第一篇：光纖通信技術(shù)的未來

光纖通信技術(shù)的未來

摘要：光纖是通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)良傳輸介質(zhì)，光纖通信是以很高頻率(1014Hz數(shù)量級)的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質(zhì)的通信，光纖通信的問世使高速率、大容量的通信成為可能，目前它已成為最主要的信息傳輸技術(shù)。通過分析光纖通信技術(shù)的發(fā)展歷史與發(fā)展現(xiàn)狀，并對光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：光纖通信 現(xiàn)狀 發(fā)展 展望

一、光纖通信原理

光纖是通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)良傳輸介質(zhì)，光纖通信是以很高頻率(1014Hz數(shù)量級)的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質(zhì)的通信，光纖通信的問世使高速率、大容量的通信成為可能，目前它已成為最主要的信息傳輸技術(shù)。[1]通過分析光纖通信技術(shù)的發(fā)展歷史與發(fā)展現(xiàn)狀，并對光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

二、光纖通信現(xiàn)狀

1、波分復(fù)用技術(shù)

波分復(fù)用WDM（WavelengthDivisionMultiplexing）技術(shù)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(gè)信道，把光波作為信號的載波，在發(fā)送端采用波分復(fù)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(jìn)行傳輸。在接收端，再由一波分復(fù)用器（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(dú)立（不考慮光纖非線性時(shí)），從而在一根光纖中可實(shí)現(xiàn)多路光信號的復(fù)用傳輸。[2]自從上個(gè)世紀(jì)末，波分復(fù)用技術(shù)出現(xiàn)以來，由于它能極大地提高光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量，迅速得到了廣泛的應(yīng)用。

1995年以來，為了解決超大容量、超高速率和超長中繼距離傳輸問題，密集波分復(fù)用DWDM（DensWavelengthDivisionMultiplexing）技術(shù)成為國際上的主要研究對象。DWDM光纖通信系統(tǒng)極大地增加了每對光纖的傳輸容量，經(jīng)濟(jì)有效地解決了通信網(wǎng)的瓶頸問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止到2002年，商用的DWDM系統(tǒng)傳輸容量已達(dá)400Gbit/s。以10Gbit/s為基礎(chǔ)的DWDM系統(tǒng)已逐漸成為核心網(wǎng)的主流。DWDM系統(tǒng)除了波長數(shù)和傳輸容量不斷增加外，光傳輸距離也從600km左右大幅度擴(kuò)展到2000km以上。

與此同時(shí)，隨著波分復(fù)用技術(shù)從長途網(wǎng)向城域網(wǎng)擴(kuò)展，粗波分復(fù)用CWDM（CoarseWavelengthDivisionMultiplexing）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。CWDM的信道間隔一般為20nm，通過降低對波長的窗口要求而實(shí)現(xiàn)全波長范圍內(nèi)（1260nm～1620nm）的波分復(fù)用，并大大降低光器件的成本，可實(shí)現(xiàn)在0km～80km內(nèi)較高的性能價(jià)格比，因而受到運(yùn)營商的歡迎。

[3]

2、光纖接入技術(shù)

光纖接入網(wǎng)是信息高速公路的“最后一公里”。實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)母咚倩瑵M足大眾的需求，不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò)，用戶接入部分更是關(guān)鍵，光纖接入網(wǎng)是高速信息流進(jìn)千家萬戶的關(guān)鍵技術(shù)。在光纖寬帶接入中，由于光纖到達(dá)位置的不同，有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的應(yīng)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。我國從2003年起，在“863”項(xiàng)目的推動下，開始了FTTH的應(yīng)用和推廣工作。迄今已經(jīng)在30多個(gè)城市建立了試驗(yàn)網(wǎng)和試商用網(wǎng)，包括居民用戶、企業(yè)用戶、網(wǎng)吧等多種應(yīng)用類型，也包括運(yùn)營商主導(dǎo)、駐地網(wǎng)運(yùn)營商主導(dǎo)、企業(yè)主導(dǎo)、房地產(chǎn)開發(fā)商主導(dǎo)和政府主導(dǎo)等多種模式，發(fā)展勢頭良好。不少城市制訂了FTTH的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，有的城市還制訂了相應(yīng)的優(yōu)惠政策，這些都為FTTH在我國的發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。

