第一篇：光纤通信技术的应用
光纤通信技术的应用
光纤通信是现代通信网的主要传输手段，它的发展历史只有约20年，已经历3代：短波长多模光纤、长波长多模光纤和长波长单模光纤。采用光纤通信是通信史上的重大变革，美、日、英、法等20多个国家已宣布不再建设电缆通信线路，而致力于发展光纤通信。我国光纤通信已进入实用阶段。
光纤通信的诞生和发展是电信史上的重要革命，与卫星通信、移动通信并列为20世纪90年代的技术。进入21世纪，由于因特网业务的迅速发展和多媒体应用的增长，对大容量（超高速和超长距离）光波传输系统和网络有了更为迫切的需求。光纤通信与以往的电气通信相比，主要区别在于它有很多优点：传输频带宽、通信容量大；传输损耗低、中继距离长；线径细、重量轻，原料为石英，节省金属材料，有利资源合理使用；绝缘、抗电磁干扰性能强；具有抗腐蚀能力强、抗辐射能力强、可绕性好、无电火花、泄露小、保密性强等优点。
其主要应用在以下几方面： 1.通信应用
信息化时代的人们离不开方便快捷的通讯，光纤通信多大量运用于因特网、有线电视和（视频）电话。与传统金属铜线相比，光纤讯号容易避免在传输过程中受到衰减、遭受干扰的影响，在远距离及大量传输信号的场合中，光纤优势更为显著。其次，它的传导性能良好，传输信息容量大，一条光纤通路可同时容纳多人通话，同时传送多套电视节目。光纤通信所具有的显著功能及独特优势，能够有助于电力系统的发展，我国许多地区的电力系统已经逐步由主干线向光纤过渡。目前，我国发展最为完善、规模最大的专用通信网就是电力系统的光纤通信网，其宽带、语音以及数据等一系列的电力生产和电信业务基本上都是利用光纤通信来进行承载。光纤通信技术在电力系统稳定和安全运行的保障方面，以及满足人们生活与生产方面有着重要的意义，因而受到了人们的热烈欢迎。2.医学应用
光导纤维内窥镜可以导入心脏和脑室，测量心脏血压值，血液中所含的氧气的饱和度、体温等，光导纤维连接的激光手术刀已成功应用于医学，同样也可用作光敏法治愈癌症患者。利用光导纤维制成的内窥镜，可以帮助医生检查胃、食道等疾病。光导纤维胃镜是由上千根玻璃纤维组成的软管，具有输送光线、传导图像的功能，且具有光纤的柔软、灵活、任意弯曲等优势，轻而易举通过食道进入胃里，并导出胃中图像，根据情况进行诊断和治疗。3.传感器应用
可应用于生活中路灯的光敏传感器，红外传感器，广泛运用于汽车中的温度传感器，交通中测速雷达传感器、闯红灯，在与敏感元件组合或利用光纤本身的特性，可广泛用于工业测量流量、压力、温度、光泽、颜色等在能量传输和信息传输方面也获得广泛的应用。4.光纤井下探测技术
传统石油工业只能有限地利用局限的技术开采油气储量，通常无法满足快速投资回收和最大化油气采收率的需求，并导致原油采收率平均只有30%左右。通过利用智能井技术，可以使原油采收率提高到55%~65%。传统测井方法虽然能提供有价值的数据，但作业成本高，并有可能对井产生损害，光纤井下探测技术能提高测井的效率，使数据更准确，且对井下状况有一定程度的安全保障。5.光纤艺术应用
光导纤维凭借其良好的物理特征，光纤照明和LED照明也越来越成为艺术装修美化的用途。可应用于广告显示、草坪上的光纤地灯，艺术装饰品等。
第二篇：光纤通信技术
浅谈光纤通信
摘要：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。本文探讨了光纤通信技术的主要特征及发展趋势，和它以光纤链路为基础的现场测试。
关键词：光纤通信技术 特点 现状 发展趋势 光纤链路
0引言
光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外，在应用中,光纤常按用途进行分类，可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤，并常以某种功能器件的形式出现。
1光纤通信技术
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。
光纤通信技术作为在实际运用中相当有前途的一种通信技术，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。
