礎的通信網建設尤其是光纖同信網的建設規模與水平已成為衡量國家綜合實力的重要方面。

【關鍵詞】光纖通信，激光，發展趨勢，前景，接入技術

【正文】

1光纖通信發展簡史

早在三千多年前，我國就利用烽火臺火光傳遞信息，這是一種視覺光通信。1880年貝爾發明了光電話。但是它們所傳輸的信息容量小，距離短，可靠性低，設備笨重，究其原因是由于采用太陽光等普通光源。

1960年7月8日美國科學家梅曼（Maiman）發明了世界上第一臺紅寶石激光器。激光器發出的激光與普通光源發出的光相比，其光束的強度極高，方向性極好，是一種理想的通信載波。后來各種不同的激光器相繼出現，但是當時人們還沒有一種好的傳送光波的介質。然而大氣光通信雖然在機動性，靈活性方面具有優勢，適合于大氣層視覺范圍，星際之間，水下等特殊場合的通信，但用于長距離的陸地海底通信顯然是不理想的。正在許多人為光通信的前途表示擔憂時，英國標準遠程通信實驗室的英籍華人高錕博士（K.C.Kao）提出了大膽的設想，他認為電可以沿著導電的金屬向前傳輸，那么光也可以沿著導光的玻璃纖維，即光導纖維傳輸，這就開啟了光纖通信的大門。

20世紀60年代，光導纖維的損耗很大，使得光通信的傳輸距離限制在短距離內。1970年紐約康寧（Corning）玻璃廠的Kapron,Keck和Mmaarer發明了一種低損耗光纖，這是光通信在實際應用中的又一重大突破。這種采用光導纖維來傳送光波的通信就是現在所說的光纖通信。自此以后各種低損耗的光纖如雨后春筍般地出現，這為光纖通信打下良好的基礎。就在對光纖損耗的研究獲得巨大突破的同時，美國貝爾實驗室于1970年研制成功了可在室溫連續工作的半導體激光器。半導體激光器體積小，耗電少，通過注入電流可方便的實現對信號的調制，具有壽命長可靠性高等優點。至此，可以說光纖通信向實用化發展的兩大障礙——沒有良好的光源和理想的傳輸介質，都得到了圓滿的解決。此后各種各樣的光纖通信系統就很快地發展起來了。

1976年，在美國亞特蘭大成功的進行了速率為44.7Mb/s的光纖通信系統實驗。

1977年，美國芝加哥電話局進行了速率為44.7Mb/s的光纖通信系統的現場實驗。1978年，日本進行了速率為100Mb/s的光纖通信系統現場實驗。

1980年，日本進行了速率為400Mb/s的光纖通信系統現場實驗。

1989年，ITU-T(美國電信聯盟電信委員會)制定了155Mb/s,622Mb/s,2.5Gb/s等SDH速率標準。

自1982年以后，光纖通信迅速發展，促進了光纖的應用和產業化，光纖的需求量呈指數規律上升。無論是在陸地，還是在海底都敷設了光纖光纖已經延伸到我們的辦公桌和家中。光纖已成為高質量信息傳輸的主要手段。

2光纖通信的優點

光纖通信之所以被廣泛應用，就是它有一定的優越性，當然它也有不足之處。下面說一下它的特點。

（1）通信容量大。由于光纖的可用帶寬較大，一般在10GHz以上使光纖通信系統具

有較大的通信容量。而金屬電纜存在的分布電容和分布電感實際起到了低通濾波

器的作用，使傳輸頻率，帶寬以及信息承載能力受到限制。現代光纖通信系統能

夠將速率為幾十Gb/s以上的信息傳輸上百英里，允許大約數百萬條話音和數據

信道同時在一根光纜中傳輸。實驗室里，傳輸速度達Tb/s級的系統已研制成功。

光纖通信巨大達信息傳輸能力，使其成為了信息傳輸的主體。

（2）傳輸距離長。光纜的傳輸損耗比電纜低，因而可傳輸更長的距離。光纖系統僅需

要少量的中繼器，而光纜與電纜的造價基本相同，少量的中繼器使光纖系統的總

成本比相應的金屬電纜通信系統的要低。

（3）抗電磁干擾。光纖通信系統避免了電纜間由于相互靠近而引起的電磁干擾。金屬

電纜發生干擾的主要原因就是金屬導體向外泄漏電磁波。由于光纖的材料是玻璃

或塑料，都不導電，因而不會發生電磁波的泄漏，也就不存在相互之間的電磁干

擾。

（4）抗噪聲干擾。光纖不導電的特性還避免了光纜受閃電，電機，熒光燈及其他電器

元件的電磁干擾，外部的電噪聲也不會影響光波的傳輸能力。此外，光纜不輻射

射頻能量的特性也使它不會干擾其他通信系統，這在軍事上的運用時非常理想的而其他種類的通信系統在核武器的影響下（電磁脈沖干擾）會遭到毀滅性的破壞。

（5）適應環境。光纖對惡劣環境有較強的抵抗能力。它比金屬電纜更能適應溫度的變

化，而且腐蝕性的液體或氣體對其影響較小。

（6）重量輕，安全，易敷設。光纜的安全和維護比較安全，簡單，這是因為：首先，玻璃或塑料都不導電，沒有了電流通過或電壓的干擾；其次，它可以在易揮發的液體或氣體周圍使用而不必擔心會引起爆炸或起火；第三，它比相應的金屬電纜