在FTTH應(yīng)用中，主要采用兩種技術(shù)，即點(diǎn)到點(diǎn)的P2P技術(shù)和點(diǎn)到多點(diǎn)的xPON技術(shù)，亦可稱為光纖有源接入技術(shù)和光纖無源接入技術(shù)。P2P技術(shù)主要采用通常所說的MC（媒介轉(zhuǎn)換器）實(shí)現(xiàn)用戶和局端的直接連接，它可以為用戶提供高帶寬的接入。[4]目前，國內(nèi)的技術(shù)可以為用戶提供FE或GE的帶寬，對大中型企業(yè)用戶來說，是比較理想的接入方式。

xPON意味著包括多種PON的技術(shù)，例如APON（也稱為BPON）、EPON（具有GE能力的稱為GEPON）以及GPON。APON出現(xiàn)最早，我國的“863”項(xiàng)目也成功研發(fā)出了APON，但由于諸多原因，APON在我國基本上沒有應(yīng)用。目前用得比較多的是EPON中的GEPON，我國的GEPON依然屬于“863”計(jì)劃的成果，而且得到廣泛的應(yīng)用，還出口到日本、獨(dú)聯(lián)體、歐洲、東南亞等海外一些國家和地區(qū)。GPON由于芯片開發(fā)出來比較晚，相對

不是很成熟。成本還偏高，所以，起步較晚，但在我國已經(jīng)開始有所應(yīng)用。由于其效率高、提供TDM業(yè)務(wù)比較方便，有較好的QoS保證，所以，很有發(fā)展前景。EPON和GPON各有優(yōu)缺點(diǎn)，EPON更適合于居民用戶的需求，而GPON更適合于企業(yè)用戶的接入。

三、光纖通信的發(fā)展簡史

1880年,A·G貝爾發(fā)明了利用太陽光作為光源的通話裝置,光波在大氣中傳輸,通話距離達(dá)213米.后來改用孤光燈作為光源,延長通信距離.但光源在大氣中傳輸受到雨,霧,煙和塵土的阻抗或減弱,通信很不穩(wěn)定,應(yīng)用上受到很大的限制.[5]

1966年,高錕等人提示了實(shí)現(xiàn)低衰耗光導(dǎo)纖維的可能性.1970年,美國研制出衰耗為20分貝/公里的石英光纖和體積很小的半導(dǎo)體激光器.此后,光纖及激光器等部件的質(zhì)量逐年迅速提高,因而以半導(dǎo)體激光器作為光源,以石英光纖作為光的傳輸媒介,以半導(dǎo)體光電二極管作為接收器件的光源通信系統(tǒng)迅速發(fā)展起來.80年代,以短波長光源和多模光纖為標(biāo)志的第一代光通信技術(shù)已很成熟,無中斷通信距離約為10公里,通信路次約為1000路,已用作市話局之間的中繼線,也用于城市間的通信系統(tǒng),但中繼站較多,站距較短.以長波長光源和單模光纖為標(biāo)志的第二代光纖通信技術(shù)也已成熟,無中繼通信距離約為30公里,通信容量約為5000路,適用于長途干線通信.全光化和光集成化的光纖通信技術(shù)正在研究之中.全光化指的是在中繼器中光信號直接被放大,省去了光—電轉(zhuǎn)換和電—光轉(zhuǎn)換過程.[6]全光化的光集成化功能大大減少中斷器和光端機(jī)的體積,降低功耗和成本,提高可靠性.四、光纖通信的未來展望

1、向超高速系統(tǒng)的發(fā)展

從過去20多年的電信發(fā)展史看，網(wǎng)絡(luò)容量的需求和傳輸速率的提高一直是一對主要矛盾。傳統(tǒng)光纖通信的發(fā)展始終按照電的時(shí)分復(fù)用(TDM)方式進(jìn)行，每當(dāng)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(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益大致按指數(shù)規(guī)律增長，這就是為什么光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率在過去20多年來一直在持續(xù)增加的根本原因。[7]目前商用系統(tǒng)已從45Mbps增加到10Gbps，其速率在20年

時(shí)間里增加了2000倍，比同期微電子技術(shù)的集成度增加速度還快得多。高速系統(tǒng)的出現(xiàn)不僅增加了業(yè)務(wù)傳輸容量，而且也為各種各樣的新業(yè)務(wù)，特別是寬帶業(yè)務(wù)和多媒體提供了實(shí)現(xiàn)的可能。[8]

2、向超大容量WDM系統(tǒng)的演進(jìn)

采用電的時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的擴(kuò)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(fā)掘。如果將多個(gè)發(fā)送波長適當(dāng)錯(cuò)開的光源信號同時(shí)在一極光纖上傳送，則可大大增加光纖的信息傳輸容量，這就是波分復(fù)用(WDM)的基本思路。采用波分復(fù)用系統(tǒng)的主要好處是：1．可以充分利用光纖的巨大帶寬資源，使容量可以迅速擴(kuò)大幾倍至上百倍；2．在大容量長途傳輸時(shí)可以節(jié)約大量光纖和再生器，從而大大降低了傳輸成本：3．與信號速率及電調(diào)制方式無關(guān)，是引入寬帶新業(yè)務(wù)的方便手段；4．利用WDM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交換和恢復(fù)可望實(shí)現(xiàn)未來透明的、具有高度生存性的光聯(lián)網(wǎng)。[9]

