光纤通信的特点和概念
光纤通信知识点归纳
第1章概述1、光纤通信的基本概念：利用光导纤维传输光波信号的通信方式。
光纤通信工作波长在于近红外区：0.8～1.8μm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及1.55μm。
2、光纤通信系统的基本组成：（P2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。
该系统主要由光发射机、光纤、光接收机以及长途干线上必须设置的光中继器组成。
1）在点对点的光纤通信系统中，信号的传输过程：由电发射机输出的脉码调制信号送入光接收机，光接收机将电信号转换成光信号耦合进光纤，光接收机将光纤送过来的光信号转换成电信号，然后经过对电信号的处理以后，使其恢复为原来的脉码调制信号送入电接收机，最后由信息宿恢复用户信息。
2）光发射机中的重要器件是能够完成电-光转换的半导体光源，目前主要采用半导体发光二极管(LED)和半导体激光二极管（LD)。
3）光接收机中的重要部件是能够完成光-电转换的光电检测器，目前主要采用光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管（APD）。
特性参数：灵敏度4）一般地，大容量、长距离光纤传输: 单模光纤+半导体激光器LD小容量、短距离光纤传输: 多模光纤+半导体发光二极管LED5）光纤线路系统：功能：把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变和衰减传输到光接收机。
组成：光纤、光纤接头和光纤连接器要求：较小的损耗和色散参数3、光纤通信的特点：优点：（1），传输频带宽，通信容量大。
（2）传输损耗小，中继距离长：石英光纤损耗低达0.19 dB/km，用光纤比用同轴电缆或波导管的中继距离长得多。
（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）不能远距离传输；2）传输过程易发生色散。
《光纤通信技术》复习题答案
《光纤通信技术》复习题一．基本概念1．什么样的电磁波叫做“光”？目前的光纤通信用的是什么光？波长是多少？答：光是一种电磁波，光频为10E14HZ量级，波长为μm 量级。
可见光大约指0.4μm ~0.76μm 波长范围的电磁波。
光通信采用的波长0.85μm、1.31μm和1.55μm。
即在电磁波近红外区段。
2．光纤通信的特点？答：一、传输频带宽，通信容量大二、传输损耗低，中继距离长三、不怕电磁干扰四、保密性好，无串音干扰五、光纤尺寸小,重量轻,利于敷设和运输六、节约有色金属和原材料七、抗腐蚀性能好3．光纤的NA和LNA各是什么意义？什么是光线模式的分立性？答：入射最大角称为孔径角，其正弦值称为光纤的数值孔径。
数值孔径表示光纤采光能力的大小。
在光纤端面上芯区各点处允许光线射入并形成导模的能力是不一样的，折射率越大的位置接收入射光的能力越强。
为了定量描述光纤端面各点位接受入射光的能力，取各点位激发最高次导模的光线入射角度为局部孔径角θ’C (r) ，并定义角的正弦值为该点位的局部数值孔径LNA。
光是有一定波长的，将光线分解为沿轴向和径向的两个分量，传输光波长λ也被分为λZ和λr。
沿径向传输的光波分量是在相对的芯/包层界面间（有限空间）往返传输，根据波形可以稳定存在的条件——空间长度等于半波长的整数倍，而空间长度已由光纤结构所确定，所以径向波长分量λr不能随意了，从而导致它们夹角不能随意也即不能连续变化，即光线模式的分立性。
4．什么是光纤的色散？光纤的色散分为哪几种？在单模光纤中有哪些色散？答：脉冲信号在光纤中传输时被展宽的现象叫光纤的色散。
分为模间色散和模内色散。
