光纤通信系统第三版-沈建华-机械工业出版社
《光纤通信》作业（2016.1.30 ）
1.1 光纤通信有哪些特点？
1、光纤通信的优点：
（1）传输容量大。（2）传输损耗小，中继距离长。（3）信号泄漏小，保密性好。（4）节省有色金属。（5）抗电磁干扰性能好。（6）重量轻，可挠性好，敷设方便。
2、光纤通信的缺点：
（1）抗拉强度低。（2）连接困难。（3）怕水。
1.2 简述光纤通信系统的主要组成部分。
光纤通信系统的主要组成部分为：（1）光纤光缆、（2）光源（光发送机）、（3）光检测器（光接收机）、（4）无源器件、（5）光放大器（光中继器）。
1.4 为什么使用石英光纤的光纤通信系统中，工作波长只能
选择850nm、1310nm、1550nm 三种？
由于目前使用的光纤均为石英光纤，而石英光纤的损耗——波长特性中有三个低损耗的波长区，即波长为850nm、1310nm、1550nm 三个低损耗区。为此，光纤通信系统的工
作波长只能是选择在这三个波长窗口。
1.3 光纤传输信号产生能量衰减的原因是什么？光纤的
损耗系数对通信有什么影响？
1、光纤产生能量衰减的原因包括：（1）吸收、（2）散射和（3）辐射。
2、光纤的损耗系数会导致信号功率损失，造成信号接
收困难。
1.4 在一个光纤通信系统中，光源波长为1550nm ，光波经过5km 长的光纤线路传输后，其光功率下降了25%，则该光纤的损耗系数为多少？
1.5 光脉冲在光纤中传输时，为什么会产生瑞利散射？瑞
利散射损耗的大小与什么有关？
瑞利散射是由于光纤内部的密度不远匀引起的，从而使
折射率沿纵向产生不均匀，其不均匀点的尺寸比光波波长还
要小。光在光纤中传输时，遇到这些比波长小，带有随机起
伏的不均匀物质时，改变了传输方向，产生了散射。
2、瑞利散射损耗的大小与成正比。
1.6光纤中产生色散的原因是什么？色散对通信有什么影
响？
1、光纤的色散是由于光纤中所传输的光信号不同的频
率成分和不同模式成分的群速度不同而引起的传输信号畸
变的一种物理现象。
2、色散会导致传输光脉冲的展宽，继而引起码间干扰，增加误码。对于高速率长距离光纤通信系统而言，色散是限
制系统性能的主要因素之一。
1.7光纤中色散有几种？单模传输光纤中主要是什么色
散？多模传输光纤中主要存在什么色散？
1、从产生机理而言，光纤中的色散主要包括：（1）材料色散、（2）波导色散和（3）模式间色散。
2、单模光纤中主要是波导色散。
3、多模光纤中主要是模式间色散。
注：偏振模色散可以理解为是：特殊的模式色散，但在
速率较低的系统中影响较小。
1.8 何谓模式截止？光纤单模传输的条件是什么？单模
光纤中传输的是什么模式？其截止波长为多大？阶跃折射
率光纤中线性极化模 LP11模对应的是什么矢量模？
1、对每一个传播模来说，在包层中它应该是衰减很大
， 不能传输。如果一个传播模，在包层中不衰减，也就是表明
该模是传过包层而变成了辐射模，则就认为该传播模被截止。
所以一个传播模在包层中的衰减常数 W=0 时，表示导模截止。
2、单模光纤传输条件：归一化频率 V ≤ 2.405
3、单模光纤中传输的是 LP01模，对应的矢量模是 HE11
模。
4、截止波长由下式计算：
11 模对应的矢量模是：T E
5、LP 01, TM 01, HE
21。
1.9比较半导体激光器（LD）和发光二极管（LED）的异同。LD有哪些特性？LED有哪些特性？
1、（1）、相同点：LD和LED都可以用作通信光源。
（2）、不同点：LD 原理是受激辐射，而LED是自发辐射。
2、LD有以下特性：LD是阈值器件，需要较完善的驱动和
外围的电路，其发出的光谱线窄，适宜于高速率系统。
3、LED有以下特性：LED没有阈值，结构简单，但其谱线
较宽，适用于要求较低的场合。
1.10为什么LD 要工作在正向偏置状态？何谓激光器的阈值
电流？激光器的阈值电流与激光器的使用温度、使用时间有
什么关系？
1、LD 加正向偏置电压用以克服PN 结中自建场的影响，从而降低势垒，以形成粒子数反转分布。
2、激光器阈值电流是指：满足克服谐振腔内损耗而产
生激光的最小的外加激励电流。
3、激光器的阈值电流与温度和使用时间成正比关系。
1.11已知半导体材料GaAs（镓砷）的禁带宽度Eg=1.43ev，InGaAsP（铟镓砷磷）的Eg=0.96ev，分别求由这两种材料组
成的半导体激光器的发射波长。（普朗克常数h=6.626 ×
10-34J·S，1ev＝1.6×10-19J）
1、（1）镓砷GaAs组成的半导体激光器的发射频率为：
（2）、发射波长为：
2（、1）铟镓砷磷InGaAsP组成的半导体激光器的发射频率为：（2）发射波长为：
1.12在光纤通信系统中对LD 驱动电路和偏置电路有什么要求？在LD 驱动电路中为什么一定要加偏置电流？偏置电流
应加多大才合适？若偏置电流加得过大或过小，对LD 的调制特性会产生什么影响？
1、对LD驱动电路和偏置电路的要求是：
（1）输出的光脉冲峰值保持恒定。
（2）光脉冲的通断比应>>10。
（3）激光发射的时间必须远短于码无时间。
（4）采用阻尼电路以避免张弛振荡。
2、因为半导体激光器（LD）是阈值器件，只有外加驱
动电流超过阈值后，才能发出激光，为使得较小的数据电流
亦可产生足够的光输出，因此，需要加偏置电流。
3、偏置电流的选取原则是略小于阈值电流。
4、（1）偏置电流太小了，需要较大的数据电流才能满
足阈值条件。
（2）偏置电流太大了，会引起消光比性能下降，同
时，较高的电流也会产生较大的热量，以及寿命的缩短。
1.13某数字光纤通信系统，在实际使用中，发现半导体激
光器（LD）的输出光功率慢慢下降，试分析其原因并提出解
决办法。
1、激光器的阈值电流会随温度升高及老化（使用时间长）而提高，阈值电流增加以后，输出光功率就会下降。
所以输出光功率慢慢下降，原因可能是：（1）温度升高，（2）使用时间长（老化）。
2、（1）如果是温度升高引起输出光功率慢慢下降，可以
使用自动温度控制电路（ATC）致冷来解决。
（2）如果是使用时间长（老化）引起输出光功率慢慢
下降，可以使用自动功率控制电路（APC）增加偏置电流来解决。
1.14在数字光纤通信系统中，选择线路码型时，要考虑哪几个因素？字变换码（mBnB 码）和插入码（Mb1H 码）各有什么特点？采用mBnB 码或Mb1H 码时，线路码速将比原
来的信号码速提高多少？某数字光纤通信系统中，信息码速
为139.264Mbit/s ，若采用5B6B 码其线路码速为多少？若采
用4B1H 线路码速又为多少？
1、线路码型选取的基本原则包括：
1）应有足够的定时含量，即应尽量减少连“0”和连“1”数，便于时钟提取。
2）应有不中断业务，进行误码检测的能力。
3）应力求降低线路传输的码率，或线路传输码率的提
高应尽可能少。
4）应具有较好的抗干扰性能，满足一定接收机性能所
需检测的光功率最小。
5）应具有尽可能简单和经济的变换方案。
6）传输中发生误码时，误码扩散范围和误码增值低。
常用的线路码型包括：（1）扰码、（2）字变换码和（3）插入码三种类型。
2、（1）字变换码（mBnB 码）的特点：将输入二进制
码分解成一个“码字”，输出用对应的另一种“码字”来代
替。
常用字变换码为mBnB 码，即将输入码流每m 比特为