3、實(shí)現(xiàn)光聯(lián)網(wǎng)

上述實(shí)用化的波分復(fù)用系統(tǒng)技術(shù)盡管具有巨大的傳輸容量，但基本上是以點(diǎn)到點(diǎn)通信為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，其靈活性和可靠性還不夠理想。如果在光路上也能實(shí)現(xiàn)類似SDH在電路上的分插功能和交叉連接功能的話，無疑將增加新一層的威力。[10]根據(jù)這一基本思路，光的分插復(fù)用器(OADM)和光的交叉連接設(shè)備(OXC)均已在實(shí)驗(yàn)室研制成功，前者已投入商用。實(shí)現(xiàn)光聯(lián)網(wǎng)的基本目的是：1．實(shí)現(xiàn)超大容量光網(wǎng)絡(luò)；2．實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性，允許網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)和業(yè)務(wù)量的不斷增長；3．實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)性，達(dá)到靈活重組網(wǎng)絡(luò)的目的；4．實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的透明性，允許互連任何系統(tǒng)和不同制式的信號；5．實(shí)現(xiàn)快速網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)，恢復(fù)時(shí)間可達(dá)100ms。鑒于光聯(lián)網(wǎng)具有上述潛在的巨大優(yōu)勢，發(fā)達(dá)國家投入了大量的人力、物力和財(cái)力進(jìn)行預(yù)研。光聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為繼SDH電聯(lián)網(wǎng)以后的又一新的光通信發(fā)展高潮。[11]

4、新一代的光纖

近幾年來隨著IP業(yè)務(wù)量的爆炸式增長，電信網(wǎng)正開始向下一代可持續(xù)發(fā)展的方向發(fā)展，[12]而構(gòu)筑具有巨大傳輸容量的光纖基礎(chǔ)設(shè)施是下一代網(wǎng)絡(luò)的物理基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的G.652單模光

纖在適應(yīng)上述超高速長距離傳送網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需要方面已暴露出力不從心的態(tài)勢，開發(fā)新型光纖已成為開發(fā)下一代網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。[13]目前，為了適應(yīng)干線網(wǎng)和城域網(wǎng)的不同發(fā)展需要，已出現(xiàn)了兩種不同的新型光纖，即非零色散光纖(G.655光纖)和無水吸收峰光纖(全波光纖)。

5、光接入網(wǎng)

過去幾年間，網(wǎng)絡(luò)的核心部分發(fā)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(wǎng)絡(luò)的這一部分將成為全數(shù)字化的、軟件主宰和控制的、高度集成和智能化的網(wǎng)絡(luò)。[14]而另一方面，現(xiàn)存的接入網(wǎng)仍然是被雙絞線銅線主宰的(90％以上)、原始落后的模擬系統(tǒng)。兩者在技術(shù)上的巨大反差說明接入網(wǎng)已確實(shí)成為制約全網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。唯一能夠根本上徹底解決這一瓶頸問題的長遠(yuǎn)技術(shù)手段是光接入網(wǎng)。接入網(wǎng)中采用光接入網(wǎng)的主要目的是：減少維護(hù)管理費(fèi)用和故障率：開發(fā)新設(shè)備，增加新收入；配合本地網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，減少節(jié)點(diǎn)，擴(kuò)大覆蓋；充分利用光纖化所帶來的一系列好處：建設(shè)透明光網(wǎng)絡(luò)，迎接多媒體。[15]

五、結(jié)束語

目前，光纖通信已成為一種最主要的信息傳輸技術(shù)，迄今尚未發(fā)現(xiàn)可以取代它的更好的技術(shù)。即使是在全球通信行業(yè)處于低迷時(shí)期，光纖通信的發(fā)展也從未停滯過，就我國而言，光通信市場仍處增長狀態(tài)。從現(xiàn)代通信的發(fā)展趨勢來看，光纖通信也將成為未來通信發(fā)展的主流。人們期望的真正的全光網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代也會在不遠(yuǎn)的將來如愿到來。

參考文獻(xiàn)：

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第二篇：光纖通信技術(shù)

