第一篇：光纖通信技術(shù)的發(fā)展史

淺談光纖通信技術(shù)的發(fā)展史

摘要：文章介紹了光纖通信的發(fā)展歷程、發(fā)展現(xiàn)狀，并對光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢進行了展望。關(guān)鍵詞：光纖通信，波分復(fù)用，光接入網(wǎng)，全光網(wǎng)

Abstract:The paper summaries the development history and current situation of optical fiber communication,and then outlines the development trend of communication in the future.Key words:Optical Fiber Communication,WDM Optical Access Network,All-Optical Network

前言：1966年7月，出生于上海的英籍華人高錕（C.K.KA）博士提出:“只要設(shè)法降低玻璃纖維中的雜質(zhì)，就能夠獲得能用于通信的傳輸損耗較低的光導(dǎo)纖維。”2009年這一成就獲諾貝爾獎。

光纖通信技術(shù)是指把光波作為信息傳輸?shù)妮d波，以光纖作為信息傳輸?shù)拿浇?，將信息進行點對點發(fā)送的現(xiàn)代通信方式。

1.光纖通信的主要特點

?頻帶極寬，通信容量大

在光纖技術(shù)中，光纖可以容納50000GHz 傳輸帶寬，光纖通信系統(tǒng)的容許頻帶（帶寬）是由光源的調(diào)制特性、調(diào)制方式和光纖的色散特性決定的。例如：單波長光纖通信系統(tǒng)一般是使用密集波分復(fù)用等一些復(fù)雜的技術(shù)，以便解決通信設(shè)備的電子瓶頸效應(yīng)的問題，保證光纖寬帶可以發(fā)揮更積極的作用，從而增加光纖的信息傳輸量。目前，單波長光纖通信系統(tǒng)的傳輸率已經(jīng)得到了2.5Gbps到10Gbps。

?抗電磁干擾能力強

光纖的制作材料主要是石英，其絕緣性好，抗腐蝕能力強。因此，光纖有較強的抗電磁干擾能力，且不受雷電、電離層的變化和太陽黑子活動等電磁影響，也不會被人為釋放的電磁所干擾，這就是石英這種通信材料的最大優(yōu)勢。除以上有點之外，光纖體積小、質(zhì)量輕，不僅可以節(jié)省空間，還便于安裝；光纖的制作材料資源豐富，成本低；光纖的溫度穩(wěn)定性好，使用壽命長。由于光纖通信的優(yōu)點很多，使其使用范圍也不斷擴寬。從以上光纖通信技術(shù)的發(fā)展歷程，可以把光纖通信技術(shù)大致分為五個階段，即850納米波段的多模光波，到1310納米多模光纖，1310納米單模光纖，到再到1550納米單模光纖，最后是長距離進行傳輸?shù)墓饫w通信技術(shù)。還有可以有效節(jié)約有色金屬；此外，還有光纜尺寸小，便于安裝和運輸?shù)葍?yōu)點。

2光纖通信技術(shù)

隨著通信發(fā)展的需要，各種光纖通信技術(shù)也相繼出現(xiàn)。

?復(fù)用技術(shù)。

光傳輸系統(tǒng)中,要提高光纖帶寬的利用率,必須依靠多信道系統(tǒng)。常用的復(fù)用方式有:時分復(fù)用(TDM)、波分復(fù)用(WDM)、頻分復(fù)用(FDM)、空分復(fù)用(SDM)和碼分復(fù)用(CDM)。它能幾十倍上百倍地提高傳輸容量。

?寬帶放大器技術(shù)。摻餌光纖放大器(EDFA)是WDM技術(shù)實用化的關(guān)鍵,它具有對偏振不敏感、無串擾、噪聲接近量子噪聲極限等優(yōu)點。但是普通的EDFA放大帶寬較窄,約有35nm(1530~1565nm),這就限制了能容納的波長信道數(shù)。進一步提高傳輸容量、增大光放大器帶寬的方法有:(1)摻餌氟化物光纖放大器(EDFFA),它可實現(xiàn)75nm的放大帶寬;(2)碲化物光纖放大器,它可實現(xiàn)76nm的放大帶寬;(3)控制摻餌光纖放大器與普通的EDFA組合起來,可放大帶寬約80nm;(4)拉曼光纖放大器(RFA),它可在任何波長處提供增益,將拉曼放大器與EDFA結(jié)合起來,可放大帶寬大于100nm。

?色散補償技術(shù)。對高速信道來說,在1550nm波段約18ps(mmokm)的色散將導(dǎo)致脈沖展寬而引起誤碼,限制高速信號長距離傳輸。對采用常規(guī)光纖的10Gbit/s系統(tǒng)來說,色散限制僅僅為50km。因此,長距離傳輸中必須采用色散補償技術(shù)。

④孤子WDM傳輸技術(shù)。超大容量傳輸系統(tǒng)中,色散是限制傳輸距離和容量的一個主要因素。在高速光纖通信系統(tǒng)中,使用孤子傳輸技術(shù)的好處是可以利用光纖本身的非線性來平衡光纖的色散,因而可以顯著增加無中繼傳

輸距離。孤子還有抗干擾能力強、能抑制極化模色散等優(yōu)點。色散管理和孤子技術(shù)的結(jié)合,凸出了以往孤子只在長距離傳輸上具有的優(yōu)勢,繼而向高速、、寬帶長距離方向發(fā)展。

⑤光纖接入技術(shù)。隨著通信業(yè)務(wù)量的增加,業(yè)務(wù)種類更加豐富。人們不僅需要語音業(yè)務(wù),而且高速數(shù)據(jù)、已得到用戶青睞。這些業(yè)務(wù)不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò),用戶接人部分更是關(guān)鍵。傳統(tǒng)的接入方式已經(jīng)滿足不了需求,只有帶寬能力強的光纖接人才能將瓶頸打開,核心網(wǎng)和城域網(wǎng)的容量潛力才能真正發(fā)揮出來。光纖接入中極有優(yōu)勢的PON技術(shù)早就出現(xiàn)了,它可與多種技術(shù)相結(jié)合,例如ATM、正在探索中的現(xiàn)代光纖通信技術(shù)還有單纖雙向傳輸技術(shù)、光網(wǎng)絡(luò)的智能化、全光網(wǎng)絡(luò)、光器件的集成化等等。

3.光纖通信的應(yīng)用

?廣播電視網(wǎng)中的應(yīng)用。近年來，隨著光纖通信技術(shù)越來越成熟，應(yīng)用的范圍也越來越廣。在廣播電視領(lǐng)域，光纖作為廣播電視信號傳輸?shù)妮d體，以光纖網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的格局已經(jīng)形成。光纖傳輸系統(tǒng)具有傳輸頻帶寬，容量大，損耗低，串擾小，抗干擾能力強等特點，傳輸過程中不會有中繼引起的噪聲，而影響信號質(zhì)量，更不會因為接收時信號延時較大，而輕易受干擾。光纖傳輸系統(tǒng)具有這么多優(yōu)勢，已經(jīng)成為城市最可靠的數(shù)字電視和數(shù)據(jù)傳輸?shù)逆溌?，也是實現(xiàn)直播或兩地傳送最經(jīng)常的電視傳送方式。

?電力通信網(wǎng)中的應(yīng)用。隨著光纖在通信網(wǎng)絡(luò)中的廣泛應(yīng)用，我國很多地區(qū)的電力專用通信網(wǎng)也基本完成了從主干線到接入網(wǎng)向光纖過渡的過程。目前，電力系統(tǒng)光纖通信網(wǎng)已經(jīng)成為我國規(guī)模較大、發(fā)展較為完善的專用通信網(wǎng)，其數(shù)據(jù)、語音、寬帶等電信業(yè)務(wù)及電力生產(chǎn)通信保障著電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，電力系統(tǒng)生產(chǎn)生活己離不開光纖通信網(wǎng)。現(xiàn)在，由于電力特殊光纜制造及工程設(shè)計技術(shù)已經(jīng)成熟，特別是OPGW和ADSS技術(shù)已經(jīng)開始大規(guī)模的應(yīng)用在國內(nèi)電力特殊光纜通信中，特別是在大的輸電工程長距離主干OPGW光纜線路中應(yīng)用的作用更明顯。

?電信干線傳輸網(wǎng)中的應(yīng)用。隨著我國光通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展，各大專業(yè)通信網(wǎng)急速擴展，對信號傳輸提出了更高的要求。光纖通信因其自身優(yōu)勢而能夠滿足各種復(fù)雜的通信業(yè)務(wù)要求，而成為首選通信方式。目前，我國己建成以北京為中心向四面八方面各個方向輻射的長途干線光纖網(wǎng)，“八縱八橫”全國光纖通信網(wǎng)已建成。八橫八縱”1988年在原郵電部是“的主導(dǎo)下開始的建設(shè)的大容量光纖通信干線傳輸網(wǎng)工程項目，這個傳輸網(wǎng)覆蓋全國省會以上城市，22條光纜干線，有總長達33000公里。隨著我國通信事業(yè)的迅速發(fā)展，以光纖通信為基礎(chǔ)的傳輸網(wǎng)絡(luò)還會建設(shè)的更多。

4、光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢

對光纖通信而言,超高速度、超大容量、超長距離一直都是人們追求的目標,光纖到戶和全光網(wǎng)絡(luò)也是人們追求的夢想。現(xiàn)在移動通信發(fā)展速度驚人,因其帶寬有限,終端體積不可能太大,顯示屏幕受限等因素,人們依然追求陸能相對占優(yōu)的固定終端,希望實現(xiàn)光纖到戶。光纖到戶的魅力