模内色散又分为材料色散和波导色散。
多模光纤：模式色散和材料色散；单模光纤：材料色散和波导色散。
5．归一化频率V和截止频率VC各如何定义？有何区别和联系？答：归一化频率见书28页，截止频率见27页。
实际光纤中能够传输的导模模式必须满足V>Vc。
(完整版)光纤通信基本知识
一、光纤通信的基本知识（一）光纤通信的概念1870年的一天，英国物理学家丁达尔到皇家学会的演讲厅讲光的全反射原理，他做了一个简单的实验：在装满水的木桶上钻个孔，然后用灯从桶上边把水照亮。
结果使观众们大吃一惊。
人们看到，放光的水从水桶的小孔里流了出来，水流弯曲，光线也跟着弯曲，光居然被弯弯曲曲的水俘获了。
这些现象引起了丁达尔的注意，经过他的研究，发现这是由于全反射的作用，由于水等介质密度由于比周围的物质（如空气）大，即光从水中射向空气，当入射角大于某一角度时，折射光线消失，全部光线都反射回水中。
表面上看，光好像在水流中弯曲前进。
后来人们造出一种透明度很高、粗细像蜘蛛丝一样的玻璃丝──玻璃纤维，当光线以合适的角度射入玻璃纤维时，光就沿着弯弯曲曲的玻璃纤维前进。
由于这种纤维能够用来传输光线，所以称它为光导纤维。
（视频）光纤通信的原理是：在发送端首先要把传送的信息(如话音)变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。
（视频）（二）光纤通信的发展光纤通信是现代通信网的主要传输手段，它的发展历史只有一二十年，已经历三代：短波长多模光纤、长波长多模光纤和长波长单模光纤。
采用光纤通信是通信史上的重大变革，美、日、英、法等20多个国家已宣布不再建设电缆通信线路，而致力于发展光纤通信。
中国光纤通信已进入实用阶段。
（三）光纤通信的优缺点1、光纤通信的优点现代通信网的三大支柱是光纤通信、卫星通信和无线电通信，而其中光纤通信是主体，这是因为光纤通信本身具有许多突出的优点：①频带宽，通信容量大。
光纤可利用的带宽约为50000GHz，1987年投入使用的1.7Gb/s光纤通信系统，一对光纤能同时传输24192路电话，2.4Gb/s系统，能同时传输30000多路电话。
频带宽，对于传输各种宽频带信息具有十分重要的意义，否则，无法满足未来宽带综合业务数字网(B-ISDN)发展的需要。
光纤通信基础知识
同步 TDM A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2 D2
周期1 周期 周期2 周期
可用带宽
异步TDM 异步 A1 B1
周期1 周期
B2
周期2 周期
C2
ATM是一项数据传输技术。ATM是以信元为基础的一种分组交换和复用技术，它是一种 是一项数据传输技术。 是以信元为基础的一种分组交换和复用技术， 是一项数据传输技术 是以信元为基础的一种分组交换和复用技术 为了多种业务设计的通用的面向连接的传输模式。 为了多种业务设计的通用的面向连接的传输模式。 ATM的传送单元是固定长度 的传送单元是固定长度53byte的CELL（信元） 的传送单元是固定长度 的 （信元） ATM适配层（AAL）是把一特定的数据源转换成ATM通讯量的特定类型的服务，也就是说 适配层（ ）是把一特定的数据源转换成 通讯量的特定类型的服务， 适配层 通讯量的特定类型的服务 处理建立用户所要求的服务质量的机制。有四个被定义的类： 它 处理建立用户所要求的服务质量的机制。有四个被定义的类： A 级 - 固定比特率 固定比特率(CBR)业务 业务:ATM适配层 适配层1(AAL1),支持面向连接的业务 其比特率固 支持面向连接的业务,其比特率固 业务 适配层 支持面向连接的业务 常见业务为64Kbit/s话音业务 固定码率非压缩的视频通信及专用数据网的租用电 话音业务,固定码率非压缩的视频通信及专用数据网的租用电 定,常见业务为 常见业务为 话音业务 路。 