光纤通信系统概述、分类及应用场合
简述光纤通信系统的组成和各部分的功能
简述光纤通信系统的组成和各部分的功能光纤通信系统由光纤、发射光源、光接收器、光纤连接器等多个部分组成。
下面将对各部分的功能和作用进行简述。
1. 光纤：光纤是光信号在通信系统中的传输介质。
它由玻璃或塑胶材料制成，具有高折射率和低损耗的特点，能够将光信号沿着纤芯内部传输，直到达到目的地。
光纤被广泛应用于数据中心、智能家居、广电行业等各种领域。
2. 发射光源：发射光源是光纤通信系统中的重要组成部分，它能够将电信号转换为光信号，从而应用于光纤的传输。
常见的发射光源有激光二极管（LD）、激光器等。
他们的作用是通过不同的波长和光功率来产生和调制不同信道的光信号。
3. 光接收器：光接收器主要负责将传输中的光信号接收到并转换为电信号。
它通常由光电二极管、光电转换器等器件构成。
由于通过纤芯传输的光信号很微弱，因此光接收器的灵敏度很高，能够可靠地将光信号转换为电信号进行后续处理。
光纤连接器主要用于连接两个或多个光纤，在光纤通信系统中起到很重要的作用。
光纤连接器通常是由附着于光纤末端的连接器腔组成。
连接器可以保证光信号传输的稳定性和可靠性，防止在传输过程中产生光损耗和反射现象。
在长距离传输中，光信号会逐渐减弱，并且出现信号失真、信号叠加等问题。
为了解决这些问题，光放大器被应用于光纤通信系统中。
光放大器通常由半导体材料制成，能够扩大光信号的强度、提高信噪比和增强信号的稳定性。
综上所述，光纤通信系统的组成主要包括光纤、发射光源、光接收器、光纤连接器和光放大器等多个部分，它们通过结合起来，为信息的传输提供了可靠、稳定的基础。
同时，随着科技的不断进步，光纤通信系统将会越来越普及和成熟，应用于更多的领域和场景中，为人们的生活和工作带来更加便捷和高效的体验。
光纤的分类及比较(包括各种单模光纤的色散及衰减特性)
4 对各种单模光纤特性的比较
• G652 • G653 • G654 • G655
1 ）G652光纤又被称为标准单模光纤，这种光纤是目前应用在1310nm窗口的最广泛的零色散波长的单模光纤。
2）其特点是当工作波长在1310nm时，光纤的色散很小，约为3.5ps/nm*km,系统的传输距离基本上只受光纤衰减所限制；但在1550nm波段色散较大，约为20ps/nm*km。
1）G654光纤又称为非零色散光纤，这是一种改进的色散位移光纤，其零色散波长不在1550nm处，而在1525nm或1585nm处。 2）零色散光纤同时削减了色散效应和四波混频效应，所以非零色散光纤综合了标准单模光纤和色散位移光纤，有比较好的传输特性，特别适合于高密度的波分复用系统的传输。
G655
A(l) = 10lg p1 (dB)
p2
p1、p2分别为光纤注入端和输出端的光功率。 （ dB与dBm）
光纤损耗（衰减）的定义
若光纤是均匀的，则还可以用单位长 度的衰减即衰减系数α来表示：
a (l) = 1 A(l) = 1 10 lg p1 (dB / km)
L
L
p2
光脉冲注入光纤后，长距离传输后脉冲的宽 度被展宽
色散补偿技术
当前，发展比较成熟的、主流的色散补偿技术主要是采用色散补偿光纤（DCF）来进行色散补偿。其主要技术是在每个（或几个）光纤段的输入或输出端通过放置 DCF色散补偿模块（DCM），周期性地使光纤链路上累积的色散接近零，从而可以使单信道1550nm外调制光纤干线的色散得到较好的补偿。
因此，对于超长距离的光纤传输，现有的色散补偿技术可以相对较好的解决色散问题，对于超远距离的传输，其首要考虑的因素是光纤的衰减特性。
ps/nm·km
光纤通信技术及应用就业岗位