在于它有極大的帶寬,它是解決從互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)到用戶桌面的“最后一公里”瓶頸現(xiàn)象的最佳方案。隨著技術(shù)的更新?lián)Q代,光纖到戶的成本大大降低,不久可降到與DSL和HFC網(wǎng)相當,這使FITH的實用化成為可能。傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了節(jié)點間的全光化,但在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點處仍用電器件,限制了目前通信網(wǎng)干線總?cè)萘康奶岣?因此真正的全光網(wǎng)絡(luò)成為非常重要的課題。全光網(wǎng)絡(luò)以光節(jié)點代替電節(jié)點,節(jié)點之間也是全光化,信息始終以光的形式進行傳輸與交換,交換機對用戶信息的處理不再按比特進行,而是根據(jù)其波長來決定路由。全光網(wǎng)絡(luò)具有良好的透明性、開放性、兼容性、可靠性、可擴展性,并能提供巨大的帶寬、超大容量、極高的處理速度、較低的誤碼率,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單,組網(wǎng)非常靈活,可以隨時增加新節(jié)點而不必安裝信號的交換和處理設(shè)備。當然全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展并不可能獨立于眾多通信技術(shù),它必須要與因特網(wǎng)、ATM網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等相融合。目前全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展仍處于初期階段,但已顯示出良好的發(fā)展前景。從發(fā)展趨勢上看,形成一個真正的、WDM技術(shù)與光 以交換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡(luò)層,建立純粹的全光網(wǎng)絡(luò),消除電光瓶頸已成未來光通信發(fā)展的必然趨勢,更是未來信息網(wǎng)絡(luò)的核心,也是通信技術(shù)發(fā)展的最高級別,更是理想級別。

光纖通信技術(shù)現(xiàn)已作為一種重要的現(xiàn)代信息傳輸技術(shù)之一，在現(xiàn)在的信息社會背景下得到了普遍意義上的應(yīng)用，在全球通信領(lǐng)域及相關(guān)行業(yè)在全球處于非常低迷的狀態(tài)時，光纖通信技術(shù)仍得到了一些發(fā)展。依照我國現(xiàn)行的通信技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展模式，光纖通信技術(shù)的應(yīng)用必會代替一切其他的信息傳送方式，而成為未來通信領(lǐng)域發(fā)展的主流技術(shù)，帶領(lǐng)人類進入全光時代。

我國光纖通信技術(shù)的發(fā)展情況。隨著近十多年通信業(yè)的大發(fā)展，我國光纖光纜產(chǎn)業(yè)取得了長足進步，逐步形成了涵蓋PCVD、MCVD、VAD、OVD等多種生產(chǎn)工藝的企業(yè)群體。1988年以后，全球海底線纜都以光纖鋪設(shè)。全球光纜系統(tǒng)總長度已逾10億千米。2000年我國干線光纜已達38萬千米含770萬芯千米，超過1998年美國的擁有量。另外，專用網(wǎng)亦在各自建設(shè)縱橫交叉的骨干網(wǎng)。截至2008年，全國光纜線路長度達677萬千米（合計：

1.5億芯千米），平均每根光纜約22芯。今后光纖技術(shù)的發(fā)展方向是：單模光纖繼續(xù)針對干線應(yīng)用，優(yōu)化其高速率大容量長距離傳輸性能；針對接入網(wǎng)，除了單模光纖，多模光纖、塑料光纖會有進一步的發(fā)展。

結(jié)束語：光纖通信技術(shù)現(xiàn)已作為一種重要的現(xiàn)代信息傳輸技術(shù)之一，在現(xiàn)在的信息社會背景下得到了普遍意義上的應(yīng)用，在全球通信領(lǐng)域及相關(guān)行業(yè)在全球處于非常低迷的狀態(tài)時，光纖通信技術(shù)仍得到了一些發(fā)展。依照我國現(xiàn)行的通信技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展模式，光纖通信技術(shù)的應(yīng)用必會代替一切其他的信息傳送方式，而成為未來通信領(lǐng)域發(fā)展的主流技術(shù)，帶領(lǐng)人類進入全光時代。

參考文獻：

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第二篇：光纖通信技術(shù)的發(fā)展史及其現(xiàn)狀

光纖通信技術(shù)的發(fā)展史及其現(xiàn)狀

制作學(xué)生：孔露森 學(xué)號 22201333321015

5【內(nèi)容摘要】

光纖通信符合了高速度、大容量、高保密等要求，但是，光纖通信能實際應(yīng)用到人類傳輸信息中并不是一帆風(fēng)順的，其發(fā)展中經(jīng)歷了很多技術(shù)難關(guān)，解決了這些技術(shù)難題，光纖通信才能進一步發(fā)展。

本文從光源及傳輸介質(zhì)、光電子器件、光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展來展示光纖通信技術(shù)的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】

光纖通信技術(shù)光纖光纜 光有源器件 光無源器件 光纖通信系統(tǒng)

【正文】

光自身固有的優(yōu)點注定了它在人類歷史上充當不可忽略的角色，隨著人類技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用越來越廣泛，優(yōu)點也越來越突出。

光纖通信是將要傳送的圖像、數(shù)據(jù)等信號調(diào)制到光載波上，以光纖作為傳輸媒介的通信方式。作為載波的光波頻率比電波頻率高得多，作為傳輸介質(zhì)的光纖又比同軸電纜或波導(dǎo)管的損耗低得多，因此相對于電纜通信或微波通信，光纖通信具有許多獨特的優(yōu)點。

將優(yōu)點突出的光纖通信真正應(yīng)用到人類生活中去，和很多技術(shù)一樣，都需要一個發(fā)展的過程。

光纖通信技術(shù)的形成

早期的光通信

光無處不在，這句話毫不夸張。在人類發(fā)展的早期，人類已經(jīng)開始使用光傳遞信息了，這樣的例子有很多。

打手勢是一種目視形式的光通信，在黑暗中不能進行。白天太陽充當這個傳輸系統(tǒng)的光源，太陽輻射攜帶發(fā)送者的信息傳送給接收者，手的動作調(diào)制光波，人的眼睛充當檢測器。

另外，3000多年前就有的烽火臺，直到目前仍然使用的信號燈、旗語等都可以看作是原始形式的光通信。望遠鏡的出現(xiàn)則又極大地延長了這類目視形式的光通信的距離。

這類光通信方式有一個顯著的缺點，就是它們能夠傳輸?shù)娜萘繕O其有限。近代歷史上，早在1880年，美國的貝爾（Bell）發(fā)明了“光電話”。這種光電話利用太陽光或弧光燈作光源，通過透鏡把光束聚焦在送話器前的振動鏡片上，使光強度隨話音的變化而變化，實現(xiàn)話音對光強度的調(diào)制。在接收端，用拋物面反射鏡把從大氣傳來的光束反射到硅光電池上，使光信號變換為電流傳送到受話器。

光電話并未能在人類生活中得到實際的使用，這主要是因為當時沒有合適的光源和傳輸介質(zhì)。其所利用的自然光為非相干光，方向性不好，不易調(diào)制和傳輸；而以空氣作為傳輸介質(zhì)，損耗會很大，無法實現(xiàn)遠距離傳輸，又易受天氣影響，通信極不穩(wěn)定可靠。

如此看來，這種光電話并沒有太大的實際應(yīng)用價值，然而，我們不得不說，光電話仍是一項偉大的發(fā)明，它的出現(xiàn)證明了用光波作為載波傳輸信息是可行的，因此，把貝爾光電話稱為現(xiàn)代光通信的雛形毫不過分。

現(xiàn)代光纖通信技術(shù)的形成

隨著社會的發(fā)展，信息傳輸與交換量與日俱增，傳統(tǒng)的通信方式已不能滿足人們的需要。為了擴大通信容量，通信方式從中波、短波發(fā)展到微波、毫米波，這實際上就是通過提高通通信載波頻率來擴大通信容量的。

繼續(xù)提高頻率，達到光波波段，光波是人們最熟悉的電磁波，其波長在微米級，而頻率則為Hz數(shù)量級，這比常用的微波頻率高～倍。如此看來，用光波作為載波進行通信，通信容量將大大超過傳統(tǒng)通信方式。

要發(fā)展光通信，最重要的問題就是要尋找適用于光通信的光源和傳輸介質(zhì)。1970年，光纖和激光器這兩個科研成果同時問世，拉開了光纖通信的帷幕，所以我們把1970年稱為光纖通信的“元年”。

光源

1960年，美國的梅曼（max.book118.coman）發(fā)明了紅寶石激光器，它可以產(chǎn)生單色相干光，使高速信息的光調(diào)制成為可能。

和普通光相比，激光具有波譜寬度窄，方向性極好，亮度極高，以及頻率和相位較一致的良好特性。激光是一種高度相干光，它的特性和無線電波相似，是一種理想的光載波。但是，紅寶石激光器發(fā)出的光束不容易耦合進光纖中傳輸，其耦合效率是極低的，因此需要研制小型化的激光光源。

1970年，美國貝爾實驗室、日本電氣公司（NEC）和前蘇聯(lián)先后突破了半導(dǎo)體激光器在低溫（－200）或脈沖激勵條件下工作的限制，研制成功室溫下連續(xù)工作的鎵鋁砷（GaAlAs）雙異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器（短波長）。雖然壽命只有幾個小時，但其意義是重大的，它為半導(dǎo)體激光器的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1973年，半導(dǎo)體激光器壽命達到10萬小時（約11.4年），外推壽命達到100萬小時，完全滿足實用化的要求。在這個期間，1976年日本電報電話公司研制成功發(fā)射波長為1.3 的銦鎵砷磷（InGaAsP）激光器，1979年美國電報電話（AT&T）公司和日本電報電話公司研制成功發(fā)射波長為1.55的連續(xù)振蕩半導(dǎo)體激光器。

激光器的發(fā)明和應(yīng)用，使沉睡了80年的光通信進入一個嶄新的階段。

傳輸介質(zhì)

大氣

1961～1970年，人們主要研究利用大氣傳輸光信號。美國麻省理工學(xué)院利用He-Ne激光器和激光器進行了大氣激光通信試驗。試驗證明用承載信息的光波通過大氣的傳播實現(xiàn)點對點的通信是可行的，但是大氣傳輸光通信存在很多嚴重的問題：