淺談光纖通信

摘要：光纖通信不僅可以應(yīng)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(jìn)行工業(yè)監(jiān)測、控制，現(xiàn)在在軍事上也被廣泛應(yīng)用，基于各領(lǐng)域?qū)π畔⒘康男枨蟛粩嘣鲩L，光纖通信技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展趨勢也備受關(guān)注。一條完整的光纖鏈路除受光纖本身質(zhì)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(shù)的主要特征及發(fā)展趨勢，和它以光纖鏈路為基礎(chǔ)的現(xiàn)場測試。

關(guān)鍵詞：光纖通信技術(shù) 特點(diǎn) 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢 光纖鏈路

0引言

光纖即為光導(dǎo)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(gòu)成光纖通信的基本物質(zhì)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(xué)特性進(jìn)行分類外，在應(yīng)用中,光纖常按用途進(jìn)行分類，可分為通信用光纖和傳感用光纖。傳輸介質(zhì)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(diào)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(shù)

自上世紀(jì)光纖通信技術(shù)在全球問世以來，整個(gè)的信息通訊領(lǐng)域發(fā)生了本質(zhì)的、革命性的變革，光纖通信技術(shù)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?yàn)樾畔鬏旑l帶比較寬，所以它的主要特點(diǎn)是:通信達(dá)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(diǎn)，從而備受通信領(lǐng)域?qū)I(yè)人士青睞，發(fā)展也異常迅猛。

光纖通信技術(shù)作為在實(shí)際運(yùn)用中相當(dāng)有前途的一種通信技術(shù)，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(shù)革命的重要標(biāo)志之一，光纖通信技術(shù)已經(jīng)變?yōu)楫?dāng)今信息社會中各種多樣且復(fù)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(gòu)的整體面貌，以現(xiàn)代信息社會最堅(jiān)實(shí)的通信基礎(chǔ)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(diǎn)(1)通信容量大、傳輸距離遠(yuǎn)；一根光纖的潛在帶寬可達(dá)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(zhì)的損耗都低。因此，無中繼傳輸距離可達(dá)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(zhì)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(shè)和運(yùn)輸；

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

(6)無輻射，難于竊聽,因?yàn)楣饫w傳輸?shù)墓獠ú荒芘艹龉饫w以外。

(7)光纜適應(yīng)性強(qiáng)，壽命長。

(8)質(zhì)地脆，機(jī)械強(qiáng)度差。

(9)光纖的切斷和接續(xù)需要一定的工具、設(shè)備和技術(shù)。

(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(dǎo)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(diǎn)，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(shù)的現(xiàn)狀研究

(1)光纖通信技術(shù)中的光纖接入技術(shù)。光纖接入網(wǎng)技術(shù)是信息傳輸技術(shù)的一個(gè)嶄新的嘗試，它實(shí)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(luò)和用戶接入兩部分組成。其中后者起著更為關(guān)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(fù)責(zé)完成全光接入的重要任務(wù)，基于光纖寬帶的相關(guān)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(shù)中的波分復(fù)用技術(shù)。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(fù)用技術(shù)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(gè)單獨(dú)的通信管道，并在發(fā)送端設(shè)置了波分復(fù)用器，將波長不同的信號集合到一起送入單根光纖中，再進(jìn)行信息的傳輸，而接收端的波分復(fù)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(jìn)行分離。

4不斷發(fā)展的光纖通信技術(shù)

(1)光接入網(wǎng)通信技術(shù)的更進(jìn)一步發(fā)展。現(xiàn)存技術(shù)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(luò)中的光接入技術(shù)的應(yīng)用使其成為了全數(shù)字化的，且高度集成的智能化網(wǎng)絡(luò)。

光接入網(wǎng)通信技術(shù)所要達(dá)到的主要目標(biāo)有：最大程度的使維護(hù)費(fèi)用得到降低，故障率得到明顯下降;可以用于新設(shè)備的開發(fā)和新收入的不斷增加；與本地網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，達(dá)到減少節(jié)點(diǎn)數(shù)目和擴(kuò)大覆蓋面范圍的目的;通過光網(wǎng)絡(luò)的建立，為多媒體時(shí)代的到來做好準(zhǔn)備;另外，可以最大化的利用光纖本身的一些優(yōu)勢特點(diǎn)。

(2)光纖通信技術(shù)中光傳輸與交換技術(shù)的融合一光接入網(wǎng)通信技術(shù)的后延。基于上述光接入網(wǎng)通訊技術(shù)的成熟發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的核心架構(gòu)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(jìn)行了好幾代的更新。光接入網(wǎng)技術(shù)和光輸與交換技術(shù)的融合技術(shù)，前者較后者在技術(shù)應(yīng)用上有了一些技術(shù)上改進(jìn)，從而也就提高了全網(wǎng)的往前的進(jìn)一步有效發(fā)展，但此項(xiàng)技術(shù)相對來講仍不成熟。

