第一篇：中英對照：光纖通信

光纖通信

光纖常被電話公司用于傳遞電話、互聯(lián)網(wǎng)，或是有線電視的信號，有時(shí)候利用一條光纖就可以同時(shí)傳遞上述的所有信號。與傳統(tǒng)的銅線相比，光纖的信號衰減（attenuation）與遭受干擾[來源請求]（interference）的情形都改善很多，特別是長距離以及大量傳輸?shù)氖褂脠龊现?，光纖的優(yōu)勢更為明顯。然而，在城市之間利用光纖的通信基礎(chǔ)建設(shè)（infrastructure）通常施工難度以及材料成本難以控制，完工后的系統(tǒng)維運(yùn)復(fù)雜度與成本也居高不下。因此，早期光纖通信系統(tǒng)多半應(yīng)用在長途的通信需求中，這樣才能讓光纖的優(yōu)勢徹底發(fā)揮，并且抑制住不斷增加的成本。

從2000年光通信（optical communication）市場崩潰后，光纖通信的成本也不斷下探，目前已經(jīng)和銅纜為骨干的通信系統(tǒng)不相上下。

對于光纖通信產(chǎn)業(yè)而言，1990年光放大器（optical amplifier）正式進(jìn)入商業(yè)市場的應(yīng)用后，很多超長距離的光纖通信才得以真正實(shí)現(xiàn)，例如越洋的海底電纜。到了2002年時(shí)，越洋海底電纜的總長已經(jīng)超過25萬公里，每秒能攜帶的數(shù)據(jù)量超過2.56Tb，而且根據(jù)電信業(yè)者的統(tǒng)計(jì)，這些數(shù)據(jù)從2002年后仍然不斷的大幅成長中。

光纖通信的歷史

自古以來，人類對于長距離通信的需求就不曾稍減。隨著時(shí)間的前進(jìn)，從烽火到電報(bào)，再到1940年第一條同軸電纜（coaxial cable）正式服役，這些通信系統(tǒng)的復(fù)雜度與精細(xì)度也不斷的進(jìn)步。但是這些通信方式各有其極限，使用電氣信號傳遞信息雖然快速，但是傳輸距離會(huì)因?yàn)殡姎庑盘柸菀姿p而需要大量的中繼器（repeater）；微波（microwave）通信雖然可以使用空氣做介質(zhì)，可是也會(huì)受到載波頻率（carrier frequency）的限制。到了二十世紀(jì)中葉，人們才了解使用光來傳遞信息，能帶來很多過去所沒有的顯著好處。

然而，當(dāng)時(shí)并沒有同調(diào)性高的發(fā)光源（coherent light source），也沒有適合作為傳遞光信號的介質(zhì)，也所以光通信一直只是概念。直到1960年代，激光（laser）的發(fā)明才解決了第一項(xiàng)難題。1970年代康寧公司（Corning Glass Works）發(fā)展出高品質(zhì)低衰減的光纖則是解決了第二項(xiàng)問題，此時(shí)信號在光纖中傳遞的衰減量第一次低于光纖通信之父高錕所提出的每公里衰減20分貝

（20dB/km）關(guān)卡，證明了光纖作為通信介質(zhì)的可能性。與此同時(shí)使用砷化鎵（GaAs）作為材料的半導(dǎo)體激光（semiconductor laser）也被發(fā)明出來，并且憑借著體積小的優(yōu)勢而大量運(yùn)用于光纖通信系統(tǒng)中。1976年，第一條速率為44.7Mbit/s的光纖通信系統(tǒng)在美國亞特蘭大的地下管道中誕生。

經(jīng)過了五年的研發(fā)期，第一個(gè)商用的光纖通信系統(tǒng)在1980年問市。這個(gè)人類史上第一個(gè)光纖通信系統(tǒng)使用波長800納米（nanometer）的砷化鎵激光作為光源，傳輸?shù)乃俾剩╠ata rate）達(dá)到45Mb/s（bits per second），每10公里需要一個(gè)中繼器增強(qiáng)信號。