一组，然后变换成另一种排列规则的n 比特为一组的码流。字变换码中的n、m 均为正整数，且n＞m。
（2）插入码（mB1H 码）的特点：把输入原始码流分
成每m 比特（mB）一组，然后在每组mB 码末尾按一定的规律插入一个码，组成m+1 个码为一组的线路码流。根据插入码的规律，可以分为：①mB1C 码②mB1H 码③mB1P 码等。
（3）除扰码外，字变换码和插入码都会提高线路传输
速率。
3、（1）采用mBnB 码时，线路码速将比原来的信号码
速提高n/m 倍。
（2）采用mB1H 码时，线路码速将比原来的信号码速
提高（m+1）/m 倍。
4、（1）采用5B6B 码时，线路码速为：139.264 ×6/5=167.1168 Mbit/s 。
（2）采用4B1H 码时，线路码速为：139.264 ×(4+1)/4=174.08 Mbit/s 。
1.15光纤通信系统对光检测器有什么要求？比较PIN和APD各自的特点。
1、光纤通信系统对光检测器的主要要求包括：（1）灵敏度高。（2）响应速度快。（3）噪声小。（4）稳定可靠。
2、（1）PIN 的特点：增大了耗尽区的宽度，减小了扩
散运动的影响，提高了响应速度。绝大部分的入射光在本征
层内（I 层内）被吸收（受激吸收），并产生大量的电子—空
穴对。PIN 用于短距离小容量光纤通信系统。PIN 没有增益，用在灵敏度要求不高的场合。
（2）APD的特点：电子—空穴对多次碰撞产生雪崩
光倍增效应。APD是有增益的光电二极管，在光接收机灵敏
度要求较高的场合，用APD有利于延长系统的传输距离。APD 用于长距离大容量光纤通信系统。
1.5光敏二极管为什么必须工作在反向偏压状态？
1、在扩散区内，因为光生载流子的扩散速度比耗尽区
内光生载流子的漂移速度慢得多，这部分光生载流子的扩散
运动的时延，将使检测器输出电流脉冲后沿的拖尾加长，这
影响了光敏二极管的响应时间，就限制了光电转换速度。
2、在反向偏压情况下，增加了耗尽区的宽度，缩小了
耗尽区两侧扩散区的宽度，从而减小了光生电流中的扩散分
量，反向偏压也增强了耗尽区内的电场，加快了光生载流子
的漂移速度，有利于加快光敏二极管的响应时间。
1.16何谓暗电流？暗电流是怎么产生的？暗电流的存在
对信号的接收会产生什么影响？
1、处于反向偏压下的半导体光电二极管，在无光照时，仍有电流流过，这部分电流称为暗电流。
2、暗电流是由载流子的热扩散形成的，或者是由器件
表面和内部的缺陷以及有害的杂质引起的。暗电流的大小由
半导体材料及掺杂浓度决定。
3、暗电流与光源无信号时的残留光一样，在接收机中
产生噪声。暗电流的存在限制了光敏二极管所能检测的最小
光功率，也就是降低了接收机的灵敏度。
1.17试述雪崩光敏二极管（APD）的工作原理。何谓“雪崩效应”？APD电流增益系数G 与什么有关？
1、处于反向偏置的耗尽层光电二极管，当外加的反向
偏压不断增加时，耗尽层内产生的光生载流子在强电场作用
下得到加速，获得很大的功能。
高能的截流子与半导体晶体内的原子相碰撞，将束缚在
价带中的电子激发到民带，从而在耗尽层内产生新的电子一
空穴对，这种现象称为碰撞电离。
碰撞电离的第二代载流子在耗尽层的强电场的加速下，
再次引起碰撞电离而产生第三代载流子。
2、碰撞电离的反复循环使耗尽层内的载流子数雪崩似
的急剧增加，通过二极管的电流也就猛增，这就是雪崩倍增
效应。
3、雪崩光电二极管（APD）就是利用雪崩倍增效应实现
内部电流增益的半导体光电转换器件。
4、APD 的电流增益系数G 一般在40～100 之间，其变化规律与外加的偏压有关。
1.18光纤连接器应用在什么地方？影响光纤连接器损耗
的因素有哪些？
1、光纤连接器是使一根光纤与另一根光纤之间完成活
动连接的器件，主要用于光源器件尾纤输出或光电检测器尾
纤输入与传输光纤之间的连接。
2、光纤连接时，引起的损耗与多种因素有关，诸如：（1）
光纤的结构参数（如纤芯直径、数值孔径等）、（2）光纤的
相对位置（如横向位移、纵向间隙等）以及（3）端面状态（如形状、平行度）等。
1.19光纤连接器有哪些种类，叙述FC型光纤活动连接器
的原理。
1、光行连接器的种类有：
（1）FC型光纤连接器；（2）SC型光纤连接器；（3）ST 型光纤连接器；（4）双锥型连接器；（5）DIN 光纤连接器；（6）MT-RJ型连接器；（7）LC型连接器；（8）MU 型连接器。
2、FC型光纤活动连接器的原理：
其外部加强方式采用金属套，紧固方式为螺丝扣。采用
的陶瓷插针的对接端面是平面接触方式。后来，对该类型连
接器做了改进，采用对接端面呈球形的插针（SPC），而外部结构没有改变。
1.20怎么定义光纤耦合器的插入损耗，附加损耗、耦合
比和串扰？
1、插入损耗Li：是指一个指定输入端口（ 1 或2）的输入光功率Pi 和一个指定的输出端口（3 或4）的输出功率Po 的
比值，用分贝（dB）表示
2、附加损耗Le：是指全部输入端口（ 1 或2）的输入光功率Pi 总和与全部输出端口（3 或4）的输出光功率Po 总和
的比值，用分贝（dB）表示
3、耦合比CR：是指某一个输出端口（ 3 或4）的输出光功率Po 与全部输出端口（ 3 或4）的输出光功率Po 总和的
的比值，用分贝（dB）表示
4、串扰LC：是指一个输入端口（1）的输入光功率Pi 与由耦合器泄漏到其他输入端口（2）的光功率Pr 总和的的比
值，用分贝（dB）表示
1.21光衰减器有几种，各有什么作用？
1、光衰减器是一种用来降低（改变）光功率的器件，可分为：（1）可变光衰减器和（2）固定光衰减器。
2、（1）可变光衰减器主要用于调节光线路电平，在测量光接收机灵敏度时，需要用可变光衰减器进行连续调节来观察接收机的误码率。在校正光功率计时，也需要光可变衰减器。
（2）固定光衰减器主要用于调整光纤通信线路电平，若光纤通信线路的电平太高，就需要串入固定光衰减器。
1.22光放大器主要有几种？各自的实现机理是怎样的？
1、光放大器主要有：1）、半导体激光放大器，2）掺杂稀土元素光放大地对空，3）光纤布里渊放大器（FBA），4）光纤拉曼放大器（FRA）。
2、各自实现机理是：
1）半导体激光放大器：利用受激辐射对进入增益介质
的光信号进行直接放大，其结构相当于一个处于高增益状态
下的无谐振腔的半导体激光器。
2）掺杂稀土元素光放大器：掺杂稀土元素光放大器主
要是：（1）掺铒光纤放大器（EDFA）和（2）掺镨光纤放大
器（PDFA）。掺铒光纤放大器能放大光信号的机理：在于铒
离子能吸收泵浦光的能量，实现粒子数反转，当信号光通过
已被激活的掺铒光纤时，亚稳态上的粒子以受激辐射的方式
跃迁到基态。对应于每一次跃迁，都将产生一个与激发该跃
迁的光子完全一样的光子，从而实现了信号光在掺铒光纤的
传播过程中不断放大。
3）光纤布里渊放大器（FBA）：受激布里渊散射是光纤
内的一种非线性现象，起源于光纤的三阶电极化率，其光增
益是由泵浦光的受激布里渊散射产生的。受激布里渊效应导
致一部分泵浦光功率转移给信号光，使信号光得到放大。
4）光纤拉曼放大器（FRA）：可采用同向、反向或双向
泵浦。目前，FRA 主要用做分布式放大器，辅助掺铒光纤放
大器（EDFA）进行信号放大。但FRA也可单独使用，放大EDFA 不能放大的波段。
6.3 掺铒光纤放大器（EDFA）在应用上有哪几种形式，对性能参数的要求有何异同？