光纤通信技术及应用就业岗位一、光纤通信技术概述光纤通信技术是利用光纤作为传输媒介，通过光的全反射和衰减特性，将信息以光信号的形式进行传输的一种通信方式。
光纤通信技术具有高速传输、大容量、低损耗和抗干扰等优点，因此在现代通信领域得到了广泛的应用。
二、光纤通信技术的应用领域1. 电信运营商：光纤通信技术在电信基础设施建设和运营中起着重要作用，包括光纤网络规划、光缆铺设、光纤通信设备的安装和维护等岗位。
2. 互联网服务提供商：光纤通信技术在互联网接入和网络扩展中发挥着关键作用，相关岗位包括光纤网络工程师、光纤通信技术支持工程师等。
3. 企业通信网络建设：许多大中型企业需要建设自己的通信网络，光纤通信技术在企业网络建设中起着至关重要的作用，相关岗位包括企业光纤网络设计师、工程师等。
4. 政府和军事领域：光纤通信技术在政府和军事通信系统中具有重要地位，涉及到国家安全和通信保密，相关岗位包括光纤通信安全工程师、系统集成工程师等。
三、光纤通信技术相关的就业岗位1. 光纤通信工程师：负责光纤通信网络的规划设计、施工铺设、调试维护等工作，需要具备扎实的光纤通信技术知识和相关经验。
2. 光纤通信技术支持工程师：为客户提供光纤通信技术方面的支持和维护服务，解决技术问题和故障排除。
3. 光纤通信产品研发工程师：从事光纤通信设备和器件的研发工作，包括光纤器件设计、光纤通信系统集成等方面的工作。
4. 光纤通信项目经理：负责光纤通信项目的计划管理、资源调配和进度控制，需要具备良好的项目管理能力和团队协作能力。
5. 光纤通信销售工程师：负责光纤通信产品和解决方案的销售工作，需要具备良好的技术背景和销售能力。
四、光纤通信技术的就业前景和趋势随着信息社会的发展和5G、物联网等新兴技术的普及，光纤通信技术将发挥越来越重要的作用。
在未来，光纤通信技术相关岗位的需求将持续增加，同时也需要不断提升自己的技术能力和综合素质，才能适应行业的发展和变化。
光纤通信系统
形成光缆
5
中继器
中继器
由于光纤的传输损耗和散射 效应，光信号在传输过程中 会逐渐衰减，因此需要使用 中继器来放大和整形光信号，
以实现长距离传输
中继器通常由掺铒光纤放大 器(EDFA)和光-电-光转换器
组成
掺铒光纤放大器可以对光信 号进行放大，提高光信号的 能量
光纤通信系统主要由光发信机、 光收信机、光缆、中继器等组
成
2
光发信机
光发信机
光发信机是实现电信 号转换为光信号的设 备，主要由光源、驱 动电路和调制电路组
成
光源是发信机的核 心器件，目前常用 的光源有半导体激 光器和发光二极管
驱动电路的作用是 为光源提供足够的 电流，使其发出稳
定的光信号
调制电路的作用是 将电信号加载到光 信号上，实现电信
的可靠性和效率
5
绿色光纤：在光纤的制造和使用过程中，需要注重环保和 节能，推动光纤通信系统的绿色发展
光纤通信系统的关键技术和发展趋势
总的来说，光纤通信系统将继续向着高速、大容量、智 能化、环保等方向发展
未来，随着技术的不断进步和应用需求的不断增加，光 纤通信系统将会得到更加广泛的应用和推广，为人们提
光纤通信系统
-
1 概述 2 光发信机 3 光收信机 4 光缆 5 中继器 6 光纤通信系统的优点和缺点 7 光纤通信系统的应用和发展趋势 8 光纤通信系统的前景展望 9 光纤通信系统的关键技术和发展趋势
1
概述
概述
光纤通信系统是一种利用光波 在光纤中传输信息的通信方式
由于光纤具有传输容量大、抗 干扰能力强、传输距离长等优 点，光纤通信系统已成为现代 通信网的主要传输方式之一
光纤通信技术-第七章-光纤通信系统PPT课件
信号如何特殊，其传输系统都不依赖于信息 信号而进行正确的传输。
1. 扰码