通信能力和質(zhì)量受氣候影響十分嚴重。由于雨、霧、雪和大氣灰塵的吸收和散射，光波能量衰減很大。例如，雨能造成30dB/km的衰減，濃霧衰減高達120dB/km。

大氣的密度和溫度很不均勻，造成折射率的變化，加上大氣湍流的影響，光束位置可能會發(fā)生偏移和抖動。因而通信的距離和穩(wěn)定性都受到極大的限制，不能實現(xiàn)“全天候”通信。

大氣傳輸設(shè)備要求設(shè)在高處，收、發(fā)設(shè)備必須直線可見。這種地理條件使得大氣傳輸通信的適用范圍具有很大的局限性。

雖然，固體激光器（例如摻釹釔鋁石榴石（Nd：YAG）激光器）的發(fā)明大大提高了發(fā)射光功率，延長了傳輸距離，使大氣激光通信可以在江河兩岸、海島之間和某些特定場合使用，但是大氣激光通信的穩(wěn)定性和可靠性仍然沒有解決。

為了克服氣候?qū)す馔ㄐ诺挠绊?，人們自然想到把激光束限制在特定的空間內(nèi)傳輸。因而提出了透鏡波導(dǎo)和反射鏡波導(dǎo)的光波傳輸系統(tǒng)。透鏡波導(dǎo)是在金屬管內(nèi)每隔一定距離安裝一個透鏡，每個透鏡把經(jīng)傳輸?shù)墓馐鴷鄣较乱粋€透鏡而實現(xiàn)的。反射鏡波導(dǎo)和透射鏡波導(dǎo)相似，是用與光束傳輸方向成角的兩個平行反射鏡代替透鏡而構(gòu)成的。

這兩種波導(dǎo)從理論上講是可行的，但在實際應(yīng)用中遇到了不可克服的困難。首先，現(xiàn)場施工中校準和安裝十分復(fù)雜；其次，為了防止地面活動對波導(dǎo)的影響，必須把波導(dǎo)深埋或選擇在人車稀少的地區(qū)使用。

由于沒有找到穩(wěn)定可靠和低損耗的傳輸介質(zhì)，對光通信的研究曾一度走入了低潮。

光纖

為了發(fā)展光通信技術(shù)，人們又考慮和嘗試了各種傳輸介質(zhì)，其中包括利用玻璃材料制成光導(dǎo)纖維來傳輸光信號，但是當時最好的光學(xué)玻璃材料的損耗在1000dB/km以上，這么高的傳輸損耗根本就無法用于通信。美籍華人高錕（max.book118.com）和霍克哈姆（max.book118.comham）發(fā)表了關(guān)于傳輸介質(zhì)新概念的論文，指出了利用光纖進行信息傳輸?shù)目赡苄院图夹g(shù)途徑，奠定了光纖通信的基礎(chǔ)。

1970年，光纖研制取得了重大突破。美國康寧 Corning 公司研制成功損耗20dB/km的石英光纖。因此，光纖通信開始可以和同軸電纜通信競爭，世界各國相繼投入大量人力物力，把光纖通信的研究開發(fā)推向一個新階段。

1972年，隨著光纖制備工藝中的原材料提純、制棒和拉絲技術(shù)水平的不斷提高，進而將梯度折射率多模光纖的衰減系數(shù)降至4dB/km。

1973年，美國貝爾實驗室研制的光纖損耗降低到2.5dB/km。1974年降到了1.1dB/km。

1976年日本電報電話（NTT）公司等單位將光纖損耗降低到0.47dB/km（波長1.2）。

在以后的10年中，1.55波長處的光纖損耗（如圖2所示）：1979年是20dB/km，1984年是0.157dB/km，1986年是0.154dB/km，接近了光纖最低損耗的理論極限。

1976年，在進一步設(shè)法降低玻璃中的（氫氧根）含量時，發(fā)現(xiàn)光纖的衰減在長波max.book118.com低損耗窗口。

1976年，美國在亞特蘭大進行了世界上第一個實用光纖通信系統(tǒng)的現(xiàn)場試驗，系統(tǒng)采用GaAlAs激光器作為光源，多模光纖作為傳輸介質(zhì)，速率為44.736Mbit/s、傳輸距離約10km，這一試驗使光纖通信向?qū)嵱没~出了第一步。

1980年，原材料提純和光纖制備工藝得到不斷完善，從而加快了光纖的傳輸max.book118.com.55的進程。特別是制出了低衰減光纖，max.book118.com/km，已接近理論值。與此同時，為促進光纖通信系統(tǒng)的實用化，人們又及時地開發(fā)出適用于長波長的光源，即激光器、發(fā)光管和光檢測器。應(yīng)運而生的光纖成纜、光無源器件、性能測試及工程應(yīng)用儀表等技術(shù)的日趨成熟，都為光纖光纜作為新的通信傳輸媒質(zhì)奠定了良好的基礎(chǔ)。

1981年以后，世界各發(fā)達國家將光纖通信技術(shù)大規(guī)模地推入商用。歷經(jīng)20余年的突飛猛進的發(fā)展，光纖通信速率已由1978年的45Mbit/s（例如美國MCI于1991年開通了Chicago至St.Louis全長275英里的4×10Gbit/s的商用光纖通信系統(tǒng)等）。

光纖通信技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展

從宏觀上來看，光纖通信主要包括光纖光纜、光電子器件及光通信系統(tǒng)設(shè)備等三個部分。

光纖光纜

光纖本身所固有的優(yōu)點及其技術(shù)的進步使其成為當今社會信息傳輸?shù)闹饕浇椤?/p>

展示了北美消費的光纜較多，占了全球近25%，其次為歐洲全球光纖的消費額逐年增加，由此看出，光纖的市場需求量在增加，其應(yīng)用越來越廣。圖4展示了單模、多模光纖的消費額總體在增加，單模光纖的市場份額有所下降，多模光纖的應(yīng)用則變得較為廣泛。

光電子器件 光有源器件 光檢測器

常見的光檢測器包括：PN光電二極管、PIN光電二極管和雪崩光電二極管（APD）。目前的光檢測器基本能滿足了光纖傳輸?shù)囊螅趯嶋H的光接收機中，光纖傳來的信號及其微弱，有時只有1mW左右。為了得到較大的信號電流，人們希望靈敏度盡可能的高。

光電檢測器工作時，電信號完全不延遲是不可能的，但是必須限制在一個范圍之內(nèi)，否則光電檢測器將不能工作。隨著光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率不斷提高，超高速的傳輸對光電檢測器的響應(yīng)速度的要求越來越高，對其制造技術(shù)提出了更高的要求。

由于光電檢測器是在極其微弱的信號條件下工作的，而且它又處于光接收機的最前端，如果在光電變換過程中引入的噪聲過大，則會使信噪比降低，影響重現(xiàn)原來的信號。因此，光電檢測器的噪聲要求很小。

另外，要求檢測器的主要性能盡可能不受或者少受外界溫度變化和環(huán)境變化的影響

光放大器

光放大器的出現(xiàn)使得我們可以省去傳統(tǒng)的長途光纖傳輸系統(tǒng)中不可缺少的光－－隨著半導(dǎo)體激光器特性的改善，首先出現(xiàn)了法布里－泊羅型半導(dǎo)體激光放大器，接著開始了對行波式半導(dǎo)體激光放大器的研究。另一方面，隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了光纖拉曼放大器。80年代后期，摻稀土元素的光纖放大器脫穎而出，并很快達到實用水平，應(yīng)用于越洋的長途光通信系統(tǒng)中。目前能用于光纖通信的光放大器主要是半導(dǎo)體激光放大器和摻稀土金屬光纖放大器，特別是摻餌光纖放大器（EDFA）倍受青睞。1985年英國南安普頓大學(xué)首次研制成摻餌光纖，1989年以后摻餌光纖放大器的研究工作不斷取得重大突破。由于光纖放大器的問世，在1990年到1992年不到兩年的時間里，光纖系統(tǒng)的容量竟增加了一個數(shù)量級。而在1982年到1990年的8年時間里，光纖系統(tǒng)的容量才只增加了一個數(shù)量級。光放大器的作用和光纖傳輸容量的突飛猛進，為光纖通信展現(xiàn)了無限廣闊的發(fā)展前景。當前光纖通信系統(tǒng)工作在兩個低損耗窗口：max.book118.com。選擇不同的摻雜元素，可使放大器工作在不同窗口。摻餌光纖放大器工作在1.55窗口，該窗口光纖損耗系數(shù)比1.31窗口低（僅0.2dBkm）。已商用的EDFA噪聲低，增益曲線好，放大器帶寬大，與波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)兼容，泵浦效率高，工作性能穩(wěn)定，技術(shù)成熟，在現(xiàn)代長途高速光通信系統(tǒng)中備受青睞。摻鐠光纖放大器工作在1.31μm波段，已敷設(shè)的光纖90％都工作在這一窗口。PDFA對現(xiàn)有光通信線路的升級和擴容有重要的意義。目前已經(jīng)研制出低噪聲、高增益的PDFA，但是它的泵浦效率不高，工作性能不穩(wěn)定，增益對溫度敏感，離實用還有一段距離。非線性的研制始于80年代，并在90年代初取得重大突破光纖拉曼放大器是利用光纖的非線性光學(xué)效應(yīng)――受激拉曼散射效應(yīng)產(chǎn)生的增益機理而對光信號進行放大的。其優(yōu)點是傳輸線路與放大線路同為光纖，因此，放大器與線路的耦合損耗小，噪聲較低，增益穩(wěn)定性較好。但需要很大的泵浦功率（數(shù)百毫瓦）和很長的光纖（數(shù)公里）。另外，光纖拉曼放大器的特性對光纖的偏振狀態(tài)十分敏感。因此，光纖拉曼放大器目前還不能用于光纖通信

光無源器件

光無源器件是光纖通信系統(tǒng)的重要組成部分，在光纖通信向大容量、高速率發(fā)展的今天，光無源器件顯得尤為重要。今年來，新材料、新工藝和新產(chǎn)品在不斷涌現(xiàn)，光無源器件正面臨一個迅速發(fā)展的時期。