1、掺铒光纤放大器（EDFA）的具体应用形式有三种：
（1）线路放大（LA）、（2）功率放大（BA）、（3）前置放
大（PA）。
2、EDFA的主要性能参数包括：增益、噪声系数等。
（1）线路放大（LA）：要求增益要高。
（2）功率放大（BA）：要求增益要高。
（3）前置放大（PA）：要求增系和噪声系数更高。
1.23光纤拉曼放大器（FRA）与掺铒光纤放大器（EDFA）相比，优缺点分别有哪些？
1、拉曼放大器（FRA）的优缺点：
1）FRA的优点：（1）带宽较宽。（2）设计简单。（3）低
噪声。（4）可以通过灵活排列泵浦光的频率来对信号进行放
大。
2）FRA的缺点：其主要缺点就是对合适波长的高功率泵
浦源要求较高。
2、掺铒光纤放大器（EDFA）的优缺点：
1）EDFA的优点：（1）工作波长处于 1.53～1.56μm 范围，
与光纤最小损耗波长窗口一致。（2）对掺铒光纤进行激励所
需要的泵浦光功率较低，仅需数十毫瓦。（3）增益高、噪声低、输出功率高。（4）连接损耗低。（5）EDFA已经成为高速
大容量光纤通信系统中不可缺少的部分。
2）EDFA固有的缺点：（1）波长固定，只能放大 1.55μm 左右的光波，换用其他基质的光纤时，铒离子能级也只能发
生很小的变化，可调节的波长有限，只能换用其他元素。（2）
增益带宽不平坦，在波分复用（WDM）系统中，需要采用特
殊的手段来进行增益谱补偿。
1.24说明同步数字体系（SDH）复用结构中，容器（C）、虚容器（VC）和管理单元（AU）的主要功能。
1、容器（C）：是一种用来装载各种速率的业务信号的信
息结构。针对准同步数字体系（PDH）速率系列，国际电联
电信标准化部门（ITU-T）建议G·707 规定了C-11、C-12、
C-2、C-3 和C-4 五种标准容器
2、虚容器（VC）：是用来支持同步数字体系（SDH）的通
道层连接的信息结构，也是SDH通道的信息终端。其信息由
容器（C）的输出和通道开销（POH）组成，即VC-n =
C-n+VC-nPOH。
3、管理单元（AU）：是提供高阶通道层和复用层之间适
配的信息结构。有AU-3 和AU-4 两种管理单元。其信息AU-n
由一个相应的高阶VC-n 和相应的管理单元指针AU-nPTR组成，即：AU-n = VC-n+AU-nPTR ( n=3或4 )。一个或多个管理
单元（AU）的集合称为管理单元组（AUG）。
1.25计算STM-1帧结构中RSOH、MSOH和AU PTR的速率。
对于STM-1，每帧为9×270＝2430 字节，其中
RSOH：3 行×9 列×8 比特/字节×8000 帧/秒＝1.728Mb/S
RSOH：5 行×9 列×8 比特/ 字节×8000 帧/秒＝2.88Mb/S AU PTR：1 行×9 列×8 比特/ 字节×8000 帧/ 秒＝1.6Mb/S
光纤通信系统与应用(胡庆)复习总结
红色：重点、绿色：了解 第1章 1、光纤通信的基本概念：以光波为载频，用光纤作为传输介质的通信方式。光纤通信工作波长在于近红外区：0.85～2.00μm的波长区，对应频率: 167～375THz。 对于SiO2光纤，在上述波长区内的三个低损耗窗口，是目前光纤通信的实用工作波长，即0.85μm、 1.31μm 1.55μm及 1.625μm 2、光纤通信系统的基本组成：P5 图1-3 目前采用比较多的系统形式是强度调制/直接检波（IM/DD）的光纤数字通信系统。该系统主要由光发送设备（光发射机）、光纤传输线路、光接收设备（光接收机）、光中继器以及各种耦合器件组成。 各部件功能： 电发射机：对来自信源的信号进行模/数转换和多路复用处理； 光发送设备：实现电/光转换； 光接收机：实现光/电转换； 光中继器：将经过光纤长距离衰减和畸变后的微弱光信号放大、整形、再生成具有一定强度的光信号，继续送向前方，以保证良好的通信质量。 3、光纤通信的特点：（可参照P1、2） 优点：（1），传输容量大。（2）传输损耗小，中继距离长。 （3）保密性能好：光波仅在光纤芯区传输，基本无泄露。 （4）抗电磁干扰能力强：光纤由电绝缘的石英材料制成，不受电磁场干扰。（5）体积小、重量轻。（6）原材料来源丰富、价格低廉。 缺点：1）弯曲半径不宜过小；2）不能远距离传输；3）传输过程易发生色散。 4、适用光纤：P11 G.652 和G.654：常规单模光纤，色散最小值在1310nm处，衰减最小值在1550nm 处。常见的结构有阶跃型和下凹型单模光纤。 G.653：色散位移光纤，色散最小值在1550nm处，衰减最小值在1550nm处。难 以克服FWM混频等非线性效应带来的影响。 G.655：非零色散光纤，色散在1310nm处较小，不为0；衰减最小值在1550nm 处。可以尽量克服FWM混频等非线性效应带来的影响。 补充：1、1966年7月，英籍华人（高锟）博士从理论上分析证明了用光纤作为传输介质以实现光通信的可能性。 2、数字光纤通信系统有准同步数字体系（PDH）和同步数字体系（SDH）两种传输体制。
光纤通信网络风险评估
光纤通信网络风险评估 光纤具有抗干扰、数据传输快、损耗小等优点，成为当前网络的主要 通信介质，在很多领域得到了广泛应用［1，2］。不过光纤通信网络 与其它类型的网络一样，也存有安全隐患问题［3］，如果出现数据被 窃取、网络入侵等行为，那么会给人们带来巨大的经济损失，为此， 如何提升光纤通信网络的安全，一直是网络安全管理领域中的研究热 点［4］。近几年来，学者们对光纤通信网络的风险评估进行广泛研究，最原始风险评估模型是引用其它类型的网络评估模型，如双绞线网络等，但是光纤通信网络具有其自身的特殊性，这些模型的风险评估结 果不可靠［5］。近些年，一些研究机构提出了基于层次分析法、德尔 斐法、决策树、神经网络、支持向量机等光纤通信网络的风险评估模 型［6－10］。层次分析法、德尔斐法属于定性分析或简单定量方法， 评估结果的好坏与专家经验和知识直接相关，评估精度不太稳定，时 高时低，而且评估结果含有一定的主观性［11］。决策树、神经网络、支持向量机等属于定量分析方法，根据光纤通信网络风险的评估指标，采用神经网络等建立相对应的评估模型，评估精度比较高，在光纤通 信网络风险评估中应用最为广泛［12］。在实际应用中，这些方法均 没有考虑评估指标选择问题，导致评估指标过多，评估结果和效率均 有待进一步改善［13］。为了提升光纤通信网络风险评估精度，有效 保证光纤网络的数据传输可靠性，提出一种因子分析法的光纤通信网 络风险评估模型，采用并通过具体实例对其有效性和优越性进行分析。 1建立光纤通信网络风险的数学模型 在光纤通信网络风险评估过程中，有两个步骤对评估结果的影响十分 关键，其中一个是评估指标的选择，另一个是光纤通信网络风险值的 预测算法。假设选择第i个样本的评估指标为{xi1，xi2，…，xin}， 相对应的光纤通信网络值为yi，那么光纤通信网络风险评估的数学模 型可以描述。 2因子分析法选择光纤网络风险评估指标
光通信技术课后答案-第三章
