第一篇：光纖通信

光纖通信發展趨勢與應用前景

《光纖通信》

標題： 光纖通信的發展趨勢與應用前景

班級：物電學院08（3）班

學號：08223123

姓名：蘭 昊 暉

摘 要

闡述了光纖通信發展歷程，分析光纖通信技術的發展歷史及其特點，并分析了其優勢所在與發展現狀，并對光纖通信技術的發展趨勢進行了展望，為我國光纖通信發展提出了相應對策。

關鍵詞：光纖通信技術；發展歷史；特點；發展；趨勢；對策——論文

引 言

一光纖通信發展歷程

光纖通信是利用光波作載波，以光纖作為傳輸媒質將信息從一處傳至另一處的通信方式。1966年英籍華人高錕博士發表了一篇劃時代性的論文，他提出利用帶有包層材料的石英玻璃光學纖維，能作為通信媒質。從此，開創了光纖通信領域的研究工作。1977年美國在芝加哥相距7000米的兩電話局之間，首次用多模光纖成功地進行了光纖通信試驗。85微米波段的多模光波為第一代光纖通信系統。1981年又實現了兩電話局間使用1.3微米多模光纖的通信系統，為第二代光纖通信系統。1984年實現了1.3微米單模光纖的通信系統，即第三代光纖通信系統。80年代中后期又實現了1.55微米單模光纖

通信系統，即第四代光纖通信系統。用光波分復用提高速率，用光波放大增長傳輸距離的系統，為第五代光纖通信系統。新系統中，相干光纖通信系統，已達現場實驗水平，將得到應用。光孤子通信系統可以獲得極高的速率，20世紀末或21世紀初可能達到實用化。在該系統中加上光纖放大器有可能實現極高速率和極長距離的光纖通信。

二 光纖通信技術的特點

(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，光纖通信系統的于光源的調制特性、調制方式和光纖的色散特性。對于單波長光纖通信系統，由于終端設備的電子瓶頸效應而不能發揮光纖帶寬大的優勢。通常采用各種復雜技術來增加傳輸的容量，特別是現在的密集波分復用技術極大地增加了光纖的傳輸容量。目前，單波長光纖通信系統的傳輸速率一般在2.5Gbps到1OGbps。

(2)損耗低，中繼距離長。目前，商品石英光纖損耗可低于0～20dB/km，這樣的傳輸損耗比其它任何傳輸介質的損耗都低；若將來采用非石英系統極低損耗光纖，其理論分析損耗可下降的更低。這意味著通過光纖通信系統可以跨越更大的無中繼距離；對于一個長途傳輸線路，由于中繼站數目的減少，系統成本和復雜性可大大降低。

(3)抗電磁干擾能力強。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。與之相聯系的一個重要特性是光波導對電磁干擾的免疫力，它不受自然界的雷電干擾、電離層的變化和太陽黑子活動的干擾，也不受人為釋放的電磁干擾，還可用它與高壓輸電線平行架設或與電力導體復合構成復合光纜。這一點對于強電領域(如電力傳輸線路和電氣化鐵道)的通信系統特別有利。由于能免除電磁脈沖效應，光纖傳輸系還特別適合于軍事應用。

(4)無串音干擾，保密性好。在電波傳輸的過程中，電磁波的泄漏會造成各傳輸通道的串擾，而容易被竊聽，保密性差。光波在光纖中傳輸，因為光信號被完善地限制在光波導結構中，而任何泄漏的射線都被環繞光纖的不透明包皮所吸收，即使在轉彎處，漏出的光波也十分微弱，即使光纜內光纖總數很多，相鄰信道也不會出現串音干擾，同時在光纜外面，也無法竊聽到光纖中傳輸的信息。

除以上特點之外，還有光纖徑細、重量輕、柔軟、易于鋪設；光纖的原材料資源豐富，成本低；溫度穩定性好、壽命長。由于光纖通信具有以上的獨特優點，其不僅可以應用在通信的主干線路中，還可以應用在電力通信控制系統中，進行工業監測、控制，而且在軍事領域的用途也越來越為廣泛。

正 文

一 光纖通信技術的發展趨勢

目前在光通信領域有幾個發展熱點即超高速傳輸系統、超大容量WDM系統、光傳送聯網技術、新一代的光纖、IPoverOptical以及光接入網技術。

1.1 向超高速系統的發展

目前10Gbps系統已開始大批量裝備網絡，主要在北美，在歐洲、日本和澳大利亞也已開始大量應用。但是，10Gbps系統對于光纜極化模色散比較敏感，而已經鋪設的光纜并不一定都能滿足開通和使用10Gbps系統的要求，需要實際測試，驗證合格后才能安裝開通。它的比較現實的出路是轉向光的復用方式。光復用方式有很多種，但目前只有波分復用(WDM)方式進入了大規模商用階段，而其它方式尚處于試驗研究階段。

