光纤参数对光通信的影响
光纤参数对光通信的影响
光电信息科学系光信息科学与技术专业
122662011055 施少智指导教师苏宝玺杨文琴
【摘要】光纤通信技术的问世与发展给世界通信业带来了革命性的变革。特别是经历近年的研究开发光纤、光缆、器件系统的品种不断更新性能逐渐完善,已使光纤通信成为信息高速公路的传输平台。为了满足现代通信系统的需求，需对系统的传偷性能进行规划和设计。本文介绍光纤的种类及发展史，并通过实验验证光纤的衰减、色散、数值孔径及连接错位对光通信的影响以及对其进行改善，以这些信息作为指南，对于实施光纤通信设计的人员十分有用，同时，也有利于系统分析人员对系统的质量及效果进行预判。
Abstract:With the advent of optical fiber communication technology to the world telecommunication industry has brought the revolutionary change。Especially in recent years, the research and development of optical fiber, optical cable, device varieties constantly updated performance of the system gradually perfect, the optical fiber communication has also become the information superhighway transmission platform.In order to meet the requirements of modern communication system, need to steal transfer performance of system planning and design. This paper introduces the history of optical fiber, and expounds the attenuation, dispersion of the fiber, the influence of the numerical aperture of optical communication.With this information as a guide, for the implementation of optical fiber communication design personnel is very useful, at the same time, also is helpful
for the system analyst on the system of the quality and effect of anticipation.
【关键词】光纤通信系统；光纤参数；光纤损耗；光纤色散；光纤数值孔径
Key Word： Fiber Optical Communication System；parameters of optical fiber； fiber loss；
optical fiber dispersion
目录
1光纤通信的概述...................................................... 错误！未定义书签。
1.1光纤通信的概述.................................................... 错误！未定义书签。
1.2 光纤通信技术的研究意义 (3)
1.3 光纤通信发展史 (4)
1.4光纤的分类 (5)
2 光纤参数及其对光通信的影响 (6)
2.1 光纤的衰减及衰减系数 (6)
2.2 光纤的色散 (13)
2.3 光纤的数值孔径 (10)
2.4 光纤连接错位对光通信的影响 (18)
3 光纤通信技术的应用 (19)
3.1 光纤通信技术在电力通信领域的应用 (19)
3.2 光纤通信技术在广电行业的应用 (20)
3.3 光纤通信技术在军事领域中的应用 (20)
4 结语 (21)
参考文献 (22)
1.光纤通信的概述
1.1光纤通信的概述
光纤通信是指以光波为载体，利用纯度极高的玻璃拉制成极细的光导纤维，以光导纤维作为传输的媒介，然后通过光电变换，运用光来传输信息的通信系统。光纤主要分为三个部分，即内芯、包层以及图层。内芯的直径一般在几微米到几十微米之间，包层主要是指内芯外面的一层，其主要目的就是为了保护光纤不受损害。在平常生活中见到的光线系统并不是单根的光纤，而是由许多光纤聚集在一起形成的光缆。光纤是由玻璃材料制成的电气绝缘体，因此即使接地也不会发生回路的现象。
光纤通信系统通常由电发射机、光发射机、光接收机、电接收机和由光纤构成的光缆等组成。如图1-1。光纤通信因其具有的大容量通信、远距离传输、信号串扰小、保密性能好、抗电磁干扰、传输质量佳、尺寸小、重
量轻、难于窃听、光缆适应性强、寿命长，备受业内人士青睐，发展非常迅速。目前光纤光缆已经进入了有线通信的各个领域，成为通信发展的主流。
图1-1 光纤通信系统基本组成图
1.2光纤通信技术的研究意义
随着社会的发展，人们对信息的需求呈指数上升，全球数据业务量几乎半年左右就翻一番。例如，IP网络（Internet）从20世纪90年代开始进入一个大发展时代，其用户数以165%的年增长率在全球扩展，到2014年上网用户数已达30亿左右，称为当前网络通信业务的主要增长因素。20世纪80年代光纤通信技术成熟并广泛应用，已经和正在为信息的扩容和IP网络的发展起着巨大的推动作用，面对广大用户对通信网络容量提出更高的要求，即为了满足数据通信大容量的需求，最佳的方案就是利用光纤给人们提供的约512THz巨大潜在带宽资源，将信息进行无阻赛的传输和交换，促使光纤通信的发展速度不仅超过了摩尔定律所限定的交换机和路由器的发展速度，而且超过了数据业务的增长速度，而成为支撑通信业务量增加最重要的技术。
伴随中国城镇化等宏观经济政策调整，我国城乡每年旧城改造和新屋建设达到20多亿平方米，至少可以容纳 2000 万户新居或数百万个企业，为光宽网建设提供了几乎海量的外在条件。伴随信息化社会的发展，人们随时随地办公、生活、学习、购物、娱乐的内在需求日益凸现，建设安全的全光信息网络已经提升为国家战略。科学技术水平提升使光纤通信技术提供的服务质量能够不断的满足人们的要求。电信光纤通信技术发展趋势优势明显，传输速度快、传输容量扩大，并且在长距离下实现信息容量提升、完善全光网络系统。在未来、光纤通信技术发展状况下信息数据传输水平会在网络系统发展下实现高速发展。光纤通信技术发展具有重要的现实应用意义。
1.3光纤通信的发展史
1.3.1光纤通信系统发展至今经历四代升级[1]
第一代通信系统：1966～1976年是开发期，实现了短波长低速率多模光纤通信，波长为850nm，速率为
34Mbit/s或45Mbit/s，衰减为1.5dB/km，无中继通信距离约10km。
第二代通信系统：1976～1986年，以提高传输速率和增加传输距离为目标。采用1310nm和1550nm波长，单模光纤，速率为140～565Mbit/s，衰减为0.85dB/km，无中继通信距离为60km左右。
第三代通信系统：1986～1996年，核心目标是超大容量与超长距离的传输。采用1550nm的长波长激光器，单模光纤，衰减为0.4dB/km，无中继通信距离为200km左右，速率可达2.5～10Gbit/s。
第四代光纤通信系统：前三代的传输系统主要特征是在一条光纤里传输一个波长。随着技术的发展，能够多个波长复用在一起传输，因此增加频带利用率的WDM技术很快得以运用。所以，采用光放大器WDM传输系统形成了第四代光纤通信系统。
1.3.2我国光通信的发展历程
1977年，中国第一根短波长、阶跃型光纤诞生。
1981年，开发出光纤通信用长波长光器件。
1985年，汉宁PDH40Mbit/s光缆通信系统第一个以光纤为主的干线传输网。
1993年，第一套565Mb/s PDH设备诞生。
1996年，第一套2.5GSDH设备诞生。
1997年，第一套DWDM系统诞生。
1999年，第一套10GSDH系统和32X2.5GDWDM系统诞生。
2000年，第一套32X10GDWDM系统诞生，在国内首次开发出DXC、OADM设备。
2001年，全球第一套互联互通的全光网络设备诞生并开通实际工程。
2002年，第一套1.6TDWDM系统诞生。
2003年，第一套有完全知识产权的超长距离光传输系统（ULH）诞生。
2004年，第一套具有商用水平的WDM ULH 和EPON系统、第一个实质性FTTH工程和第一个运营成功的国产FTTH工程诞生。
2005年，中国第一个Tbps级DWDM（80X40G DWDM传输系统）诞生。
2008年，中国成功研制出100G波分样机，在40G下一代技术领域获得突破性进展。
2009年，3G发牌带来的中国通信业投资热，中国光通信工业走向全面景气。
2010年，中国光器件商在10G PON模块研发和产业化上取得重大进展，部分已经开始批量出货。
中国光纤通信经过了多年艰苦发展，目前已成为世界第一大光纤需求国、制造国和预制棒进口的国家。
1.4光纤的分类
1.4.1单模光缆
单模光纤(Single Mode Fiber)：中心纤芯很细(芯径一般为9或10μm)，只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但还存在着材料色散和波导色散，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。
后来发现在1310nm波长处，单模光纤的总色散为零。从光纤的损耗特性来看，1310nm正好是光纤的一个低损耗窗口。这样，1310nm波长区就成了光纤通信的一个很理想的工作窗口，也是现在实用光纤通信系统的主要工作波段。1310nm常规单模光纤的主要参数是由国际电信联盟ITU－T在G652建议中确定的，因此这种光纤又称G652光纤。
上面提到由于OHˉ（水峰）的吸收作用，900~1300nm和1340nm~1520nm范围内都有损耗高峰，该现象称为水峰。目前美国康普公司提供的TeraSPEEDTM零水峰单模光缆，正解决了此问题，TeraSPEED 系统通过消除了1400nm 水峰的影响因素, 从而为用户提供了更广泛的传输带宽, 用户可以自由使用从1260nm 到1620nm 的所有波段, 因此传输通道从以前的240增加到400，性能比传统单模光纤多50%的可用带宽，为将来升级为100G 带宽的CWDM 粗波分复用技术打下了坚实的基础，TeraSPEED 解决方案为园区/城市级理想的主干光纤系统。
同时，由于G.652.D 是单模光纤的最新的指标，是所有G.652级别中指标最严格的并且完全向下兼容的。如果，仅指明G.652意味着 G.652.A 的性能规范，这一点应特别注意。TeraSPEED 光纤超过所有的指标均满足 G.652.A, .B, .C和.D 的性能规范，如下表：
表1-2 各型号光纤各波长的损耗
而我们对于单模光缆的选型建议如下：
A．从传输距离的角度，如果希望今后支持万兆传输，而距离较远应考虑采用单模光缆。
B．从造价的角度，零水峰光缆提供比单模光纤多50%带宽，而造价上又相差不多，事实上美国康普公司目前已经不提供普通单模光纤，只提供零水峰光纤这样的更高性能的产品给用户。
1.4.2多模光缆
多模光纤(Multi Mode Fiber) －芯较粗(50或62.5μm)，可传多种模式的光。但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。如下表，为多模光缆的带宽的比较：
表1-3 最小模式带宽
提到万兆多模光缆，需要作些说明，光纤系统在传输光信号时，离不开光收发器和光纤。因传统多模光纤只能支持万兆传输几十米，为配合万兆应用而采用的新型光收发器，ISO/IEC 11801制定了新的多模光纤标准等级，即OM3类别，并在2002年9月正式颁布。OM3光纤对LED和激光两种带宽模式都进行了优化，同时需经严格的DMD测试认证。采用新标准的光纤布线系统能够在多模方式下至少支持万兆传输至300米，而在单模方式下能够达到10公里以上（1550nm更可支持40公里传输）。
2.光纤的参数及对光纤通信的影响
2.1光纤的衰减及衰减系数
2.1.1光纤的衰减及衰减系数的概述
光纤的衰减是指光信号沿光纤传输时，光功率的损耗，在不同的波长(入)上其损耗是不同的。其定义是为
12()10l (g ())P A P λλλ??
= ?