第三章 光通信信道 专业通信103班 代高凯 201027209 3-2.什么是阶跃光纤？什么是渐变光纤？ 答：光纤按照折射率的分布分类，可分为阶跃光纤和渐变光纤。 (1).阶跃光纤是指在纤芯和包层区域内，其折射率分布分别是均匀的，其值分别是n1与n2，但在纤芯与包层的分界处，其折射率的变化是阶跃的，折射率分布的表达式为 ?????≤<≤=2 1)2()1()1()(a r a n a r n n r ，， 阶跃光纤是早起光纤的结构方式，后来在多模光纤中逐渐被渐变光纤取代，但是它用来解释光波在光纤中的传播还是比较形象的。 (2).渐变光纤是指光纤轴心处的折射率n1最大，而随沿剖面径向的增加而逐渐减小，其变化规律一般符合抛物线规律，到了纤芯与包层的分界处，正好降到与包层区域的折射率n2相等的数值；在包层区域中其折射率的分布是均匀的，即为n2 ?????≤<≤?-=212 1211)()(21a r a n a r a r n n r ，， 式中，n1为光纤轴心处的折射率；n2包层区域的折射率；a1为纤芯半径；121n n n -= ?称为相对折射率差。 3-4.什么是单模光纤？什么是多模光纤？ 答：光纤按照传播的模式分类，可分为多模光纤和单模光纤。 (1).当光纤的几何尺寸（主要是纤径直径d1）远远大于光波波长（约1μm ）时，光纤中会存在着几十种乃至几百种传播模式。不同的传播模式会有不同的传播速度与相位，因此经过长距离的传输之后会产生时延，导致光脉冲变宽。这种现象叫做光纤的模式色散（又叫模间色散）。计算多模光纤中除传播模式数量的经典公式为4/2V N =，其中V 为归一化频率。模式色散会使许多多模光纤的带宽变窄，降低其传输容量，因此多模光纤仅适用于较小容量的光纤通信。多模光纤的折射率分布大都为抛物线分布，即渐变折射率分布，其纤芯直径d1大约为50μm 。 (2)根据电磁场理论与求解麦克斯韦方程组发现，当光纤的几何尺寸（主要是芯径）可以与波长相比拟时，如芯径d1在5~10μm 范围，光纤只允许一种模式（基模HE11）在其中传播，其余的高次模全部截止，这样的光纤叫做单模光纤，由于它只允许一种模式在其中传播，从而避免了模式色散的问题，故单模光纤具有极宽的带宽，特别适用于大容量的光纤通信，但是必须满足 归一化频率4048.221 ≤=NA a V λπ
南邮光纤通信系统第4章3节作业
第4章第3节作业 1、图示光接收机的噪声及其分布，并说明各自噪声的概念。 答： ⊿量子噪声 量子噪声(或散弹噪声)来自单位时间内到达光检测器上信号光子数的随机性，因此它与信号电平有关。在采用APD作光检测器时，倍增过程的统计特征产生附加的散弹噪声，它随倍增增益而增加。 ⊿暗电流噪声 当没有光信号照射光检测器时，外界的一些杂散光或热运动亦会产生一些电子—空穴对，光检测器还会产生一些电流，这种残留电流称为暗电流Id，暗电流也要产生散粒噪声。 ⊿漏电流噪声 光检测器表面物理状态不完善和加有偏置电压，也会引起很小的漏电流噪声，但这种噪声并非本征性噪声，可通过光检测器的合理设计，良好的结构和严格的工艺降低。 ⊿热噪声 热噪声是在有限温度下，导电媒质内自由电子和振动离子间热相互作用
引起的一种随机脉动。 一个电阻中的这种随机脉动，即使没有外加电压也表现为一种电流波动。在光接收机中，前端负载电阻中产生的这种电流波动将叠加到光检测器产生的光电流中。 ⊿ 放大器噪声 前端的前置放大器要增加噪声，而且其影响远远超过后级元器件产生的噪声。 2、写出PIN 光接收机与APD 光接收机的信噪比表达式，分析在何种条件下何种光接收机信噪比占优势。 解：（1）PIN 信噪比与噪声的关系 ()2 42p PIN n e P d e L I S R kTF B e I I B R =++2 2 0042n e e L R P kTF B eR PB R =+ 散粒噪声限制下： 2 22 000222P PIN P e e e R P I S R eI B eR PB R P eB == = （SNR 随入射功率线性增加，且只与量子效率、光子能量和接收机带宽有关） 热噪声限制下： 2 2 220044L PIN n e n e L R P R P R S R kTF B kTF B R == （显示SNR 随入射功率平方倍变化，增加负载电阻可以提高信噪比） （2）APD 信噪比与噪声的关系
光纤通信系统与网络
本实验指导书为《数字传输技术（A）》《光纤通信系统》《光纤通信测量技术》《光同步传输技术》课程的实验用书，其有关内容也可以配合《数字传输技术（A）》《光纤通信系统》《光纤通信测量技术》《光同步传输技术》等课程教材使用。 本实验指导书用于光纤数字传输系统性能测试和光纤传输网络的设备与网络管理操作几方面的必做实验，主要是光纤数字线路系统传输性能测试、SDH 设备认识和SDH网络管理系统及操作。其中光纤数字线路系统传输性能测试是最基本的实验项目。 光纤数字线路系统包括光端机、光中继机和光纤线路等，其性能参数包括设备和系统光接口参数和电接口传输性能，光接口参数主要是光设备光接口参数、光通道（光纤线路）传输特性，电接口传输性能主要包括误码性能、定时性能和可用性等，需要测试的项目较多，涉及多种测试仪表和测试方法。本指导书重点介绍光纤线路接续和接续损耗的监测、光纤衰减测试实验、光接口参数测试和光纤数字传输系统的传输性能测试实验。 选做实验的指导书另行编写。
实验一光纤接续和监测 1 实验二光纤衰减测试 3 实验三光接口参数测试 5 实验四电接口传输性能测试10 实验五SDH设备认识17 实验六SDH网络管理系统及操作19
实验一 光纤的接续和监测 一． 试验目的 掌握光纤接续原理 掌握光纤接续损耗的测试原理 学习使用熔接机和了解光纤接续过程 二．试验原理 光纤接续的常用方法有热熔法和冷接法等，热熔法的主要步骤如下：连接光纤端面的制备，端面的定位和对准，熔接。 光纤接续损耗A s 的定义为 t r s p p A lg 10?= （dB ） 式中 p t 为发射光纤发出的光功率，W p r 为接收光纤接收的光功率，W 监测光纤接续损耗的方法有多种，如：光时域反射计(OTDR)监测和四功率法测试等，目前都采用光时域反射计监测法，其测试系统原理土如图1.1所示。 测试时OTDR 发出测试光脉冲，并测得连接光纤的背向色散曲线如图1.2所示，根据所得曲线设置五个测试点（即采用五点法）即得到接续损耗值。 三． 试验仪器和设备 1.TYPE35SE 光纤熔接机， 1台 2.光时域反射计， 1台 3.光纤， 2盘，2Km/盘 四． 测试步骤
光纤通信原理实验
光纤通信原理实验 一、实验目的： 1、了解光纤通信系统的工作原理； 2、了解光纤通信的基本特点； 3、通过波分复用解复用器件（WDM）实现双波长单纤单向音频视频通信传输； 二、光纤通信的发展过程： 到了20世纪中页，出身上海的英藉华人高锟（K.C.Kao）博士，通过在英国标准电信实验室所作的大量研究的基础上，对光波通信作出了一个大胆的设想。他认为，既然电可以沿着金属导线传输，光也应该可以沿着导光的玻璃纤维传输。并大胆地预言，只要能设法降低玻璃纤维的杂质，就有可能使光纤的损耗从每公里1000分贝降低到20分贝／公里，从而有可能用于通信。从此揭开了光纤通信的帷幕。光纤通信的发展过程如表1所示。 三、光纤通信优点： 1．光波频率很高，光纤传输的频带很宽，故传输容量很大，理论上可通上亿门话路或上万套电视，可进行图像、数据、传真、控制等多种业务；目前的通信材料主要电缆、波导管、微波和光缆，电缆、波导管、微波和光缆通信容量的对比如表2所示。可以看出光缆的通信容量远远大于其它的通信材料。 表2电缆、波导管、微波和光缆通信容量的对比