为了保证传输的透明性，在系统光发射机 的调制器前，需要附加一个扰码器，将原始的 二进制码序列进行变换，使其接近随机序列。 它是根据一定的规则将信号码流进行扰码，经 过扰码后使线路码流中的“0”、“1”出现概 率相等，从而改善了码流的一些特性。但是它 仍然具有下列缺点：
2. 可以用再生中继，传输距离长。数字通信系 统可以用不同方式再生传输信号，消除传输 过程中的噪声积累，恢复原信号，延长传输 距离。
3. 适用各种业务的传输，灵活性大。在数字通 信系统中，话音、图像等各种信息都变换为 二进制数字信号，可以把传输技术和交换技 术结合起来，有利于实现综合业务。
4. 容易实现高强度的保密通信。只需要将明文 与密钥序列逐位模2相加， 就可以实现保密 通信。只要精心设计加密方案和密钥序列并 经常更换密钥， 便可达到很高的保密强度。
光纤部分可根据所传信号的质量要求、传 输距离、适用场合等指标选单模光纤、多模光 纤或其他特ห้องสมุดไป่ตู้光纤。
光接收部分则采用和光发射部分相反的操 作，将光信号转换为电信号，然后再进行解复 用，然后将基带信号送给相关用户。
7.1.2 光纤通信系统的分类
光纤通信系统根据不同的分类方法可以划分 为不同类型。 1. 按系统所用光纤类型可将光纤通信系统分为单模 光纤通信系统和多模光纤通信系统； 2. 按光纤通信系统应用的场合分为公用型光纤通信 系统和专用光纤通信系统，如专网中的电力光纤 通信系统，铁道光纤通信系统，军用光纤通信系 统等；
不能完全控制长连“1”和长连“0”序列的 出现；
没有引入冗余，不能进行在线误码检测； 信号频谱中接近于直流的分量较大。
光纤通信系统概述
第一章概述1.1 光纤通信的发展概况1.2 光纤通信的优点和应用1.3 光纤通信系统的组成21.1 光纤通信发展概况通信是指两个或多个实体之间交换信息的过程，而通信系统是该过程的具体实现。
一个实际的通信系统包括信息的采集、格式变换、传输和交换等过程所涉及的所有实体。
光通信是指利用某种特定波长（频率）的光波信号承载信息，并将此光信号通过光纤或者大气信道传送到对方，然后再还原出原始信息的过程。
广义上的光通信（Lightwave Communication）包括光纤通信（Optical Fiber Communication）和大气光通信/空间光通信（Free Space Optics）两大类，目前在通信领域内主要采用的是光纤通信方式。
3光纤通信发展主要历程远古时代；烽火台，狼烟传讯近代：旗语，灯光1880，A.G.Bell发明光电话60年代初，激光器的诞生70年代——面临挑战光源：能否制造出室温下连续工作的激光器？媒质：能否找到损耗足够低的传输媒质？4光纤通信的奠基人——高锟1966年，在英国标准电信实验室工作的华裔科学家高锟（C. K.Kao）首先提出用石英玻璃纤维作为光纤通信的媒质，为现代光纤通信奠定了理论基础。
高锟（Charles K. Kao）51970：光纤通信实用化的开端1970 年，美国康宁公司用超纯石英为材料，首先拉制出损耗为20dB/km 的光纤1970 年，美国贝尔实验室研制成功可在室温下连续振荡的镓铝砷（GaAlAs）半导体激光器，为光纤通信找到了合适的光源1977 年，GaAlAs激光器的寿命可达100 万小时，为光纤通信的商用化奠定了基础70 年代光源和光纤技术的快速成熟，为光纤通信的商用化打下了坚实的基础6光纤通信系统的发展第一代光纤通信系统850/1310 nm 多模系统，140Mb/s，30km第二代光纤通信系统1310nm 单模系统，1Gb/s，50km第三代光纤通信系统1550 nm 单模系统，2.5Gb/s，100km第四代光纤通信系统光放大器引入，数千km第五代光纤通信系统光孤子系统71.2 光纤通信的优点和应用1.2.1 光纤通信的优点1.2.2 光纤通信的应用81.2.1 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.泄漏小，保密性好4.节省有色金属5.抗电磁干扰能力强6.重量轻，可扰性好，易于施工9光纤通信系统具有巨大的传输容量光是频率极高的电磁波，传输中可以获得极高的信号频谱。