B 级 - 可变比特率 可变比特率(VBR)业务 业务:ATM适配层 适配层2(AAL2)。支持面向连接的 业务 适配层 。 业务, 其 比特率是可变的。常见业务为压缩的分组语音通信 业务 比特率是可变的。 和压缩的视频传输。该业务具有传递介面延迟物性, 和压缩的视频传输。该业务具有传递介面延迟物性 其原因是 接收器需要重新组装原来的非压缩语音和视频信息。 接收器需要重新组装原来的非压缩语音和视频信息。 C 级 - 面向连接的数据服务 面向连接的数据服务:AAL3/4。该业务为面向连接的业务 适 。该业务为面向连接的业务,适 用于文件传递和数据网业务,其连接是在数据被传送以前建立 用于文件传递和数据网业务 其连接是在数据被传送以前建立 的。它是可变比特率的,但是没是介面传递延迟。 它是可变比特率的 但是没是介面传递延迟。 但是没是介面传递延迟 D 级 - 无连接数据业务 常见业务为数据报业务和数据网业务。 在 无连接数据业务:常见业务为数据报业务和数据网业务 常见业务为数据报业务和数据网业务。 传递数据前, 其连接不会建立。 均支持此业务。 传递数据前 其连接不会建立。AAL3/4或AAL5均支持此业务。 或 均支持此业务
光纤通信名词解释
光纤通信名词解释
光纤通信，也称为光纤通讯，是一种利用光与光纤传递资讯的方式，属于有线通信的一种。
光经过调变（modulation）后便能携带资讯，然后通过光纤传送至目的地。
光纤通信因其传输频带宽、容量大、损耗低、不受电磁干扰等优点而成为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中起着举足轻重的作用。
光纤即为光导纤维的简称，光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式。
从原理上看，构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。
光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外，在应用中，光纤常按用途进行分类，可分为通信用光纤和传感用光纤。
传输介质光纤又分为通用与专用两种，而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤，并常以某种功能器件的形式出现。
光纤通信系统的基本概念、组成及特点。
光纤通信系统的基本概念、组成及特点。
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。
光纤通信系统由三部分组成：光发射机、光接收机和光纤链路。
光发射机由模拟或数字电接口、电压—电流驱动电路和光源组件组成。
模拟或数字电接的作用是实现口阻抗匹配和信号电平匹配（限制输入信号的振幅）作用。
光源—光纤耦合器的作用是把光源发出的光耦合到光纤或光缆中。
光接收机由光检测器组件、放大电路和模拟或数字电接口组成。
光检测器组件包括一段光纤（尾纤或光纤跳线）、光纤—光检波器耦合器、光检测器和电流—电压转换器。
光检测器将光信号转化为电流信号。
然后再通过电流—电压转换器,变成电压信号输出。
模拟或数字电接口对输出电路其阻抗匹配和信号电平匹配作用。
光纤链路由光纤光缆、光纤连接器、光缆终端盒、光缆线路盒和中继器等组成。
光纤光缆由石英或塑料光纤、金属包层和外套管组成。
光纤通信系统的特点有：1.频带宽、传输容量大，损耗小、中继距离长，重量轻、体积小，抗电磁干扰性能好，泄漏小、保密性好，节约金属材料，有利于资源合理使用。