2．不受电磁干扰，保密性好；损耗小，中继距离远。光纤是由非金属的石英介质材料构成的，它是绝缘体，不怕雷电和高压，不受电磁干扰，甚至包括太阳风暴也影响不到光纤通信，2000年6月8日的太阳风暴，差点使俄罗斯的一颗导航卫星失去方向。太阳风暴还会造成人造卫星的短路，许多靠卫星传播的通信业务可能因此停顿。1998 年5月，美国银河4号卫星因受太阳风暴影响而失灵，造成北美地区80%的寻呼机无法使用，金融服务陷入脱机状态，信用卡交易也中断了，有试验表明，在核爆炸发生时，地球上所有的电通信将中断，而唯有光通信几乎不受影响；光纤中传输的是频率很高的光波，而各种干扰的频率一般都比较低，所以它不能干扰频率比它高的多的光波。打个比方说，光纤中的光波好比是在万丈高空飞行的飞机，任凭地上行驶的火车、汽车如何得多，也不会影响到它的飞行。 3．光纤材料来源丰富，可节约大量有色金属(如铜、铝)，且直径小、重量轻。相同话路的光缆要比电缆轻90%～95%(光缆重量仅为电缆重量的十分之一到二十分之一)，而直径不到电缆的五分之一。通21000话路的900对双绞线，其直径为3英寸，重量为8 吨/公里；通讯量为其十倍的光缆，直径仅0.5英寸，重量仅450磅/公里。 4．耐高温、高压、抗腐蚀，工作可靠等等优点就不一一罗列了。 四、光纤通信的原理： 光纤通信系统的工作原理如图1所示： 图1 光纤通信系统的工作原理
光纤通信的基本概念
摘要 光纤通信系统是以光为载波，利用纯度极高的玻璃拉制成极细的光导纤维作为传输媒介，通过光电变换，用光来传输信息的通信系统。随着国际互联网业务和通信业的飞速发展，信息化给世界生产力和人类社会的发展带来了极大的推动。光纤通信作为信息化的主要技术支柱之一，必将成为21世纪最重要的战略性产业。 关键词：通信系统光导纤维 Abstract Optical fiber communication system is based on the carrier, the use of high purity glass drawn into very fine optical fiber as a transmission medium by photoelectric conversion, light to transmit information in communication systems. With the Internet business and communications industry, the rapid development of information technology to the world's productive forces and the development of human society has brought great promotion. Optical fiber communication technology as the main pillars of information, one will become the 21st century's most important strategic industry. Keywords: optical fiber communication system
光纤通信系统与网络试卷及答案教学提纲
光纤通信系统与网络试卷及答案
浙江师范大学《光纤通信》考试卷 （2013----2014 学年第一学期） 考试形式闭卷使用学生 sample 考试时间120分钟出卷时间2013年12月27日 说明：考生应将全部答案都写在答题纸上，否则作无效处理。 一、选择题（10％） 1 半导体光源中，由以下哪个电路模块解决其对温度变化敏感的问题（B） A.APC B.ATC C.过流保护 D.时钟控制 2 ECL激光器是利用以下哪个器件对工作波长进行选择。（A） A.光栅 B.棱镜 C.透镜 D.波导 3 STM-16的标准速率为（C） A.155Mb/s B.622Mb/s C. 2.5Gb/s D.10Gb/s
4.下列哪些指标是系统可靠性指标（D） A.HRDL B.HRDS C.BER D.MTTR 5如果原始码序列为100010001，采用3B1P奇校验进行编码，则变换后的码序列为（C） A.100101010010 B.100101000010 C.100001000010 D.1000100010 二、是非判断题(28％) 1.由于LED具有阈值电流，所以不适合模拟调制 2.光纤通信系统的带宽主要由其色散所限制 3.光纤通信系统所采用的波长的发展趋势是向短波方向转移的 4.激光是光纤通信系统所采用的主要光源 5.在通信中，我们通常使用弱导光纤 6.本征半导体中掺入施主杂质，称为N型半导体 7.光纤的数值孔径越大，集光能力越强，所以在通信中我们采用大数值孔 径光纤 8.在光纤中，比光波长大的多的粒子引起的散射称为瑞利散射 9.光电效应产生的条件是入射波长大于截止波长 10.SRS现象总是由于光信号和介质中的声子相作用产生 11.OXC节点和OADM节点是全光网中的核心节点
光纤通信原理试题__参考答案
光纤通信原理试题＿1 参考答案 一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1. 光纤通信指的是（ B ） A 以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式； B 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式； C 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式； D 以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。 2.已知某Si-PIN 光电二极管的响应度R 0＝0.5 A/W ，一个光子的能量为2.24×10－19 J ，电子电荷量为1.6×10 －19 C ，则该光电二极管的量子效率为（ ） A.40％ B.50％ C.60％ D.70％ R 0=e 错误！未找到引用源。 /hf 3.STM-4一帧中总的列数为（ ） A.261 B.270 C.261×4 D.270×4 4.在薄膜波导中，要形成导波就要求平面波的入射角θ1满足（ ） A.θc13<θ1<θc12 B.θ1=0° C.θ1<θc13<θc12 D.θc12<θ1<90° 5.光纤色散系数的单位为（ ） A.ps/km B.ps/nm C.ps/nm.km ? D.nm/ps?km 6.目前掺铒光纤放大器的小信号增益最高可达（ ） A.20 dB B.30 dB C.40 dB D.60 dB 7.随着激光器使用时间的增长，其阈值电流会（ ） A.逐渐减少 B.保持不变 C.逐渐增大 D.先逐渐增大后逐渐减少 8.在阶跃型（弱导波）光纤中，导波的基模为（ ） A.LP00 值为0 B.LP01 C.LP11为第一高次模 D.LP12 9.在薄膜波导中，导波的截止条件为（ ） A.λ0≥λC B.λ0<λC C.λ0≥0 D.λ0≤1.55μm 10.EDFA 在作光中继器使用时，其主要作用是（ ） A.使光信号放大并再生 ? B.使光信号再生 C.使光信号放大 D.使光信号的噪声降低 二、填空题（本大题共20小题，每小题1分，共20分） 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 1.根据传输方向上有无电场分量或磁场分量，可将光（电磁波）的传播形式分为三类：一为_TEM_波；二为TE 波；三为TM 波。 2.对称薄膜波导是指敷层和衬底的_折射率相同_的薄膜波导。 3.光学谐振腔的谐振条件的表示式为__错误！未找到引用源。______。q L c n 2= λ 4.渐变型光纤中，不同的射线具有相同轴向速度的这种现象称为_自聚焦_现象。 5.利用_光_并在光纤中传输的通信方式称为光纤通信。 6.在PIN 光电二极管中，P 型材料和N 型材料之间加一层轻掺杂的N 型材料，称为本征层（I ）层。 7. 光源的作用是将 电信号电流变换为光信号功率 ；光检测器的作用是将 光信号功