光纤通信系统的结构及各部分的作用
光纤通信系统的结构及各部分的作用一、引言光纤通信系统是指利用光纤作为传输介质的通信系统，具有高速、大带宽、抗干扰等优点，被广泛应用于现代通信领域。
本文将详细介绍光纤通信系统的结构及各部分的作用。
二、光纤通信系统的结构光纤通信系统主要由三部分组成：发送端、传输介质和接收端。
其中，发送端和接收端都包含了多个子模块。
1. 发送端发送端主要由以下几个子模块组成：（1）调制电路：将数字或模拟信号转换成适合光纤传输的电信号。
（2）激光器：产生高强度的激光束，将电信号转换成激光脉冲。
（3）调制器：将激光脉冲进行调制，使其能够传输数字或模拟信号。
（4）耦合器：将调制后的激光脉冲与光纤进行耦合，使其能够进入光纤中进行传输。
2. 传输介质传输介质即为光纤，是一种由玻璃或塑料材料制成的细长管道，用于传输光信号。
光纤主要由以下几个部分组成：（1）芯：光信号在其中传输的区域。
（2）包层：包裹芯的区域，用于保护芯。
（3）绝缘层：包裹包层的区域，用于保护整个光纤。
3. 接收端接收端主要由以下几个子模块组成：（1）解调器：将传输过来的激光脉冲进行解调，恢复出原始的数字或模拟信号。
（2）探测器：将激光脉冲转换成电信号。
（3）放大器：放大电信号以便进一步处理和使用。
三、各部分的作用1. 调制电路调制电路是将数字或模拟信号转换成适合光纤传输的电信号。
在数字通信中，调制电路通常采用PAM码或ASK码等技术；在模拟通信中，调制电路通常采用AM、FM或PM等技术。
调制电路的作用是将原始信号进行编码和调制，使其能够通过激光器产生激光脉冲。
2. 激光器激光器是产生高强度的激光束，将电信号转换成激光脉冲。
激光器的作用是将调制后的电信号转换成激光脉冲，以便进一步进行传输。
3. 调制器调制器是将激光脉冲进行调制，使其能够传输数字或模拟信号。
调制器的作用是将激光脉冲进行编码和调制，使其能够通过耦合器进入光纤中进行传输。
4. 耦合器耦合器是将调制后的激光脉冲与光纤进行耦合，使其能够进入光纤中进行传输。
光纤通信基本概念和分类
光纤通信基本概念和分类在现代信息社会中，通信发挥着重要的作用，而光纤通信作为一种高效的传输方式，正逐渐成为主流。
本文将从光纤通信的基本概念和分类两个方面进行探讨。
一、光纤通信的基本概念光纤通信是一种利用光信号进行信息传输的技术。
它基于光的全反射原理，通过光纤将信息信号转换为光信号，并在光纤中进行传输。
与传统的电信号传输方式相比，光纤通信具有带宽大、传输距离远、抗干扰性强等优势。
在光纤通信中，主要涉及三个关键组件：光源、光纤和接收器。
光源负责产生光信号，光纤则负责将光信号传输至目标地点，接收器则将光信号转换为电信号进行解码。
这三个组件协同工作，实现了信息的快速传输。
光纤通信的工作原理是基于光信号的调制与解调过程。
调制是将信息信号转换为光信号的过程，而解调则是将光信号转换为电信号并恢复原始信息的过程。
这一过程中，采用的调制解调技术主要有振幅调制、频率调制和相位调制等。
二、光纤通信的分类根据传输介质的不同，光纤通信可以分为单模光纤通信和多模光纤通信两种。