2.传输损耗小：在光纤通信系统中，由于采用了石英等材质作为光纤材料，其传输损耗比普通金属线要小得多。
3.传输容量大：由于光纤通信系统采用光信号传输，因此其传输容量比普通金属线要大得多。
4.抗电磁干扰性能好：由于光纤通信系统采用光信号传输，因此其抗电磁干扰性能比普通金属线要好得多。
5.保密性好：由于光纤通信系统采用光信号传输，因此其保密性比普通金属线要好得多。
6.节约金属材料：由于光纤通信系统采用石英等材质作为光纤材料，因此可以节约大量的金属材料。
7.易于安装和维护：由于光纤通信系统采用光信号传输，因此其安装和维护相对容易。
8.适用于远距离传输：由于光纤通信系统采用石英等材质作为光纤材料，因此可以适用于远距离传输。
9.适用于大规模网络：由于光纤通信系统采用光信号传输，因此可以适用于大规模网络。
光纤通信系统
激光器的发明和应用，使沉睡了80年的光 通信进入一个崭新的阶段。
大气光通信 激光器一问世，人们就模拟无线电通信进
行了大气激光通信的研究。
实验证明：用承载信息的光波，通过大气 的传播，实现点对点的通信是可行的，但是通 信能力和质量受气候影响十分严重。
1970年，光纤研制取得了重大突破
• 1970年，美国康宁(Corning)公司研制 成功损耗 20dB/km 的石英光纤。把光纤通 信的研究开发推向一个新阶段。
• 1972年，康宁公司高纯石英多模光纤 损耗降低到 4 dB/km。
• 1973年，美国贝尔(Bell)实验室的光 纤损耗降低到 2.5dB/km。
由于当时没有理想的光源和传输介 质， 这种光电话的传输距离很短，并没 有实际应用价值，因而进展很慢。
然而，光电话仍是一项伟大的发明， 它证明了用光波作为载波传送信息的可 行性。
因此，可以说贝尔光电话是现代光 通信的雏型。
红宝石激光器
• 1960年，美国人梅曼(Maiman)发明了第一 台红宝石激光器， 给光通信带来了新的希望。
1000 km内中继器 个数
20
小同轴
960
4
250
中同轴
1800
6
1600
光缆
1920
30
33
光缆
14000(1Gb/s)
84
11
光缆
6000(445MB/S)
134
7
2. 损耗很小，中继距离很长且误码率很小。
目前，实用的光纤通信系统使用的光纤多为 石英光纤，此类光纤在1.55μm波长区的损耗可 低到0.18dB/km，比已知的其他通信线路的损 耗都低得多，因此，由其组成的光纤通信系统 的中继距离也较其它介质构成的系统长得多。
光纤通信系统原理
4 信号调制
信号调制是指信号的数字、模拟和复合形式 通过调制器装置发送到光纤上。
光纤通信系统的基本组成部分
光纤
光纤是光信号传输的核心媒介， 具有高速传输、低损耗、大带宽 等特点。
Hale Waihona Puke 设备连接器设备包括光纤传输设备、路由器、 交换机和中继器等。
连接器是用于光纤之间的连接和 衔接的一种重要设备。
光纤通信的工作原理
未来
• 城市照明 • 医疗应用 • 海底通信
1
发光源
电流输入LED或激光器，产生有源信号光波。
2
传输信号
光波沿光纤传输，根据传输距离和信号强度会发生衰减、散射等。
3
光电转换
光信号到达接收器，转换为电信号供显示、储存等使用。
光纤通信系统的优势和应用领域
高速传输
光纤可以传输海量数据，速度比铜线快得多。
应用领域广
光纤通信已应用于通信、医疗、军事等众多领 域。
安全性高
光纤传输是通过光信号进行传输的，不会受到 电磁干扰。
保密性强
光纤传输不会发射电磁辐射，信息更不容易被 窃听和干扰。
光纤通信系统的挑战和限制
• 光纤通信传输受制于距离和强度的影响。 • 光纤传输硬件和设备成本更高。 • 光纤传输系统故障更难以检测和维修。
光纤通信系统的未来发展趋势
城市照明
医疗应用