光纖活動連接器

光纖（纜）活動連接器是實現(xiàn)光纖之間活動連接的光無源器件，它還具有將光纖與其他無源器件、光纖與有源器件、光纖與系統(tǒng)和儀表進行活動連接的功能。在進一步提高光纖活動連接器性能的基礎(chǔ)上，使其向小型化、集成化方向發(fā)展。

進一步提高光纖活動連接器性能指標

目前的插入損耗范圍在0.1dB～0.5dB，平均值為0.3dB，相對過高且變化范圍大。隨著加工精度的提高，爭取將平均值降到0.1dB以下，變化范圍縮小至0.2dB左右。改變插針端面的幾何形狀是提高回波損耗的有效手段?？梢灶A(yù)期，端面為平面形狀的插針將會逐漸被淘汰，球面和斜球面的插針會同時存在，而且球面插針的需要量仍將占主要地位。此外，采用鍍膜工藝等新的加工技術(shù)來提高回波損耗可以降低零件的加工精度要求，并可提高兩接器的一致性和互換性。

小型化

隨著光纖接入網(wǎng)的發(fā)展，目前使用的連接器已顯示出體積過大、價格太貴的缺點，因此小型化是光纖活動連接器的發(fā)展方向。

光纖活動連接器小型化的一種方法是縮小單芯光纖連接器尺寸，開發(fā)小型化（SFF）的連接器，如瑞士Diamond公司的E-2000型連接器，美國朗訊公司的LC型連接器以及日本NTT公司的MU型連接器等，它們的插針直徑只有1.25mm。

連接器小型化的另一種方法是開發(fā)適應(yīng)帶狀光纖的多芯光纖連接器，即MT型系列光纖連接器。帶狀光纜具有可集成的優(yōu)勢，是今年來迅速發(fā)展的一個光纜品種，它具有以下優(yōu)點：體積小、重量輕、密集度高；采用注塑成型，一致性好，適于大批量生產(chǎn)；具有較低的插入損耗；具有良好的穩(wěn)定性。隨著干線網(wǎng)、用戶網(wǎng)和局域網(wǎng)的發(fā)展，帶狀光纜連接器將成為連接器發(fā)展的方向。

集成化

光纖活動器不僅僅只有連接功能，還具有其它功能，因此，集成化是其發(fā)展的一個重要方向。現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了一些集成化的多功能產(chǎn)品，如外形與各種變換器一樣的固定衰減器；既可作為FC型轉(zhuǎn)換器，又可以對光的衰減量連續(xù)可調(diào)（0～25dB）的小型可變衰減器等。

光纖活動連接器的集成化，不但增加了連接器的功能，而且更重要的是體高其它器件的密集度和可靠性，給使用者帶來極大方便。

固定連接器

固定連接器又稱固定接頭或接線子，它能夠把兩個光纖端面結(jié)合在一起，以實現(xiàn)光纖與光纖之間的永久性連接。固定接頭的制作方法按其工作原理有熔接法、V形槽法、毛細管法、套管法等。

光纖熔接機正朝著兩個方向發(fā)展：一是向全自動、多功能方向發(fā)展；二是向小型化、簡易化方向發(fā)展。目前普遍使用的全自動光纖熔接機設(shè)備笨重，價格昂貴。今后這一機型會朝著提高精度、降低成本、尤其是增加連接芯數(shù)的方向發(fā)展。

同時，隨著光纖應(yīng)用領(lǐng)域的擴大及用戶不同的需要，對光纖熔接技術(shù)的要求也逐漸趨于多樣化。因此，研制小型和超小型熔接機就成為第二個發(fā)展方向。同時致力于多芯光纖熔接機和保偏光纖熔接機的研究生產(chǎn)。

對于其它幾種固定連接器而言，插入損耗和回波損耗這兩個指標上都落后于光纖熔接機所制作的固定接頭。要想提高這幾種接頭的加工精度，研制更適合的匹配液是一種比較有效的辦法，目前許多廠家正致力于這方面的研究。此外，V形槽和毛細管結(jié)構(gòu)比光纖熔接機更容易實現(xiàn)帶狀光纖與光波導(dǎo)陣列、光有源器件陣列的固定連接，可以從改善機械結(jié)構(gòu)、光學(xué)透鏡和匹配液入手，使這種連接得以實現(xiàn)。最后，為配合帶狀光纜的應(yīng)用，多芯化的固定連接器也應(yīng)大力發(fā)展。光衰減器

光衰減器是光通信中發(fā)展最早的無源器件之一，目前已形成了固定式、步進可調(diào)式、連續(xù)可調(diào)式及智能型光衰減器四種系列。

目前，光衰減器的市場越來越大。由于固定光衰減器具有價格低廉、性能穩(wěn)定、使用簡便等優(yōu)點，所以市場需求比可變光衰減器大一些。而可變光衰減器由于其靈活性，市場需求仍穩(wěn)步增長。

國外的光衰減器性能已達到高性能要求，目前國外的一些光學(xué)器件公司正在不斷開發(fā)各種新型光衰減器，以求獲得性能更高、體積更小、價格更適宜的實用化產(chǎn)品。

從市場需求的角度來看，光衰減器將向著小型化、系列化、低價格的方向發(fā)展。此外，由于普通型光衰減器已相當成熟，所以今后的研究將側(cè)重于其高性能方面。

為了避免器件的光反射引起光源的頻率漂移和線路噪聲，使受此影響較大的系統(tǒng)能夠正常工作，必須在相應(yīng)的線路中使用高回損衰減器。因此，高回損衰減器是衰減器發(fā)展的一個重要方向。此外，光衰減器還必須有更寬的溫度使用范圍和頻譜范圍及多更能等優(yōu)良性能。

光波分復(fù)用器

光波分復(fù)用器（WDM）又稱為光合波/分波器，它是對光波波長進行合成與分離的光無源器件，在解決光纜線路的擴容或復(fù)用中起著關(guān)鍵作用。

當前使用的光波分復(fù)用器主要是兩波長的復(fù)用器，例如1310/1550nm主要用于通信線路，980/1550nm和1480/1550nm主要用于光纖放大器。隨著密集波分復(fù)用（DWDM）系統(tǒng)的發(fā)展，多波長復(fù)用器的需求量正在增加，復(fù)用波長之間的間隔也在逐漸縮小。當波長之間的間隔為20nm時，一般稱為粗波分復(fù)用器；波長之間的間隔為1～10nm時，一般稱為密集波分復(fù)用器。因此，密集化、小型化、實用化、組件化是波分復(fù)用器發(fā)展的必然趨勢。

無源光耦合器

光耦合器的研制、開發(fā)及應(yīng)用已經(jīng)歷了近四十年，目前基本形成了以熔融拉錐型器件為主、波導(dǎo)器件逐漸發(fā)展的局面。隨著光纖通信、光纖傳感技術(shù)、光纖CATV、局域網(wǎng)、光纖用戶網(wǎng)以及用戶接入網(wǎng)等的迅速發(fā)展，對光耦合器的需求會進一步增大。

當前，能進行大批量生產(chǎn)單模光纖耦合器的方法是熔融拉錐法。但是在這種方法中，由于光纖之間的耦合系數(shù)與波長有關(guān)，所以光傳輸波長發(fā)生變化時，耦合系數(shù)也會發(fā)生變化，即耦合比發(fā)生變化，一般它隨波長的變化率為0.2%nm。所以寬帶化是耦合器的一個重要方向。

與此同時，為了適應(yīng)各種光纖網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量劇增的需要，一方面需要大功率的光源，另一方面在不斷增加耦合器路數(shù)的同時，進一步降低附加損耗、減少器件體積，并提高使用的可靠性。

綜上所述，未來的光耦合器將是寬帶的、集成化的、低損耗和易接入的器件，還應(yīng)根據(jù)要實現(xiàn)多路數(shù)、小型化等。

光隔離器

隔離器是一種光單向傳輸?shù)姆腔ヒ灼骷?，它對正向傳輸光具有較低的插入損耗，而對反向傳輸光有很大的衰減作用。

目前，光隔離器已經(jīng)產(chǎn)生了一系列的器件，如陣列光隔離器、小型化光隔離器，還有一些隔離器與WDM、Tap、GFF等濾波器混合的器件，這些器件都已研制成功，并批量生產(chǎn)。到目前為止，自由空間型、偏振相關(guān)型隔離器應(yīng)用較多，主要用于有源器件的封裝。從實用的角度來看，光隔離器發(fā)展的主要方向是高性能偏振無關(guān)在線型光隔離器、高性能偏振靈敏微型光隔離器以及多功能光隔離器。

隨著光纖放大器、CATV網(wǎng)、光信息處理、Gbit/s級高速光纖通信及相干光通信等技術(shù)的進一步推廣，光隔離器也正向著高性能、微型化、集成化、多功能能、低價格方向發(fā)展未來的光隔離器很可能是一種微型化高性價比的集成器件。

光開關(guān)

隨著密集波分復(fù)用系統(tǒng)和全光通信網(wǎng)的使用，各結(jié)點上的信號交換直接在光域中完成，這就需要光開關(guān)。由于這些結(jié)點上進行交換的光纖和波長數(shù)量很多，所以這種光開關(guān)應(yīng)當是大端口數(shù)的矩陣開關(guān)。因此，光開關(guān)的矩陣化和小型化是光開關(guān)發(fā)展的一個重要趨勢。今年來出現(xiàn)了能繼承大規(guī)模矩陣陣列而又有良好性能的兩種新型光開關(guān)，即微機械光開關(guān)（MEMS）和熱光開關(guān)。

光纖通信系統(tǒng)