第二代的商用光纖通信系統(tǒng)也在1980年代初期就發(fā)展出來，使用波長1300納米的磷砷化鎵銦（InGaAsp）激光。早期的光纖通信系統(tǒng)雖然受到色散（dispersion）的問題而影響了信號品質(zhì)，但是1981年單模光纖（single-mode fiber）的發(fā)明克服了這個(gè)問題。到了1987年時(shí)，一個(gè)商用光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率已經(jīng)高達(dá)1.7Gb/s，比第一個(gè)光纖通信系統(tǒng)的速率快了將近四十倍之譜。同時(shí)傳輸?shù)墓β逝c信號衰減的問題也有顯著改善，間隔50公里才需要一個(gè)中繼器增強(qiáng)信號。1980年代末，EDFA的誕生，堪稱光通信歷史上的一個(gè)里程碑似的事件，它使光纖通信可直接進(jìn)行光中繼，使長距離高速傳輸成為可能，并促使了DWDM的誕生。

第三代的光纖通信系統(tǒng)改用波長1550納米的激光做光源，而且信號的衰減已經(jīng)低至每公里0.2分貝（0.2dB/km）。之前使用磷砷化鎵銦激光的光纖通信系統(tǒng)常常遭遇到脈波延散（pulse spreading）問題，而科學(xué)家則設(shè)計(jì)出色散遷移光纖（dispersion-shifted fiber）來解決這些問題，這種光纖在傳遞1550納米的光波時(shí)，色散幾乎為零，因其可將激光光的光譜限制在單一縱模（longitudinal mode）。這些技術(shù)上的突破使得第三代光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率達(dá)到2.5Gb/s，而且中繼器的間隔可達(dá)到100公里遠(yuǎn)。

第四代光纖通信系統(tǒng)引進(jìn)了光放大器（optical amplifier），進(jìn)一步減少中繼器的需求。另外，波分復(fù)用（wavelength-division multiplexing, WDM）技術(shù)則大幅增加傳輸速率。這兩項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展讓光纖通信系統(tǒng)的容量以每六個(gè)月增加一倍的方式大幅躍進(jìn)，到了2001年時(shí)已經(jīng)到達(dá)10Tb/s的驚人速率，足足是80年代光纖通信系統(tǒng)的200倍之多。近年來，傳輸速率已經(jīng)進(jìn)一步增加到14Tb/s，每隔160公里才需要一個(gè)中繼器。

第五代光纖通信系統(tǒng)發(fā)展的重心在于擴(kuò)展波分復(fù)用器的波長操作范圍。傳統(tǒng)的波長范圍，也就是一般俗稱的“C band”約是1530納米至1570納米之間，新一帶的無水光纖（dry fiber）低損耗的波段則延伸到1300納米至1650納米間。另外一個(gè)發(fā)展中的技術(shù)是引進(jìn)光孤子（optical soliton）的概念，利用光纖的非線性效應(yīng)，讓脈波能夠抵抗色散而維持原本的波形。

1990年至2000年間，光纖通信產(chǎn)業(yè)受到互聯(lián)網(wǎng)泡沫的影響而大幅成長。此外一些新興的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，如隨選視頻（video on demand）使得互聯(lián)網(wǎng)帶寬的成長甚至超過摩爾定律（Moore’s Law）所預(yù)期集成電路芯片中晶體管增加的速率。而自互聯(lián)網(wǎng)泡沫破滅至2006年為止，光纖通信產(chǎn)業(yè)通過企業(yè)整并壯大規(guī)模，以及委外生產(chǎn)的方式降低成本來延續(xù)生命。