體積小，重量輕更便于機載工作，而且它占用的儲存空間小，運輸也方便。

（7）保密性好。由于光纖不向外輻射能量，很難用金屬感應器對光纜進行竊聽，因此

它比常用的銅纜保密性強。

（8）壽命長。盡管還沒得到證實，但可以斷言，光纖通信系統遠比金屬設施的使用壽

命長，因為光纜具有更強的適應環境變化和抗腐蝕的能力。

（9）原材料來源豐富，潛在價格低廉。制造石英光纖的最基本原料是二氧化硅，即砂

子，而砂子在大自然中幾乎是取之不盡用之不竭。因此潛在價格是十分低廉的。

3光纖通信的發展趨。

光纖通信的潛力是巨大的，目前的光纖通信應用水平據分析僅僅是其水平的1%—2%左右。光纖通信作為現代通信的主要支柱之一，在現代通信網中起著重要的作用。光纖通信具有以下幾個發展趨勢：

（1）波分復用技術（WDM）。所謂波分復用，就是用一根光纖同時傳輸幾種不同波長的光波，以達到擴大通信容量的目的。在系統的發送端，由各個分系統分別發出不同

波長的光波，并由合波器合成一束光波進行傳輸，而在接受端用分波器把幾種光波

分離開，分別輸入到各個分系統的光接收機。

（2）相干光通信。所謂相干光通信，就是在發端由激光器發出譜線級窄，頻率穩定，相

位恒定的相干光，并用先進的調制方法(如FSK,ASK和PSK)對之進行調制。在收端，把由光纖傳輸來的相干光載波與本振光源發出的相干光，經光耦合器后加到光混頻

器上進行混頻與差頻，然后把差頻后的中頻光信號進行放大，檢波。相干光通信技

術一則可以增大光纖的傳輸容量，二則可以大大提高光接收機的靈敏度。

（3）超長波長光纖通信。為了實現越來越大的信息容量和超長距離傳輸，必須使用低損

耗和低色散的單模光纖。所謂單模光纖，就是光纖中只存在一種模式（由光纖導引

沿光纖軸線向前傳播的電磁波），光源耦合進光纖的能量以該模式向前傳輸。光源發

出的光在多模在多模光纖上傳播時能量被分配到不同的模上向前傳播，則不同模在光纖中傳輸的速度就不一樣的，因而經過一定長度的光纖后，不同的模達到的時間

有差異。如果用單模光纖就不一樣了，它可以減少損耗，色散，這樣一來傳輸距離

就不是問題了。

（4）光集成技術。它和電子設計中的集成電路相似，是把許多微型光學元件，如光源器

件，光檢測器件，光透鏡，光濾波器等集成在一塊很小的芯片上，構成具有復雜性

能的光器件；還可以和集成電路等電子元件集成在一起形成更復雜的光電部件，如

光發送機和光接收機等。采用光集成技術，不僅使設備的體積，重量大大減小，而

且提高了穩定性欲可靠性。

（5）光孤子通信。通信容量越大，要求光脈沖越窄。窄光脈沖經光纖傳輸后，因光纖的色散作用出現脈沖展寬現象而引起碼間干擾，因此脈沖展寬一直是制約大容量，長

距離傳輸的關鍵因素。經研究發現，當注入光強密度足夠大時，會引起光脈沖變窄的奇特現象，其光脈沖寬度可低達幾個皮秒，即所謂光孤子脈沖。進程用孤子脈沖

可以實現超大容量的光纖通信

（6）實現超大容量通信的近期趨勢。時分復用、波分復用、光時分復用、光放大技術、色散補償技術。這些技術的應用將會使光纖通信技術更加完善，也會使得通信行業

更進一層樓。結束語

總之，光纖通信技術在以后的發展中會走向更高的水平，也會為我們的生活帶來更大的方便。通過這段時間的學習，我也認識到現在通信行業的發展前景非常可觀，也可能有新的技術加入到通信行業。由最近幾年的發展可知，光纖通信在以后的通信中將占到更高的地位。但是這也不能說明其他通信方式就會停止發展或者被取代，畢竟光纖也有自己的不足。由此可知，以后的通信將趨向于多元化，各種通信技術的綜合應用，這樣不僅帶動了各種通信技術的發展，也使我們的選擇多樣化，生活多樣化。

【參考文獻】

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[2]光纖通信/張寶富等編著。—西安：西安電子科技大學出版社，2004.2

[3]光纖通信/彭利標主編。—北京：機械工業出版社，2007.3

[4]光纖通信技術/王加強編著。—武漢：武漢大學出版社，2007.8

[5]光纖通信簡明教程.袁國良.北京.清華大學出版社，2006.12