?? (21)-
其中P 1(λ)、P 2(λ)分别为注入端和输出端的光功率;衰减的单位是dB 。它是影响光纤通信系统中继距离的一个重要因素。
衰减系数则是指对于稳态条件下的均匀的光纤，其单位长度上的衰减，因此衰减系数的单位是dB/km 。对于
稳态条件下的均匀光纤，可以定义单位长度衰减（即衰减系数）α（λ）为：
()()A L λαλ= ()
dB km
(22)-
式中:L 为光纤长度，单位为km ，光纤的衰减系数α（λ）是一个与长度无关但与波长有关的参数。 在口常工作中我们也常把衰减系数简称为衰减。其中所谓的均匀光纤，也就是要求光纤中的模功率达到近似稳态分布。因此，在口常测量中，我们常用长光纤激励法在被测光纤中激励出近似的稳态模功率分布，也就是利用一根长光纤(500～1000米)接在光源和被测α光纤之间作为尾纤来产生模耦合。
2.1.2光纤耦合及耦合效率测量
耦和效率：耦合入光纤的光功率于输出端光线的总功率之比。
F
s P P η=
(23)-
( F P
为耦合入光纤的功率，s P 为输出端光纤的功率) 耦合效率取决于和光纤连接的光纤类型和
耦合的实现过程。
图 2-1 光纤耦合的简单原理图
耦合效率受光源辐射的空间分布、光源发光面积以及光纤收光特性和传输特性等因素的影响。耦合方式分为直接耦合和透镜耦合，其中，针对半导体激光器，透镜耦合又包括：a 端面球透镜耦合：将光纤端面做成一个半球形，端焦距透镜的作用；b 柱透镜耦合：柱透镜可将半导体激光器出射的椭圆光变成圆形光；c 凸透镜耦合：如图3.1所示，将激光器放于凸透镜的焦点上，然后用另一凸透镜将平行光汇聚带光纤端面上。本实验用40倍显微物镜实现透镜功能，后端焦距在1mm 左右。
激光器 透镜 透镜 光纤
图2-2 凸透镜耦合方式示意图
实验步骤
1、按图3.2搭建实验光路，调整激光器、物镜（40倍）、光纤输入端，使他们在同一水平线上；
12
34
光纤
图2-3 光纤耦合实验
注：1激光器；2物镜；3五维调节系统；4功率计。
2、打开激光器，调整物镜，使物镜后出射光打在光纤输入端正中心；
3、调整五维调整架
A．调整上、下、俯、仰旋钮，使光纤后端输出功率达到最大值；
B．调整平移台，使物镜与光纤输入端距离拉近；
C．重复“A”“B”两步，直到输出功率达到最大值。此时，物镜前端与光纤输入端陶瓷插芯的距离在1mm以内
4、测量激光器的输出功率、光纤输出功率，计算光纤的耦合效率；
调节方法：当物镜与光纤的陶瓷插芯距离较远时，主要调节的是上下、左右旋钮；而当物镜与光纤的陶瓷插芯距离足够近时，应该调节俯仰旋钮，此时的上下、左右旋钮对耦合效率的影响很
小。
表2-1单模光纤和多模光纤耦合效率实验数据
单模多模输入功率P1 （mW）300.0 292.3
输出功率P2 （mW）262.4 261.8 262.9 210.1 212.5 211.2 耦合效率 （%）87.5 87.3 87.3 71.9 72.7 72.3
平均耦合效率87.37 72.30 如表所示，在光纤传输和传感技术中，各部件的耦合是一个重要的环节。因为光纤本身的损耗降低后，光无源器件与光纤、光纤与光纤、光源与光纤以及光探测器与光纤耦合引起的损耗显得更加重要。耦合损耗是光纤传输和传感系统中的一个重要的参数。
，
2.1.3光纤损耗的测量
为了研究光纤衰减对光纤通信的影响，测量衰减参数，我们常采用截断法测量光纤的衰减。
截断法测量光纤衰减的方法是在稳态注入条件下，首先测量整根光纤的输出功率P 2；然后，保持注入条件不变，在离注入端约1km 处切断光纤，测量此短光纤输出的光功率P 1。其计算公式：
1210
log P P L α??=-
???
()
dB km
(24)-
其中P 1、P 2分别代表截断前和截断后光纤透射功率；L 为光纤的长度。测量装置简图如图2-4所示;
图2-4 测量光纤传输损耗示意图
截断法(也叫剪断法)是测量衰减的基准测试法。它的测量精度较高，但是由于它在测量时要剪断数米光纤，对被测光纤有破坏性，以前一般不常用，只是在测量有争议时，才用它作为判断的主要依据。但是近年来一些光纤厂逐渐开始采用此方法，如长飞光纤光缆公司和鑫茂科技(原天大天财)公司等[2]
。
2.1.3光纤衰减系数实验数据及分析 本实验采用多模光纤测量，测得数据如下： L=0.001km
表2-2 光纤衰减系数实验数据
组1
组2
组3
组4
组5
平均值
P 1（nW ） 198.40 201.29 199.55 200.12 198.28 199.53
P 2（nW ） 198.51 201.41 199.67 200.23 198.40 199.64
α（dB/km ） 2.407 2.588 2.611 2.387 2.638 2.526
该光纤的平均衰耗系数为α=2.526dB/km ，则意味着经过一公里光纤传输后，则P 1/P 2= 100.0002526
≈1.0006，
其光信号功率值减小了0.6%。长度为L 公里的光纤总的衰耗值为A=αL 。由此可见，光纤损耗是限制通信性能主要原因之一，是限制发送机和接收机之间的最大传输距离的主要原因。衰减直接影响到光纤通信中继站的建设距离，中继站的数量对光缆施工、维护及运营成本影响非常大。光纤的性能已经成为电信运营商及光缆生产制造厂家非常关心的问题。
2.1.4延长光纤传输系统传输距离的方法
功率计
光纤
532nm 激光器
物镜
光纤五维调节架
距前端1m 处切断
光放大器是光纤通信系统中能对光信号进行放大的一种子系统产品。主要包括半导体光放大器、掺稀土元素光纤放大器、非线性光放大器半导体激光放大器。掺饵光纤放大器是掺稀土元素光纤放大器一种，它比其它光放
大器更加引人注目，是所有光放大器中最为常用的[3]
。
EDFA 主要由掺饵光纤（EDF ）、泵浦光源、波分复用器（WDM ）、隔离器（Isolator ）等组成，EDFA 的内部按泵浦方式分为三种最基本的结构，即同向泵浦、反向泵浦和双向泵浦。
同向泵浦，信号光与泵浦光以同一方向从掺铒光纤的输入端注入，如图2-5所示：
反向泵浦，信号光与泵浦光从两个不同方向注入进掺铒光纤，如图2-2所示：
图2-6 EDFA 结构示意图
双向泵浦，它是同向泵浦和反向泵浦同时泵浦的一种结构，如图2-3所示：
图2-7 EDFA 结构示意图
EDFA 的工作原理： Er 3+能级图及放大过程：掺铒光纤放大器之所以能放大光信号的基本原理在于Er 3＋
吸收泵浦光的能量，由基态4
I 15/2跃迁至处于高能级的泵浦态，对于不同的泵浦波长电子跃迁到不同的能级，当用980nm 波长的光泵浦时，
如图2-4所示，Er ＋3从基态跃迁至泵浦态4
I 11/2。由于泵浦态上的载流子的寿命只有1μs ，电子迅速以非辐射方式由泵浦态豫驰至亚稳态，在亚稳态上载流子有较长的寿命，在源源不断的泵浦下，亚稳态上的粒子不断累积，从而实现粒子数反转分布。当有1550nm 的信号光通过已被激活的铒光纤时，在信号光的感应下，亚稳态上的粒子以收集受激辐射的方式跃迁到基态，同时释放出一个与感应光子全同的光子，从而实现了信号光在掺铒光纤的传播过程中不断放大。在放大过程中，亚稳态上的粒子也会以自发辐射的方式跃迁到基态，自发辐射产生的光子也会被放大，这种放大的自发辐射（ASE ：Amplified Spontaneous Enission ）会消耗泵浦光并引入噪声。
Er fiber WDM Isolator Isolator Signal 980nm Pump LD 图2-5 EDFA 结构示意图 OUTPUT Signal Isolator WDM Er fiber 980nm Pump LD OUTPUT Isolator
Signal
980 pump LD Isolator
Er fiber
WDM
WDM
Isolator
980 pump LD
OUTPUT
980nm
1480nm
1520-1570nm
4I 11/2
4I 13/2
4I 15/2
2.EDFA 的基本性能
EDFA 中，当接入泵浦光功率后，输入信号光将得到放大，同时产生部分ASE 光，两种光都消耗上能级的铒粒子。当泵浦光功率足够大，而信号光与ASE 很弱时，上下能级的粒子数反转程度很高，并可认为沿掺铒光纤长度方向上的上能级粒子数保持不变，放大器的增益将达到很高的值，而且随输入信号光功率的增加，增益仍维持恒定不变，这种增益称为小信号增益。
在给定输入泵浦光功率时，随着信号光和ASE 光的增大，上能级粒子数的增加将因不足以补偿消耗而逐渐减少，增益也将不能维持初始值不变，并逐渐下降，此时放大器进入饱和工作状态，增益产生饱和。饱和增益值不是一个确定值，随输入功率和饱和深度以及泵浦光功率而变。
增益：输出端口的信号功率与输入端口的信号功率的比值，以dB 表示。（增益包括输入光纤跳线和输入口之间的连接损耗；并且实验中需要假定跳线与用作EDFA 输入输出端口的光纤同类；同时需要注意从信号光功率中排除ASE 噪声功率）。
()()in ASE out P P P G -=10log 10 (25)-
小信号（线性）增益：
图2-8 Er ＋3
的能级图
51015
20
25-55
-45
-35
-25
-15
-5
5
输入功率（Pin/dBm）
增益（G /d B ）
3
4
5
6
7
噪声系数（N F /d B ）
图2-5 典型EDFA 的增益、噪声系数与输入功率的关系
EDFA 工作在线性范围区时的增益，（这时在给定的信号波长和泵浦光功率电平下，它基本上与输入信号光功率无关）输出与输入信号光功率之比，不包括泵光和ASE 光。
()()in ASE out P P P G -=10log 10 (26)-
式中P in 和P out 是被放大的连续信号光的输入和输出功率，P ASE 是放大的自发辐射噪声功率。图2-3中可以认为线b 的左侧是EDFA 的线性工作区，即小信号工作区，右侧是饱和工作区。在实际测量的中，由于P out 中会含有一定的P ASE ，所以在P in 很小的情况下，计算的增益偏大，当输入功率增大，使得P out 远远大于P ASE ，计算结果就相当精确了。