現(xiàn)在的發(fā)展前沿就是全光網(wǎng)絡(luò)了，使光通信完全的代替電信號通訊系統(tǒng)，當(dāng)然，這還有很長的路要走。

fiber-optic communications

Optical fiber is used by many telecommunications companies to transmit telephone signals, Internet communication, and cable television signals.Due to much lower attenuation and interference, optical fiber has large advantages over existing copper wire in long-distance and high-demand applications.However, infrastructure development within cities was relatively difficult and time-consuming, and fiber-optic systems were complex and expensive to install and operate.Due to these difficulties, fiber-optic communication systems have primarily been installed in long-distance applications, where they can be used to their full transmission capacity, offsetting the increased cost.Since 2000, the prices for fiber-optic communications have dropped considerably.The price for rolling out fiber to the home has currently become more cost-effective than that of rolling out a copper based network.Prices have dropped to $850 per subscriber in the US and lower in countries like The Netherlands, where digging costs are low.Since 1990, when optical-amplification systems became commercially available, the telecommunications industry has laid a vast network of intercity and transoceanic fiber communication lines.By 2002, an intercontinental network of 250,000 km of submarine communications cablewith a capacity of 2.56 Tb/s was completed, and although specific network capacities are privileged information, telecommunications investment reports indicate that network capacity has increased dramatically since 2004.History

In 1966 Charles K.Kao and George hockom proposed optical fibers at STC Laboratories(STL)at Harlow, England, when they showed that the losses of 1000 dB/km in existing glass(compared to 5-10 db/km in coaxial cable)was due to contaminants, which could potentially be removed.Optical fiber was successfully developed in 1970 by Corning Glass Works, with attenuation low enough for communication purposes(about 20dB/km), and at the same time GaAs semiconductor lasers were developed that were compact and therefore suitable for transmitting light through fiber optic cables for long distances.After a period of research starting from 1975, the first commercial fiber-optic communications system was developed, which operated at a wavelength around 0.8 μm and used GaAs semiconductor lasers.This first-generation system operated at a bit rate of 45 Mbps with repeater spacing of up to 10 km.Soon on 22 April, 1977, General Telephone and Electronics sent the first live telephone traffic through fiber optics at a 6 Mbit/s throughput in Long Beach, California.The second generation of fiber-optic communication was developed for commercial use in the early 1980s, operated at 1.3 μm, and used InGaAsP semiconductor lasers.Although these systems were initially limited by dispersion, in 1981 the single-mode fiber was revealed to greatly improve system performance.By 1987, these systems were operating at bit rates of up to 1.7 Gb/s with repeater spacing up to 50 km.The first transatlantic telephone cable to use optical fiber was TAT-8, based on Desurvire optimized laser amplification technology.It went into operation in 1988.Third-generation fiber-optic systems operated at 1.55 μm and had losses of about 0.2 dB/km.They achieved this despite earlier difficulties with pulse-spreading at that wavelength using conventional InGaAsP semiconductor lasers.Scientists overcame this difficulty by using dispersion-shifted fibers designed to have minimal dispersion at

1.55 μm or by limiting the laser spectrum to a single longitudinal mode.These developments eventually allowed third-generation systems to operate commercially at 2.5 Gbit/s with repeater spacing in excess of

km.The fourth generation of fiber-optic communication systems used optical amplification to reduce the need for repeaters and wavelength-division multiplexing to increase data capacity.These two improvements caused a revolution that resulted in the doubling of system capacity every 6 months starting in 1992 until a bit rate of 10 Tb/s was reached by 2001.Recently, bit-rates of up to 14 Tbit/s have been reached over a single 160 km line using optical amplifiers.The focus of development for the fifth generation of fiber-optic communications is on extending the wavelength range over which a WDM system can operate.The conventional wavelength window, known as the C band, covers the wavelength range 1.53-1.57 μm, and the new dry fiber has a low-loss window promising an extension of that range to 1.30-1.65 μm.Other developments include the concept of “optical solitons, “ pulses that preserve their shape by counteracting the effects of dispersion with the nonlinear effectsof the fiber by using pulses of a specific shape.In the late 1990s through 2000, industry promoters, and research companies such as KMI and RHK predicted vast increases in demand for communications bandwidth due to increased use of the Internet, and commercialization of various bandwidth-intensive consumer services, such as video on demand.Internet protocoldata traffic was increasing exponentially, at a faster rate than integrated circuit complexity had increased under Moore’s Law.From the bust of the dot-com bubble through 2006, however, the main trend in the industry has been consolidation of firms and offshoring of manufacturing to reduce costs.Recently, companies such as Verizon and AT&T have taken advantage of fiber-optic communications to deliver a variety of high-throughput data and broadband services to consumers’ homes.