1. 单模光纤通信单模光纤通信使用的是单模光纤进行信息传输。
所谓单模光纤，是指光的传播只有一种模式，即仅能在光纤中传播一束光。
单模光纤的直径较小，常用0.8μm和0.2μm两种规格。
单模光纤通信具有传输距离远、带宽大、衰减小等优点，因此在远距离通信中得到广泛应用。
例如，长距离电话线路、地理信息传输等领域都采用了单模光纤通信技术。
2. 多模光纤通信多模光纤通信则使用的是多模光纤。
多模光纤是指光的传播存在多种模式，即可以在光纤中传播多束光。
多模光纤的直径较大，常见规格为50μm和62.5μm。
相比于单模光纤通信，多模光纤通信的传输距离较短，衰减较大，但其制造成本较低，适用于距离较短、带宽要求不高的通信场景。
例如，局域网、广域网等都常采用多模光纤通信技术。
三、结语光纤通信作为现代通信领域的重要技术之一，改变了人们信息传输的方式，提升了通信网络的效率和可靠性。
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Unipolar and bipolar coding
RZ and NRZ coding
光纤通信中的码型
以2.048Mbit/s为基础的PDH数字系列的码形及速率
器
LD
LD
件 (GaAlAs) (InGaAsP)
PIN-FET
检 Si-APD (InGaAs)
测
器 Si-PIN
APD
件
(InGaAs或
Ge)
单模光纤
1.31μ
1.55μ
LD (InGaAsP)
LED (InGaAsP)
PIN-FET (InGaAs)
APD (InGaAs或
Ge)
LD (InGaAsP)
低速 电信号
复用
高速 电信号
光发送 单元
光信号
光信号
光接收 单元
高速 电信号
低速 电信号
解复用
低速 电信号
高速 电信号
解复用
光接收 单元
光信号 光信号
光发送 单元
高速 电信号
低速 电信号 复用
数字光发送机的基本组成包括均衡放大、码型变换、复用、 扰码、时钟提取、光源、光源的调制电路、光源的控制电路 （ATC和APC）及光源的监测和保护电路等。
4.1.2 产品 Cisco ONS 15302
ONS 15302是一种集成型多业务接入设备。借助其与 SDH光纤网络连接的STM-1光上行链路，多业务接入网络可以 扩展到客户端，这样，ONS15302就可以汇集分支机构间连接、 互联网接入、和语音和数据流量。
ONS 15302将以太网与TDM流量结合在一起，沿SDH STM-1帧结构内的TDM通道（VC）传输以太网流量。以太网通 道的带宽最高可以配置为63个VC-12。
HDB3
HDB3
HDB3
CMI
30
120
480
1920
2）同步数字体系（SDH）
所谓SDH是一套可进行同步信息传输、复用、分 插和交叉连接的标准化数字信号的结构等级。
SDH网络则是由一些基本网络单元（NE）组成的， 在传输媒质上（如光纤、微波等）进行同步信息传输、 复用、分插和交叉连接的传送网络。
ONS 15302还具备第2层交换功能，可以将本地 10/100BaseT以太网接口映射到VC-12容器中，利用WAN模 块实现点到点或点到多点传输。
TP-LINK 百兆光纤模块卡系列 TL-SM201系列
TL-SM201系列百兆模块卡与TP-LINK交换机配合，通过 光纤或双绞线传输，可以扩展局域网网络的传输距离，适合于 大中型局域网的扩展和互联。模块体积小，安装于交换机内部， 使用交换机内部供电，安装、使用简便。模块卡前面有指示灯， 可显示相应百兆模块卡的工作状态，方便用户监视和使用。
光纤通信系统概述、 分类及应用场合
光纤通信系统可按波长、传输码率、光纤类型、 光电器件类型以及应用场合来分类。