饱和输出功率：增益相对小信号增益减小3dB 时的输出功率称为饱和输出功率，在本实验中通过作图法得到。 测量EDFA 的增益曲线方法：
接通EDFA 测试仪电源，稍候（大约5分钟）至稳定工作状态。按照图2-9，
DFB 光源；隔离器（Isolator ）；EDFA 测试仪；光可变衰减器（Turnable Attenuator ）；光固定衰减器（Fixed Attenuator ）；跳线（Jumper Cable ）；光功率计
a 、测量信号功率，如图中虚线所示，跳过EDFA ，将两个隔离器连接起来，调整衰减器到合适值，功率计上显示的读数可以认为是EDFA 的输入功率。
b 、如图，在b 点断开（EDFA 无输入），EDFA 输出端按图依次连接，功率计上的读数可以认为是通过滤波器带宽内的ASE 功率。
c 、将第一个隔离器的输出接到EDFA 的输入端，此时功率计上的读数可以认为是放大后的信号和ASE 的混合功率。 a
b
图2-9 实验装置示意图 b a
1550nmDFB Attenuator1 Isolator 1 Isolator 2 Attenuator2 Filter EDFA OUT IN
Power meter
注意：衰减器2不一定使用，但是当放大器放大后的信号超出8mw 以后，功率计的读数将会因为接近饱和而不准确，所以此时需要加入衰减器2，但衰减器2需要标定一下（把功率调低，测量有衰减和没有衰减的准确读数，两个相除可以得到衰减器2的衰减倍数），测量时应该记录实际值（即读数×衰减倍数，否则NF 将不正确。 调整衰减器（通常5～10倍一个点），重复a 、b 、c 步骤，用功率计测量并记录信号光的输入功率P in ，同时对应每一个输入功率值，都要测得一个经过EDFA 的放大后输出功率P out ，同时测量每组衰减状态下EDFA 的输入悬空，输出接光功率计，测得EDFA 的自发辐射噪声功率P ASE ；并将实验数据填入表2-2中，并通过公式2计算出各个输入功率下的增益值G 。
。
表2-3 EDFA 增益实验数据
如表所示，光信号通过EDFA 后能有效的放大，增强光信号功率，即可延长。工作在低损耗的波长1550nm 窗口，并能对其较宽的带宽范围内提供均衡和稳定的增益特性等优点，淘汰了传统再生中继的光一电一光转换，是一种理想的光纤放大器。采用光纤放大器后，经过多分支后，用户仍可正常接收。
2.2光纤的色散
2.2.1色散的概念
所谓色散是指光脉冲信号中不同波长或不同模式在光纤中的传播速度不同而到达光纤终端的传播时间有先有后，产生群时延差，引起输出光脉信号展宽的物理现象。
2.2.2 色散的分类
单模光纤主要有材料色散、波导色散和折射率分布色散三种。
从理论上讲，单模光纤在理想情况下是只传播基模HE,;一个模的光波导，无其它模式，故不存在模式色散。但是实际光纤制造不可能理想均匀，具有椭圆度和因弯曲、扭转等产生的剩余应力，从而发生局部双折射的极化问题，使HE,;产生极化正交的HE-x , HE-Y 的双模传输，二者速度不同，出现时延差，得到“模色散”一偏振色散。不过这一色散一般很小，只在极高速通信中才有影响。通常只讨论主要的三种:
(1)材料色散是由于光纤材料引起的色散。材料色散产生的物理原因是因为光纤材料本身的折射率因波长而异，使组成光信号的各波长成份在光纤传播的群速度不同，产生群时延差，引起输出光脉冲波形展宽的物理现象。经长度为L 的光纤的光信号脉冲展宽d m τ为:
d m dm L τδλ= (27)-
光源波长 （nm ） 编号 输入功率
P in （dBm ） 输出功率 P out （dBm ） 噪声功率 P ASE （dBm ） 增益 G （dB ） 1310
1 12.38 16.87 -23.31 5.11
2 2 12.39 16.88 -23.28 5.107
3 12.40 16.87 -23.29 5.10
4 4
12.40 16.89 -23.29 5.105 1550
5 11.53 19.02 -49.58 7.745 6
11.53
19.04
-49.60
7.747
7 11.52 19.03 -49.61 7.751 8 11.56 19.02 -49.60 7.735
式中dm 一单位光纤长度的材料色散，8}一光脉冲谱宽。
(2)波导色散是由于光波导结构参数而决定的，故又称结构色散。它是对一个模式而言的色散。所谓波导色散，这是由于纤芯和包层的折射率不同，造成输出光脉冲波形展宽的物理现象。
光信号功率在单模光纤中传输与多模光纤不同，除绝大部分光功率在纤芯中传输外，总有一小部分光功率在色层中传输。当纤芯和色层的折射率相差甚小时，在界面的全反射现象将以部分光能向色层渗入的方式发生。而且这种渗入的比例因波长而异，和材料色散相反，波长越长的光，渗入色层的比例越大，光传播路径越长，到达光纤末端经历的时间越长，相当于速度慢;波长越短的光，渗入色层的比例越小。传播路径越短，到达光纤末端的历时亦越少，相当速度快;于是波长不同的光信号产生了群时延差，引起脉冲展宽。所以，波导色散是由于光向色层渗入发生的物理现象。
在多模光纤中波导色散远小于模式色散。但在单模光纤它可以和材料色散相比拟，虽然材料色散比波导色散一般要大一两个数量级占主导地位，仍不可忽视。
从上述分析可知，材料色散和波导色散均受光波波长所左右，故又合称波长色散。
(3)折射率分布色散:它是因纤芯和包层的折射率差随光频改变而发生的色散。很小，一般略而不计。 单模光纤的总色散d 等于材料色散d 、波导色散dw 、折射率分布色散dA 的代数和:
A d d dm d d dm d d τ
ωωλ=
=++≈+ (28)-
在一定范围内，波导色散与材料色散具有相反的符号。只要巧妙选择某个特定中心波长点，就能使材料
色散抵消波导色散而实现总色散为零，此时对应的波长叫零色散波长。
由于波导色散与光纤的相对折射率差、芯径、折射率分布形状有密切的关系，对光纤某一模式的传播特性是纤芯半径同波长比值的函数。所以，常用改变光纤结构和折射率分布的方法来改变波导色散的大小和符号，达到调节零色散波长移位之目的。
2.2.3色散对光通信的影响 光纤的色散会使光脉冲信号展宽，限制了光纤通信系统的传输速率即光纤带宽或容量和再生中继段长度，成为高速率大容量长距离光纤系统十分重要的问题。在相同的功率代价下，色散容限与速率的平方成反比。传输速率越高，脉冲的展宽越迅速，色散容限也变得越小。在1 dB 功率代价下，传输速率为2._5 Gb/s 信号的色散容限约为16,000 ps/nm ，传输速率为10 Gb/s 信号的色散容限约为1,000 ps/nm ，而传输速率40 Gb/s 信号的色散容限变得更小，只有62 ps/nm 。色散及非线性效应的综合作用，使得系统对光纤链路的残余色散变得更加敏感[4]
。
1.用时域特性来描述色散效应对通信速率和传输距离的限制:
光纤色散是光波信号出现畸变的重要原因，在传数字信号时表现为光脉冲时间展宽，即光脉冲的上升时间和下降时间加大。码速越高，要求光纤系统总的上升时间越小。但光脉冲传输距离越远，脉冲展宽越厉害。而且伴随信号码速的不断增大，二相邻光脉冲间距变小。因此，当光脉冲展宽到一定程度，便会使码元前、后重叠，变得难于分辨，引起严重码间干扰，造成光接收机灵敏度降低。所以，单模光纤的色散使光脉冲变形展宽，不仅限制了信号比特率的更大提高，而且似衰减一样还限制了高码速率光纤系统的再生中继段长度。
2.用光纤频域特性描述色散效应对光通信系统带宽的限制:
从频域观点看，光纤系统即是一个有一定带宽的网络。它除受光发机和接收机制约外，还受光纤长度和码速的影响。光纤越长相当于带宽越窄;信号码速越高，表示信号中高频分量越大，占有的频带越宽。当码速高到某一程度时，光脉冲经光纤传输一定距离，会有相应的信号频率成分量被抑制掉，即输出光信号产生了频率失真，表现在波形上即为脉冲展宽。色散与带宽的数学表达式可写成:
441
()dt f d L λδλ=
??
(29)-
式中d λ一色散系数，单位用ps/nm ·km 表示， δλ一光源谱宽，单位为nm, L 一光纤长度，单位为km
从(2-7)式明显看出，光纤通信系统的带宽或码速亦即通信容量和光纤色散成反比。 2.2.4在实际工程设计应用中减少小色散效应的方法 1光纤的选择
根据长途通信网和本地中继传输网规划发展的要求，凡在大容量较长中继的网路上采用2. 5Gb/s 及以上系统，结合远期扩容趋势，宜选用色散小的光纤，如G.653色散位移光纤。近期选用速率低于2. 5G6/s 系统含2. 5Gb/s 、系统时，G.652光纤也可以使用。
2.工作波长的选择及色散补偿器的采用：
一般在采用6221VIb/s 系统组织本地传输网中继距离30Km 左右时，可选用1310nm ，窗口或1550nm 窗口，要进行经济比较和分析今后扩容难易度。
若采用2. 5Gb/s 及以上系统，宜采用1550nm 窗口。对应用广泛的零色散波长为1310nm 的G. 652光纤在1550nm 波长区色散系数偏大而难于实现高速率长距离传输，宜采取色散补偿器(DCF)和光放大器。所谓DCF 是用具有大负色散特性的光纤制成的，在G. 652光纤线路中每隔一定距离介入一个一定长度的DCF 去抵消1550nm 处的色散，但介入一定的衰减，故需加装光放大器。
2.2.5色散补偿的原理
色散补偿通常用脉冲光信号在光纤中传输方程来进行解释，在不考虑非线性影响时，信号传输方程可写成：
23
2323
1026A i A Z T T ββ???+-=??? (210)- 式中，A 为脉冲包络幅度，2β群速度色散GVD,3β为三阶色散。当3β> 1 ps 2
/km 时，3β的影响可以忽略，
这时方程解为：
()221,(0,)exp 22i A z T A z i T d ωβωωωπ
+∞
-∞
??
=
- ???
?