2光纤通信的特点(1)通信容量大、传输距离远；一根光纤的潜在带宽可达20THz。采用这样的带宽，只需一秒钟左右，即可将人类古今中外全部文字资料传送完毕。目前400Gbit/s系统已经投入商业使用。光纤的损耗极低，在光波长为1.55μm附近，石英光纤损耗可低于0.2dB/km，这比目前任何传输媒质的损耗都低。因此，无中继传输距离可达几
十、甚至上百公里。
(2)信号干扰小、保密性能好;
(3)抗电磁干扰、传输质量佳,电通信不能解决各种电磁干扰问题，唯有光纤通信不受各种电磁干扰。
(4)光纤尺寸小、重量轻，便于铺设和运输；
(5)材料来源丰富,环境保护好，有利于节约有色金属铜。
(6)无辐射，难于窃听,因为光纤传输的光波不能跑出光纤以外。
(7)光缆适应性强，寿命长。
(8)质地脆，机械强度差。
(9)光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术。
(10)分路、耦合不灵活。
(11)光纤光缆的弯曲半径不能过小（>20cm）
(12)有供电困难问题。
利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式．由于激光具有高方向性、高相干性、高单色性等显著优点，光纤通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光－光纤通信．
3光纤通信技术的现状研究
(1)光纤通信技术中的光纤接入技术。光纤接入网技术是信息传输技术的一个崭新的尝试，它实现了普遍意义上的高速化信息传输，满足了广大民众对信息传输速度的要求，主要由宽带的主干传输网络和用户接入两部分组成。其中后者起着更为关键的作用，即FTTH(意思是光纤到户)，作为光纤宽带接入的最后环节，负责完成全光接入的重要任务，基于光纤宽带的相关特性，为通信接收端的用户提供了所需的不受限制的带宽资源。
(2)光纤通信技术中的波分复用技术。即WDM，充分利用了单模光纤低损耗区的优势，获得了大的带宽资源。波分复用技术基于每一信道光波的频率和波长不同等情况出发，把光纤的低损耗窗口规划为许多个单独的通信管道，并在发送端设置了波分复用器，将波长不同的信号集合到一起送入单根光纤中，再进行信息的传输，而接收端的波分复用器把这些承载着多种不同信号的、波长不同的光载波再进行分离。
4不断发展的光纤通信技术
(1)光接入网通信技术的更进一步发展。现存技术上的接入网依旧是双绞线铜线的连接，仍然是原始的、落后的模拟系统，而网络中的光接入技术的应用使其成为了全数字化的，且高度集成的智能化网络。
光接入网通信技术所要达到的主要目标有：最大程度的使维护费用得到降低，故障率得到明显下降;可以用于新设备的开发和新收入的不断增加；与本地网络相结合，达到减少节点数目和扩大覆盖面范围的目的;通过光网络的建立，为多媒体时代的到来做好准备;另外，可以最大化的利用光纤本身的一些优势特点。
(2)光纤通信技术中光传输与交换技术的融合一光接入网通信技术的后延。基于上述光接入网通讯技术的成熟发展，网络的核心架构己经得到了翻天覆地的改变，并正在日新月异的变化发展着，在交换和传输两方面来讲也都早已进行了好几代的更新。光接入网技术和光输与交换技术的融合技术，前者较后者在技术应用上有了一些技术上改进，从而也就提高了全网的往前的进一步有效发展，但此项技术相对来讲仍不成熟。
(3)新一代的光纤在光纤通信技术中的应用。传统意义上的G.652单模光纤已经在长距离且超高速的传送网络发展中表现出了力不从心的缺点，新一代光纤的研发己成为当今务实之需，它也构成了新一代网络基础设施建设工作的一个重要组成部分。在目前普遍需求的干线网和城域网的背景下，基于不同的发展需要，己经发展出了两种新一代光纤一非零色散光纤和全波光纤。
4光纤通信链路的现场测试
4.1光纤链路现场测试的目的光纤链路现场测试是安装和维护光纤网络的必要部分，是确保电缆支持网络协议的一种重要方式。它的主要目的是遵循特定的标准检测光纤系统连接的质量，减少故障因素以及存在故障时找出光纤的故障点，从而进一步查找故障原因。
4.2光纤链路现场测试标准