光纤技术正在用于提高城市照明， 包括路灯、停车场、广场等的智 能化和互联网化。
光纤技术正在被应用于医疗成像 和手术领域。
海底光缆
光纤技术正在被用于海底通讯线 路，解决了长距离、高带宽的需 求。
总结
优势
• 高速传输 • 安全性高 • 保密性强 • 应用领域广
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光纤通信的特点和概念：
1光纤的特点：1 巨大的传输容量。
2极低的传输衰耗。
3 抗电磁干扰。
4 信道串扰小保密性好。
5 光缆尺寸小重量轻可绕行好。
2什么是光纤通信：光纤通信就是以光波为载波，光导纤维为传输介质的通信方式。
3光缆过程的特点；1 光缆线路的中继距离长，所需中继器数量比电缆线路少的多，在本地网布线及综合布线中一般不需设中继器。
2 光缆线路一般无需进行充气维护。
3 光缆接头装置及剩余光缆的放置必须按规定方法进行，以保证光纤应有的曲率半径，尽可能减少信号衰减。
4 在水泥管控中布防多条光缆是均需加塑料子管保护，减少摩擦力对光缆护层的损伤，同时能防止光缆被扭曲而使光纤收到损伤。
5 光纤的接续方法与设备均比电缆线路复杂，技术含量高。
6 光缆线路架空铺设时要采取比电缆线路更为严格的保护措施。
7 光缆线路工程的概预算与电缆线路工程的概预算有所不同，有些项目应套用其相应的定额子目。
4常用光缆的分类; 1 按缆芯结构分层绞式光缆中心管式和骨架式光缆
2按线路敷设方式分架空式管道式直埋式隧道光缆和水
底光缆
3按缆中光纤状态分按是否可自由移动状态可分为 1 松套
光缆半松涛光缆和紧套光缆
4按使用环境与场合分室外光缆室内光缆和特种光缆
5按网络层次分长途光缆市内光缆接入网光缆
5光缆结构中所是哦用的材料及其性能：光缆是由光纤高分子材料金属塑料复合带及加强件等共同构成的光信息传输介质。
6GYTA53-12A1 其表示意义为松套层绞结构，金属加强件，铝-塑料粘接护层，皱纹钢带铠装，聚乙烯外护套，室外用通信光缆，内装12根渐变多模光纤。
7GYDXTW-144B1 其表示意义为中心管式结构，带状光纤，金属件加强，全填充型，夹带增强聚乙烯护套，室外用通信光缆，内装144根常规单模光纤。
（G.652）
8GJFBZY-12B1 其表示意义为扁平型结构，非金属加强件，阻燃聚烯俓外护套，室外用通信光缆，内含12根常规单模光纤（G.652）
全塑电缆
1全塑电缆的结构和特点：
什么是全塑电缆？凡是电缆的芯线绝缘层，缆芯包带层和护套均采用高分子聚合物塑料制成的就称为全塑电缆。
全塑电缆的结构主要包括：缆芯，屏蔽护层等两大部分组成。
全塑电缆的特点：1 全塑电缆的电气性能好，传输质量优良。
2 便于机械化，自动化施工。
3 维护方便，故障少，使用寿命长。
4 投资经济
全塑电缆的分类：
1 按导体分为；铜导体和铝导体
2 按绝缘形式分为；实心绝缘泡沫绝缘泡沫实心皮绝缘
3 按先对交合方式分为；对交星绞式
4 按绝缘颜色分为；全色谱普通色谱
5 按缆芯绞制方式分为；同心式单位式束绞式和SZ绞式。
6 按屏蔽分为；单层金属屏蔽多层金属带复合屏蔽和铝塑粘接屏蔽。
而屏蔽结构有分为饶包和纵包
7 按护套分为；单层护套双层塑护套综合护套粘接护套特种护套等
8按外层护套分；单层和双层钢带铠装（纵包结构则有轧纹和不轧纹两种）或钢丝铠
装。
9按建筑方式分为；管道直埋架空墙壁楼内水底电缆。
10按区段位置分为；成端电缆进局电缆主干电缆引上电缆配线电缆等。
HY A100*2*0.4 100对.4毫米线径铜芯实心聚烯氢绝缘涂塑铝带粘接屏蔽聚乙烯护套市内通信电缆。
HPVV 铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套市话配线电缆。