(211)-
式中，(0,)A ω为(0,)A ω的傅里叶变换，(0,)A t 为初始输入脉冲包络幅度。由式(2-11)可知，信号的色散诱导伤害是由相位因子22exp(/2)i z βω引起的，而此相位因子由脉冲在光纤中传输时不同频谱分量传输速度不同引起的。所以色散补偿方法的基本思路是如何消除这个相位因子的影响，达到恢复输入光信号的初始波形。光
纤的色散补偿可以在整个光纤链路中进行，也可以在发送端进行，即预补偿技术，也可以在接收端进行，通常采用电色散补偿技术。也可以在接收端进行，通常采用电色散补偿技术。我们采用在光纤链路中进行色散补偿的仿
真，仿真采用不归零码(NRZ)脉冲信号，采用M-Z调制器进行调制，传输速率为40Gbit/s，光纤为G.6_52标准单模光纤，传输距离为50km，色散系数为17ps/(nm km),入纤光功率为OdBm。仿真模型如图2-10所示[5]
。
图2-10 色散补偿仿真模型图
调制好的信号图观测仪进行观测经光纤，光功率放大器，色散补偿光纤(DCF)后，在接收端采用眼，没有补偿的眼图与补偿后的眼图分别如图2.3 ,图2.4所示。
图2-11 没有补偿的眼图图2-12补偿后的眼图
从图中可以看出，没有进行色散补偿的眼图己经闭合，我们无法从接收端正确的识别信号，而采用了色散补偿的眼图很好，眼开度较大，能从接收端正确的识别信号。
从图2.3中还可以看出，随着传输速率的提高，色散对光纤通信的影响显得尤为突出，当传输速率为40 Gbit/s时，通过G.652标准单模光纤的长度约为2.812km，仿真实验中传输的距离为5Okm，因而在接收端无法识别信号。因此，在现代高速光纤通信中，要实现长距离的传输，必须进行色散补偿。虽然现在新铺设的光纤线路采用色散值较小的新型光纤，但随着距离的增加，传输链路中的累积色散也会很大，这同样会影响通信的质量，限制传输的距离，因此同样需要进行色散补偿。
2.3光纤的数值孔径
2.3.1光纤数值孔径概述
光波在光纤中是利用全反射原理进行传播的， 当光纤端面光线入射角大于某一值时，该束光线就 不能在光纤中传播。数值孔径是描述光纤传输光线 的参数，用来表征光纤的聚光能力。理论上数值孔 径 NA 的计算公式如下：
221/2
121()2NA n n n =-≈ (212)- 式中1n 为纤芯折射率，2n 为包层折射率，△为纤芯和包层折射率差。光纤的数值孔径与纤芯的折射率和芯包折射率差有关，而与光纤的纤芯直径无关。 使用大数值孔径光纤有利于减小光纤的弯曲损耗。 2.3.2光纤数值孔径对光通信影响实验
为了测试光纤数值孔径对光纤通信的影响，本人做以下实验：
1、实验目的：分别测规格为3.2/125um 的单模光纤和62.5/125um 的多模光纤的数值孔径，比较其光功率大
小。
2、实验原理：光纤数值孔径的基本定义式为：
2
22100n n n S i n n NA -==θ (213)
- 其中，n 0为光纤周边截止的折射率，一般为空气（n 0=1）。n 1和n 2 分别为光纤纤芯和包层的折射率。光纤在
均匀光场的照射下，其远场功率角分布与光纤数值孔径NA 有如下关系：
NA P P Sin g ???
????-=2
/)0()
(1θθ (214
)- 其中θ是远场辐射角，P （θ）和P （0）处的远场辐射功率，g 为光纤折射率分布参数。当P （θ）和P （0）
≤10%时，Sin θ≈NA ，因此可将对应于P （θ）角度曲线上光功率下降到中心值的10%处的角度θ0 的正弦值定义为光纤的数值孔径，称为有效数值孔径：NA eff =Sin θ0 ，本实验中采用通过测量光纤出射光斑尺寸大小来计算出光纤出射角度，从而确定光纤的数值孔径。这种方法在测量光纤数值孔径时较为常用。具体测量方法如图3.1所示。我们用532nm 半导体激光器作为光源，此时测量出射光斑尺寸D 和光斑距离出射端距离L ，则光纤数值孔径为：
]]2/[arctan[L D Sin NA = (215)
- 测量直径的方法是功率计沿着圆斑的直径由中心向外围移动，记录中心功率为P 1 ，此时平移台刻度为R ；当边缘功率P 2 ≤P 1 *10%时，记录功率计移动过的距离R 2 。根据上述公式，数值孔径为：
]]/[arctan[21L R R Sin NA -= (216)
- 3、实验数据处理
多模光纤数值孔径实验数据处理：
表2-4多模光纤数值孔径实验数据L=2.80cm
序号圆斑中心功
率P1/mW
边缘功率
P2/mW
P1时平移台
刻度R1 /mm
P2时平移台
刻度R2 /mm
数值孔径NA
1 211.
2 20.7 13.701 20.822 0.246
2 208.1 20.5 13.60
3 20.845 0.250
3 207.5 21.0 13.601 20.855 0.250
4 208.3 20.9 13.900 20.791 0.255
5 208.1 20.7 13.924 20.900 0.241 平均值208.
6 20.8 13.746 20.843 0.248
单模光纤数值孔径数据处理：
表2-5单模光纤数值孔径实验数据
L=2.80cm
序号圆斑中心功
率P1/mW
边缘功率
P2/mW
P1时平移台
刻度R1 /mm
P2时平移台
刻度R2 /mm
数值孔径NA
1 42.1 4.4 17.379 22.050 0.165
2 41.7 4.2 17.249 22.185 0.170
3 40.6 4.0 17.365 22.081 0.166
4 39.9 4.0 17.311 22.191 0.171
5 40.1 4.1 17.121 22.117 0.175
平均值40.9 4.1 17.225 22.145 0.170
如表所示，单模光纤数值孔径为0.17小于多模光纤数值孔径，前者圆斑中心功率亦小于后者，则表明NA
越大，光纤接收光的能力也越强。从增加进入光纤的光功率的观点来看，NA越大越好，因为光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有利的，但是NA太大时，光纤的模畸变加大，会影响光纤的带宽。因此，在光纤通信系统中，对光纤的数值孔径有一定的要求。通常为了最有效地把光射入到光纤中去，应采用其数值孔径与光纤数值孔径相同的透镜进行集光[6]。
2.4光纤连接错位对光通信的影响
众所周知，当两端光纤进行连接时，必须达到相当高的对中精度，才能使光信号以较小的损耗传输过去。反过来，如果将光纤的对中精度做适当的调整，就可以控制其衰减量。位移型光纤衰减器在对接时，发生一定错位，使光能量损失一些，从而达到控制衰减量的目的。通过使用普通尾纤，用熔接机将2根尾纤的纤芯在错位的情况下进行熔接工作（如图），使光在传输过程中发生偏芯损耗，得到连接器式固定衰减器，又称在线固定衰减器[7]。
图2-13光纤横向错位
d 为横向偏移量
为了研究光纤连接错位对光通信产生的影响，做以下光纤衰减器实验： 实验步骤
1、按图2-14搭建实验光路，调整五维调节架，将激光耦合到光纤中；
1
2
3
光纤
45
图2-14 光纤衰减器衰减值验证实验
注：1激光器；2物镜；3五维调节系统；4光纤衰减器；5功率计。
2、测量耦合后光纤输出端的输出功率P 1；
3、将5dB 的光纤衰减器连接到光纤输出端，测量衰减后的功率P 2；
4、根据公式（6-1），计算光经过衰减器后衰减的分贝值；与实际值比较，分析误差产生的原因。 实验数据处理：
光纤损耗的常用单位是分贝（dB ），分贝与功率之间的关系如下所以：
dB=-10lg ??
?
??输入功率输出功率 (217)-
我们通过测量经耦合后光纤输出端的功率P 1和在输出端接上衰减器之后的功率P 2就可求的该衰减器的衰减值是多少。（本实验分别采用5dB 、10dB 、15dB 、20dB 光纤衰减器进行实验，横向偏移量d 分别是20dB 衰减器＞15dB 衰减器＞10dB 衰减器＞5dB 衰减器）
表2-6光纤衰减
1
2
3
4
输出功率（mW ） 衰减值（dB ）
输出功率（mW ） 衰减值（dB ） 输出功率（mW ） 衰减值（dB ） 输出功率（mW ） 衰减值（dB ） 5dB 衰减器 63.1 5.13 62.7 5.16 62.9 5.15 62.8 5.15 10dB 衰减器
24.8
9.29
24.4 9.26 25.5 9.35 24.1 9.25 15dB 衰减
器
9.1 13.54
8.8 13.69 8.5 13.84 8.7 13.74 20dB 衰减
器 2.5 19.16
2.4
19.33
2.6
18.98
2.3
19.52
该实验输入功率为205.8mW
如表所示，错位越严重即横向偏移量d越大，衰减值越高，以至于使光通信的距离变短。
3.光纤通信技术的应用
3.1 光纤通信技术在电力通信领域的应用
近年来，我国光通信产业发展极其迅速，我国许多地区的电力系统都在建设专用的电力通信网络，实现电力专用通信网从主干线到接入网向光纤的过渡以及光纤通信网的电力传输，将光纤通信技术引入到电力系统中，是一项重要举措。光纤通信为电力系统的运行提供了可靠保障，随着光纤通信网的不断扩大和完善，将为人们的生活带来更多的便利。光纤通信在电力通信中的应用最初是沿用电信部门传统的地埋、管道、架空等方法敷设普通光缆, 构成电力光纤通信系统。众所周知,
电力系统是由电能的生产、输送、分配和消费组成的一个整体。为实现跨区域、长距离电能的输送, 电力系统建设了遍及各地的高压输电线路;为满足城乡广大民众生产生活用电需求, 又有纵横交错、密布街道村庄的输配电杆路和沟道。可以说, 高、中、低压输配电线路是目前覆盖面最为广大的网络基础设施, 而且它基础坚固, 较之其它网络如电信、广电网络等有着更高的可靠性。
3.2光纤通信技术在广电行业的应用
3.2.1 广播电视网络传输
目前，我国光纤通信产业发展迅速，在广播电视领域，以光缆网络为基础的网络建设，是事业发展的基础。光网络是城市最可靠的数字电视和数据传输链路，现在，从电视台总控机房到卫星上行站、有线电视网或发射台传输信号基本都选择使用光缆，通过光纤网络传输电视直播信号，改变了以往只靠微波中继传输的方法，也消除了由于微波中继引起的噪声，而保证了信号的可靠性。光纤传输系统传输频带极宽，通信容量大，衰减低，串扰小，抗干扰能力强，优越性明显。
3.2.2 广播电视传输网络双向化改造的解决方案