(3)新一代的光纖在光纖通信技術(shù)中的應(yīng)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(luò)發(fā)展中表現(xiàn)出了力不從心的缺點(diǎn)，新一代光纖的研發(fā)己成為當(dāng)今務(wù)實(shí)之需，它也構(gòu)成了新一代網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作的一個(gè)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(hù)光纖網(wǎng)絡(luò)的必要部分，是確保電纜支持網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的一種重要方式。它的主要目的是遵循特定的標(biāo)準(zhǔn)檢測光纖系統(tǒng)連接的質(zhì)量，減少故障因素以及存在故障時(shí)找出光纖的故障點(diǎn)，從而進(jìn)一步查找故障原因。

4.2光纖鏈路現(xiàn)場測試標(biāo)準(zhǔn)

目前光纖鏈路現(xiàn)場測試標(biāo)準(zhǔn)分為兩大類：光纖系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。（1）光纖系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)：光纖系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)是獨(dú)立于應(yīng)用的光纖鏈路現(xiàn)場測試標(biāo)準(zhǔn)。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(diǎn)的可變標(biāo)準(zhǔn)。目前大多數(shù)光纖鏈路現(xiàn)場測試使用這種標(biāo)準(zhǔn)。世界范圍內(nèi)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)主要有：北美地區(qū)的EIA/TIA—568—B標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的ISO/IEC11801標(biāo)準(zhǔn)等。（2）光纖應(yīng)用系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)：光纖應(yīng)用系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)是基于安裝光纖的特定應(yīng)用的光纖鏈路現(xiàn)場測試標(biāo)準(zhǔn)。每種不同的光纖系統(tǒng)的測試標(biāo)準(zhǔn)是固定的。常用的光纖應(yīng)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(yīng)足夠大，由于光纖傳輸數(shù)據(jù)時(shí)使用的是光信號，因此它不產(chǎn)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(jìn)行測試，所以光纖系統(tǒng)的測試不同于銅導(dǎo)線系統(tǒng)的測試。

在光纖的應(yīng)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(xué)特性和傳輸特性進(jìn)行測試。光纖的光學(xué)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(zhì)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(yīng)、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(yīng)由光纖制造廠家進(jìn)行測試,不需進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)中定義的光功率測試，它確定了通過光纖傳輸?shù)男盘柕膹?qiáng)度，還是損失測試的基礎(chǔ)。測試時(shí)把光功率計(jì)放在光纖的一端，把光源放在光纖的另一端。

（2）光學(xué)連通性的測試：光纖系統(tǒng)的光學(xué)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(xué)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(xué)連通性進(jìn)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(jì)，通過檢測到的輸出光功率可以確定光纖系統(tǒng)的光學(xué)連通性。當(dāng)輸出端測到的光功率與輸入端實(shí)際輸入的光功率的比值小于一定的數(shù)值時(shí)，則認(rèn)為這條鏈路光學(xué)不連通。進(jìn)行光學(xué)連通性的測試時(shí)，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(diǎn)，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(lǐng)域的術(shù)語代表了光纖鏈路的衰減。衰減是光纖鏈路的一個(gè)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(dǎo)特性），其對光纖質(zhì)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(shí)，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(chǎn)生負(fù)面的影響，但因?yàn)楣饫w傳輸中不存在串?dāng)_、EMI、RFI等問題，所以光纖傳輸對衰減的反應(yīng)特別敏感。

（4）光纖鏈路預(yù)算（OLB）：光纖鏈路預(yù)算是網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用中允許的最大信號損失量，這個(gè)值是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際情況和國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的損失量計(jì)算出來的。一條完整的光纖鏈路包括光纖、連接器和熔接點(diǎn)，所以在計(jì)算光纖鏈路最大損失極限時(shí)，要把這些因素全部考慮在內(nèi)。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(chǎn)生的損耗和熔接點(diǎn)產(chǎn)生的損耗三部分組成的。但由于光纖的長度、接頭和熔接點(diǎn)數(shù)目的不定，造成光纖鏈路的測試標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)都必須通過計(jì)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(yīng)用能力閑置，伴隨著社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)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(luò)承載能力，因此我們必須進(jìn)一步努力研究更加先進(jìn)的光傳輸手段。因此，在經(jīng)濟(jì)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(xiàn)]

[1]王磊，裴麗.光纖通信的發(fā)展現(xiàn)狀和未來[J].中國科技信息.2006.(4).[2]何淑貞，王曉梅.光通信技術(shù)的新飛躍[J].網(wǎng)絡(luò)電信.2004.(2).[3]辛化梅，李忠.論光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展.山東師范大學(xué)學(xué)報(bào).2003.4.[4]李超.淺談光纖通信技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀與趨勢.沿海企業(yè)與科技.2007.7.