目前光纤链路现场测试标准分为两大类：光纤系统标准和应用系统标准。（1）光纤系统标准：光纤系统标准是独立于应用的光纤链路现场测试标准。对于不同光纤系统，它的测试极限值是不固定的，它是基于电缆长度、适配器和接合点的可变标准。目前大多数光纤链路现场测试使用这种标准。世界范围内公认的标准主要有：北美地区的EIA/TIA—568—B标准和国际标准化组织的ISO/IEC11801标准等。（2）光纤应用系统标准：光纤应用系统标准是基于安装光纤的特定应用的光纤链路现场测试标准。每种不同的光纤系统的测试标准是固定的。常用的光纤应用系统有：100BASE—FX、1000BASE—SX等。
4.3光纤链路现场测试过程
对于光纤系统需要保证的是在接收端收到的信号应足够大，由于光纤传输数据时使用的是光信号，因此它不产生磁场，也就不会受到电磁干扰和射频干扰，不需要对NEXT等参数进行测试，所以光纤系统的测试不同于铜导线系统的测试。
在光纤的应用中，光纤本身的种类很多，但光纤及其系统的基本测试参数大致都是相同的。在光纤链路现场测试中，主要是对光纤的光学特性和传输特性进行测试。光纤的光学特性和传输特性对光纤通信系统的工作波长、传输速率、传
输容量、传输距离、信号质量等有着重大影响。但由于光纤的色散、截止波长、模场直径、基带响应、数值孔径、有效面积、微弯敏感性等特性不受安装方法的有害影响,它们应由光纤制造厂家进行测试,不需进行现场测试。
在EIA/TIA—568—B中规定光纤通信链路现场测试所需的单一性能参数为链路损失（衰减）。
（1）光功率的测试：对光纤工程最基本的测试是在EIA的FOTP-95标准中定义的光功率测试，它确定了通过光纤传输的信号的强度，还是损失测试的基础。测试时把光功率计放在光纤的一端，把光源放在光纤的另一端。
（2）光学连通性的测试：光纤系统的光学连通性表示光纤系统传输光功率的能力。光纤系统的光学连通性是对光纤系统的基本要求，因此对光纤系统的光学连通性进行测试是基本的测试之一。通过在光纤系统的一端连接光源，在另一端连接光功率计，通过检测到的输出光功率可以确定光纤系统的光学连通性。当输出端测到的光功率与输入端实际输入的光功率的比值小于一定的数值时，则认为这条链路光学不连通。进行光学连通性的测试时，通常是把红色激光或者其他可见光注入光纤，并在光纤的末端监视光的输出。如果在光纤中有断裂或其他的不连续点，在光纤输出端的光功率就会下降或者根本没有光输出。
（3）光功率损失测试：光功率损失这一通用于光纤领域的术语代表了光纤链路的衰减。衰减是光纤链路的一个重要的传输参数,它的单位是分贝(dB)。它表明了光纤链路对光能的传输损耗（传导特性），其对光纤质量的评定和确定光纤系统的中继距离起到决定性的作用。光信号在光纤中传播时，平均光功率延光纤长度方向成指数规律减少。在一根光纤网线中,从发送端到接收端之间存在的衰减越大，两者间可能传输的最大距离就越短。衰减对所有种类的网线系统在传输速度和传输距离上都产生负面的影响，但因为光纤传输中不存在串扰、EMI、RFI等问题，所以光纤传输对衰减的反应特别敏感。
（4）光纤链路预算（OLB）：光纤链路预算是网络和应用中允许的最大信号损失量，这个值是根据网络实际情况和国际标准规定的损失量计算出来的。一条完整的光纤链路包括光纤、连接器和熔接点，所以在计算光纤链路最大损失极限时，要把这些因素全部考虑在内。光纤通信链路中光能损耗的起因是由光纤本身的损耗、连接器产生的损耗和熔接点产生的损耗三部分组成的。但由于光纤的长度、接头和熔接点数目的不定，造成光纤链路的测试标准不像双绞线那样是固定的，因此对每一条光纤链路测试的标准都必须通过计算才能得出。
虽然目前光通信的容量已经非常大，但仍有大量应用能力闲置，伴随着社会经济和科学技术的进一步发展，对信息的需求也会随之增加，并会超过现在的网络承载能力，因此我们必须进一步努力研究更加先进的光传输手段。因此，在经济社会发展的推动下，光通信一定会有更加长久的发展。
[参考文献]
[1]王磊，裴丽.光纤通信的发展现状和未来[J].中国科技信息.2006.(4).[2]何淑贞，王晓梅.光通信技术的新飞跃[J].网络电信.2004.(2).[3]辛化梅，李忠.论光纤通信技术的现状及发展.山东师范大学学报.2003.4.[4]李超.浅谈光纤通信技术发展的现状与趋势.沿海企业与科技.2007.7.