广电网络是基于 CATV 发展起来的 HFC 网络，传统的 HFC 网络主要是为传输有线电视服务的，所以是以单向下行广播式的传输方式。广电网络为了提供如宽带接入、数字电视点播等更多增值业务，所以必须对传统的HFC 网络进行双向网改造。广电的传统业务是广播单向业务，传统的 HFC 网络是点到多点的树型网络结构。光缆资源比较丰富，也比较靠近用户，但一般是树型网络结构。广电最大的优势是已经进入千家万户的同轴电缆的入户资源。同轴电缆的工作频率可以达到 1GHz，随着全国数字电视整体转换的推进，将会有更多的频率资源空出来留给数据通信，并且随着调制技术的发展每一个 Hz 频带承载比特数越来越多。目前广电的接入网改造技术主要有两类，一类是 CMTS＋CM，一类是 EPON 技术。采用 EPON 技术时还要考虑采用何种入户技术，是五类线入户还是同轴电缆入户（EOC 技术）。五类线入户技术最为成熟，但因为五类线 100m 的传输距离的限制，以入户施工问题，存在覆盖成本较高、业务开通周期较长等问题，因此并不适用于老城区改造。即使在电信FTT ＋LAN 模式也仅用于新小区的网络建设。EPON+EOC 相对于 EPON＋LAN 更适合于广电的老城区双向网改造，并且也彰显了广电的特色。光纤传输系统是一种高性能的通信网络，它是高质量沿光的视音频实时业务的最理想传输介质，其在已有的 HFC网络和广播电视传输网络双向化改造中必不可少。我们相信随着科学技术的不断进步和发展，光纤在通信网，广播电视网，计算机网，以及在其他数据传输系统中，将发挥越来越大的作用。[8] 3.3光纤通信技术在军事领域中的应用
如今的军事武器要依靠信息技术的支持，与卫星通信或微波通信相比，光纤通信容量大，抗干扰、保密性好，而且可以实现一条光缆数据多路传输，数据传输量大，适用于军事通信、抵抗敌方破坏、军事战术以及空中通讯等。军事装备上可以利用光纤通讯技术进行信息的传递，如今世界各国都在加强光纤通信技术在军事装
光纤通信技术习题及答案12
光纤通信概论 一、单项选择题 1、光纤通信指的就是: 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 光纤通信所使用的波段位于电磁波谱中的: A 近红外区 B 可见光区 C 远红外区 D 近紫外区 3 目前光纤通信所用光波的波长范围就是: A 0、4～2、0 B 0、4～1、8 C 0、4～1、5 D 0、8～1、6 4 目前光纤通信所用光波的波长有三个,它们就是: A 0、85、1、20、1、80 ; B 0、80、1、51、1、80 ; C 0、85、1、31、1、55 ; D 0、80、1、20、1、70。 6 下面说法正确的就是: A 光纤的传输频带极宽,通信容量很大;
B 光纤的尺寸很小,所以通信容量不大; C 为了提高光纤的通信容量,应加大光纤的尺寸; D 由于光纤的芯径很细,所以无中继传输距离短。 二、简述题 1、什么就是光纤通信？ 2、光纤的主要作用就是什么？ 3、与电缆或微波等电通信方式相比,光纤通信有何优点？ 4、光纤通信所用光波的波长范围就是多少？ 5、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长分别就是多少？ 光纤传输特性测量 一、单项选择题 1 光纤的损耗与色散属于: A 光纤的结构特性; B 光纤的传输特性; C 光纤的光学特性; D 光纤的模式特性。 2 光纤的衰减指的就是: A 由于群速度不同而引起光纤中光功率的减少; B 由于工作波长不同而引起光纤中光功率的减少; C光信号沿光纤传输时,光功率的损耗; D 由于光纤材料的固有吸收而引起光纤中光功率的减少。
光纤通信部分参考题答案
答：光纤色散是由光纤中传输的光信号的不同成分光的传播时间不同而产生的。光纤色散对 光纤传输系统的危害有：若信号是模拟调制的，色散将限制带宽；若信号是数字脉冲，色散将使脉冲展宽，限制系统传输速率（容量）。 2-7 光纤损耗产生的原因及其危害是什么？ 答：光纤损耗包括吸收损耗和散射损耗。吸收损耗是由SiO2材料引起的固有吸收和由杂质 引起的吸收产生的。散射损耗主要由材料微观密度不均匀引起的瑞利散射和光纤结构缺陷（如气泡）引起的散射产生的。光纤损耗使系统的传输距离受到限制，大损耗不利于长距离光纤通信。 2-12 一个阶跃折射率光纤，纤芯折射率n1=1.4258，包层折射率n2=1.4205。该光纤工作在 1.3μm 和1.55μm 两个波段上。求该光纤为单模光纤时的最大纤芯直径。 解：由截止波长c λ 得λ≥c λ时单模传输，由已知条件得c λ≤1.30μm ，则2a ≤× μm 即该光纤为单模光纤时，最大纤芯直径为9.53μm 。 3-3 半导体激光器(LD)有哪些特性? 答：LD 的主要特性有：（1）发射波长和光谱特性λ=1.24Eg ；激光振荡可能存在多种模式（多纵模），即在多个波长上满足激光振荡的相位条件，表现为光谱包含多条谱线。而且随着调制电流的增大，光谱变宽，谱特性变坏。（2）激光束空间分布特性：远场光束横截面成椭圆形。（3）转换效率和输出功率特性：d η=P I ??·e hf ， P=th P +d hf e η(I-th I ) （4）频率特性：在接近弛张频率r f 处，数字调制要产生驰张振荡，模拟调制要产生非线性失真。（5）温度特性：th I =0I ·exp （0 T T ） 3-5计算一个波长λ=1μm 的光子的能量等于多少？同时计算频率f=1MHz 和f=1000MHz 无线 电波的能量。 解：光子的能量为E p =hf=hc λ=34 866.62810J s 310/110m s --????g （）=191.988410-?J 对于1MHz 无线电波0E =hf=6.63×3410-（J ·s ）×1×610-Hz=6.63×2810 -J 对于1000MHz 无线电波0E =hf=6.63×3410-（J ·s ）×1000×610-Hz=6.63×2510-J 3-7 试说明APD 和PIN 在性能上的主要区别。 答：PIN 即光电二极管，APD 即雪崩光电二极管。APD 和PIN 在性能上的主要区别有： （1） APD 具有雪崩增益，灵敏度高，有利于延长系统传输距离。 （2） APD 的响应时间短。 （3） APD 的雪崩效应会产生过剩噪声，因此要适当控制雪崩增益。
光纤配线架验收测试报告
光纤配线架验收测试报 告 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
光纤配线架测试报告 检验记录 检验清单 主检人： 校核人： 批准人： 日期：
光纤配线架测试 一、认可项目、检验类别及检验依据、流程图 1．认可项目及检验标准 产品名称：光纤配线架 检验标准：YD/T 778-2006 光纤配线架 2．检验类别 （1）产品认证型式检验 （2）产品认证复评型式检验 （3）产品认证监督检验 （4）产品认证监督检验+产品认证变更检验 （5）委托检验 上述（1）-（4）类别的检验依据除了对应产品的检验标准以外，还应依据泰尔发布的最新配线设备认证实施规则来执行。 3．检验流程图
二、检验项目及检验方法 1、外观与结构检查 用卡尺或卷尺检测机架外形尺寸。 用手实际操作转动、插拔、锁定部位应感觉适度，用万能角尺，检测机架门开启角；用塞规检测其间隙的上、中、下三处。 用装配工具手工检查紧固件，用裸手触摸外露和操作部位。 用R 量规检测光缆尾纤的弯曲半径。 其它用目视方法检查。 2、功能检查 测试步骤：采用视察法和操作法检查各功能装置安装的完整齐备性及其达到的功能性。 3、光电性能测试 插入损耗 测试连接框图 测试步骤 按测试连接图连接测试光纤测试，光回波损耗测试仪RM3750的光源输出口作为稳定光源，此时，图中S 2点先不接入被测尾纤，而是通过标准尾纤2按虚线连接(S 2R 1)，至光回波损耗测试仪RM3750的光功率输入口，将光源和光功率计光波长设置为指定波长，开启光源开关，预热15分钟后，记录光功率计示值P 1。然后将被测尾纤和标准尾纤2按图中实线连接，测记录光功率计示值P 2。P=P 1-P 2即为S 2R 2插入损耗。同理，将被测尾纤调换方向，则可测出另一 端对应的插入损耗值。 回波损耗 测试连接框图 标准尾纤1 S 1稳定光 光功率 光纤配线架 标准尾纤 图 插入损耗测试连接框图 光回损仪 光纤配线 被测适配器
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＜2.40483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。
光纤通信技术特点和发展
光纤通信技术特点和发展
光纤通信技术的特点和发展趋势 摘要：光纤通信是指利用光与光纤传递信息的一种方式，光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中，也可以在电力通信控制系统中发挥作用，既有经济优势又有技术优势，光纤通信由于超高速、低误码、高可靠，价格低廉，已成为信息的最重要传输手段和信息社会的重要基础设施。本文探讨光纤通信技术的优点和缺点以及光纤通信的发展和现状。 光纤通信在技术功能构成上主要分为：(1)信号的发射；(2)信号的合波；(3)信号的传输和放大；(4)信号的分离；(5)信号的接收。
关键词：光纤通信技术特点现状发展趋势 1、光纤通信技术 2、 光纤通信是利用光导纤维传输光信号，以实现信息传递的一种通信方式，属于有线通信的一种，光经过调变后便能携带信息，利用光波作载体，以光纤作为传输媒介，将信息从一处传至另一处，是光信息科学与技术的研究与应用领域。可以把光纤通信看成是以光导纤维为传输媒介的“有线”光通信。光纤由内芯和包层组成，内芯一般为几十微米或几微米，比一根头发丝还细；外面层成为包层，包层的作用是保护光纤。实际上光纤通信系统使用的不是单根的光纤，而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆，由于玻璃材料是制作光纤的主要材料，它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路，光波在光纤中传输，不会发生信息传播中的信息泄露现象，光纤很细，占用的体积小，这解决了实施的空间问题。光纤通信系统的组成，现代的光纤通信系统多半包括一个发射器，将电信号转换成光信号，再通过光纤将光信号传递。光纤多半埋在地下，连接不同的建筑物。系统中还包括数种光放大器，以及一个光接收器将光信号转换回电信号。在光纤通信系统中传递的多半是数位信号，来源包括计算机、电话系统，或是有线电
《光纤通信》第8章复习思考题参考答案
第8章复习思考题 参考答案 8-1 光纤通信系统的基本结构有哪几种 答：光纤通信系统除点对点结构外，另外四种基本结构是树形、总线形、环形和星形，如图8.1.1所示。 图8.1.1 光纤通信网络基本结构 8-2 试画出点对点光纤传输系统的构成框图 答：图8.1.2给出了采用光-电-光再生中继和光放大中继的点对点光纤传输系统示意图。 图8.1.2 点对点光纤传输系统 8-3 什么是损耗限制系统什么是色散限制系统 答：光纤色散导致光脉冲展宽，从而构成对系统BL乘积的限制。当色散限制传输距离