光纤通信课后答案
第一章基本理论 1、阶跃型折射率光纤的单模传输原理是什么答：当归一化频率V小于二阶模LP11归一化截止频率，即0＜V＜时，此时管线中只有一种传输模式，即单模传输。 2、管线的损耗和色散对光纤通信系统有哪些影响答：在光纤通信系统中，光纤损耗是限制无中继通信距离的重要因素之一，在很大程度上决定着传输系统的中继距离；光纤的色散引起传输信号的畸变，使通信质量下降，从而限制了通信容量和通信距离。 3、光纤中有哪几种色散解释其含义。答：（1）模式色散：在多模光纤中存在许多传输模式，不同模式沿光纤轴向的传输速度也不同，到达接收端所用的时间不同，而产生了模式色散。（2）材料色散：由于光纤材料的折射率是波长的非线性函数，从而使光的传输速度随波长的变化而变化，由此引起的色散称为材料色散。（3）波导色散：统一模式的相位常数随波长而变化，即群速度随波长而变化，由此引起的色散称为波导色散。 5、光纤非线性效应对光纤通信系统有什么影响答：光纤中的非线性效应对于光纤通信系统有正反两方面的作用，一方面可引起传输信号的附加损耗，波分复用系统中信道之间的串话以及信号载波的移动等，另一方面又可以被利用来开发如放大器、调制器等新型器件。 6、单模光纤有哪几类答：单模光纤分为四类：非色散位移单模光纤、色散位移单模光纤、截止波长位移单模光纤、非零色散位移单模光纤。 12、光缆由哪几部分组成答：加强件、缆芯、外护层。 *、光纤优点：巨大带宽（200THz）、传输损耗小、体积小重量轻、抗电磁干扰、节约金属。*、光纤损耗：光纤对光波产生的衰减作用。 引起光纤损耗的因素：本征损耗、制造损耗、附加损耗。 *、光纤色散：由于光纤所传输的信号是由不同频率成分和不同模式成分所携带的，不同频率成分和不同模式成分的传输速度不同，导致信号的畸变。 引起光纤色散的因素：光信号不是单色光、光纤对于光信号的色散作用。 色散种类：模式色散（同波长不同模式）、材料色散（折射率）、波导色散（同模式，相位常数）。 *、单模光纤：指在给定的工作波长上只传输单一基模的光纤。
最新光纤通信原理试题
1.决定光纤通信中继距离的主要因素是( B ) A.光纤的型号 B.光纤的损耗和传输带 C.光发射机的输出功率 D.光接收机的灵敏度 2.弱导光纤中纤芯折射率n1和包层折射率n2的关系是( A ) A.n1≈n2 B.n1=n2 C.n1>>n2 D.n1< 第一章绪论 简答：光纤通信的发展方向 第二章光纤和光缆 填空 1.目前光纤通信的长波波长低损耗工作窗口是 1.31μm 和。 2.光纤中的传输信号由于受到光纤的和色散的影响，使得信号的幅度受到衰减，波形出现失真。 3.阶跃型单模光纤的截止波长λc=___________。 4.目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85 μm,1.55 μm 和___________。 5.在阶跃型光纤中，归一化频率V的定义式为。 6.按照折射率分布规律，光纤可以分为、和单模光纤等。 7.光纤的色散主要有材料色散、、。 8.单模光纤只传输一种模式，纤芯直径较，通常在 4μm～10μm 范围内。多模光纤可传输多种模式，纤芯直径较，典型尺寸为50μm左右。 9．光纤特性包括它的结构特性、光学特性及传输特性。结构特性主要指光纤的几何尺寸；光学特性包括、数值孔径等；传输特性主要是及特性。 10.按射线理论，阶跃型光纤中光射线主要有_________和 ___________两类。 判断 1.光纤中要求纤芯的折射率应该小于包层的折射率。 2.当光纤参数确定后，只有工作波长小于截止波长时，光纤才能实现单模传输 3.光纤的数值孔径与入射光波长有关。 4.弱导光纤中纤芯折射率n1和包层折射率n2的关系是n1>>n2。 5.目前通信用光纤主要是用高纯度的玻璃材料制成的。 6.光纤中光能量主要在纤芯内传输，包层为光的传输提供反射面和光隔离。 7.光纤单模传输时，应该保证归一化频率V大于归一化截止频率V c。 8.光纤中传输的模式数由归一化频率决定，当归一化频率确定后，光纤中所传输的模式数和模式分布也就确定了。（）9.．单模光纤中存在模间色散，多模光纤中不存在模间色散。（） 10.．在单模光纤传输中，实际传输信号的频谱宽度取决于两个因素，一是半导体激光器发射的光的固有频谱宽度，二是电信号调制造成的频谱展宽。（） 11．改变光纤的折射率分布和剖面结构参数，可以改变波导色散的值，从而在所希望的波长上实现零色散。（） 光纤通信系统技术的发展与展望 发表时间：2018-11-02T12:10:13.943Z 来源：《防护工程》2018年第15期作者：周中亮 [导读] 随着国家科学技术水平的提升，光纤通信领域的发展得到了不小的突破与创新，很多行业领域都会将光纤通信技术融入到实际工作中 周中亮 哈尔滨太平国际机场 摘要:随着国家科学技术水平的提升，光纤通信领域的发展得到了不小的突破与创新，很多行业领域都会将光纤通信技术融入到实际工作中，以此来为工作的顺利开展提供有利条件。近年来，很多科研团队也提高了对光纤通信系统技术的重视与研究，并对技术的应用原理和注意事项等内容进行了深入的研究，从而为日后技术应用价值的提升奠定良好基础。本篇文章就光纤通信系统技术的发展与展望进行简单论述，并提出一些观点，希望能对相关人士的研究有所帮助。 关键词:光纤；通信；技术；发展 光纤通信系统技术在现阶段国家建设与发展中扮演着非常重要的角色，与人们的生活与以及工作质量有着紧密的联系。在近几年的发展中，很多科研团队以及国家相关部门都提高了对此技术的重视与研究。一方面是由于光线通信系统技术具有一定的专业性与科学性，需要操作人员能够熟练掌握技术的操作原理和要点，以此来保证技术应用效果。另一方面是由于光线通信系统技术的发展趋势还需要进行进一步的探讨，明确其发展方向与目标才能为国家建设奠定良好的基础。 一、光纤通信系统技术的发展现状 光线通信是信息时代的产物，不仅对很多行业领域的发展有着重要影响，还间接的影响着国家经济发展水平。要想进一步提高光线通信系统技术的应用价值，那么相关科研团队就要对该技术的发展现状进行全面的了解与掌握。 1、光弧子载体方面 由于光弧子的超短光脉冲特点，以它作为载体的经过光纤长距离的运输后，波形和速度都可以较大程度保持不变，从而保证了零误码的情况。