中英对照：光纤通信

第一篇：中英对照：光纤通信

光纤通信

光纤常被电话公司用于传递电话、互联网，或是有线电视的信号，有时候利用一条光纤就可以同时传递上述的所有信号。与传统的铜线相比，光纤的信号衰减（attenuation）与遭受干扰[来源请求]（interference）的情形都改善很多，特别是长距离以及大量传输的使用场合中，光纤的优势更为明显。然而，在城市之间利用光纤的通信基础建设（infrastructure）通常施工难度以及材料成本难以控制，完工后的系统维运复杂度与成本也居高不下。因此，早期光纤通信系统多半应用在长途的通信需求中，这样才能让光纤的优势彻底发挥，并且抑制住不断增加的成本。

从2000年光通信（optical communication）市场崩溃后，光纤通信的成本也不断下探，目前已经和铜缆为骨干的通信系统不相上下。

对于光纤通信产业而言，1990年光放大器（optical amplifier）正式进入商业市场的应用后，很多超长距离的光纤通信才得以真正实现，例如越洋的海底电缆。到了2002年时，越洋海底电缆的总长已经超过25万公里，每秒能携带的数据量超过2.56Tb，而且根据电信业者的统计，这些数据从2002年后仍然不断的大幅成长中。

光纤通信的历史

自古以来，人类对于长距离通信的需求就不曾稍减。随着时间的前进，从烽火到电报，再到1940年第一条同轴电缆（coaxial cable）正式服役，这些通信系统的复杂度与精细度也不断的进步。但是这些通信方式各有其极限，使用电气信号传递信息虽然快速，但是传输距离会因为电气信号容易衰减而需要大量的中继器（repeater）；微波（microwave）通信虽然可以使用空气做介质，可是也会受到载波频率（carrier frequency）的限制。到了二十世纪中叶，人们才了解使用光来传递信息，能带来很多过去所没有的显著好处。

然而，当时并没有同调性高的发光源（coherent light source），也没有适合作为传递光信号的介质，也所以光通信一直只是概念。直到1960年代，激光（laser）的发明才解决了第一项难题。1970年代康宁公司（Corning Glass Works）发展出高品质低衰减的光纤则是解决了第二项问题，此时信号在光纤中传递的衰减量第一次低于光纤通信之父高锟所提出的每公里衰减20分贝

（20dB/km）关卡，证明了光纤作为通信介质的可能性。与此同时使用砷化镓（GaAs）作为材料的半导体激光（semiconductor laser）也被发明出来，并且凭借着体积小的优势而大量运用于光纤通信系统中。1976年，第一条速率为44.7Mbit/s的光纤通信系统在美国亚特兰大的地下管道中诞生。

经过了五年的研发期，第一个商用的光纤通信系统在1980年问市。这个人类史上第一个光纤通信系统使用波长800纳米（nanometer）的砷化镓激光作为光源，传输的速率（data rate）达到45Mb/s（bits per second），每10公里需要一个中继器增强信号。

第二代的商用光纤通信系统也在1980年代初期就发展出来，使用波长1300纳米的磷砷化镓铟（InGaAsp）激光。早期的光纤通信系统虽然受到色散（dispersion）的问题而影响了信号品质，但是1981年单模光纤（single-mode fiber）的发明克服了这个问题。到了1987年时，一个商用光纤通信系统的传输速率已经高达1.7Gb/s，比第一个光纤通信系统的速率快了将近四十倍之谱。同时传输的功率与信号衰减的问题也有显著改善，间隔50公里才需要一个中继器增强信号。1980年代末，EDFA的诞生，堪称光通信历史上的一个里程碑似的事件，它使光纤通信可直接进行光中继，使长距离高速传输成为可能，并促使了DWDM的诞生。

第三代的光纤通信系统改用波长1550纳米的激光做光源，而且信号的衰减已经低至每公里0.2分贝（0.2dB/km）。之前使用磷砷化镓铟激光的光纤通信系统常常遭遇到脉波延散（pulse spreading）问题，而科学家则设计出色散迁移光纤（dispersion-shifted fiber）来解决这些问题，这种光纤在传递1550纳米的光波时，色散几乎为零，因其可将激光光的光谱限制在单一纵模（longitudinal mode）。这些技术上的突破使得第三代光纤通信系统的传输速率达到2.5Gb/s，而且中继器的间隔可达到100公里远。