1.2 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率低于1％，還有99％的資源尚待發掘。如果將多個發送波長適當錯開的光源信號同時在一級光纖上傳送，則可大大增加光纖的信息傳輸容量，這就是波分復用(WDM)的基本思路。基于WDM應用的巨大好處及近幾年來技術上的重大突破和市場的驅動，波分復用系統發展十分迅速。目前全球實際鋪設的WDM系統已超過3000個，而實用化系統的最大容量已達320Gbps(2×16×10Gbps)，美國朗訊公司已宣布將推出80個波長的WDM系統，其總容量可達200Gbps(80×2.5Gbps)或400Gbps(40×10Gbps)。實驗室的最高水平則已達到2.6Tbps(13×20Gbps)。預計不久的將來，實用化系統的容量即可達到1Tbps的水平。1.3 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。如果在光路上也能實現類似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。根據這一基本思路，光聯網既可以實現超大容量光網絡和網絡擴展性、重構性、透明性，又允許網絡的節點數和業務量的不斷增長、互連任何系統和不同制式的信號。

由于光聯網具有潛在的巨大優勢，美歐日等發達國家投入了大量的人力、物力和財力進行預研，特別是美國國防部預研局(DARPA)資助了一系列光聯網項目。光聯網已經成為繼SDH電聯網以后的又一新的光通信發展高潮。建設一個最大透明的、高度靈活的和超大容量的國家骨干光網絡，不僅可以為未來的國家信息基礎設施(NJJ)奠定一個堅實的物理基礎，而且也對我國下一世紀的信息產業和國民經濟的騰飛以及國家的安全有

極其重要的戰略意義。

1.4 開發新代的光纖

傳統的G.652單模光纖在適應上述超高速長距離傳送網絡的發展需要方面已暴露出力不從心的態勢，開發新型光纖已成為開發下一代網絡基礎設施的重要組成部分。目前，為了適應干線網和城域網的不同發展需要，已出現了兩種不同的新型光纖，即非零色散光(G.655光纖)和無水吸收峰光纖(全波光纖)。其中，全波光纖將是以后開發的重點，也是現在研究的熱點。從長遠來看，BPON技術無可爭議地將是未來寬帶接入技術的發展方向，但從當前技術發展、成本及應用需求的實際狀況看，它距離實現廣泛應用于電信接入網絡這一最終目標還會有一個較長的發展過程。對光纖通信而言，超高速度、超大容量、超長距離一直都是人們追求的目標，光纖到戶和全光網絡也是人們追求的夢想。

1.5 光纖到戶

現在移動通信發展速度驚人，因其帶寬有限，終端體積不可能太大，顯示屏幕受限等因素，人們依然追求陸能相對占優的固定終端，希望實現光纖到戶。光纖到戶的魅力在于它有極大的帶寬，它是解決從互聯網主干網到用戶桌面的“最后一公里”瓶頸現象的最佳方案。隨著技術的更新換代，光纖到戶的成本大大降低，不久可降到與DSL和HFC網相當，這使FITH的實用化成為可能。據報道，1997年日本NTT公司就開始發展FTTH，2000年后由于成本降低而使用戶數量大增。美國在2002年前后的12個月中，FTTH的安裝數量增加了200％以上。在我國，光纖到戶也是勢在必行，光纖到戶的實驗網已在武漢、成都等市開展，預計2012年前后，我國從沿海到內地將興起光纖到戶建設高潮。可以說光纖到戶是光纖通信的一個亮點，伴隨著相應技術的成熟與實用化，成本降低到能承受的水平時，FTTH的大趨勢是不可阻擋的。

1.6 全光網絡

傳統的光網絡實現了節點間的全光化，但在網絡結點處仍用電器件，限制了目前通信網干線總容量的提高，因此真正的全光網絡成為非常重要的課題。全光網絡以光節點代替電節點，節點之間也是全光化，信息始終以光的形式進行傳輸與交換，交換機對用戶信息的處理不再按比特進行，而是根據其波長來決定路由。全光網絡具有良好的透明性、開放性、兼容性、可靠性、可擴展性，并能提供巨大的帶寬、超大容量、極高的處理速度、較低的誤碼率，網絡結構簡單，組網非常靈活，可以隨時增加新節點而不必安裝信號的交換和處理設備。當然全光網絡的發展并不可能獨立于眾多通信技術，它必須要與因特網、ATM網、移動通信網等相融合。目前全光網絡的發展仍處于初期階段，但