光纖通信系統(tǒng)已經(jīng)歷了四代變更：

第一代光纖通信系統(tǒng)是在1973～1976年研制成功的45Mbit/s、0.85多模光纖系統(tǒng)。其光纖損耗在0.85處為4dB/km，在1.06處為2dB/km，LD（Laser Diode，激光二極管）壽命達到小時。此外組成系統(tǒng)的其他各個部分在性能上已基本滿足要求。1978年投入使用的第一代光纖通信系統(tǒng)的速率范圍在50～100Mbit/s，中繼距離為10km。

第二代光纖通信體統(tǒng)于1976～1982年研制成功，它可以傳送中等碼速的數(shù)字信號。其工作波長為1.30，損耗為0.5dB/km，色散的最小值近似為零。

目前正處在大規(guī)模實用化的是第三代光纖通信系統(tǒng)。其工作波長為1.31，使用LD可傳輸140～600Mbit/s的高碼速信號，中繼距離達30～50km。

第四代光纖通信系統(tǒng)目前還處在實驗室研制階段。其主要思想是將零色散波長移到1.55，這樣可以使光纖損耗更低，色散為零。

目前，人們已經(jīng)涉足第五代光纖通信系統(tǒng)的研究和開發(fā)，稱之為光孤子通信系統(tǒng)。光孤子通信系統(tǒng)具有超長距離的傳輸能力，其應(yīng)用潛力是巨大的。但是光孤子通信系統(tǒng)目前尚處于研究開發(fā)階段，要真正進入實用化還需要解決一系列實際應(yīng)用問題。

我國光纖通信的發(fā)展

在國外光纖通信的研究起步不久，我國從1974年就開始了光纖通信的基礎(chǔ)研究，并在幾年之內(nèi)就取得了階段性的研究成果。在此基礎(chǔ)上，20世紀70年代末進行了光纖通信系統(tǒng)現(xiàn)場試驗。80年代主要進行光纖通信系統(tǒng)的實用化攻關(guān)，完成了武漢市話中繼實用化工程，武漢-荊州多模光纜34Mbit/s省內(nèi)干線工程以及合肥-蕪湖140Mbit/s單模光纜一級干線工程等，為大規(guī)模推廣應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。90年代初期，我國開始了光纖通信系統(tǒng)的大量建設(shè)，光纜逐漸取代電纜，并完成了“八縱八橫”國家干線。這些干線主要是采用PDH140Mbit/s系統(tǒng)。隨著市場需求量的增加以及技術(shù)水平的不斷提高，逐漸采用了SDH622Mbit/s和2.5Gbit/s系統(tǒng)。鄭州-洛陽-開封的16×2.5Gbit/s和上海-南京的32×10Gbit/s的波分復(fù)用數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的研究開發(fā)與投入商用等工作正在加速進行之中。此外，國產(chǎn)的光器件產(chǎn)品在國際市場也具有較強的競爭力。由此可見，我國已具有大力發(fā)展光纖通信的綜合實力。1982年建武漢市話中繼光纜（0.85窗口、3.5dB/km，多模、8Mbit/s、13.5km），1988年建第一條國產(chǎn)設(shè)備長途直埋光纜蘭州至武威工程（1.30窗口、1.2dB/km，多模、140Mb/s、286km），1989年起大量用單模光纖建線路。至2000年底，光纜總長度達125萬公里（其中長途干線光纜28.6萬公里，中國電信23萬公里、中國聯(lián)通5.6萬公里），通達250多個地市，總用光纖約3000萬公里。上述線路基本上是G.652單模光纖（只有京九光纜放了六根G.653光纖），且1995年前只開通1310nm窗口，1995年后才開通1550nm窗口。傳輸速率九十年代末期才開始從622Mb/s提升到2.5Gb/s。這兩年新建線路用到10Gb/s，波分復(fù)用最高達32，總傳輸容量達320Gb/s（32×10Gb/s）。1999年開始較多使用G.655光纖。在光纖研制方面，我國對國際上現(xiàn)有的光纖類型都在跟蹤研究并有了成果，武漢郵科院和長飛公司研制的非零色散位移光纖已經(jīng)實用。其他如色散補償光纖、偏振保持光纖、摻餌光纖、數(shù)據(jù)光纖、塑料光纖等均能達到生產(chǎn)階段。光有源器件的研制在摻餌光纖激光器、主動鎖模光纖環(huán)形激光器、被動鎖模光纖環(huán)形激光器、光纖光柵激光器、增益平坦EDFA、高增益低噪聲EDFA、摻餌光纖均衡放大器、DFB-LD與EA型外調(diào)制器的集成器件等方面都有顯著進展。

第三篇：光纖通信技術(shù)

淺談光纖通信

摘要：光纖通信不僅可以應(yīng)用在通信的主干線路中，也可以在電力通信控制系統(tǒng)中發(fā)揮作用，進行工業(yè)監(jiān)測、控制，現(xiàn)在在軍事上也被廣泛應(yīng)用，基于各領(lǐng)域?qū)π畔⒘康男枨蟛粩嘣鲩L，光纖通信技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展趨勢也備受關(guān)注。一條完整的光纖鏈路除受光纖本身質(zhì)量影響外，還取決于光纖鏈路現(xiàn)場的施工工藝和環(huán)境。本文探討了光纖通信技術(shù)的主要特征及發(fā)展趨勢，和它以光纖鏈路為基礎(chǔ)的現(xiàn)場測試。

關(guān)鍵詞：光纖通信技術(shù) 特點 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢 光纖鏈路

0引言

光纖即為光導(dǎo)纖維的簡稱。光纖通信是以光波作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的一種通信方式。從原理上看,構(gòu)成光纖通信的基本物質(zhì)要素是光纖、光源和光檢測器。光纖除了按制造工藝、材料組成以及光學(xué)特性進行分類外，在應(yīng)用中,光纖常按用途進行分類，可分為通信用光纖和傳感用光纖。傳輸介質(zhì)光纖又分為通用與專用兩種,而功能器件光纖則指用于完成光波的放大、整形、分頻、倍頻、調(diào)制以及光振蕩等功能的光纖，并常以某種功能器件的形式出現(xiàn)。

1光纖通信技術(shù)

自上世紀光纖通信技術(shù)在全球問世以來，整個的信息通訊領(lǐng)域發(fā)生了本質(zhì)的、革命性的變革，光纖通信技術(shù)以光波作為信息傳輸?shù)妮d體，以光纖硬件作為信息傳輸媒介，因為信息傳輸頻帶比較寬，所以它的主要特點是:通信達到了高速率和大容量，且損耗低、體積小、重量輕，還有抗電磁干擾和不易串音等一系列優(yōu)點，從而備受通信領(lǐng)域?qū)I(yè)人士青睞，發(fā)展也異常迅猛。

光纖通信技術(shù)作為在實際運用中相當有前途的一種通信技術(shù)，已成為現(xiàn)代化通信非常重要的支柱。作為全球新一代信息技術(shù)革命的重要標志之一，光纖通信技術(shù)已經(jīng)變?yōu)楫斀裥畔⑸鐣懈鞣N多樣且復(fù)雜的信息的主要傳輸媒介，并深刻的、廣泛的改變了信息網(wǎng)架構(gòu)的整體面貌，以現(xiàn)代信息社會最堅實的通信基礎(chǔ)的身份，向世人展現(xiàn)了其無限美好的發(fā)展前景。

2光纖通信的特點(1)通信容量大、傳輸距離遠；一根光纖的潛在帶寬可達20THz。采用這樣的帶寬，只需一秒鐘左右，即可將人類古今中外全部文字資料傳送完畢。目前400Gbit/s系統(tǒng)已經(jīng)投入商業(yè)使用。光纖的損耗極低，在光波長為1.55μm附近，石英光纖損耗可低于0.2dB/km，這比目前任何傳輸媒質(zhì)的損耗都低。因此，無中繼傳輸距離可達幾

十、甚至上百公里。

(2)信號干擾小、保密性能好;

(3)抗電磁干擾、傳輸質(zhì)量佳,電通信不能解決各種電磁干擾問題，唯有光纖通信不受各種電磁干擾。

(4)光纖尺寸小、重量輕，便于鋪設(shè)和運輸；

(5)材料來源豐富,環(huán)境保護好，有利于節(jié)約有色金屬銅。

(6)無輻射，難于竊聽,因為光纖傳輸?shù)墓獠ú荒芘艹龉饫w以外。

(7)光纜適應(yīng)性強，壽命長。

(8)質(zhì)地脆，機械強度差。

(9)光纖的切斷和接續(xù)需要一定的工具、設(shè)備和技術(shù)。

(10)分路、耦合不靈活。

(11)光纖光纜的彎曲半徑不能過?。?20cm）

(12)有供電困難問題。

利用光波在光導(dǎo)纖維中傳輸信息的通信方式．由于激光具有高方向性、高相干性、高單色性等顯著優(yōu)點，光纖通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光－光纖通信．

3光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀研究

(1)光纖通信技術(shù)中的光纖接入技術(shù)。光纖接入網(wǎng)技術(shù)是信息傳輸技術(shù)的一個嶄新的嘗試，它實現(xiàn)了普遍意義上的高速化信息傳輸，滿足了廣大民眾對信息傳輸速度的要求，主要由寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò)和用戶接入兩部分組成。其中后者起著更為關(guān)鍵的作用，即FTTH(意思是光纖到戶)，作為光纖寬帶接入的最后環(huán)節(jié)，負責(zé)完成全光接入的重要任務(wù)，基于光纖寬帶的相關(guān)特性，為通信接收端的用戶提供了所需的不受限制的帶寬資源。

(2)光纖通信技術(shù)中的波分復(fù)用技術(shù)。即WDM，充分利用了單模光纖低損耗區(qū)的優(yōu)勢，獲得了大的帶寬資源。波分復(fù)用技術(shù)基于每一信道光波的頻率和波長不同等情況出發(fā)，把光纖的低損耗窗口規(guī)劃為許多個單獨的通信管道，并在發(fā)送端設(shè)置了波分復(fù)用器，將波長不同的信號集合到一起送入單根光纖中，再進行信息的傳輸，而接收端的波分復(fù)用器把這些承載著多種不同信號的、波長不同的光載波再進行分離。