小于损耗限制的传输距离时，系统是色散限制系统。 否则，就是损耗限制系统。在给定工作波长下，L随着B 的增加按对数关系减小。在短波长0.85 m波段上，由于光纤损耗较大（典型值为 dB/km），根据码率的不同，中继距离通常被限制在10~30 km。而长波长~1.6 m系统，由于光纤损耗较小，在1.3 m处损耗的典型值为~ dB/km，在1.55 m处为 dB/km，中继距离可以达到100~200 km，尤其在1.55 m波长处的最低损耗窗口，中继距离可以超过200 km。一般说来，1.3 m单模光纤通信系统在B < 1 Gb/s 时为损耗限制系统，在B >1 Gb/s时可能成为色散限制系统。 8-4 若光纤的色散太大，将给系统带来什么问题 答：色散引起脉冲展宽，可能对系统的接收性能形成两方面的影响。 首先，脉冲的部分能量可能逸出到比特时间以外而形成码间干扰。这种码间干扰可以采用线性通道优化设计，即使用一个高增益的放大器（主放大器）和一个低通滤波器，有时在放大器前也使用一个均衡器，以补偿前端的带宽限制效应，使这种码间干扰减小到最小。 其次，由于光脉冲的展宽，在比特时间内光脉冲的能量减少，导致在判决电路上SNR降低。为了维持一定的SNR，需要增加平均入射光功率。 8-5 简述系统对激光器、探测器和光纤的技术要求 答：光纤通信对光源的要求是： （1）电光转换效率高，驱动功率低，寿命长，可靠性高； （2）单色性和方向性好，以减少光纤的材料色散，提高光源和光纤的耦合效率；采用单纵模激光器可以使模分配噪声（MPN）的影响降到最小；边模抑制比MSR> 100（20 dB）时，可使模分配噪声（MPN）的影响降到最小。 （3）对于模拟调制，还要求光强随驱动电流变化的线性要好，以保证有足够多的模拟调制信道。 （4）但是在1.55 m波长系统中，即使采用边模抑制比大的单模LD，LD的频率啁啾也是对系统的主要限制因素。 （5）因此高速光纤通信系统，多采用多量子阱结构DFB LD，以减小频率啁啾的影响。
《光纤通信》刘增基+第二版课后习题答案
1-1光纤通信的优缺点各是什么？ 答与传统的金属电缆通信、微波无线电通信相比，光纤通信具有如下优点：(1) 通信容量大．首先，光载波的中心频率很高，约为2 X10^14Hz ，最大可用带宽一般取载波频率的10 %，则容许的最大信号带宽为20 000 GHz( 20 THz ) ；如果微波的载波频率选择为20 GHz ，相应的最大可用带宽为2 GHz。两者相差10000 倍．其次，单模光纤的色散几乎为零，其带宽距离（乘）积可达几十GHz·km ；采用波分复用（多载波传输）技术还可使传输容量增加几十倍至上百倍．目前，单波长的典型传输速率是10 Gb ／s。，一个采用128 个波长的波分复用系统的传输速率就是1 . 28 Tb / s . ( 2 ）中继距离长。中继距离受光纤损耗限制和色散限制，单模光纤的传输损耗可小千0 . 2 dB / km ，色散接近于零． ( 3 ）抗电磁干扰．光纤由电绝缘的石英材料制成，因而光纤通信线路不受普通电磁场的干扰，包括闪电、火花、电力线、无线电波的千扰．同时光纤也不会对工作于无线电波波段的通信、雷达等设备产生干扰。这使光纤通信系统具有良好的电磁兼容性。 ( 4 ）传输误码率极低。光信号在光纤中传输的损耗和波形的畸变均很小，而且稳定，．噪声主要来源于t 子噪声及光检测器后面的电阻热噪声和前置放大器的噪声．只要设计适当，在中继距离内传输的误码率可达10^-9甚至更低。 此外，光纤通信系统还具有适应能力强、保密性好以及使用寿命长等特点。当然光纤通信系统也存在一些不足： ( 1 ）有些光器件（如激光器、光纤放大器）比较昂贵。 ( 2 ）光纤的机械强度差，为了提高强度，实际使用时要构成包声多条光纤的光缆，光统中要有加强件和保护套。 ( 3 ）不能传送电力．有时需要为远处的接口或再生的设备提供电能，光纤显然不能胜任。为了传送电能，在光缆系统中还必须额外使用金属导线． （4）光纤断裂后的维修比较困难，需要专用工具。 1-2 光纤通信系统由哪几部分组成？简述各部分作用。 答光纤通信系统由发射机、接收机和光纤线路三个部分组成（参看图1 . 4 ）。发射机又分为电发射机和光发射机。相应地，接收机也分为光接收机和电接收机。电发射机的作又分为电发射机和光发射机。电发射机的作用是将信（息）源输出的基带电信号变换为适合于信道传输的电信号，包括多路复接、码型变换等，光发射机的作用是把输入电信号转换为光信号，并用藕合技术把光信号最大限度地注人光纤线路．光发射机由光源、驱动器、调制器组成，光源是光发射机的核心。光发射机的性能基本取决于光源的特性；光源的输出是光的载波信号，调制器让携带信息的电信号去改变光载波的某一参数（如光的强度）．光纤线路把来自于光发射机的光信，能小的畸变（失真）和衰减传输到光接收机．光纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。光纤是光纤线路的主体，接失和连接器是不可缺少的器件．光接收机把从光线路输出的产生畸变和衰减的微弱光信号还原为电信号．光接收机的功能主要由光检测器完成，光检测器是光接收机的核心。电接收机的作用一是放大，二是完成与电发射机换，包括码型反变换和多路分接等． 1-3 假设数字通信系统能够在高达1 ％的载波频率的比特率下工作，试问在5GHz的微波载波和1.55 um 的光载波上能传输多少路64 kb / s 的话路？ 解在5GHz微波载波上能传输的64kb/s的话路数K=(5*10^9*1%)/(64*10^3)≈781(路) 在 1.55um的光载波上能传输的64kb/s的话路数K=（（3*10^8）/(1.55*10^-6)）/(64*10^-3)=3.0242*10^7（路） 1-4 简述未来光网络的发展趁势及关键技术。 答未来光网络发展趁于智能化、全光化。其关健技术包括：长波长激光器、低损耗单模光
光纤通信技术的发展及趋势
光纤通信技术的发展及趋势 本文针对光纤通信技术的发展及趋势展开研究，分别介绍了光纤通信技术的发展历史和现状，以及光纤通信技术的发展趋势，对一些先进的光纤通信技术进行了介绍。 1、导言 目前，在实际运用中相当有前途的一种通信技术之一，即光纤通信技术已成为现代化通信非常重要的支柱。作为全球新一代信息技术革命的重要标志之一，光纤通信技术已经变为当今信息社会中各种多样且复杂的信息的主要传输媒介，并深刻的、广泛的改变了信息网架构的整体面貌，以现代信息社会最坚实的通信基础的身份，向世人展现了其无限美好的发展前景。 自上世纪光纤通信技术在全球问世以来，整个的信息通讯领域发生了本质的、革命性的变革，光纤通信技术以光波作为信息传输的载体，以光纤硬件作为信息传输媒介，因为信息传输频带比较宽，所以它的主要特点是:通信达到了高速率和大容量，且损耗低、体积小、重量轻，还有抗电磁干扰和不易串音等一系列优点，从而备受通信领域专业人士青睐，发展也异常迅猛。 2、光纤通信技术的发展历史总结
近十几年来，光纤通信技术有了长足的进展，其中的新技术也不断被发掘，大大提高了传统意义上的通信能力，这使得光纤通信技术在更大的范围内得到了应用。 光纤通信技术是指把光波作为信息传输的载波，以光纤作为信息传输的媒介，将信息进行点对点发送的现代通信方式。光纤通信技术的诞生及深入发展是信息通信史上一次重要的改革。光纤通信技术从理论提出到工程领域的技术实现，再到今天高速光纤通信的实现，前后经历了几十年的时间。 上世纪六十年代开始的光纤通信技术最开始起源于国外，当时研制的光纤损耗高达400分贝/千米，后来，英国标准电信研究所提出，在理论上光纤损耗能够降低到20分贝/千米，然后，日本紧接着研制出通信光纤的损耗是100分贝/千米，康宁公司基于粉末法研制出了损耗在20分贝/千米以下的石英光纤，到最近的掺锗石英光纤的损耗降低至0. 2分贝/千米，已经接近了石英光纤理论上提出的损耗极限。 由以上光纤通信技术的发展历程，可以把光纤通信技术分为大致五个阶段，即850纳米波段的多模光波，到1310纳米多模光纤，到1310纳米单模光纤，再到1550纳米单模光纤，最后是长距离进行传输的光纤通信技术。 3、光纤通信技术的现状研究
光纤测试方案
光纤测试方案 一.布线系统测试概述 为确保综合布线系统性能，确认布线系统的元器件性能及安装质量，工程完工后需按综合布线系统测试说明进行有关的测试。 综合布线系统测试包括： ·>水平铜缆链路测试； ·>垂直干线铜缆链测试； >垂直干线光缆链测试； >·端对端信道联合测试 系统测试完毕后，即组织有关技术及管理人员对整个系统进行验收。 千兆比水平铜缆的测试说明： 千兆比水平铜缆系统采用专用测试仪器进行测试，测试指标包括： 1．极性、连续性、短路、断路测试及长度 2．信号全程衰减测试 3．信号近、远串音衰耗测试 4．结构回转衰耗SRL 5．特性阻抗 6．传输延时 本方案中，采用下列布线测试仪表进行测试： Microtest QmniScanner FLUKE 国际标准组织（ISO）及Lucent推荐下列布线测试仪表： 1、fluke （Fluke Corporation） 2、PenaScanner (Microtest Inc) 本方案中，我公司建意采用以下铜缆测试仪器：
Microtest Lucent KS23763L1 (连接性测试) 3、FLUKE （特性指标测试） STPl 六类100-150双绞线，250 MHz FTP；阻燃特性NFC32070 2.1标准 4、用网络测试仪，测试线路是否安装完好，将测线报告整理，归档。 二.系统测试所用工具 测试所用工具主要是： FLUCK DSP FLUCK 网络测试仪操作规程： 根据测量的种类是通道还是链路，选择相对的适配器； 测量前将仪器校准； 测量时，将主机和智能远端的旋钮打开； 输入测量时间、地点、测试姓名； 在AUTOTEST项开始测试，储存结果； 将测试结果转换成电子文档； 将主机和智能远端关机； 将仪器收好，检查是否有遗漏配件。 注意事项：插接时一定要将插头和插口对齐，将线路接通；注意轻拔轻 插，一定要将头弹起按下再拔出；注意仪器和线路远离电力线和强电场。 其他工具如下表： 仪器名称数量产地说明 接地摇表 1 进口 万用表 2 国产 水平尺 6 国产 FULKE 1 美国
光纤通信系统中色散补偿技术