第四代光纤通信系统引进了光放大器（optical amplifier），进一步减少中继器的需求。另外，波分复用（wavelength-division multiplexing, WDM）技术则大幅增加传输速率。这两项技术的发展让光纤通信系统的容量以每六个月增加一倍的方式大幅跃进，到了2001年时已经到达10Tb/s的惊人速率，足足是80年代光纤通信系统的200倍之多。近年来，传输速率已经进一步增加到14Tb/s，每隔160公里才需要一个中继器。

第五代光纤通信系统发展的重心在于扩展波分复用器的波长操作范围。传统的波长范围，也就是一般俗称的“C band”约是1530纳米至1570纳米之间，新一带的无水光纤（dry fiber）低损耗的波段则延伸到1300纳米至1650纳米间。另外一个发展中的技术是引进光孤子（optical soliton）的概念，利用光纤的非线性效应，让脉波能够抵抗色散而维持原本的波形。

1990年至2000年间，光纤通信产业受到互联网泡沫的影响而大幅成长。此外一些新兴的网络应用，如随选视频（video on demand）使得互联网带宽的成长甚至超过摩尔定律（Moore’s Law）所预期集成电路芯片中晶体管增加的速率。而自互联网泡沫破灭至2006年为止，光纤通信产业通过企业整并壮大规模，以及委外生产的方式降低成本来延续生命。

现在的发展前沿就是全光网络了，使光通信完全的代替电信号通讯系统，当然，这还有很长的路要走。

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：光纤通信

1、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？

由于光纤中所传信号的不同频率成分，或信号能量的各种模式成分，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。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和传输带宽。从机理上说，光纤色散分为材料色散，波导色散和模式色散。前两种色散由于信号不是单一频率所引起，后一种色散由于信号不是单一模式所引起。

2、分别说明G.652、G.653光纤的性能及应用。

G.652 称为非色散位移单模光纤，也称为常规单模光纤，其性能特点是：(1)在1310nm波长处的色散为零。(2)在波长为1550nm附近衰减系数最小，约为0.22dB/km，但在1550nm附近其具有最大色散系数，为17ps/(nm?km)。(3)这种光纤工作波长即可选在1310nm波长区域，又可选在1550nm波长区域，它的最佳工作波长在1310nm区域。G.652光纤是当前使用最为广泛的光纤。

----G.653 称为色散位移单模光纤。色散位移光纤是通过改变光纤的结构参数、折射率分布形状，力求加大波导色散，从而将零色散点从1310nm位移到1550nm，实现1550nm处最低衰减和零色散波长一致。这种光纤工作波长在1550nm区域。它非常适合于长距离单信道光纤通信系统

第三篇：光纤通信

光纤通信系统包括实现点对点通信的全部设施，主要偶传输系统，用户终端，接入设备和交换设备四个部分组成。

光纤传输系统一般有光发射机，光传输线路，光接收机等功能部分的组成电端机

就是电信通信中采用的载波机、电信号手法设备、计算机终端盒其它常规电子通信设备的总称。电端机在发送端的任务就是吧模拟信号转换成数字信号，在接收端则讲光接收及处理后的信号送给用户。

光发送机

由光源，驱动电路和光调制器组成，光源是起核心。他利用电端机输送载有信息的电信号通过光调制器对光源发出的连续广播的振幅、相位或频率进行调制，从而输出载有有用信息的光信号，再将该光信号耦合进光纤传输线路。

光接收机

由光探测器，放大器和相应的信号处理电路组成，光探测器是其核心部分，他把来自光纤的光信号转换为电信号。因为光探测其输出的电流很微弱，必须经放大器将信号进行增益放大；均衡器对信号进行整形，是输出波形适合于判决，判决器和始终提取电路对信号进行再生，把均衡器输出的波形信号恢复数字信号；由于在发射端对信号进行了编码，最后需要译码器将信号恢复到初始状态。