在很早以前就有实验研究了光弧子，随后又进行了一系列实验才说明了光弧子是可以作为运输载体的。由此，全世界的许多国家都积极展开了研究探讨，比如美国和日本进行了双信道波分复用弧子通信系统和直通光弧子通信系统的实验。光弧子具有容量大、抗干扰性强，适用于长距离运输的特点，将光纤通信技术发展推进了一步。 2、光波分复用技术方面 利用光波分复用技术可以使多束激光在一条光纤上传播多个不同波长的光波，让光纤通信具有更大的容量，改善了光纤传输量问题，得到了广泛的运用。特别是近几年，日本首先成功研发出世界最高容量的WDM系统，使得光波分复用系统得到传播，有效的克服了光纤通信发展过程中的困难，带来了巨大的经济效应。目前，还有将波分复用和光时分复用相结合，将多束激光再一次复分，从而更加大大提高传输容量。 3、光纤接入技术方面 进入信息时代，人们的通信数量和频率都日益增加，互联网、物联网等多媒体服务也有着更广泛的运用，这就需要宽带能力强的光纤接入。而其中，PON技术与多种技术相结合产生成本较低的EPON技术，依赖于以太网，作为最佳接入网。有了进一步的相结合后，EPON技术还可以扩展到更广阔的网络环境中，连接更多的设备，使光纤通信技术有了质的飞跃。 二、光纤通信系统技术的未来展望 就现阶段光纤通信系技术的发展情况开展，超高速传输系统领域以及光传送联网技术领域中会经常出现其身影。另外，光接入网技术也逐渐被融入到光纤通信系统技术中，不仅为其未来的发展带来了不小的机遇与挑战，还在很大程度上推进着光纤通信系统技术的可持续发展。 1、超高速系统的发展 目前10Gbps系统已开始大批量装备网络，主要在北美，在欧洲、日本和澳大利亚也已开始大量应用。但是，10Gbps系统对于光缆极化模色散比较敏感，而已经铺设的光缆并不一定都能满足开通和使用10Gbps系统的要求，需要实际测试，验证合格后才能安装开通。它的比较现实的出路是转向光的复用方式。光复用方式有很多种，但目前只有波分复用(WDM)方式进入了大规模商用阶段，而其它方式尚处于试验研究阶段。 2、超大容量WDM系统的发展 采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽，然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用率低于1％，还有99％的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一级光纤上传送，则可大大增加光纤的信息传输容量，这就是波分复用的基本思路。基于WDM应用的巨大好处及近几年来技术上的重大突破和市场的驱动，波分复用系统发展十分迅速。 3、实现光联网的发展 上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量，但基本上是以点到点通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话，无疑将增加新一层的威力。根据这一基本思路，光光联网既可以实现超大容量光网络和网络扩展性、重构性、透明性，又允许网络的节点数和业务量的不断增长、互连任何系统和不同制式的信号。 由于光联网具有潜在的巨大优势，美欧日等发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行预研，特别是美国国防部预研局(DARPA)资助了一系列光联网项目。光联网已经成为继SDH电联网以后的又一新的光通信发展高潮。建设一个最大透明的、高度灵活的和超大容量的国家骨干光网络，不仅可以为未来的国家信息基础设施奠定一个坚实的物理基础。 4、新代光纤的发展 目前，为了适应干线网和城域网的不同发展需要，已出现了两种不同的新型光纤，即非零色散光(G.655光纤)和无水吸收峰光纤。其中，全波光纤将是以后开发的重点，也是现在研究的热点。从长远来看，BPON技术无可争议地将是未来宽带接入技术的发展方向，但从当前技术发展、成本及应用需求的实际状况看，它距离实现广泛应用于电信接入网络这一最终目标还会有一个较长的发展过程。 光纤通信系统模型 光纤通信是以光纤作为传输媒质，以光作为信息载体的一种通信形式。因此发送端首先将所要传送的声音或图像转换成电信号，而后利用这个电信号来改变光的某个参数如光强或频率 等，再利用光纤将调制后的光信号传送至远处的接收端，接收端则用光电_极管(PIN) 或雪崩光电一极管(A P D)等光检测器将光信号恢复为电信号，再经解调放大后恢复出原始信号。在光纤通信系统中所要考虑的冈素很多，如调制方式、发光元件、光纤、光检测器件、放大再生等，还需考虑所要传送的信号、传送系统编码格式、传输距离、中继设备以及系统的可靠度等因素。 光纤通信系统基本组成如图1-4所示。光纤通信系统主要由光发射机、光纤、中继器、光纤连接器、光接收机等部分组成。 (1)光发射机 光发射机的功能是把输入的电信号转换为光信号，并用耦合技术把光信号 最大限度地注入光纤线路。光发射机由光源、驱动器和调制器组成，光源是光发射机的核心。光发射机的性能主要取决于光源的特性，对光源的要求是：输出光功率足够大，调制频率足够高，谱线宽度和光束发散角尽可能小，输出功率和波长稳定，器件寿命长。目前广泛使用的光源有半导体发光二极管(L E D)、半导体激光二极管(L D)和动态单纵模分布反馈(D F B)激光器。也有使用固体激光器作为光源。 光发射机把电信号转换为光信号的过程称为调制。调制方式主要有直接调 制和间接调制两种，如图1-5所示。 所谓直接调制是用电信号直接调制半导体激光器或发光二极管的驱 动电流，使输出光随电信号变化而实现的。这种方案技术简单、成本较 低且易于实现，但调制速率受激光器的频率特性所限制。间接调制，亦称外调制，它是把激光的产生和调制相互分开，用独立的调制器调制激光器的输出光实现的。目前有多种调制器可供选择，最常用的是电光调 光纤通信网络的运行及维护途径 摘要：通信技术的快速发展为智慧城市、智慧交通以及工业物联网等行业发展 奠定了坚实的基础。尤其是5G移动通信技术的多样性应用场景，为各种信息传 递提供了可靠的技术保障。电力光纤网络优化设计直接关系到通信质量和通信效率，因此加强网络优化配置对于电力光纤网络发展起到积极促进作用。本文在此 基础上就电力光纤网络规划设计的相关作为做了一些探索，从而更好地促进移动 通信技术的发展。 关键词：光纤通信网络；运行维护；有效途径 1 引言 互联网信息时代下，通信速度和容量的提升成为时代主要命题，而通信技术的研究中传 输信息的效率和质量便是关键所在。光纤通信技术在通信当中的合理应用，促进了信息技术 的发展。针对光纤通信技术进行深入的研究，探讨其合理应用的方向，基于此提升光纤通信 技术的质量，为其未来的发展指明方向是具备现实意义的。 2 光纤通信网络运行维护的重要性 随着光纤通信网络技术的发展和应用，光纤通信网络已经基本完成了全球覆盖的应用程度，人们无论是生活还是工作都离不开光纤通信技术。随着光纤通信网络技术在人们生活工 作中的不断深入，人们的生活方式以及工作方式也随之有了一定的改变。例如由于光纤通信 网络的方便快捷的特性，人们在信息传输方面越来越依赖于光纤通信网络，在光纤通信网络 中汇集了大量的重要信息，甚至一些企业的机密以及政府的重要信息也都会借用光纤通信网 络来输送。