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(tǒng)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(xiàn)象稱為色散。光纖色散的存在使傳輸?shù)男盘柮}沖畸變，從而限制了光纖的傳輸容量和傳輸帶寬。從機(jī)理上說，光纖色散分為材料色散，波導(dǎo)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(yīng)用。

G.652 稱為非色散位移單模光纖，也稱為常規(guī)單模光纖，其性能特點(diǎn)是：(1)在1310nm波長處的色散為零。(2)在波長為1550nm附近衰減系數(shù)最小，約為0.22dB/km，但在1550nm附近其具有最大色散系數(shù)，為17ps/(nm?km)。(3)這種光纖工作波長即可選在1310nm波長區(qū)域，又可選在1550nm波長區(qū)域，它的最佳工作波長在1310nm區(qū)域。G.652光纖是當(dāng)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(jié)構(gòu)參數(shù)、折射率分布形狀，力求加大波導(dǎo)色散，從而將零色散點(diǎn)從1310nm位移到1550nm，實(shí)現(xiàn)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(qū)域。它非常適合于長距離單信道光纖通信系統(tǒng)

第三篇：光纖通信

光纖通信系統(tǒng)包括實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)通信的全部設(shè)施，主要偶傳輸系統(tǒng)，用戶終端，接入設(shè)備和交換設(shè)備四個(gè)部分組成。

光纖傳輸系統(tǒng)一般有光發(fā)射機(jī)，光傳輸線路，光接收機(jī)等功能部分的組成電端機(jī)

就是電信通信中采用的載波機(jī)、電信號手法設(shè)備、計(jì)算機(jī)終端盒其它常規(guī)電子通信設(shè)備的總稱。電端機(jī)在發(fā)送端的任務(wù)就是吧模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)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(fā)送機(jī)

由光源，驅(qū)動(dòng)電路和光調(diào)制器組成，光源是起核心。他利用電端機(jī)輸送載有信息的電信號通過光調(diào)制器對光源發(fā)出的連續(xù)廣播的振幅、相位或頻率進(jìn)行調(diào)制，從而輸出載有有用信息的光信號，再將該光信號耦合進(jìn)光纖傳輸線路。

光接收機(jī)

由光探測器，放大器和相應(yīng)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(zhuǎn)換為電信號。因?yàn)楣馓綔y其輸出的電流很微弱，必須經(jīng)放大器將信號進(jìn)行增益放大；均衡器對信號進(jìn)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(jìn)行再生，把均衡器輸出的波形信號恢復(fù)數(shù)字信號；由于在發(fā)射端對信號進(jìn)行了編碼，最后需要譯碼器將信號恢復(fù)到初始狀態(tài)。

就廣義而言，通信就是各種形式信息的轉(zhuǎn)移或傳遞。通常的具體做法是首先將擬傳遞的信設(shè)法加載(或調(diào)制)到某種載體上，然后再將被調(diào)制的載體傳送到目的地后，將信息從載體上解調(diào)出來。光纖通信系統(tǒng)中電端機(jī)的作用是對來自信息源的信號進(jìn)行處理，例如模擬／數(shù)字轉(zhuǎn)換多路復(fù)用等；發(fā)送端光端機(jī)的作用則是將光源(如激光器或發(fā)光二極管)通過電信號調(diào)制成光信號，輸入光纖傳輸至遠(yuǎn)方；接收端的光端機(jī)內(nèi)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(jīng)放大、整形、再生恢復(fù)原形后，輸至電端機(jī)的接收端。對于長距離的光纖通信系統(tǒng)還需中繼器，其作用是將經(jīng)過長距離光纖衰減和畸變后的微弱光信號經(jīng)放大、整形、再生成一定強(qiáng)度的光信號，繼續(xù)送向前方以保證良好的通信質(zhì)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(jīng)放大、整形、再生后再調(diào)制光源將電信號變換成光信號重新發(fā)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(wǎng)絡(luò)將會(huì)變得為期不遠(yuǎn)。

光纖通信系統(tǒng)是用光作為信息的載體，以光纖作為傳輸介質(zhì)的一種通信方式。它首先要在發(fā)射端將需要傳送的電話，電報(bào)，圖像和數(shù)據(jù)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，即將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘枺俳?jīng)光纖傳輸?shù)浇邮斩?，接收端講收到的光信號轉(zhuǎn)變成電信號，最后還原為消息。

