第一篇：中英對照：光纖通信

光纖通信

光纖常被電話公司用于傳遞電話、互聯網，或是有線電視的信號，有時候利用一條光纖就可以同時傳遞上述的所有信號。與傳統的銅線相比，光纖的信號衰減（attenuation）與遭受干擾[來源請求]（interference）的情形都改善很多，特別是長距離以及大量傳輸的使用場合中，光纖的優勢更為明顯。然而，在城市之間利用光纖的通信基礎建設（infrastructure）通常施工難度以及材料成本難以控制，完工后的系統維運復雜度與成本也居高不下。因此，早期光纖通信系統多半應用在長途的通信需求中，這樣才能讓光纖的優勢徹底發揮，并且抑制住不斷增加的成本。

從2000年光通信（optical communication）市場崩潰后，光纖通信的成本也不斷下探，目前已經和銅纜為骨干的通信系統不相上下。

對于光纖通信產業而言，1990年光放大器（optical amplifier）正式進入商業市場的應用后，很多超長距離的光纖通信才得以真正實現，例如越洋的海底電纜。到了2002年時，越洋海底電纜的總長已經超過25萬公里，每秒能攜帶的數據量超過2.56Tb，而且根據電信業者的統計，這些數據從2002年后仍然不斷的大幅成長中。

光纖通信的歷史

自古以來，人類對于長距離通信的需求就不曾稍減。隨著時間的前進，從烽火到電報，再到1940年第一條同軸電纜（coaxial cable）正式服役，這些通信系統的復雜度與精細度也不斷的進步。但是這些通信方式各有其極限，使用電氣信號傳遞信息雖然快速，但是傳輸距離會因為電氣信號容易衰減而需要大量的中繼器（repeater）；微波（microwave）通信雖然可以使用空氣做介質，可是也會受到載波頻率（carrier frequency）的限制。到了二十世紀中葉，人們才了解使用光來傳遞信息，能帶來很多過去所沒有的顯著好處。

然而，當時并沒有同調性高的發光源（coherent light source），也沒有適合作為傳遞光信號的介質，也所以光通信一直只是概念。直到1960年代，激光（laser）的發明才解決了第一項難題。1970年代康寧公司（Corning Glass Works）發展出高品質低衰減的光纖則是解決了第二項問題，此時信號在光纖中傳遞的衰減量第一次低于光纖通信之父高錕所提出的每公里衰減20分貝

（20dB/km）關卡，證明了光纖作為通信介質的可能性。與此同時使用砷化鎵（GaAs）作為材料的半導體激光（semiconductor laser）也被發明出來，并且憑借著體積小的優勢而大量運用于光纖通信系統中。1976年，第一條速率為44.7Mbit/s的光纖通信系統在美國亞特蘭大的地下管道中誕生。

經過了五年的研發期，第一個商用的光纖通信系統在1980年問市。這個人類史上第一個光纖通信系統使用波長800納米（nanometer）的砷化鎵激光作為光源，傳輸的速率（data rate）達到45Mb/s（bits per second），每10公里需要一個中繼器增強信號。

第二代的商用光纖通信系統也在1980年代初期就發展出來，使用波長1300納米的磷砷化鎵銦（InGaAsp）激光。早期的光纖通信系統雖然受到色散（dispersion）的問題而影響了信號品質，但是1981年單模光纖（single-mode fiber）的發明克服了這個問題。到了1987年時，一個商用光纖通信系統的傳輸速率已經高達1.7Gb/s，比第一個光纖通信系統的速率快了將近四十倍之譜。同時傳輸的功率與信號衰減的問題也有顯著改善，間隔50公里才需要一個中繼器增強信號。1980年代末，EDFA的誕生，堪稱光通信歷史上的一個里程碑似的事件，它使光纖通信可直接進行光中繼，使長距離高速傳輸成為可能，并促使了DWDM的誕生。

第三代的光纖通信系統改用波長1550納米的激光做光源，而且信號的衰減已經低至每公里0.2分貝（0.2dB/km）。之前使用磷砷化鎵銦激光的光纖通信系統常常遭遇到脈波延散（pulse spreading）問題，而科學家則設計出色散遷移光纖（dispersion-shifted fiber）來解決這些問題，這種光纖在傳遞1550納米的光波時，色散幾乎為零，因其可將激光光的光譜限制在單一縱模（longitudinal mode）。這些技術上的突破使得第三代光纖通信系統的傳輸速率達到2.5Gb/s，而且中繼器的間隔可達到100公里遠。

第四代光纖通信系統引進了光放大器（optical amplifier），進一步減少中繼器的需求。另外，波分復用（wavelength-division multiplexing, WDM）技術則大幅增加傳輸速率。這兩項技術的發展讓光纖通信系統的容量以每六個月增加一倍的方式大幅躍進，到了2001年時已經到達10Tb/s的驚人速率，足足是80年代光纖通信系統的200倍之多。近年來，傳輸速率已經進一步增加到14Tb/s，每隔160公里才需要一個中繼器。

第五代光纖通信系統發展的重心在于擴展波分復用器的波長操作范圍。傳統的波長范圍，也就是一般俗稱的“C band”約是1530納米至1570納米之間，新一帶的無水光纖（dry fiber）低損耗的波段則延伸到1300納米至1650納米間。另外一個發展中的技術是引進光孤子（optical soliton）的概念，利用光纖的非線性效應，讓脈波能夠抵抗色散而維持原本的波形。