第三篇：《光纤通信技术》习题
《光纤通信导论》习题
1、填空题
* 光纤通信是以 为载频，以 为传输介质的通信方式。* 1966年7月，英籍华人 博士从理论上分析证明了用光纤作为传输介质以实现光通信的可能性；1960年7月，美国科学家 发明了红宝石激光器。
* 光纤通信系统的短波长窗口为，长波长窗口为。* 光纤通信系统的通信窗口波长范围为。
* 在光通信发展史上，和 两个难题的解决，开创了光纤通信的时代。
* 光纤的导光原理与结构特性可用 理论与 理论两种方法进行分析。
* 单模光纤中不存在 色散，仅存在 色散，具体来讲，可分为 和。
* 光纤色散参数的单位为，表示两个波长间隔为 的光波传输 后到达时间的延迟
* 对纯石英光纤，在λ= 处，色散参数D=DM+DW=0，这个波长称为。
* 在单模光纤中，由于光纤的双折射特性使两个正交偏振分量以不同的群速度传输，也将导致光脉冲展宽，这种现象称为 色散。* 单模传输条件是归一化参量V。* 允许单模传输的最小波长称为。
* 数值孔径（NA）越大，光纤接收光线的能力就越，光纤与光源之间的耦合效率就越
* 光缆大体上都是由、和 三部分组成的。* 常用的光缆敷设方式有、和 等几种。* 按缆芯结构的不同，工程中常用的光缆分为 式、式、式三种类型。
* 光缆线路的“三防”是指：、与。* 光缆的型号是由_________和________两部分组成的。* 在半导体中，费米能级差必须超过 才能发生粒子数反转。* 半导体光源的核心是。
* LD是一种 器件，它通过 发射发光，具有输出功率、输出光发散角、与单模光纤耦合效率、辐射光谱线 等优点。
* 衡量光接收机性能优劣的主要技术指标是、、及。
* 光无源器件是指不需要 就可工作的器件。
* 工程中常用的活动连接器的类型有、和 三种。* 光纤与光纤的连接方法有两大类，一类是，另一类是。* 光衰减器有 和 两种。
* 掺铒光纤放大器采用 作为增益介质，在泵浦光激发下产生，在信号光诱导下实现。
* 掺铒光纤放大器的三种泵浦方式分别是：、和。
* 掺铒光纤放大器的三种应用方式分别是：、和。
* 拉曼光纤放大器利用了光纤传输的。* STM-1的速率是，STM-N的速率是 * SDH传送一帧需 μs，每秒传送 帧。
* 光波分复用的类型包括、和 三类。* 光纤通信系统的设计方法包括 和 二种。
* 光纤通信系统中继距离的计算过程中，分为 预算和 预算两种。
2、简答题
必须掌握的概念
* 光纤通信为什么能够成为一种主要的通信方式？
* 光纤通信系统由哪几部分组成？并说明各部分在系统中所完成的功能。* 现有光纤通信使用的光波长有哪几种？对应的频率是多少？它们在整个电磁波谱中处在什么位置？
* 光纤通信系统采用怎样的光源？这类光源具有什么优点？ * 什么是直接调制？什么是间接调制？各有何特点
* 常用的光无源器件有哪些？ * 对光纤连接有哪些技术要求？ * 简述光衰减器的工作原理及作用 * 简述光隔离器的工作原理及作用 * 简述光开关的工作原理及用途 * 光纤活动连接器的结构 * 光环形器的工作原理及特点
* 光环形器在单纤双向光纤通信中的应用
* 光环形器在色散补偿方面的应用 * 光环形器在上下话路系统中应用 * 为何光纤通信中要进行色散补偿
* 应用于商用系统的波分复用器有哪几种？有何特点？
* 光放大器分为哪几类？ * 简述掺铒光纤放大器的优点 * 简述掺铒光纤放大器（EDFA）的基本结构及其放大原理
* EDFA在光纤通信中的主要应用 * EDFA中掺铒光纤结构及其光场分布 * EDFA的泵浦波长 * EDFA中的3dB饱和增益 * DWDM的优特点 * 设计一个DWDM系统
* 为何DWDM系统中需EDFA * 光纤光栅的结构特点和制造原理及方法应用 * 光纤光栅有那两大结构特点，各对应什么法 * 如向用光纤光栅和环形器构成的多波长分插复用器
* 干涉滤波片型波分复用器 * 光纤光栅和环形器构成的波分复用器 * 光发射机基本组成及方框图 * 数字光发射机的功能 * 光接收机中对光检测器的要求 * mBnB码
* “码字数字和”(WDS)* 准同步数字系列(PDH)* 同步数字系列(SDH)* 与PDH相比SDH具有的特点 * SDH网络的主要特点是？ * SDH网络的网元设备有哪些？ * SDH帧结构
3、计算题
阶跃折射率分布的光纤的芯径d=2a为100μm，折射率n1=1.458，包层的折射率n2=1.450，在该光纤中传输的光波的波长λ=850nm。
（1）计算该光纤的V参数？