4不斷發(fā)展的光纖通信技術(shù)

(1)光接入網(wǎng)通信技術(shù)的更進一步發(fā)展?，F(xiàn)存技術(shù)上的接入網(wǎng)依舊是雙絞線銅線的連接，仍然是原始的、落后的模擬系統(tǒng)，而網(wǎng)絡(luò)中的光接入技術(shù)的應(yīng)用使其成為了全數(shù)字化的，且高度集成的智能化網(wǎng)絡(luò)。

光接入網(wǎng)通信技術(shù)所要達到的主要目標有：最大程度的使維護費用得到降低，故障率得到明顯下降;可以用于新設(shè)備的開發(fā)和新收入的不斷增加；與本地網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，達到減少節(jié)點數(shù)目和擴大覆蓋面范圍的目的;通過光網(wǎng)絡(luò)的建立，為多媒體時代的到來做好準備;另外，可以最大化的利用光纖本身的一些優(yōu)勢特點。

(2)光纖通信技術(shù)中光傳輸與交換技術(shù)的融合一光接入網(wǎng)通信技術(shù)的后延?；谏鲜龉饨尤刖W(wǎng)通訊技術(shù)的成熟發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的核心架構(gòu)己經(jīng)得到了翻天覆地的改變，并正在日新月異的變化發(fā)展著，在交換和傳輸兩方面來講也都早已進行了好幾代的更新。光接入網(wǎng)技術(shù)和光輸與交換技術(shù)的融合技術(shù)，前者較后者在技術(shù)應(yīng)用上有了一些技術(shù)上改進，從而也就提高了全網(wǎng)的往前的進一步有效發(fā)展，但此項技術(shù)相對來講仍不成熟。

(3)新一代的光纖在光纖通信技術(shù)中的應(yīng)用。傳統(tǒng)意義上的G.652單模光纖已經(jīng)在長距離且超高速的傳送網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中表現(xiàn)出了力不從心的缺點，新一代光纖的研發(fā)己成為當今務(wù)實之需，它也構(gòu)成了新一代網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作的一個重要組成部分。在目前普遍需求的干線網(wǎng)和城域網(wǎng)的背景下，基于不同的發(fā)展需要，己經(jīng)發(fā)展出了兩種新一代光纖一非零色散光纖和全波光纖。

4光纖通信鏈路的現(xiàn)場測試

4.1光纖鏈路現(xiàn)場測試的目的光纖鏈路現(xiàn)場測試是安裝和維護光纖網(wǎng)絡(luò)的必要部分，是確保電纜支持網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的一種重要方式。它的主要目的是遵循特定的標準檢測光纖系統(tǒng)連接的質(zhì)量，減少故障因素以及存在故障時找出光纖的故障點，從而進一步查找故障原因。

4.2光纖鏈路現(xiàn)場測試標準

目前光纖鏈路現(xiàn)場測試標準分為兩大類：光纖系統(tǒng)標準和應(yīng)用系統(tǒng)標準。（1）光纖系統(tǒng)標準：光纖系統(tǒng)標準是獨立于應(yīng)用的光纖鏈路現(xiàn)場測試標準。對于不同光纖系統(tǒng)，它的測試極限值是不固定的，它是基于電纜長度、適配器和接合點的可變標準。目前大多數(shù)光纖鏈路現(xiàn)場測試使用這種標準。世界范圍內(nèi)公認的標準主要有：北美地區(qū)的EIA/TIA—568—B標準和國際標準化組織的ISO/IEC11801標準等。（2）光纖應(yīng)用系統(tǒng)標準：光纖應(yīng)用系統(tǒng)標準是基于安裝光纖的特定應(yīng)用的光纖鏈路現(xiàn)場測試標準。每種不同的光纖系統(tǒng)的測試標準是固定的。常用的光纖應(yīng)用系統(tǒng)有：100BASE—FX、1000BASE—SX等。

4.3光纖鏈路現(xiàn)場測試過程

對于光纖系統(tǒng)需要保證的是在接收端收到的信號應(yīng)足夠大，由于光纖傳輸數(shù)據(jù)時使用的是光信號，因此它不產(chǎn)生磁場，也就不會受到電磁干擾和射頻干擾，不需要對NEXT等參數(shù)進行測試，所以光纖系統(tǒng)的測試不同于銅導(dǎo)線系統(tǒng)的測試。

在光纖的應(yīng)用中，光纖本身的種類很多，但光纖及其系統(tǒng)的基本測試參數(shù)大致都是相同的。在光纖鏈路現(xiàn)場測試中，主要是對光纖的光學(xué)特性和傳輸特性進行測試。光纖的光學(xué)特性和傳輸特性對光纖通信系統(tǒng)的工作波長、傳輸速率、傳

輸容量、傳輸距離、信號質(zhì)量等有著重大影響。但由于光纖的色散、截止波長、模場直徑、基帶響應(yīng)、數(shù)值孔徑、有效面積、微彎敏感性等特性不受安裝方法的有害影響,它們應(yīng)由光纖制造廠家進行測試,不需進行現(xiàn)場測試。

在EIA/TIA—568—B中規(guī)定光纖通信鏈路現(xiàn)場測試所需的單一性能參數(shù)為鏈路損失（衰減）。

（1）光功率的測試：對光纖工程最基本的測試是在EIA的FOTP-95標準中定義的光功率測試，它確定了通過光纖傳輸?shù)男盘柕膹姸龋€是損失測試的基礎(chǔ)。測試時把光功率計放在光纖的一端，把光源放在光纖的另一端。

（2）光學(xué)連通性的測試：光纖系統(tǒng)的光學(xué)連通性表示光纖系統(tǒng)傳輸光功率的能力。光纖系統(tǒng)的光學(xué)連通性是對光纖系統(tǒng)的基本要求，因此對光纖系統(tǒng)的光學(xué)連通性進行測試是基本的測試之一。通過在光纖系統(tǒng)的一端連接光源，在另一端連接光功率計，通過檢測到的輸出光功率可以確定光纖系統(tǒng)的光學(xué)連通性。當輸出端測到的光功率與輸入端實際輸入的光功率的比值小于一定的數(shù)值時，則認為這條鏈路光學(xué)不連通。進行光學(xué)連通性的測試時，通常是把紅色激光或者其他可見光注入光纖，并在光纖的末端監(jiān)視光的輸出。如果在光纖中有斷裂或其他的不連續(xù)點，在光纖輸出端的光功率就會下降或者根本沒有光輸出。

（3）光功率損失測試：光功率損失這一通用于光纖領(lǐng)域的術(shù)語代表了光纖鏈路的衰減。衰減是光纖鏈路的一個重要的傳輸參數(shù),它的單位是分貝(dB)。它表明了光纖鏈路對光能的傳輸損耗（傳導(dǎo)特性），其對光纖質(zhì)量的評定和確定光纖系統(tǒng)的中繼距離起到?jīng)Q定性的作用。光信號在光纖中傳播時，平均光功率延光纖長度方向成指數(shù)規(guī)律減少。在一根光纖網(wǎng)線中,從發(fā)送端到接收端之間存在的衰減越大，兩者間可能傳輸?shù)淖畲缶嚯x就越短。衰減對所有種類的網(wǎng)線系統(tǒng)在傳輸速度和傳輸距離上都產(chǎn)生負面的影響，但因為光纖傳輸中不存在串擾、EMI、RFI等問題，所以光纖傳輸對衰減的反應(yīng)特別敏感。

（4）光纖鏈路預(yù)算（OLB）：光纖鏈路預(yù)算是網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用中允許的最大信號損失量，這個值是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實際情況和國際標準規(guī)定的損失量計算出來的。一條完整的光纖鏈路包括光纖、連接器和熔接點，所以在計算光纖鏈路最大損失極限時，要把這些因素全部考慮在內(nèi)。光纖通信鏈路中光能損耗的起因是由光纖本身的損耗、連接器產(chǎn)生的損耗和熔接點產(chǎn)生的損耗三部分組成的。但由于光纖的長度、接頭和熔接點數(shù)目的不定，造成光纖鏈路的測試標準不像雙絞線那樣是固定的，因此對每一條光纖鏈路測試的標準都必須通過計算才能得出。

雖然目前光通信的容量已經(jīng)非常大，但仍有大量應(yīng)用能力閑置，伴隨著社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的進一步發(fā)展，對信息的需求也會隨之增加，并會超過現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)承載能力，因此我們必須進一步努力研究更加先進的光傳輸手段。因此，在經(jīng)濟社會發(fā)展的推動下，光通信一定會有更加長久的發(fā)展。

[參考文獻]

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第四篇：光纖通信技術(shù)及其發(fā)展趨勢

光纖通信技術(shù)及其發(fā)展趨勢

摘要：光纖通信技術(shù)是目前通信行業(yè)應(yīng)用的主要技術(shù)，光纖通信跟傳統(tǒng)通信方式比較具有很強的優(yōu)勢，在通信網(wǎng)絡(luò)中已得到廣泛應(yīng)用。光纖通信技術(shù)作為信息技術(shù)的重要支撐平臺，在未來信息社會中將起到十分重要的作用。

關(guān)鍵詞：光纖通信技術(shù) 優(yōu)勢 光纖到戶 全光網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號：TP39 文獻標識碼： A 文章編號：1007-9416(2011)07-0025-01

近年來隨著傳輸技術(shù)和交換技術(shù)的不斷進步，核心網(wǎng)已經(jīng)基本實現(xiàn)了光纖化、數(shù)字化和寬帶化。隨著業(yè)務(wù)的迅速增長和多媒體業(yè)務(wù)的日益豐富，使得用戶住宅網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求也不只局限于原來的語音業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)的需求已經(jīng)成為不可阻擋的趨勢，現(xiàn)有的語音業(yè)務(wù)接入網(wǎng)越來越成為制約信息高速公路建設(shè)的瓶頸，成為發(fā)展寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的障礙。

1、光纖通信技術(shù)