光纤通信系统中色散补偿技术 蒋玉兰 (浙江华达集团富阳，31 1400) 【摘要】本文叙述了光通信系统中一个重要的参数—色散，以及G65光纤通信系统的色散补偿技术。文章还详细说明了各种补偿技术原理，并比较其优缺点。最后强调说明色散补偿就是用来补偿光纤线路色散和非线性失真的技术。 1概述 光纤通信的发展方向是高速率、大容量。它从PDH 8 Mb/s, 34Mb/s,140Mb/s, 565Mb/s 发展到SDH 155Mb/s，622Mb/s，2.5Gb/s，10Gb/s。现在又进展为波分复用WDM、密集型波分复用DWDM。同时，光纤的结构从G652、G653、G654，发展到G655，以及G652C 类。光纤的技术指标很多，其中色散是其主要的技术指标之一。 色散就是指不同颜色(不同频率)的光在光纤中传输时，由于具有不同的传播速度而相互分离。单模光纤主要色散是群时延色散，即波导色散和材料色散。这些色散都会导致光 脉冲展宽，导致信号传输时的畸变和接收误码率的增大。 对于新建工程新敷设高速率或WDM光缆线路，可以采用非零色散位移光纤（NZ-DCF），ITU一T将这种光纤定名为G655。G655光纤在1 550 nm处有非零色散，但数值很小（0.1~10.0pb/nm·km）。其色散值可以是正，也可以是负。若采用色散管理技术，可以在很长距离上消除色散的积累。同时，对WDM系统的四波混频现象也可压得很低，有利于抑制非线性效应的影响。 自从光纤通信商用开始，至今20余年，国内外已大量敷设了常规单模光纤(G652)的 光缆，这类光缆工作在1550nm波段时，有18ps/nm·km的色散，成为影响中继距离的主要因素。所以，对高速率长距离的系统必须要考虑色散补偿问题。 光纤色散产生的因素有:材料色散、波导色散、模式色散等等。但主要是前面两项因素引起不同波长的光在光纤中传播造成群时延差。解决光信号色散引起群时延差的方法就是色散补偿技术。 2光纤色散述语 色散: 光源光谱组成中的不同波长的不同群速度在一根光纤中传输所引起的光脉冲展宽。 材料色散: 因折射率随光的波长不同呈非线性，所以产生材料色散。由单模光纤的纤芯和包层材料所引起的色散，考虑到光纤的弱导条件(△< 论文题目：光纤通信技术发展历史 姓名：谢新云 学号：0932002231 专业班级：通信技术（2） 院系：电子通信工程学院 指导老师：彭霞 完成时间：2011年10月22日 概论 目前，在实际运用中相当有前途的一种通信技术之一，即光纤通信技术已成为现代化通信非常重要的支柱。作为全球新一代信息技术革命的重要标志之一，光纤通信技术已经变为当今信息社会中各种多样且复杂的信息的主要传输媒介，并深刻的、广泛的改变了信息网架构的整体面貌，以现代信息社会最坚实的通信基础的身份，向世人展现了其无限美好的发展前景。 自上世纪光纤通信技术在全球问世以来，整个的信息通讯领域发生了本质的、革命性的变革，光纤通信技术以光波作为信息传输的载体，以光纤硬件作为信息传输媒介，因为信息传输频带比较宽，所以它的主要特点是:通信达到了高速率和大容量，且损耗低、体积小、重量轻，还有抗电磁干扰和不易串音等一系列优点，从而备受通信领域专业人士青睐，发展也异常迅猛。 光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中，也可以在电力通信控制系统中发挥作用，进行工业监测、控制，现在在军事上也被广泛应用，基于各领域对信息量的需求不断增长，光纤通信技术的应用发展趋势也备受关注。一条完整的光纤链路除受光纤本身质量影响外，还取决于光纤链路现场的施工工艺和环境。 本文针对光纤通信技术的发展及趋势展开研究，分别介绍了光纤通信技术的发展历史和现状，以及光纤通信技术的发展趋势，对一些先进的光纤通信技术进行了介绍。 关键字：光纤通信技术，发展历史，现状，发展趋势 目录 概论 (1) 目录 (2) 第一章光纤通信技术的形成 (3) 1.1早期的光通信 (3) 1.2 现在光纤通信技术的形成 (3) 1.2.1 光纤通信器件的发展 (3) 1.2.2 光纤 (5) 第二章光纤通信技术的现状 (8) 2.1 光纤光缆 (8) 2.2 光电子器件 (8) 2.3光纤通信系统 (14) 第三章我国光纤通信技术的发展 (15) 参考文献 (16) 一、 填空题（每空1分，共20分） 1、 光纤通信是以（ ）为载频，以（ ）为传输介质的通信方式。 2、光纤中允许单模传输的最小光波长称为（ ）。 3、（ ）、色散和带宽是光纤最重要的传输特性，色散一般包括（ ）、材料色散和波导色散。 4、在ITU-T 公布的光纤分类标准中，G.652光纤的特点是在波长1.31μm 色散为（ ），G.655光纤是一种（ ）色散光纤。 5、基本光纤传输系统包括（ ）、光纤线路和（ ）三个部分。 6、在1.3μm 波段通常用掺（ ）光纤放大器，1.55μm 波段通常用掺（ ）光纤放大器。 7、模拟电视光纤传输系统中的SCM 中文称呼为（ ）。 电子科技大学中山学院考试试卷 课程名称: 光纤通信 试卷类型： A 卷 20 08 —20 09 学年度第 一 学期 考试方式： 闭卷 拟题人： 何志红 日期： 12月10日 审题人： 日期： 系别： 电子工程系 班 级： 通信05A(本)、通信05B （本） 学号： 姓 名： 8、SDH自愈环结构可分为两大类：通道倒换环和（）倒换环。 9、光孤子的形成是光纤的群速度色散和（）效应相互平衡的结果。 10、为确保波分复用系统的性能，对波分复用器的基本要求是：（） 小，隔离度大，温度稳定性好，带内平坦，尺寸小等。 11、在光通路中防止光反射回光源，即只允许光单向传输的无源器件是 （）。 12、光交换技术主要有：空分交换、时分交换、（）交换三种方式。 13、为进行系统性能研究，ITU-T建议中提出的最长标准数字HRX为 （）km。 14、与直接检测方式比较，相干检测可以提高（）。 15、在光接入网中，PON指的是（）。 二、选择题（在本题的每一小题的备选答案中，只有一个答案是正确的， 请把你认为正确答案的题号，填入题干的括号内。多选不给分。每题2分，共20分） 1、半导体激光器的发光机理是（） A、受激吸收 B、自发吸收 C、自发辐射 D、受激辐射 2、一个光纤放大器，其输入光功率为1mW，输出光功率为100mW, 则其增益为 光纤通信技术的发展与应用 一、光纤通信的应用背景 通信产业是伴随着人类社会的发展而发展的。追溯光通信的发展起源，早在三千多年前，我国就利用烽火台火光传递信息，这是一种视觉光通信。随后，在1880年贝尔发明了光电话，但是它们所传输的信息容量小，距离短，可靠性低，设备笨重，究其原因是由于采用太阳光等普通光源。之后伴随着激光的发现，1966年英籍华人高锟博士发表了一篇划时代性的论文，他提出利用带有包层材料的石英玻璃光学纤维，能作为通信媒质。从此，开创了光纤通信领域的研究工作。 二、光纤通信的技术原理 光纤即光导纤维，光纤通信是指利用光波作为载波，以光纤作为传输介质将要传输的信号从一处传至另一处的通信方式。其中，光纤由纤芯、包层和涂层组成。纤芯是一种玻璃材质，以微米为单位，一般几或几十微米，比发丝还细。由多根光纤组成组成的称之为光缆。中间层称为包层，根据纤芯和包层的折射率不同从而实现光信号传输过程中在纤芯内的全反射，实现信号的传输。涂层就是保护层，可以增加光纤的韧性以保护光纤。 光纤通信系统的基本组成部分有光发信机、光纤线路、光收信机、中继器及无源器件组成。光发信机的作用是将要传输的信号变成可以在光纤上传输的光信号，然后通过光纤线路实现信号的远距离传输，光纤线路在终端把信号耦合到收信端的光检测器上，通过光收信端把变化后的光信号再转换为电信号，并通过光放大器将这微弱的电信号放大到足够的电平，最终送达到接收端的电端完成信号的输送。中继器在这一过程中的作用是补偿光信号在光纤传输过程中受到的衰减，并对波形失真的脉冲进行校正。无源器件的作用则是完成光纤之间、光纤与光端机之间的连接及耦合。其原理图如图1所示： 通过信号的这一传输过程可以看出，信号在传输过程中其形式主要实现了两次转换，第一次即把电信号变成可在光纤中传输的光信号，第二次即把光信号在接收端还原成电信号。此外，在发信端还需首先把要传输的信号如语音信号变成可传输的电信号。 三、光纤通信的特点 1.抗干扰能力强。光纤的主要构成材料是石英，石英属绝缘材料的范畴，绝缘性好，有很强的抗腐蚀性。而且在实际应用过程中它受电流的影响非常小，因此抗电磁干扰的能力很强，可以不受外部环境的影响，也不受人为架设的电缆等的干扰。这一特性相比于普通无线 、光在光纤中传输是利用光的（ 折射 ）原理。 、光纤通信系统中最常用的光检测器有：（ ???光电二极管 ）、（ 雪崩光电二极管 ）。 、要使物质能对光进行放大，必须使物质中的? 受激辐射 ?强于? 受激吸收 ?，即高能级上的粒子数多于低能级上的粒子数。物质的这一种反常态的粒子数分布，称为粒子数的反转分布。 、在多模光纤中，纤芯的半径越? 大 ?，可传输的导波模数量就越多。 、（ 波导色散 ）是指由光纤的光谱宽度和光纤的几何结构所引起的色散。 ?、 ??的缺陷之一：在复用信号的帧结构中，由于? 开销比特 ?的数量很少，不能提供足够的运行、管理和维护功能，因而不能满足现代通信网对监控和网管的要求。 、光接收机的主要指标有光接收机的动态范围和（ 灵敏度 ）。 ?、激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的（ 阈值条件 ）。 ?、光纤的（ 色散 ）是引起光纤带宽变窄的主要原因，而光纤带宽变窄则会限制光纤的传输容量。 、误码性能是光纤数字通信系统质量的重要指标之一，产生误码的主要 原因是传输系统的脉冲抖动和（ 噪声 ）。 二、选择题：（每小题 分，共 ?分。 单选题， ：多选题） 、 ????于（）年接受了 ????概念，并重新命名为 ??。?、 ?? 、 ?? 、 ??? 、 ?? 、掺铒光纤放大器（????）的工作波长为（ ）??波段。?、 ?? 、 ?? ?、 ? ?、 ? 、发光二极管发出的光是非相干光，它的基本原理是（ ）。?、受激吸收 、自发辐射 ?、受激辐射 ?、自发吸收 、要精确控制激光器的输出功率，应从两方面着手：一是控制（ ? ）；二是控制（ ? ）。 ?、微型半导体制冷器 ?、调制脉冲电流的幅度 、热敏电阻 ?、激光器的偏置电流 、光纤传输特性主要有（ ?? ） ?、色散 ?、损耗 ?、模场直径 ? 、截止波长 三、简答题（ 、 题各 分， 题 分，共 ?分。） 、什么是光纤色散？光纤色散主要有几种类型？其对光纤通信系统有何影响？ 由于光纤中传输的信号包含不同的频率成分或各种模式成分，在传输过程中，因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真、脉冲展宽的物理现象称为色散。??分? 