第三篇：光纖通信技術(shù)及其發(fā)展趨勢

光纖通信技術(shù)及其發(fā)展趨勢

摘要：光纖通信技術(shù)是目前通信行業(yè)應(yīng)用的主要技術(shù)，光纖通信跟傳統(tǒng)通信方式比較具有很強(qiáng)的優(yōu)勢，在通信網(wǎng)絡(luò)中已得到廣泛應(yīng)用。光纖通信技術(shù)作為信息技術(shù)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(guān)鍵詞：光纖通信技術(shù) 優(yōu)勢 光纖到戶 全光網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：1007-9416(2011)07-0025-01

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

1、光纖通信技術(shù)

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(zhì)的光纖又比同軸電纜或?qū)Рü艿膿p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(jié)構(gòu)圖。

2、光纖通信技術(shù)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(fù)用術(shù)實(shí)現(xiàn)的多波長傳輸系統(tǒng)的傳輸速率已經(jīng)達(dá)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(wù)網(wǎng)的首選介質(zhì)。

2.2 損耗低，中繼距離長

目前，實(shí)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(zhì)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(zhì)構(gòu)成的系統(tǒng)長得多。

2.3 抗電磁干擾能力強(qiáng)

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(gè)重要特性是光波導(dǎo)對電磁干擾的免疫力，它是一種非導(dǎo)電的介質(zhì)，交變電磁波在其中不會產(chǎn)生感生電動勢，即不會產(chǎn)生與信號無關(guān)的噪聲。這樣，就是把它平行鋪設(shè)到高壓電線和電氣鐵路附近，也不會受到電磁干擾。這一點(diǎn)對于強(qiáng)電領(lǐng)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(xì)、重量輕、柔軟、易于鋪設(shè)

光纖的芯徑很細(xì)，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(biāo)準(zhǔn)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(shè)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(shè)計(jì)，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(hù)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(shù)在接入網(wǎng)的應(yīng)用

目前萊蕪市所用的接入網(wǎng)技術(shù)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(zhì)，既在普通雙絞銅線上實(shí)現(xiàn)下行高達(dá)8Mbit/b傳輸速度;上行高達(dá)640Kbit/s的傳輸速度，但這種技術(shù)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(luò)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(luò)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(hù)運(yùn)行成本很高，而采用光接入后，每年的維護(hù)運(yùn)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(dāng)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(wù)的發(fā)展，特別是多媒體和寬帶新業(yè)務(wù)，能夠加強(qiáng)企業(yè)的競爭力，增加新業(yè)務(wù)的收入，同時(shí)可以補(bǔ)償建設(shè)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(wù)，改進(jìn)業(yè)務(wù)質(zhì)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(shù)發(fā)展的制約因素

銅纜網(wǎng)傳輸?shù)氖请娮有盘枺粨Q采用的是電子交換機(jī)，現(xiàn)在，通信網(wǎng)絡(luò)大部分都是光纖，傳輸?shù)臑楣庑盘枺饨粨Q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(jì)，目前ASON-自動交換光網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)緩解了這一問題，但對大容量光開關(guān)的開發(fā)也迫在眉睫。

目前為止我國的光纜技術(shù)有了很大的發(fā)展，從光進(jìn)銅退開始，公司采用了多個(gè)廠家的光纜，國內(nèi)生產(chǎn)光纜的廠家大約有200家，但其產(chǎn)品單一，很少具有自主知識產(chǎn)權(quán)，技術(shù)含量較低，競爭力不強(qiáng)，有關(guān)資料顯示，自1997年截止到2010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(shù)只占國外的10%。這些數(shù)據(jù)顯示我國與國外在光纖技術(shù)發(fā)展上差距較大，我國作為世界第二光纜大國，應(yīng)該把發(fā)展自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)作為重中之重。

4、結(jié)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(shù)將成為市場復(fù)蘇的源泉，隨著光纖網(wǎng)絡(luò)從骨干網(wǎng)的擴(kuò)建到接入網(wǎng)、城域網(wǎng)的擴(kuò)散以及向用戶駐地網(wǎng)的不斷延伸，光纖網(wǎng)絡(luò)市場必將增長。

參考文獻(xiàn)

[1]馬金洋.《光纖通信的現(xiàn)狀和前景》[J].電信科學(xué).[2]辛化梅,李忠.《論光纖通信技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀》[J].山東師范大學(xué)學(xué)報(bào).[3]蔣力三.《光纖通信技術(shù)的發(fā)展》.中興通訊資料.