光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健Ｔ诠饫w通信系統(tǒng)中，作為載波的光波頻率比電波的頻率高得多，而作為傳輸介質(zhì)的光纖又比同軸電纜或?qū)Рü艿膿p耗低得多，所以說光纖通信的容量要比微波通信大幾十倍，圖1為光纖結(jié)構(gòu)圖。

2、光纖通信技術(shù)優(yōu)勢

2.1 頻帶極寬，通信容量大

光纖比銅線或電纜有大得多的傳輸帶寬，單模光纖具有幾十GHz?km的寬帶。目前，單波長光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率一般在2.5Gbps到10Gbps，采用密集波分復(fù)用術(shù)實現(xiàn)的多波長傳輸系統(tǒng)的傳輸速率已經(jīng)達到單波長傳輸系統(tǒng)的數(shù)百倍。巨大的帶寬潛力使單模光纖成為寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)的首選介質(zhì)。

2.2 損耗低，中繼距離長

目前，實用的光纖通信系統(tǒng)使用的光纖多為石英光纖，此類光纖損耗可低于0.20dB/km，這樣的傳輸損耗比其它任何傳輸介質(zhì)的損耗都低，因此，由其組成的光纖通信系統(tǒng)的中繼距離也較其他介質(zhì)構(gòu)成的系統(tǒng)長得多。

2.3 抗電磁干擾能力強

我們知道光纖原材料是由石英制成的絕緣體材料，不易被腐蝕，而且絕緣性好。與之相聯(lián)系的一個重要特性是光波導(dǎo)對電磁干擾的免疫力，它是一種非導(dǎo)電的介質(zhì)，交變電磁波在其中不會產(chǎn)生感生電動勢，即不會產(chǎn)生與信號無關(guān)的噪聲。這樣，就是把它平行鋪設(shè)到高壓電線和電氣鐵路附近，也不會受到電磁干擾。這一點對于強電領(lǐng)域(如電力傳輸線路和電氣化鐵道)的通信系統(tǒng)特別有利。

2.4 光纖徑細、重量輕、柔軟、易于鋪設(shè)

光纖的芯徑很細，約為0.1mm，由多芯光纖組成光纜的直徑也很小，8芯光纜的橫截面直徑約為10mm，而標準同軸電纜為47mm。這樣采用光纜作為傳輸信道，使傳輸系統(tǒng)所占空間小，解決了地下管道擁擠的問題，節(jié)約了地下管道建設(shè)投資。此外，光纖的重量輕，柔韌性好，還有，光纖柔軟可繞，容易成束，能得到直徑小的高密度光纜。

2.5 保密性能好

對通信系統(tǒng)的重要要求之一是保密性好。電通信方式很容易被人竊聽，光纖通信與電通信不同，由于光纖的特殊設(shè)計，光纖中傳送的光波被限制在光纖的纖芯和包層附近傳送，很少會跑到光纖之外。并且成纜以后光纖在外面包有金屬做的防潮層和橡膠材料的護套，這些均是不透光的，因此，泄漏到光纜外的光幾乎沒有。更何況長途光纜和中繼光纜一般均埋于地下。所以光纖的保密性能好。此外，由于光纖中的光信號一般不會泄漏，因此電通信中常見的線路之間的串話現(xiàn)象也可忽略。

3、光纖通信技術(shù)在接入網(wǎng)的應(yīng)用

目前萊蕪市所用的接入網(wǎng)技術(shù)為ADSL，其全稱是Asymmetric Digital Subscriber,中文意思是“非對稱數(shù)字用戶線路”。它以普通電話線路做為傳輸介質(zhì)，既在普通雙絞銅線上實現(xiàn)下行高達8Mbit/b傳輸速度;上行高達640Kbit/s的傳輸速度，但這種技術(shù)不能滿足人們對上網(wǎng)速度越來越高需求。

3.1光纖接入網(wǎng)的優(yōu)勢

接入網(wǎng)采用無線網(wǎng)絡(luò)是未來通信行業(yè)的發(fā)展趨勢，但無線接入網(wǎng)仍需要光纖網(wǎng)絡(luò)的支撐，其優(yōu)勢體現(xiàn)為:

首先，通信網(wǎng)在一開始采用的是金屬線纜，銅纜網(wǎng)的故障率很高，維護運行成本很高，而采用光接入后，每年的維護運行和供給成本可以比傳統(tǒng)銅纜網(wǎng)每線大約節(jié)約400元，對于一億用戶相當于每年節(jié)約400億元，而且其故障率也大大降低。

其次，對于新業(yè)務(wù)的發(fā)展，特別是多媒體和寬帶新業(yè)務(wù)，能夠加強企業(yè)的競爭力，增加新業(yè)務(wù)的收入，同時可以補償建設(shè)光用戶接入網(wǎng)所需的投資，最后，光接入網(wǎng)可以滿足用戶希望較快提供業(yè)務(wù)，改進業(yè)務(wù)質(zhì)量和可用性的要求，也可以節(jié)約地下管道空間，延長傳輸覆蓋距離，總之，采用光接入網(wǎng)能夠解決通信行業(yè)發(fā)展的瓶頸問題。

3.2 光纖通信技術(shù)發(fā)展的制約因素

銅纜網(wǎng)傳輸?shù)氖请娮有盘?，交換采用的是電子交換機，現(xiàn)在，通信網(wǎng)絡(luò)大部分都是光纖，傳輸?shù)臑楣庑盘枺饨粨Q的形式，由于目前光交換器件還不成熟只能采用光-電-光的形式。這種方式效率不高也不經(jīng)濟，目前ASON-自動交換光網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)緩解了這一問題，但對大容量光開關(guān)的開發(fā)也迫在眉睫。

目前為止我國的光纜技術(shù)有了很大的發(fā)展，從光進銅退開始，公司采用了多個廠家的光纜，國內(nèi)生產(chǎn)光纜的廠家大約有200家，但其產(chǎn)品單一，很少具有自主知識產(chǎn)權(quán)，技術(shù)含量較低，競爭力不強，有關(guān)資料顯示，自1997年截止到2010年我國光纜專利的申請只占國外同期專利申請的20%，而光核心技術(shù)只占國外的10%。這些數(shù)據(jù)顯示我國與國外在光纖技術(shù)發(fā)展上差距較大，我國作為世界第二光纜大國，應(yīng)該把發(fā)展自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)作為重中之重。

4、結(jié)語

從光纖通信問世到現(xiàn)在，光傳輸?shù)乃俾室灾笖?shù)增長，光傳輸?shù)乃俾试谶^去的十幾年中大約提高了100倍。層出不窮的光通信新技術(shù)將成為市場復(fù)蘇的源泉，隨著光纖網(wǎng)絡(luò)從骨干網(wǎng)的擴建到接入網(wǎng)、城域網(wǎng)的擴散以及向用戶駐地網(wǎng)的不斷延伸，光纖網(wǎng)絡(luò)市場必將增長。

參考文獻

[1]馬金洋.《光纖通信的現(xiàn)狀和前景》[J].電信科學(xué).[2]辛化梅,李忠.《論光纖通信技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀》[J].山東師范大學(xué)學(xué)報.[3]蔣力三.《光纖通信技術(shù)的發(fā)展》.中興通訊資料.

第五篇：光纖通信技術(shù)試題

1．什么是弱導(dǎo)波光纖？為什么標量近似解法只適用于弱導(dǎo)波光纖？

2.請簡述階躍型折射率分布光纖和梯度型折射率分布光纖的不同導(dǎo)光原理 3．試證明：階躍型光纖的數(shù)值孔徑為什么等于最大射入角的正弦？ 4.數(shù)值孔徑的定義是什么？請用公式推導(dǎo)出其計算式：NA?n12?

5.光纖色散有哪幾種？它們分別與哪些因素有關(guān)？

6.為什么說采用漸變型光纖可以減少光纖中的模式色散？ 7.如何解釋光纖中的模式色散、材料色散及波導(dǎo)色散？

8.光與物質(zhì)間的作用有哪三種基本過程？說明各具有什么特點？ 9．什么是激光器的閾值條件？ 10.簡述半導(dǎo)體的光電效應(yīng)？ 11.光纖通信系統(tǒng)都有哪些噪聲？

12．請寫出費米分布函數(shù)的表達式，并說明式中各符號的含義。13．什么是量子噪聲？形成這一噪聲的物理原因是什么？ 14.什么是模分配噪聲？它是如何產(chǎn)生的？ 15．請寫出誤碼率的三種性能分類及定義。

16.什么是接收靈敏度和動態(tài)范圍，它們之間的表示式是什么？ 17．什么是碼間干擾？其產(chǎn)生的原因是什么？

18．什么是可靠性？什么是可靠度？它們之間的區(qū)別是什么？ 19．請用公式推導(dǎo)出串聯(lián)系統(tǒng)總的故障率等于各部件故障率之和。20.抖動容限的指標有幾種？并說明其含義？ 21．光波分復(fù)用通信技術(shù)的特點有哪些？ 光纖WDM與同軸電纜FDM技術(shù)不同點有哪些？ 23 什么是光通信中的斯托克斯頻率? 24 什么是光通信中的受激拉曼散射? 25 在理論上，光通信中的克爾效應(yīng)能夠引起哪些不同的非線性效應(yīng)? 26 簡述光纖通信中激光器直接調(diào)制的定義、用途和特點。