1990年至2000年間，光纖通信產業受到互聯網泡沫的影響而大幅成長。此外一些新興的網絡應用，如隨選視頻（video on demand）使得互聯網帶寬的成長甚至超過摩爾定律（Moore’s Law）所預期集成電路芯片中晶體管增加的速率。而自互聯網泡沫破滅至2006年為止，光纖通信產業通過企業整并壯大規模，以及委外生產的方式降低成本來延續生命。

現在的發展前沿就是全光網絡了，使光通信完全的代替電信號通訊系統，當然，這還有很長的路要走。

fiber-optic communications

Optical fiber is used by many telecommunications companies to transmit telephone signals, Internet communication, and cable television signals.Due to much lower attenuation and interference, optical fiber has large advantages over existing copper wire in long-distance and high-demand applications.However, infrastructure development within cities was relatively difficult and time-consuming, and fiber-optic systems were complex and expensive to install and operate.Due to these difficulties, fiber-optic communication systems have primarily been installed in long-distance applications, where they can be used to their full transmission capacity, offsetting the increased cost.Since 2000, the prices for fiber-optic communications have dropped considerably.The price for rolling out fiber to the home has currently become more cost-effective than that of rolling out a copper based network.Prices have dropped to $850 per subscriber in the US and lower in countries like The Netherlands, where digging costs are low.Since 1990, when optical-amplification systems became commercially available, the telecommunications industry has laid a vast network of intercity and transoceanic fiber communication lines.By 2002, an intercontinental network of 250,000 km of submarine communications cablewith a capacity of 2.56 Tb/s was completed, and although specific network capacities are privileged information, telecommunications investment reports indicate that network capacity has increased dramatically since 2004.History

In 1966 Charles K.Kao and George hockom proposed optical fibers at STC Laboratories(STL)at Harlow, England, when they showed that the losses of 1000 dB/km in existing glass(compared to 5-10 db/km in coaxial cable)was due to contaminants, which could potentially be removed.Optical fiber was successfully developed in 1970 by Corning Glass Works, with attenuation low enough for communication purposes(about 20dB/km), and at the same time GaAs semiconductor lasers were developed that were compact and therefore suitable for transmitting light through fiber optic cables for long distances.After a period of research starting from 1975, the first commercial fiber-optic communications system was developed, which operated at a wavelength around 0.8 μm and used GaAs semiconductor lasers.This first-generation system operated at a bit rate of 45 Mbps with repeater spacing of up to 10 km.Soon on 22 April, 1977, General Telephone and Electronics sent the first live telephone traffic through fiber optics at a 6 Mbit/s throughput in Long Beach, California.The second generation of fiber-optic communication was developed for commercial use in the early 1980s, operated at 1.3 μm, and used InGaAsP semiconductor lasers.Although these systems were initially limited by dispersion, in 1981 the single-mode fiber was revealed to greatly improve system performance.By 1987, these systems were operating at bit rates of up to 1.7 Gb/s with repeater spacing up to 50 km.The first transatlantic telephone cable to use optical fiber was TAT-8, based on Desurvire optimized laser amplification technology.It went into operation in 1988.Third-generation fiber-optic systems operated at 1.55 μm and had losses of about 0.2 dB/km.They achieved this despite earlier difficulties with pulse-spreading at that wavelength using conventional InGaAsP semiconductor lasers.Scientists overcame this difficulty by using dispersion-shifted fibers designed to have minimal dispersion at

1.55 μm or by limiting the laser spectrum to a single longitudinal mode.These developments eventually allowed third-generation systems to operate commercially at 2.5 Gbit/s with repeater spacing in excess of

km.The fourth generation of fiber-optic communication systems used optical amplification to reduce the need for repeaters and wavelength-division multiplexing to increase data capacity.These two improvements caused a revolution that resulted in the doubling of system capacity every 6 months starting in 1992 until a bit rate of 10 Tb/s was reached by 2001.Recently, bit-rates of up to 14 Tbit/s have been reached over a single 160 km line using optical amplifiers.The focus of development for the fifth generation of fiber-optic communications is on extending the wavelength range over which a WDM system can operate.The conventional wavelength window, known as the C band, covers the wavelength range 1.53-1.57 μm, and the new dry fiber has a low-loss window promising an extension of that range to 1.30-1.65 μm.Other developments include the concept of “optical solitons, “ pulses that preserve their shape by counteracting the effects of dispersion with the nonlinear effectsof the fiber by using pulses of a specific shape.In the late 1990s through 2000, industry promoters, and research companies such as KMI and RHK predicted vast increases in demand for communications bandwidth due to increased use of the Internet, and commercialization of various bandwidth-intensive consumer services, such as video on demand.Internet protocoldata traffic was increasing exponentially, at a faster rate than integrated circuit complexity had increased under Moore’s Law.From the bust of the dot-com bubble through 2006, however, the main trend in the industry has been consolidation of firms and offshoring of manufacturing to reduce costs.Recently, companies such as Verizon and AT&T have taken advantage of fiber-optic communications to deliver a variety of high-throughput data and broadband services to consumers’ homes.

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。