第四篇：光纖通信技術(shù)試題

1．什么是弱導(dǎo)波光纖？為什么標(biāo)量近似解法只適用于弱導(dǎo)波光纖？

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(dǎo)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(dǎo)出其計(jì)算式：NA?n12?

5.光纖色散有哪幾種？它們分別與哪些因素有關(guān)？

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(dǎo)色散？

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

12．請寫出費(fèi)米分布函數(shù)的表達(dá)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(chǎn)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(chǎn)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(dǎo)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(biāo)有幾種？并說明其含義？ 21．光波分復(fù)用通信技術(shù)的特點(diǎn)有哪些？ 光纖WDM與同軸電纜FDM技術(shù)不同點(diǎn)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(yīng)能夠引起哪些不同的非線性效應(yīng)? 26 簡述光纖通信中激光器直接調(diào)制的定義、用途和特點(diǎn)。

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(yīng)用。

1.當(dāng)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(shí)，這種光纖為弱導(dǎo)波光纖。在弱導(dǎo)波光纖中，由于

n2?1，在光纖中形成導(dǎo)波時(shí)，光射線的入射角θ1應(yīng)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(dǎo)波光纖中，光射線幾n1乎與光纖軸平行。從波動理論講，導(dǎo)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(dǎo)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(gè)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?biāo)量E（或H），它將滿足標(biāo)量的亥姆霍茲方程，進(jìn)而求出弱導(dǎo)波光纖的近似解，這種方法稱為標(biāo)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(jìn)，實(shí)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(diǎn)時(shí)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(dāng)光射線從空氣射向光纖端面時(shí)，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(jìn)，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?yàn)棣葄= 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(dǎo)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(yīng)等于θC，所以θt?90??θC，此時(shí)對應(yīng)入射角φmax，NA?n0sinφmax?n1cosθ2n12?n2 因?yàn)??? 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(dǎo)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(dǎo)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(jìn)，產(chǎn)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(dǎo)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(chǎn)生全同光子，產(chǎn)生光放大。

受激吸收：吸收外來光子能量，不發(fā)光。

9.為了補(bǔ)償激光器內(nèi)光學(xué)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(dǎo)體的P-N結(jié)上，使半導(dǎo)體材料中價(jià)帶電子吸收光子的能量，從價(jià)帶越過禁帶到達(dá)導(dǎo)帶，在導(dǎo)帶中出現(xiàn)光電子，在價(jià)帶中出現(xiàn)光空穴，總稱光生載流子。光生載流子在外加負(fù)偏壓和內(nèi)建電場的共同作用下，在外電路中出現(xiàn)光電流，這就實(shí)現(xiàn)了輸出電信號隨輸入光信號變化的光電轉(zhuǎn)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(jī)中的熱噪聲，晶體管噪聲。12.f(E)=11?e(E?Ef)/KT

式中f(E)——費(fèi)米分布函數(shù)，即能量為E的能級被一個(gè)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(fèi)米能級

13.由于光波的傳播是由大量光子傳播來進(jìn)行的。這樣大量的光量子其相位和幅度都是隨機(jī)的。因此，光電檢測器在某個(gè)時(shí)刻實(shí)際接收到的光子數(shù)是在一個(gè)統(tǒng)計(jì)平均值附近浮動，因而產(chǎn)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(jī)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(shí)，在接收端造成脈沖展寬。又因?yàn)楦髯V線的功率呈現(xiàn)隨機(jī)分布，因此當(dāng)它們經(jīng)過上述光纖傳輸后，在接收端取樣點(diǎn)得到取樣信號就會有強(qiáng)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(chǎn)生的原因。

15.劣化分：1分鐘的誤碼率劣于1×10嚴(yán)重誤碼秒：1分鐘內(nèi)誤碼率劣于1×10

?6。

?3誤碼秒：1秒內(nèi)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(jī)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(jī)輸入連接器R點(diǎn)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(gòu)成，而每根譜線的傳播速度不同，因而前后錯(cuò)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(chǎn)生的原因。

18．可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。可靠度是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率。可靠性對產(chǎn)品做出了定性的 分析，它反映了總的性能，可靠度對產(chǎn)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(gè)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(gè)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(biāo)分為輸入抖動容限和無輸入抖動時(shí)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(shè)備）允許輸入脈沖存在抖動的范圍。

無輸入抖動時(shí)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(shè)備）輸出信號的抖動范圍。

21.①光波分復(fù)用器結(jié)構(gòu)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(zhì)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(jìn)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(zhì)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(gè)通路上，同軸電纜系統(tǒng)傳輸?shù)氖悄M信號4kHz語音信號，而WDM系統(tǒng)目前每個(gè)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(dāng)一定強(qiáng)度的光入射到光纖中時(shí)，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(qiáng)度強(qiáng)于后者，兩者之間的頻差稱為斯托克斯頻率