由此可见，一旦光纤通信网络在运行中出现问题或者故障，不仅会对个人的生活 工作造成影响，而且会影响经济的发展和国家的建设。另外如果在光纤通信网络运行中发生 严重的故障导致信号中断，会影响用户的数据传输造成数据信息的丢失产生严重影响。如果 不及时进行维护则会大大提高这些事故的发生率，影响光纤通信网络运行的稳定。因此，一 定要加强对光纤通信网络的维护力度，将光纤通信网络运行中存在的问题进行全面的分析和 解剖，并能够采取科学的维护途径进行解决。 3 光纤网络通信规划与设计方式 3.1 通信拓扑结构的设计 电力光纤通信网络在设计过程中需要重点考虑到网络结构设计，架构设计的质量直接决 定了电力通信网络的通信效率和通信质量。在设计过程中需要加强对于系统架构的优化配置。一方面需要提高系统的冗余性，另外一方面要简化拓扑结构，减少信息在网络传输所需要的 时间，保障网络传输的时效性。这就需要规划设计人员在进行网络结构优化过程中，要重点 考虑到通信网络的拓扑架构。不同形式的拓扑架构适应的网络以及所承受的带宽也是存在着 很大的不同，一般常见的三种拓扑结构分别是：①星型拓扑结构；②链型拓扑结构；③环 形拓扑结构。不同结构的拓扑架构具有的特性也是不同的。这就需要结合着通信网络相关设 计参数来进行统筹设计。例如：如果选择星型拓扑架构作为通信网络的整体通信架构，这样 的架构优势在于系统安全性和稳定性强。能够很容易进行网络架构的调整和优化，从而保障 系统安全稳定运行。 3.2 电信通信网络中光纤通信技术的应用 《光纤通信系统及其应用》课后习题-(1) 《光纤通信系统及其应用》课后习题 第一章 1.1实现光纤通信的关键器件与技术是什么？ 答：（1）低损耗、宽带宽的光纤。 （2）高可靠性、长寿命的光源及高响应的光检测器件。 （3）光测量及光纤连接技术。 1.2光纤通信使用光源的波长范围是什么？ 答：在近红外区内，即0.8~1.8um。 长波： 1.31 1.55 短波：0.85um 1.4数字光纤通信系统由哪几部分组成？简述各部分的作用。 用光纤传输信息的过程大致是这样的，在发送端，把用户要传送的信号 （如声音）变为电信号，然后使光源发出的光强随电信号变化，这个过程称为 调制，它把电信号变为光信号，最后用光纤把该光信号传送到远方； 在接收端，用光电探测器接收光信号，并把光信号还原为携带用户信息（如声 音）的电信号，这个过程称为解调，最后再变成用户能理解的信息（如声 音）。 1.5模拟光纤通信系统由哪几部分组成？简述各部分的作用。 第二章 2.1均匀光纤芯与包层的折射率分别为1n=1.50，2n=1.45，试计算： （1）光纤芯与包层的相对折射率差 ； （2）光纤的数值孔径NA。 2.2在阶跃折射率光纤中，1n=1.52，2n=1.49。 n=1.33），求光从水中入射到光纤输入端面的最大（1）光纤浸在水中（0 接收角； （2）光纤放置在空气中，求数值孔径。 2.4 光纤通信为什么用0.85m μ，0.85m μ，0.85m μ三个工作波长？ 答 λ1=0.85μm ，λ2=1.31μm ，λ3=1.55μm 附近是光纤传输损耗较少或最小的波长“窗口”，相应的损耗分别为2~3dB/km 、0.5 dB/km 、0.2 dB/km ，而在这些波段目前有成熟的光器件（光源、光检测器等）。 2.5 光纤的损耗机理及危害是什么？ 答：损耗机理：主要有吸收损耗、散射损耗及辐射损耗。 辐射损耗：光线弯曲到一定曲率半径时就会产生辐射损耗 吸收损耗:光波通过光纤材料时，有一部分的光被光纤中的杂质或是OH 离子吸收转化为热能 散射损耗：光纤的密度和折射率分布不均及结构上的不完善导致散射损耗 危害：由于损耗的存在，在光纤中传输的光信号幅度减小。光纤损耗是光纤传输系统中中继距离的主要限制因素之一。 2.6 光纤的色散机理及危害是什么？ 答：色散机理：由于光纤中所传信号的不同频率成分或不同模式成分，在传播的过程中因群速度不同互相散开，并且造成它们到达光纤终端的时间各不相同，从而引起传输信号波形失真、脉冲展宽。光线的色散，主要有材料色散、波导色散和模式色散。 危害：由于信号的各频率成分和各模式成分的传输速度不同，当它在光纤中传输一定的距离后，将互相散开，致使光脉冲展宽。若脉冲展宽过大将会造成码间干扰，从而使误码率增加，通信质量下降。由于脉冲宽度与频带宽度成反比，脉冲展宽越大，表示带宽能力越小。 2.7 光缆的主要结构是什么？ 答：光纤芯线、护套和加强部件。 第三章 浙江师范大学《光纤通信》考试卷 （2013----2014 学年第一学期） 考试形式闭卷使用学生sample 考试时间120分钟出卷时间2013年12月27日说明：考生应将全部答案都写在答题纸上，否则作无效处理。 一、选择题（10％） 1 半导体光源中，由以下哪个电路模块解决其对温度变化敏感的问题（B） A.APC B.ATC C.过流保护 D.时钟控制 2 ECL激光器是利用以下哪个器件对工作波长进行选择。（A） A.光栅 B.棱镜 C.透镜 D.波导 3 STM-16的标准速率为（C） A.155Mb/s B.622Mb/s C. 2.5Gb/s D.10Gb/s 4.下列哪些指标是系统可靠性指标（D） A.HRDL B.HRDS C.BER D.MTTR 5如果原始码序列为100010001，采用3B1P奇校验进行编码，则变换后的码序列为（C） A.100101010010 B.100101000010 C.100001000010 D.1000100010 二、是非判断题(28％) 1.由于LED具有阈值电流，所以不适合模拟调制 2.光纤通信系统的带宽主要由其色散所限制 3.光纤通信系统所采用的波长的发展趋势是向短波方向转移的 4.激光是光纤通信系统所采用的主要光源 5.在通信中，我们通常使用弱导光纤 6.本征半导体中掺入施主杂质，称为N型半导体 7.光纤的数值孔径越大，集光能力越强，所以在通信中我们采用大数值孔径光纤 8.在光纤中，比光波长大的多的粒子引起的散射称为瑞利散射 9.光电效应产生的条件是入射波长大于截止波长 10.SRS现象总是由于光信号和介质中的声子相作用产生 11.OXC节点和OADM节点是全光网中的核心节点 12.拉曼光纤放大器比EDFA的噪声性能要优越 13.任何半导体材料都适合用作光源的材料 14.在光纤中，双折射越严重，拍长越短 答案：N,Y,N,Y,Y,Y,N,N,,N,N,Y,Y,N,Y 三、填空题(18％) 1.在光纤接入网中，OLT指的是光纤线路单元。 2.在DFB激光器中，能够激发的激光的波长必需满足Bragg条件。 3.发光二极管与激光二极光相比，缺乏谐振腔结构。 4.APD是具有内部电流增益的光/电转换器件。 5.光发射机发0码时的功率和发1码时的功率的比值，我们把它称为消光比。 6.ASON包含的三大逻辑平面为传输平面，控制平面和管理平面。 7.无光照时，光电二极管的反向电流又称为暗电流。 8.原理上，可以利用自相位调制在光纤中产生光孤子。 四、作图题(8％) 1.请绘出四种常用光缆的结构并予以说明光纤通信期末复习题
光纤通信系统技术的发展与展望
光纤通信系统模型
光纤通信网络的运行及维护途径
《光纤通信系统及其应用》课后习题-(1)教学教材
光纤通信系统与网络试卷及答案