（2）估算在该光纤内传输的模式数量是多少？（3）计算该光纤的数值孔径？
（4）计算该光纤单模工作的波长？（考试试卷A卷计算题）
已知均匀光纤纤芯的折射率为n1=1.5，相对折射率差△=0.01，芯半径a=25μm，试求：
（1）LP01、LP02、LP11和LP12模的截止波长各为多少？
（2）若λ0=1μm，光纤的归一化频率V以及其中传输的模式数量M各等于多少
均匀光纤，若n1=1.5，λ0=1.3μm，试计算：
（1）若△=0.25，为了保证单模传输，其纤芯半径应取多大？（2）若取a=5μm，为了保证单模传输，△应取多大？
第四篇：光纤通信技术论文
光纤通信技术
光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外,在应用中,光纤常按用途进行分类,可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤,并常以某种功能器件的形式出现。
光纤通信就是利用光导纤维传输信号，以实现信息传递的一种通信方式。光导纤维通信简称光纤通信。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。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。光纤通信具有以下特点：(1)通信容量大、传输距离远。
(2)信号串扰小、保密性能好;(3)抗电磁干扰、传输质量佳。(4)光纤尺寸小、重量轻,便于敷设和运输;(5)材料来源丰富,环境保护好，有利于节约有色金属铜。(6)无辐射,难于窃听,(7)光缆适应性强,寿命长。(8)质地脆，机械强度差。(9)光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术。(10)分路、耦合不灵活。(11)光纤光缆的弯曲半径不能过小（>20cm）(12)有供电困难问题。
就光纤通信技术本身来说，应该包括以下几个主要部分:光纤光缆技术、光交换技术传输技术、光有源器件、光无源器件以及光网络技术等。
光纤光缆技术
光纤技术的进步可以从两个方面来说明: 一是通信系统所用的光纤;二是特种光纤。早期光纤的传输窗口只有3个，即850nm(第一窗口)、1310nm(第二窗口)以及1550nm(第三窗口)。近几年相继开发出第四窗口(L波段)、第五窗口(全波光纤)以及S波段窗口。其中特别重要的是无水峰的全波窗口。这些窗口开发成功的巨大意义就在于从1280nm到1625nm的广阔的光频范围内，都能实现低损耗、低色散传输，使传输容量几百倍、几千倍甚至上万倍的增长。这一技术成果将带来巨大的经济效益。另一方面是特种光纤的开发及其产业化，这是一个相当活跃的领域。
光复用技术
复用技术是为了提高通信线路的利用率，而采用的在同一传输线路上同时传输多路不同信号而互不干扰的技术。光复用技术种类很多，其中最为重要的是波分复用(WDM)技术和光时分复用(OTDM)技术。光波分复用(WDM)技术是在一芯光纤中同时传输多波长光信号的一项技术。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来，并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端将组合波长的光信号分开，并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端。波分复用当前的商业水平是273个或更多的波长，研究水平是1022个波长(能传输368亿路电话)，近期的潜在水平为几千个波长，理论极限约为15000个波长(包括光的偏振模色散复用，OPDM)。而光时分复用(OTDM)技术指利用高速光开关把多路光信号在时域里复用到一路上的技术。光时分复用(OTDM)的原理与电时分复用相同，只不过电时分复用是在电域中完成，而光时分复用是在光域中进行，即将高速的光支路数据流(例如10Gbit/s，甚至40Gbit/s)直接复用进光域，产生极高比特率的合成光数据流。
光放大技术