24當(dāng)兩個(gè)頻率間隔恰好為斯托克斯頻率的光波同時(shí)入射到光纖時(shí)，低頻波將獲得光增益，高頻波將衰減，高頻波的能量將轉(zhuǎn)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(yīng)能夠引起下面三種不同的非線性效應(yīng)，即自相位調(diào)制(SPM)、交叉相位調(diào)制(XPM)和四波混頻(FWM)。

26直接調(diào)制：即直接對光源進(jìn)行調(diào)制，通過控制半導(dǎo)體激光器的注入電流的大小，改變激光器輸出光波的強(qiáng)弱，又稱為內(nèi)調(diào)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(diào)制方式。直接調(diào)制方式的特點(diǎn)是，輸出功率正比于調(diào)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(shí)，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(jī)理上說，光纖色散分為材料色散，波導(dǎo)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(diǎn)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(dāng)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(jié)構(gòu)參數(shù)、折射率分布形狀，力求加大波導(dǎo)色散，從而將零色散點(diǎn)從1310nm位移到1550nm，實(shí)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)。

第五篇：《光纖通信技術(shù)》習(xí)題

《光纖通信導(dǎo)論》習(xí)題

1、填空題

* 光纖通信是以 為載頻，以 為傳輸介質(zhì)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(zhì)以實(shí)現(xiàn)光通信的可能性；1960年7月，美國科學(xué)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(gè)難題的解決，開創(chuàng)了光纖通信的時(shí)代。

* 光纖的導(dǎo)光原理與結(jié)構(gòu)特性可用 理論與 理論兩種方法進(jìn)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(gè)波長間隔為 的光波傳輸 后到達(dá)時(shí)間的延遲

* 對純石英光纖，在λ= 處，色散參數(shù)D=DM+DW=0，這個(gè)波長稱為。

* 在單模光纖中，由于光纖的雙折射特性使兩個(gè)正交偏振分量以不同的群速度傳輸，也將導(dǎo)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(shè)方式有、和 等幾種。* 按纜芯結(jié)構(gòu)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(dǎo)體中，費(fèi)米能級差必須超過 才能發(fā)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。* 半導(dǎo)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(diǎn)。

* 衡量光接收機(jī)性能優(yōu)劣的主要技術(shù)指標(biāo)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(zhì)，在泵浦光激發(fā)下產(chǎn)生，在信號光誘導(dǎo)下實(shí)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(yīng)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(fù)用的類型包括、和 三類。* 光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法包括 和 二種。

* 光纖通信系統(tǒng)中繼距離的計(jì)算過程中，分為 預(yù)算和 預(yù)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(yīng)的頻率是多少？它們在整個(gè)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(diǎn)？ * 什么是直接調(diào)制？什么是間接調(diào)制？各有何特點(diǎn)

* 常用的光無源器件有哪些？ * 對光纖連接有哪些技術(shù)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(guān)的工作原理及用途 * 光纖活動連接器的結(jié)構(gòu) * 光環(huán)形器的工作原理及特點(diǎn)

* 光環(huán)形器在單纖雙向光纖通信中的應(yīng)用

* 光環(huán)形器在色散補(bǔ)償方面的應(yīng)用 * 光環(huán)形器在上下話路系統(tǒng)中應(yīng)用 * 為何光纖通信中要進(jìn)行色散補(bǔ)償

* 應(yīng)用于商用系統(tǒng)的波分復(fù)用器有哪幾種？有何特點(diǎn)？

* 光放大器分為哪幾類？ * 簡述摻鉺光纖放大器的優(yōu)點(diǎn) * 簡述摻鉺光纖放大器（EDFA）的基本結(jié)構(gòu)及其放大原理

* EDFA在光纖通信中的主要應(yīng)用 * EDFA中摻鉺光纖結(jié)構(gòu)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(diǎn) * 設(shè)計(jì)一個(gè)DWDM系統(tǒng)

* 為何DWDM系統(tǒng)中需EDFA * 光纖光柵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和制造原理及方法應(yīng)用 * 光纖光柵有那兩大結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，各對應(yīng)什么法 * 如向用光纖光柵和環(huán)形器構(gòu)成的多波長分插復(fù)用器

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

* “碼字?jǐn)?shù)字和”(WDS)* 準(zhǔn)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(diǎn) * SDH網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)是？ * SDH網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)元設(shè)備有哪些？ * SDH幀結(jié)構(gòu)

3、計(jì)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(jì)算該光纖的V參數(shù)？

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

（4）計(jì)算該光纖單模工作的波長？（考試試卷A卷計(jì)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(jì)算：

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