光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)成

第四篇：光纖通信

光纖通信課堂題目

1.SDH有一套標(biāo)準(zhǔn)化的信息結(jié)構(gòu)等級，稱為同步傳送模塊STM-N。

2.準(zhǔn)同步數(shù)字體系的幀結(jié)構(gòu)中，如果沒有足夠的運(yùn)行和維護(hù)。

3.SDH中STM-1的速率是

4.SDH中STM-4的速率是

5.常用的SDH設(shè)備有：終端復(fù)用器、再生器和數(shù)字交叉連接設(shè)備等。

6.在SDH幀結(jié)構(gòu)中，AU指針處于幀結(jié)構(gòu)左側(cè)1-9N

7.PDH復(fù)用成SDH信號必須經(jīng)過映射、定位、復(fù)用三個(gè)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(shí)間為125u/s

11.STM-n信號一幀的字節(jié)數(shù)為12.對STM-1信號來說，每秒可傳的幀數(shù)為

1.什么叫自愈？ 二纖雙向通道專用保護(hù)環(huán)是怎么實(shí)現(xiàn)自愈的？

2.SDH的優(yōu)點(diǎn)？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(dǎo)纖維（簡稱光纖）為傳輸媒質(zhì)的一種通信方式。光纖通信的特點(diǎn)：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(qiáng)，無串話干擾。⑤ 線徑細(xì)（0.1mm），重量輕。⑥ 資源豐富。光纖的分類:（1）根據(jù)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(jù)光纖中傳輸模式（模式是指電磁場的分布形式）數(shù)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(xiàn)象稱為光纖的傳輸損耗。光纖的傳輸損耗是影響系統(tǒng)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(jīng)光纖傳輸，到達(dá)輸出端會(huì)發(fā)生時(shí)間上的展寬，這種現(xiàn)象稱為色散。色散的大小用時(shí)延差（Δτ）表示。

光纖的色散主要有模式色散、材料色散和波導(dǎo)色散。

3.光纖通信系統(tǒng)的組成：光發(fā)射端機(jī)、光纖、光中繼器、光接收端機(jī)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(shí)（消除時(shí)間抖動(dòng)）；re-shaping 再整形（消除波形畸變）

通過這3個(gè)R，得到接近于發(fā)射端的光信號的copy，從而延長傳輸距離，提高信號質(zhì)量。波分復(fù)用系統(tǒng)的概念：WDM在一芯光纖中同時(shí)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(shí)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(shí)向兩個(gè)不同的方向傳輸，但是兩個(gè)方向所用的波長相互分開，以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的全雙工通信。

4.階躍型光纖和漸變型的區(qū)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(fā)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(xù)變化的；

5.簡述光纖的導(dǎo)光原理：是利用了光的全反射的原理。因光在不同物質(zhì)中的傳播速度是不同的，所以光從一種物質(zhì)射向另一種物質(zhì)時(shí)，在兩種物質(zhì)的交界面處會(huì)產(chǎn)生折射和反射。而且，折射光的角度會(huì)隨入射光的角度變化而變化。當(dāng)入射光的角度達(dá)到或超過某一角度時(shí)，折射光會(huì)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(zhì)對相同波長光的折射角度是不同的（即不同的物質(zhì)有不同的光折射率），相同的物質(zhì)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(yīng)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(jī)前，用于放大微弱光信號。

(3)后置放大器：置于光發(fā)射機(jī)后，用于提高發(fā)射光功率

7.光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)的作用：

光發(fā)射機(jī)是實(shí)現(xiàn)電/光轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。由光源、驅(qū)動(dòng)器、調(diào)制器和控制電路組成。

其功能是將來自于電端機(jī)的電信號對光源發(fā)出的光波進(jìn)行調(diào)制，成為已調(diào)光波，然后再將已調(diào)的光信號耦合到光纖或光纜去傳輸。

光接收機(jī)是實(shí)現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。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(jīng)光檢測器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺缓?，再將這微弱的電信號經(jīng)放大電路放大到足夠的電平，送到接收端。