已顯示出良好的發展前景。從發展趨勢上看，形成一個真正的、以WDM技術與光交換技術為主的光網絡層，建立純粹的全光網絡，消除電光瓶頸已成未來光通信發展的必然趨勢，更是未來信息網絡的核心，也是通信技術發展的最高級別，更是理想級別。

二 21世紀初光通信及基礎產業發展的主攻方向

波長就是一個信號系統，把從前的電路交換，換成當前的光路交換。這種交換系統就是把光的傳輸和交換融為一體，把交換給取消了。希望今年能作出一個演示系統。這個問題是最簡單最有效的解決如此困惑傳輸高速路的問題，寬帶推廣應用就有很好的基礎。

今后一定要研究支持大通信容量廉價的光器件。第一個是可變波長激光器、高頻調制器；第二是波分復用/解復用器/濾波器；第三是增益平坦和鎖定的SCL波段放大器；第四是RAMAN放大器；第五是高頻光探測器、MEMS光開關。我國建立環保型的微電子和光電子的生產基地，我國的硅石材料是非常豐富的。多晶硅是未來最清潔的能源。21世紀，要發展光網絡與移動通信發布式的結合，這是一個很大的商機。光網絡與毫米波的結合，如果成功的話，也是很大的具有革命性的進步。再一個是制造高精度的光纖陀螺。這不僅僅是未來航空系統，導彈系統要用它，國外的汽車里面也有陀螺。此外，新型實用化電流傳感器、電壓傳感器，光纖光柵應力傳感器，光纖光柵溫度傳感器。

三 我國光纖通信發展對策

3.1 我國要積極創新開發具有自主知識產權的新技術

雖然這幾年來，我國光纜電纜技術有很大發展，有一些具有自主知識產權的技術已在發揮作用，但是應該看到這種比例仍是很小的，國內有近200家光纖光纜廠，但大多產品單一，沒有自主的知識產權，技術含量較低，競爭力不強。實際上我國的光纖光纜技術應該說與國際水平己差距下大，因此我們作為世界第二的光纜大國，應該把開發具有自主知識產權的技術作為我們工作的重中之重，爭取創造更多的光纖光纜專利。

3.2 抓住西部大開發的大好機遇，發展光纜電纜技術與產業

西部大開發是國家的重大策略，國家制定了有利的政策，政府對發展通信等行業也給予了大力的支持。西部是一個地域復雜、分布較寬、通信相對落后的地區。經濟大發展中，通信要先行，需要一些與之相適應的光纖光纜及通信電纜的先進產品來配合發展的需求。因此，符合條件的產品將會在這里找到很好的市場，光纖光纜和通信電纜的各種技術、產品及成果都會在西部開發中得到發揮。

參考文獻

[1]王磊，裴麗.光纖通信的發展現狀和未來[J].中國科技信息，2006，4

[2]何淑貞，王曉梅.光通信技術的新飛躍[J].網絡電信，2004，2

[3]辛化梅，李忠.論光纖通信技術的現狀及發展.山東師范大學學報，2003，4

[4]李超.淺談光纖通信技術發展的現狀與趨勢.沿海企業與科技，2007，7

學后感：

通過這次的課程論文，我深深的感受到了自身的不足。不但需要多方面的知識，同時還要考驗一個人的獨立動腦能力和動手能力，這在課本上學不到的。另外，這 還要求我們具有一定的自學能力，在面對多次錯誤時要能冷靜，并且還要有堅定的 意志力，并且使我看到了理論與實際相結合的重要性。在實際中，僅僅擁有理論知識是遠遠不夠的，如果不能把理論賦予實踐，再豐富的理論知識也只能是“紙上談兵”，只有將理論與實踐相結合，才能結出智慧的果實。這次課程論文是對我們綜合能力的檢測，是培養我們的專業素養以及學習興趣的很好的途徑，學習把理論付諸于實現，能夠讓我們更加清楚的看到我們努力的結果。雖然本次課程已經結束了，但是我不會忘記從中收到的感受與啟發，相信在以后的學習中，我將更加認真努力，爭取從知識以及動手能力方面都能更上一層樓！

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。