光放大器的开发成功及其产业化是光纤通信技术中的一个非常重要的成果，它大大地促进了光复用技术、光孤子通信以及全光网络的发展。顾名思义，光放大器就是放大光信号。在此之前，传送信号的放大都是要实现光电变换及电光变换，即O/E/O变换。有了光放大器后就可直接实现光信号放大。光放大器主要有3种:光纤放大器、拉曼放大器以及半导体光放大器。光纤放大器就是在光纤中掺杂稀土离子(如铒、镨、铥等)作为激光活性物质。每一种掺杂剂的增益带宽是不同的。掺铒光纤放大器的增益带较宽，覆盖S、C、L频带;掺铥光纤放大器的增益带是S波段;掺镨光纤放大器的增益带在1310nm附近。而喇曼光放大器则是利用喇曼散射效应制作成的光放大器，即大功率的激光注入光纤后，会发生非线性效应。喇曼散射。在不断发生散射的过程中，把能量转交给信号光，从而使信号光得到放大。由此不难理解，喇曼放大是一个分布式的放大过程，即沿整个线路逐渐放大的。其工作带宽可以说是很宽的，几乎不受限制。这种光放大器已开始商品化了，不过相当昂贵。半导体光放大器(S0A)一般是指行波光放大器，工作原理与半导体激光器相类似。其工作带宽是很宽的。但增益幅度稍小一些，制造难度较大。这种光放大器虽然已实用了，但产量很小。
光交换技术
光交换技术是指不经过任何光／电转换，在光域直接将输入光信号交换到不同的输出端。目前已见报道的光交换技术的交换方式主要可以分为，空间分光交换方式，时分光交换方式，波分光交换方式，ATM光交换方式，码分光交换方式，自由空间光交换方式和复合型光交换方式等等。空分光交换的基本原理是将光交换节点组成可控的门阵列开关, 通过控制交换节点的状态可实现使输入端的任一信道与输出端的任一信道连接或断开,完成光信号的交换。时分光交换方式的原理与现行电子学的时分交换原理基本相同, 只不过它是在光域里实现时隙互换而完成交换的。在光时分复用系统中, 可采用光信号时隙互换的方法实现交换。在光波分复用系统中, 则可采用光波长互换(或光波长转换)的方法来实现交换。光波长互换的实现是通过从光波分复用信号中检出所需的光信号波长, 并将它调制到另一光波长上去进行传输。光A TM 交换是以A TM 信元为交换对象的技术, 它引入了分组交换的概念, 即每个交换周期处理的不是单个比特的信号, 而是一组信息。光ATM 交换技术已用在时分交换系统中, 是最有希望成为吞吐量达Tbös 量级的光交换系统。码分光交换, 是指对进行了直接光编码和光解码的码分复用光信号在光域内进行交换的方法。自由空间光交换可以看作是一种空分光交换, 它是通过在空间无干涉地控制光的路径来实现的。由于各种光交换技术都有其独特的优点和不同的适应性, 将几种光交换技术合适地复合起来进行应用能够更好地发挥各自的优势, 以满足实际应用的需要。已见介绍的复合型光交换主要有:(1)空分ö时分光交换系统;(2)波分ö空分光交换系统;(3)频分ö时分光交换系统;(4)时分ö波分ö空分光交换系统等 光纤通信技术的发展趋势
(一)向超高速系统的发展。从过去20多年的电信发展史看，网络容量的需求和传输速率的提高一直是一对主要矛盾。传统光纤通信的发展始终按照电的时分复用(TDM)方式进行，每当传输速率提高4倍，传输每比特的成本大约下降30％～
40％：因而高比特率系统的经济效益大致按指数规律增长，这就是为什么光纤通信系统的传输速率在过去20多年来一直在持续增加的根本原因。目前商用系统已从45Mbps增加到10Gbps，其速率在20年时间里增加了2000倍，比同期微电子技术的集成度增加速度还快得多。
(二)向超大容量WDM系统的演进。采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽，然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用了不到1％，99％的资源尚待发掘。
(三)实现光联网。上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量，但基本上是以点到点通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。
(四)新一代的光纤。近几年来随着IP业务量的爆炸式增长，电信网正开始向下一代可持续发展的方向发展，而构筑具有巨大传输容量的光纤基础设施是下一代网络的物理基础。
(五)光接入网。过去几年间，网络的核心部分发生了翻天覆地的变化，无论是交换，还是传输都已更新了好几代。不久，网络的这一部分将成为全数字化的、软件主宰和控制的、高度集成和智能化的网络。
第五篇：光纤通信技术简介
内蒙古科技大学
现代通信概论
结课论文
光纤通信技术简介
入学年级2011级 所在班级通信1班
学生姓名韩秉宏
学号 1167119127指导教师张宝华