27什么是光纖色散？光纖色散主要有幾種類型？其對光纖通信系統(tǒng)有何影響？ 28分別說明G.652G.653光纖的性能及應(yīng)用。

1.當光纖中纖芯折射率n1略高于包層折射率n2，它們的差別極小時，這種光纖為弱導(dǎo)波光纖。在弱導(dǎo)波光纖中，由于

n2?1，在光纖中形成導(dǎo)波時，光射線的入射角θ1應(yīng)滿足的n1?1全反射條件為90°>θ1>θC=Sin

n2,由此可得θ1→90°，亦即在弱導(dǎo)波光纖中，光射線幾n1乎與光纖軸平行。從波動理論講，導(dǎo)波是均勻平面波，即E和H與傳播方向（光射線指向）垂直，故弱導(dǎo)波光纖中的E和H分布是近似TEM波。其橫向場的極化方向不變。由于E（或H）近似在橫截面上，且空間指向基本不變，這樣就可把一個大小和方向都沿傳輸方向變化的E（或H）變?yōu)檠貍鬏敺较蚱浞较虿蛔兊臉肆縀（或H），它將滿足標量的亥姆霍茲方程，進而求出弱導(dǎo)波光纖的近似解，這種方法稱為標量近似解法。2.階躍光纖中入射光線在纖芯和包層分界面上發(fā)生全反射，從而在纖芯中沿之字形的曲折路徑前進，實現(xiàn)光的傳輸。

非均勻光纖中入射光線按折射定律在纖芯中傳輸?shù)侥骋稽c時發(fā)生全反射，折向光纖軸線，從而以曲線形式在光纖中傳輸。

3．當光射線從空氣射向光纖端面時，發(fā)生折射，滿足折射定律n0sin?=n1sin?z，此光線在纖芯中沿?z角方向前進，此光線若能在纖芯中傳輸，則需滿足全反射條件，即

?1≥?C?Sin?1n2n?sin?1≥2，又因為θz= 90°-θn1n1

1所以可得sin?=n1sin?z=

222n1sin?1?n11?sin2?1≤n12?n2，由此可見，有sin?max=n1?n2，只要光射線的射入角?≤?max，此光線就可在纖芯中形成導(dǎo)波，也即這些光線被光纖捕捉到了。而反映這種捕捉光線能力的物理量就定義為數(shù)值孔徑，所以數(shù)值孔徑等于最大射入角的正弦。4.數(shù)值孔徑是用來表示光纖收集光線的能力的。NA?n0sinφmax

見教材P30，圖2-6 n0sinφ?n1sinθt

θt?90??θi

若發(fā)生全反射，θi至少應(yīng)等于θC，所以θt?90??θC，此時對應(yīng)入射角φmax，NA?n0sinφmax?n1cosθ2n12?n2 因為 ?? 22n1C?n11?sin2θC?n11?(n222)?n12?n2 n1 所以 NA?n12?

5.光纖的色散有材料色散、波導(dǎo)色散和模式色散。

材料色散由光纖材料的折射率隨頻率的變化而變化引起的。

波導(dǎo)色散由模式本身的群速度隨頻率的變化而變化引起的。

模式色散由光纖中的各模式之間的群速度不同而引起的。6.漸變型光纖纖芯折射率隨 r的增加按一定規(guī)律減小，即n1(r),則就有可能使芯子中的不同射線以同樣的軸向速度前進，產(chǎn)生自聚焦現(xiàn)象，從而減小光纖中的模式色散。

7.材料色散是由于材料本身的折射率隨頻率而變化，使得信號各頻率成份的群速不同引起的色散。

波導(dǎo)色散是對于光纖某一模式而言，在不同的頻率下，相位常數(shù)β不同，使得群速不同而引起的色散。模式色散是指光纖不同模式在同一頻率下的相位常數(shù)β不同，因此群速不同而引起的色散。

8.自發(fā)輻射、受激輻射、受激吸收

自發(fā)輻射：可自發(fā)光，是非相干光，不受外界影響。

受激輻射：吸收外來光子能量，發(fā)相干光，產(chǎn)生全同光子，產(chǎn)生光放大。

受激吸收：吸收外來光子能量，不發(fā)光。

9.為了補償激光器內(nèi)光學(xué)諧振腔存在的損耗，使激光器維持穩(wěn)定的激光輸出需要滿足的振幅平衡條件，就是閾值條件。10.光照射到半導(dǎo)體的P-N結(jié)上，使半導(dǎo)體材料中價帶電子吸收光子的能量，從價帶越過禁帶到達導(dǎo)帶，在導(dǎo)帶中出現(xiàn)光電子，在價帶中出現(xiàn)光空穴，總稱光生載流子。光生載流子在外加負偏壓和內(nèi)建電場的共同作用下，在外電路中出現(xiàn)光電流，這就實現(xiàn)了輸出電信號隨輸入光信號變化的光電轉(zhuǎn)換作用。11.量子噪聲，光電檢測器噪聲、雪崩管倍增噪聲，光接收機中的熱噪聲，晶體管噪聲。12.f(E)=11?e(E?Ef)/KT

式中f(E)——費米分布函數(shù)，即能量為E的能級被一個電子占據(jù)的幾率。E——某一能級的能量值。K——波爾茲曼常數(shù)，K=1.38×10

?2

3J/K T——絕對溫度 Ef——費米能級

13.由于光波的傳播是由大量光子傳播來進行的。這樣大量的光量子其相位和幅度都是隨機的。因此，光電檢測器在某個時刻實際接收到的光子數(shù)是在一個統(tǒng)計平均值附近浮動，因而產(chǎn)生了噪聲。這就是量子噪聲，這就是量子噪聲，這也是量子噪聲的形成原因。

14.高速率的激光器，其譜線呈現(xiàn)多縱模譜線特性，而且各譜線的能量呈現(xiàn)隨機分配。因而單模光纖具有色散，所以激光器的各譜線（各頻率分量）經(jīng)光纖傳輸之后，發(fā)生不同的延時，在接收端造成脈沖展寬。又因為各譜線的功率呈現(xiàn)隨機分布，因此當它們經(jīng)過上述光纖傳輸后，在接收端取樣點得到取樣信號就會有強度起伏，至此引入了附加噪聲，這種噪聲就稱為模分配噪聲，這也是模分配噪聲產(chǎn)生的原因。

15.劣化分：1分鐘的誤碼率劣于1×10嚴重誤碼秒：1分鐘內(nèi)誤碼率劣于1×10

?6。

?3誤碼秒：1秒內(nèi)出現(xiàn)誤碼。

16.所謂接收靈敏度是指滿足給定誤碼率（BER）的條件下，光端機光接口R的最小平均光功率電平值。

所謂動態(tài)范圍是指在滿足給定誤碼率的條件下，光端機輸入連接器R點能夠接收的最大功率電平值LR與最小功率電平值LR（即接收靈敏度）之差。'D?L'R?LR

17.由于激光器發(fā)出的光波是由許多根線譜構(gòu)成，而每根譜線的傳播速度不同，因而前后錯開，使合成的波形的寬度展寬，出現(xiàn)拖尾，造成相鄰兩光脈沖之間的相互干擾，這種現(xiàn)象稱為碼間干擾。這也是碼間干擾產(chǎn)生的原因。

18．可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力?？煽慷仁侵府a(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率?？煽啃詫Ξa(chǎn)品做出了定性的 分析，它反映了總的性能，可靠度對產(chǎn)品做出了定量的分析，它反映出一種數(shù)量特性。

19.若光纖數(shù)字通信系統(tǒng)由幾個部分串聯(lián)而成，系統(tǒng)的可靠度 表示為：

RS?R1?R2????????Rn

式中R1，R2，·······Rn分別是串聯(lián)系統(tǒng)中n個部分的可靠度。

RS?e??St?R1?R2????????Rn =e??1te??2t??????e??nt =e?(?1??2????????n)t

?S??1??2????????n???i?1ni

由上式可見，系統(tǒng)總的故障率等于各串聯(lián)部件故障率之和。

20.抖動容限的指標分為輸入抖動容限和無輸入抖動時的最大輸出抖動容限。

輸入抖動容限是指光纖通信系統(tǒng)（或設(shè)備）允許輸入脈沖存在抖動的范圍。

無輸入抖動時的最大輸出抖動容限是指輸入信號無抖動的情況下，光纖通信系統(tǒng)（或設(shè)備）輸出信號的抖動范圍。

21.①光波分復(fù)用器結(jié)構(gòu)簡單、體積小、可靠性高

②不同容量的光纖系統(tǒng)以及不同性質(zhì)的信號均可兼容傳輸

③提高光纖的頻帶利用率

④可更靈活地進行光纖通信組網(wǎng) ⑤存在插入損耗和串光問題

22⑴傳輸媒質(zhì)不同，WDM系統(tǒng)是光信號上的頻率分割，同軸系統(tǒng)是電信號上的頻率分割利用。

⑵在每個通路上，同軸電纜系統(tǒng)傳輸?shù)氖悄M信號4kHz語音信號，而WDM系統(tǒng)目前每個波長通路上是2.5Gbit/sSDH或更高速率的數(shù)字信號系統(tǒng)。

23當一定強度的光入射到光纖中時，會引起光纖材料的分子振動，低頻邊帶稱斯托克斯線，高頻邊帶稱反斯托克斯線，前者強度強于后者，兩者之間的頻差稱為斯托克斯頻率

24當兩個頻率間隔恰好為斯托克斯頻率的光波同時入射到光纖時，低頻波將獲得光增益，高頻波將衰減，高頻波的能量將轉(zhuǎn)移到低頻波上，這就是所謂的受激拉曼散射(SRS)。

25在理論上，克爾效應(yīng)能夠引起下面三種不同的非線性效應(yīng)，即自相位調(diào)制(SPM)、交叉相位調(diào)制(XPM)和四波混頻(FWM)。

26直接調(diào)制：即直接對光源進行調(diào)制，通過控制半導(dǎo)體激光器的注入電流的大小，改變激光器輸出光波的強弱，又稱為內(nèi)調(diào)制。傳統(tǒng)的PDH和2.5Gbit／s速率以下的SDH系統(tǒng)使用的LED或LD光源基本上采用的都是這種調(diào)制方式。直接調(diào)制方式的特點是，輸出功率正比于調(diào)制電流，簡單、損耗小、成本低。一般情況下，在常規(guī)G.652光纖上使用時，傳輸距離≤100km，傳輸速率≤2.5Gbit/s。

27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。28 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/(nm2km)。

(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，從而將零色散點從1310nm位移到1550nm，實現(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)。