光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变，从而限制了光纤的传输容量 光纤通信技术发展历程、特点及现状 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 2 学号：20085044013 本科学年论文 学院物理电子工程学院 专业电子科学与技术 年级2008级 姓名王震 论文题目光纤通信技术发展历程、特点及现状 指导教师张新伟职称讲师 成绩 2012年1月10日 目录 摘要 (1) Abstract (1) 绪论 (1) 1光纤通信发展历程 (1) 1.1 世界光纤通信发展史 (1) 1.2 中国光纤通信发展史 (2) 2 光纤通信技术的特点 (3) 2.1 频带极宽，通信容量大 (3) 2.2 损耗低，中继距离长 (3) 2.3 抗电磁干扰能力强 (3) 2.4 无串音干扰，保密性好 (3) 3 不断发展的光纤通信技术 (3) 3.1 SDH系统 (3) 3.2 不断增加的信道容量 (3) 3.3 光纤传输距离 (4) 3.4 向城域网发展 (4) 3.5 互联网发展需求与下一代全光网络发展趋势 (4) 4 结束语 (4) 参考文献 (4) 光纤通信技术发展历程、特点及现状 摘要：光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。光纤通信是以其传输频带宽、通信容量大、中继距离长、损耗低特点，并具有抗电磁干扰能力强，保密性好的优势，光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中，还可以应用在电力通信控制系统中，进行工业监测、控制，而且在军事领域的用途也越来越为广泛。光纤通信技术正朝着超大容量、超长距离传输和交换、全光网络方向发展。 关键词：光纤通信；发展历程；特点；发展现状 绪论 光纤通信技术已成为现代通信的主要通信方式，在现代信息网中起着非常重要的作用，随着信息技术的发展，大容量光纤通信网络的建设，光电子技术将起到越来越重要的作用。光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命。有专家预测，21世纪将是“光子世纪”，十年内，光子产业可能会全面取代传统电子工业，成为本世纪最大的产业。光纤通信又进入了一个蓬勃发展的新时期，而这一次发展将涉及信息产业的各个领域，其范围更广，技术更新，难度更大，动力更强，无疑将对21世纪信息产业的发展和社会进步产生巨大影响。 1 光纤通信发展历程 1.1 世界光纤通信发展史 光纤的发明，引起了通信技术的一场革命，是构成21世纪即将到来的信息社会的一大要素。 1966年出生在中国上海的英籍华人高锟，发表论文《光频介质纤维表面波导》，提出用石英玻璃纤维（光纤）传送光信号来进行通信，可实现长距离、大容量通信。于1970年损失为20db/km的光纤研制出来了。据说康宁公司花费3000万美元，得到30米光纤样品，认为非常值得。这一突破，引起整个通信界的震动，世界发达国家开始投入巨大力量研究光纤通信。1976年，美国贝尔实验室在亚特 对高速光纤通信技术的应用与分析 [摘要] 光纤维通信技术从光通信中脱颖而出，已成为现代通信的主要之一。本文就光强度调制——直接检波（IM/DD）光纤传输方式的几个主要技术课题：高速光源、光调制器、光检波器、光放大器以及光纤色散均衡进行了讨论。 [关键词] 高速光纤通信光纤传输技术 1.前言 随着光器件和LIC技术的不断发展,有效地利用了光纤的 1.3㎛与1.55㎛的低损耗、低色散特性,使565Mbit/s和相当于565Mbit/s及其以下的光纤通信系统得到普及。1987年左右,1.7Gbit/s(美国)、1.6 Gbit/s(旧本)系统也投入实用。 超高速光纤通信的传输方式,除目前广泛应用的光强度调制——直接检波(IM/DD)外,还提出了相干光通信、波分复用、光FDM(光频分复用)及光孤子通信等。由于IM/DD光通信方式简单,调制、解调比较容易,对器件要求比较低,所以在研究速率更高、距离更长的新通信方式的同时,仍在探讨IM/DD的通信潜力。由于近几年来超高速光器件和光电集成器件的研制成功,特别是EDFA(掺饵光纤放大器)的出现,扩大了IM/DD方式的传输能力,在传输速率和传输距离方面,年年取得新进展。从目前发表的实验数据看,传输速率可达到20 Gbit/s以上,传输距离超过1万km(2.5 Gbit/s)。 2.高速光传输的主要技术问题 光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。目前，高速长距离IM/DD光纤传输系统的基本构成和低速率IM/DD光纤传输系统大致相同。光发送端主要由线路码型变换器和光调制器组成,光接收端由光解调器和线路码型反变换器组成。为了延长传输距离,线路中途往往采用3R中继器。在低速率IM/DD系统中,用一般的LD或LED光源就能完成光强度调制,用PIN或一般的APD完成光解调。 在Gbit/s级高速传输时,常用的光器件不再适用,要采用高速光发送器件和光接收器件及光外调制器。并且在发送和接收端以及光纤传输线路中,根据需要,应用数量不同的EDFA(掺饵光纤放大器)。高速长距离光纤通信系统的主要技术课题是:(l)克服单模光纤波长色散的影响,这是保证脉冲波形不变形的必要条件;(2)发送信号高功率输出;(3)提高接收灵敏度。具体地说,与以下几项技术有关。 2.1光调制技术 光调制是产生光信号的手段,高速光信号产生方法有两种,一是用载有信息的电信号直接调制单频激光器DFB一LD的光强度,即直接强度调制的方法,一是载 光纤通信技术的发展史及其现状 【内容摘要】 光纤通信符合了高速度、大容量、高保密等要求，但是，光纤通信能实际应用到人类传输信息中并不是一帆风顺的，其发展中经历了很多技术难关，解决了这些技术难题，光纤通信才能进一步发展。 本文从光源及传输介质、光电子器件、光纤通信系统的发展来展示光纤通信技术的发展。 【关键词】 光纤通信技术光纤光缆光有源器件光无源器件光纤通信系统 【正文】 光自身固有的优点注定了它在人类历史上充当不可忽略的角色，随着人类技术的发展，其应用越来越广泛，优点也越来越突出。 光纤通信是将要传送的图像、数据等信号调制到光载波上，以光纤作为传输媒介的通信方式。作为载波的光波频率比电波频率高得多，作为传输介质的光纤又比同轴电缆或波导管的损耗低得多，因此相对于电缆通信或微波通信，光纤通信具有许多独特的优点。 将优点突出的光纤通信真正应用到人类生活中去，和很多技术一样，都需要一个发展的过程。 一、光纤通信技术的形成 (一)、早期的光通信 光无处不在，这句话毫不夸张。在人类发展的早期，人类已经开始使用光传递信息了，这样的例子有很多。 打手势是一种目视形式的光通信，在黑暗中不能进行。白天太阳充当这个传输系统的光源，太阳辐射携带发送者的信息传送给接收者，手的动作调制光波，人的眼睛充当检测器。 另外，3000多年前就有的烽火台，直到目前仍然使用的信号灯、旗语等都可以看作是原始形式的光通信。望远镜的出现则又极大地延长了这类目视形式的光通信的距离。 这类光通信方式有一个显著的缺点，就是它们能够传输的容量极其有限。 近代历史上，早在1880年，美国的贝尔（Bell）发明了“光电话”。这种光电话利用太阳光或弧光灯作光源，通过透镜把光束聚焦在送话器前的振动镜片上，使光强度随话音的变化而变化，实现话音对光强度的调制。在接收端，用抛物面反射镜把从大气传来的光束反射到硅光电池上，使光信号变换为电流传送到受话器。 光电话并未能在人类生活中得到实际的使用，这主要是因为当时没有合适的光源和传输介质。其所利用的自然光为非相干光，方向性不好，不易调制和传输；而以空气作为传输介质，损耗会很大，无法实现远距离传输，又易受天气影响，通信极不稳定可靠。 OTDR：光纤测试方案（短光纤测试）及OM4光纤介绍 首先来看一下当前数据中心的情况，10G已经不是什么新鲜事物了，而介质这块，铜缆双绞线也开始6A化，光纤也逐步升级，而数据中心里的大部分光纤链路都小于200米，这使得基于VCSEL的850nm光收发器可以被大量使用，配合OM3光纤，光纤方案的成本更为降低，也使OM3成为万兆速率数据中心的首选。 如表格1表格2所示，OM3光纤（MM50 um MBW=2000），在同样插入损耗的情况下，与OM2 和OM1光纤相比，OM3光纤的传输距离可以更远。而通道最大距离与模式带宽和通道最大插入损耗相关。例如，对于一个使用850nm OM3光纤的300米10GBase-SR链路而言，所能被允许的最大插入损耗是2.6分贝，而在1000BASE-SX网络中则为3.56分贝，可以预见随着速率不断提升，损耗这块的要求也越来越高了。而即使是在这2.6分贝的最大允许损耗中，也被分为光纤本身所固有的损耗，以及光纤连接和连接器损耗。 伴随数据中心TIA-942推行的结构化光布线系统的发展，在带来灵活易用的同时，也对光纤测试带来了新的内容，引入的结构化布线，增加了连接器件，对接头连接器的插入损耗有了更高的要求。 那么下面先来谈一下数据中心短光纤的测试面临的新的问题： 从目前光纤链路的测试来看，主要分成两个等级，第一等级为OLTS测试，第二等级为OTDR测试；从实际验收来看更多的采用的是OLTS测试，即光源和光表的测试方式，其原因除了测试设备相对价格低廉有关外，也和其使用简易程度有关，相对来说，使用第二级别的OTDR测试仪需要更专业的知识，需要读懂OTDR的曲线图，并且判定故障原因，这绝非简单培训就可以上手的工作。 另外，不论部署结构化光布线网络，还是模块化高密度MPO方案时，多模光纤都被大量运用，此时用光纤元件标准测试通过，而用应用标准测试则不一定过，两类标准门限值有所不同，测试时选标准不当，也会给后续网络运行埋下故障隐患。 不仅如此，在选用OTDR（Optical Time Domain Reflectometer,简称OTDR）测试仪时，死区的问题也是不能忽略的一大问题，OTDR的死区分为事件死区和衰减死区，事件死区代表OTDR所能检测到的光缆的最短长度。死区越短，可检测到的光缆长度就越短。如果事件死区比被测的光缆长度要短，那么就可以使用OTDR来测试这条链路。而衰减死区一般要大于事件死区，它的定义是可以测得的连续两个事件插入损耗数值的最小距离。 数据中心内网络的光缆链路通常都非常短，同时通道里还会有多个连接器和短的跳线。在进行光缆测试时，应该使用具有短事件死区和衰减死区的OTDR测试仪。光纤通信技术的发展历史
光纤通信试卷AWord版
光纤通信技术的发展与应用
光纤通信 期末考试试卷(含答案)
光纤通信技术发展历程、特点及现状
对高速光纤通信技术的应用与分析
光纤通信技术的发展史及其现状_论文[1]
光纤测试方案