2012年5月22日、【摘要】光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式。光纤通信具有高速度，大容量，高保密的要求。光纤通信技术自20世纪70年代诞生以来，不断发生着日新月异的变化，已成为当今信息传输的主要手段。经济发展社会进步是人类进入了信息化时代，通信业务猛增长，极大地促进了光纤通信技术的发展。信息产业已成为国民经济的基础产业，作为信息产业基础的通信网建设尤其是光纤同信网的建设规模与水平已成为衡量国家综合实力的重要方面。
【关键词】光纤通信，激光，发展趋势，前景，接入技术
【正文】
1光纤通信发展简史
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。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。
1960年7月8日美国科学家梅曼（Maiman）发明了世界上第一台红宝石激光器。激光器发出的激光与普通光源发出的光相比，其光束的强度极高，方向性极好，是一种理想的通信载波。后来各种不同的激光器相继出现，但是当时人们还没有一种好的传送光波的介质。然而大气光通信虽然在机动性，灵活性方面具有优势，适合于大气层视觉范围，星际之间，水下等特殊场合的通信，但用于长距离的陆地海底通信显然是不理想的。正在许多人为光通信的前途表示担忧时，英国标准远程通信实验室的英籍华人高锟博士（K.C.Kao）提出了大胆的设想，他认为电可以沿着导电的金属向前传输，那么光也可以沿着导光的玻璃纤维，即光导纤维传输，这就开启了光纤通信的大门。
20世纪60年代，光导纤维的损耗很大，使得光通信的传输距离限制在短距离内。1970年纽约康宁（Corning）玻璃厂的Kapron,Keck和Mmaarer发明了一种低损耗光纤，这是光通信在实际应用中的又一重大突破。这种采用光导纤维来传送光波的通信就是现在所说的光纤通信。自此以后各种低损耗的光纤如雨后春笋般地出现，这为光纤通信打下良好的基础。就在对光纤损耗的研究获得巨大突破的同时，美国贝尔实验室于1970年研制成功了可在室温连续工作的半导体激光器。半导体激光器体积小，耗电少，通过注入电流可方便的实现对信号的调制，具有寿命长可靠性高等优点。至此，可以说光纤通信向实用化发展的两大障碍——没有良好的光源和理想的传输介质，都得到了圆满的解决。此后各种各样的光纤通信系统就很快地发展起来了。
1976年，在美国亚特兰大成功的进行了速率为44.7Mb/s的光纤通信系统实验。
1977年，美国芝加哥电话局进行了速率为44.7Mb/s的光纤通信系统的现场实验。1978年，日本进行了速率为100Mb/s的光纤通信系统现场实验。
1980年，日本进行了速率为400Mb/s的光纤通信系统现场实验。
1989年，ITU-T(美国电信联盟电信委员会)制定了155Mb/s,622Mb/s,2.5Gb/s等SDH速率标准。
自1982年以后，光纤通信迅速发展，促进了光纤的应用和产业化，光纤的需求量呈指数规律上升。无论是在陆地，还是在海底都敷设了光纤光纤已经延伸到我们的办公桌和家中。光纤已成为高质量信息传输的主要手段。
2光纤通信的优点
光纤通信之所以被广泛应用，就是它有一定的优越性，当然它也有不足之处。下面说一下它的特点。
（1）通信容量大。由于光纤的可用带宽较大，一般在10GHz以上使光纤通信系统具
有较大的通信容量。而金属电缆存在的分布电容和分布电感实际起到了低通滤波
器的作用，使传输频率，带宽以及信息承载能力受到限制。现代光纤通信系统能
够将速率为几十Gb/s以上的信息传输上百英里，允许大约数百万条话音和数据
信道同时在一根光缆中传输。实验室里，传输速度达Tb/s级的系统已研制成功。
光纤通信巨大达信息传输能力，使其成为了信息传输的主体。
（2）传输距离长。光缆的传输损耗比电缆低，因而可传输更长的距离。光纤系统仅需
要少量的中继器，而光缆与电缆的造价基本相同，少量的中继器使光纤系统的总
成本比相应的金属电缆通信系统的要低。
（3）抗电磁干扰。光纤通信系统避免了电缆间由于相互靠近而引起的电磁干扰。金属
电缆发生干扰的主要原因就是金属导体向外泄漏电磁波。由于光纤的材料是玻璃
或塑料，都不导电，因而不会发生电磁波的泄漏，也就不存在相互之间的电磁干
扰。
（4）抗噪声干扰。光纤不导电的特性还避免了光缆受闪电，电机，荧光灯及其他电器
元件的电磁干扰，外部的电噪声也不会影响光波的传输能力。此外，光缆不辐射
射频能量的特性也使它不会干扰其他通信系统，这在军事上的运用时非常理想的而其他种类的通信系统在核武器的影响下（电磁脉冲干扰）会遭到毁灭性的破坏。