4.0.1 数字通信制式 1）准同步数字体系（PDH）
数字系列等级 接口码速率
(Mb/s) 接口码型
话路数
基 群 二次群 三次群 四次群 2.048 8.448 34.368 139.264
4.2 光接收机
4.2.1 基本原理
前置 主 均 定时
解
放大 放 衡 判决
码
大
偏压 控制
AGC
定时 提取
4.2.2 基本电路
➢ 光检测和前置放大电路 ➢ 主放大电路 ➢ 均衡放大电路 ➢ 基线处理 ➢ 定时再生 ➢ 输出电路
4.3 线路码型
为什么编码？ 1）为使接收再生电路把相位或频率锁定到信号定时上； 2）光接收机采用电容耦合，接收机不能对直流或低频 分量响应，使长连信号的幅度逐渐下降，经判决电路会 产生误码。
它的基本网元有终端复用器（TM）、分插复用器 （ADM）、同步数字交叉连接设备（SDXC）和再生中 继器（REG）等。
SDH采用一套标准化的信息结构等级，称为同步 传送模块STM-N（N=1，4，16，64，）。
N值
记号
速率Mb/S
路数
1
STM - 1
155.520
2016
4
STM - 4
602.080
（1）均衡放大：补偿由电缆传输所产生的衰减和畸变。 （2）码型变换：将HDB3码或CMI码变化为NRZ码。 （3）复用：用一个大传输信道同时传送多个低速信号的过程。 （4）扰码：使信号达到“0”、“1”等概率出现，利于时钟提取。 （5）时钟提取：提取PCM中的时钟信号，供给其它电路使用。 （6）调制（驱动）电路：完成电/光变换任务。 （7）光源：产生作为光载波的光信号。 （8）温度控制和功率控制： 稳定工作温度和输出的平均光功率。 （9）其他保护、监测电路：如光源过流保护电路、无光告警电 路、LD偏流（寿命）告警等。
光纤通信使用的码型： NRZ加扰码 mBnB CMI 0 — 01 1 — 00或11
1
1
0
1
0
0
0
0
1
A
Ts
NRZ码
a 0
单极性
A
b 归零码
0
A
双极性
0
c 非归零码
－A
A
双极性
0 －A
d 归零码
A 0
e Manchester
－A
码
A
0
f AMI码
－A
A 0
g HDB3
－A
图 3-4 几种典型基带信号的波形图
8064
8
STM - 8
1244.160
16128
12
STM - 12 1866.240
24192
16
STM - 16 2488.320
32256
ห้องสมุดไป่ตู้64
STM - 64 9953.280
129024
4.0.2 工作波长和器件
光 纤
多模光纤
波 长
0.8μ-0.9 μ
1.3μ
光 LED
LED
源 (GaAlAs) (InGaAsP)
Agilent HFCT-5914ATL Single Mode Laser Transceivers for Gigabit Ethernet and iSCSI Applications at 1.25 Gb/s
10/100M自适应光纤收发器
10/100M自适应光纤收发器通过10BASE-T或 100BASE-TX到100BASET-FX之间的光电转换，可 以将传统的10M以太网或100M快速以太网通过快速 以太网光纤链路扩展到110km的范围。
PIN-FET (InGaAs)
APD (InGaAs或
Ge)
4.0.3 应用 1）市话局间中继干线系统
一般开通34Mb/S 140Mb/S 2）长途干线系统
一般开通2.5Gb/S 10Gb/S 3）光纤局域网
4）光纤用户接入网
4.1 光发射机
4.1.1 原理框图
光端机主要由光发送机、光接收机和辅助电路三大部分组成。