（5）适应环境。光纤对恶劣环境有较强的抵抗能力。它比金属电缆更能适应温度的变
化，而且腐蚀性的液体或气体对其影响较小。
（6）重量轻，安全，易敷设。光缆的安全和维护比较安全，简单，这是因为：首先，玻璃或塑料都不导电，没有了电流通过或电压的干扰；其次，它可以在易挥发的液体或气体周围使用而不必担心会引起爆炸或起火；第三，它比相应的金属电缆
体积小，重量轻更便于机载工作，而且它占用的储存空间小，运输也方便。
（7）保密性好。由于光纤不向外辐射能量，很难用金属感应器对光缆进行窃听，因此
它比常用的铜缆保密性强。
（8）寿命长。尽管还没得到证实，但可以断言，光纤通信系统远比金属设施的使用寿
命长，因为光缆具有更强的适应环境变化和抗腐蚀的能力。
（9）原材料来源丰富，潜在价格低廉。制造石英光纤的最基本原料是二氧化硅，即砂
子，而砂子在大自然中几乎是取之不尽用之不竭。因此潜在价格是十分低廉的。
3光纤通信的发展趋。
光纤通信的潜力是巨大的，目前的光纤通信应用水平据分析仅仅是其水平的1%—2%左右。光纤通信作为现代通信的主要支柱之一，在现代通信网中起着重要的作用。光纤通信具有以下几个发展趋势：
（1）波分复用技术（WDM）。所谓波分复用，就是用一根光纤同时传输几种不同波长的光波，以达到扩大通信容量的目的。在系统的发送端，由各个分系统分别发出不同
波长的光波，并由合波器合成一束光波进行传输，而在接受端用分波器把几种光波
分离开，分别输入到各个分系统的光接收机。
（2）相干光通信。所谓相干光通信，就是在发端由激光器发出谱线级窄，频率稳定，相
位恒定的相干光，并用先进的调制方法(如FSK,ASK和PSK)对之进行调制。在收端，把由光纤传输来的相干光载波与本振光源发出的相干光，经光耦合器后加到光混频
器上进行混频与差频，然后把差频后的中频光信号进行放大，检波。相干光通信技
术一则可以增大光纤的传输容量，二则可以大大提高光接收机的灵敏度。
（3）超长波长光纤通信。为了实现越来越大的信息容量和超长距离传输，必须使用低损
耗和低色散的单模光纤。所谓单模光纤，就是光纤中只存在一种模式（由光纤导引
沿光纤轴线向前传播的电磁波），光源耦合进光纤的能量以该模式向前传输。光源发
出的光在多模在多模光纤上传播时能量被分配到不同的模上向前传播，则不同模在光纤中传输的速度就不一样的，因而经过一定长度的光纤后，不同的模达到的时间
有差异。如果用单模光纤就不一样了，它可以减少损耗，色散，这样一来传输距离
就不是问题了。
（4）光集成技术。它和电子设计中的集成电路相似，是把许多微型光学元件，如光源器
件，光检测器件，光透镜，光滤波器等集成在一块很小的芯片上，构成具有复杂性
能的光器件；还可以和集成电路等电子元件集成在一起形成更复杂的光电部件，如
光发送机和光接收机等。采用光集成技术，不仅使设备的体积，重量大大减小，而
且提高了稳定性欲可靠性。
（5）光孤子通信。通信容量越大，要求光脉冲越窄。窄光脉冲经光纤传输后，因光纤的色散作用出现脉冲展宽现象而引起码间干扰，因此脉冲展宽一直是制约大容量，长
距离传输的关键因素。经研究发现，当注入光强密度足够大时，会引起光脉冲变窄的奇特现象，其光脉冲宽度可低达几个皮秒，即所谓光孤子脉冲。进程用孤子脉冲
可以实现超大容量的光纤通信
（6）实现超大容量通信的近期趋势。时分复用、波分复用、光时分复用、光放大技术、色散补偿技术。这些技术的应用将会使光纤通信技术更加完善，也会使得通信行业
更进一层楼。结束语
总之，光纤通信技术在以后的发展中会走向更高的水平，也会为我们的生活带来更大的方便。通过这段时间的学习，我也认识到现在通信行业的发展前景非常可观，也可能有新的技术加入到通信行业。由最近几年的发展可知，光纤通信在以后的通信中将占到更高的地位。但是这也不能说明其他通信方式就会停止发展或者被取代，毕竟光纤也有自己的不足。由此可知，以后的通信将趋向于多元化，各种通信技术的综合应用，这样不仅带动了各种通信技术的发展，也使我们的选择多样化，生活多样化。
【参考文献】
[1]光纤通信技术/顾生华主编。—北京：北京邮电大学出版社，2004
[2]光纤通信/张宝富等编著。—西安：西安电子科技大学出版社，2004.2
[3]光纤通信/彭利标主编。—北京：机械工业出版社，2007.3
[4]光纤通信技术/王加强编著。—武汉：武汉大学出版社，2007.8
[5]光纤通信简明教程.袁国良.北京.清华大学出版社，2006.12
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