就广义而言，通信就是各种形式信息的转移或传递。通常的具体做法是首先将拟传递的信设法加载(或调制)到某种载体上，然后再将被调制的载体传送到目的地后，将信息从载体上解调出来。光纤通信系统中电端机的作用是对来自信息源的信号进行处理，例如模拟／数字转换多路复用等；发送端光端机的作用则是将光源(如激光器或发光二极管)通过电信号调制成光信号，输入光纤传输至远方；接收端的光端机内有光检测器(如光电二极管)将来自光纤的光信号还原成电信号，经放大、整形、再生恢复原形后，输至电端机的接收端。对于长距离的光纤通信系统还需中继器，其作用是将经过长距离光纤衰减和畸变后的微弱光信号经放大、整形、再生成一定强度的光信号，继续送向前方以保证良好的通信质量。目前的中继器多采用光--电--光形式，即将接收到的光信号用光电检测器变换为电信号，经放大、整形、再生后再调制光源将电信号变换成光信号重新发出，而不是直接放大光信号。近年来，适合作光中继器的光放大器(如掺铒光纤放大器)已研制成功，这就使得采用光纤放大器的全光中继及全光网络将会变得为期不远。

光纤通信系统是用光作为信息的载体，以光纤作为传输介质的一种通信方式。它首先要在发射端将需要传送的电话，电报，图像和数据进行光电转换，即将电信号转变为光信号，再经光纤传输到接收端，接收端讲收到的光信号转变成电信号，最后还原为消息。

光纤通信系统的构成

第四篇：光纤通信

光纤通信课堂题目

1.SDH有一套标准化的信息结构等级，称为同步传送模块STM-N。

2.准同步数字体系的帧结构中，如果没有足够的运行和维护。

3.SDH中STM-1的速率是

4.SDH中STM-4的速率是

5.常用的SDH设备有：终端复用器、再生器和数字交叉连接设备等。

6.在SDH帧结构中，AU指针处于帧结构左侧1-9N

7.PDH复用成SDH信号必须经过映射、定位、复用三个步骤。

8.9.我国采用的PDH信号的基群是。

10.STM-4传输一帧所用的时间为125u/s

11.STM-n信号一帧的字节数为12.对STM-1信号来说，每秒可传的帧数为

1.什么叫自愈？ 二纤双向通道专用保护环是怎么实现自愈的？

2.SDH的优点？136页

3.什么是段开销？它可分为哪两部分？138页

143页

第五篇：光纤通信

第五章：

1.光纤通信是以光波为载波、光导纤维（简称光纤）为传输媒质的一种通信方式。光纤通信的特点：① 传输频带宽，通信容量大。② 传输损耗低，中继距离长。

③ 抗电磁干扰。④ 保密性强，无串话干扰。⑤ 线径细（0.1mm），重量轻。⑥ 资源丰富。光纤的分类:（1）根据光纤横截面上折射率分布的不同，分为阶跃型光纤和渐变型光纤。

（2）根据光纤中传输模式（模式是指电磁场的分布形式）数量的不同，分为单模光纤和多模光纤。

光纤的传输特性：（1.损耗：光波在光纤中传输，光功率随着传输距离的增加而减小，这种现象称为光纤的传输损耗。光纤的传输损耗是影响系统传输距离的重要因素。光纤自身的损耗主要有吸收损耗和散射损耗。此外，光源与光纤的耦合损耗、光纤之间的连接损耗等也是光纤传输损耗的因素。

（2.色散：光脉冲信号经光纤传输，到达输出端会发生时间上的展宽，这种现象称为色散。色散的大小用时延差（Δτ）表示。

光纤的色散主要有模式色散、材料色散和波导色散。

3.光纤通信系统的组成：光发射端机、光纤、光中继器、光接收端机组成。

光中继器的功能：re-amplifying 再放大（光放大器的功能）；re-timing 再定时（消除时间抖动）；re-shaping 再整形（消除波形畸变）

通过这3个R，得到接近于发射端的光信号的copy，从而延长传输距离，提高信号质量。波分复用系统的概念：WDM在一芯光纤中同时传输多波长光信号。

两种形式：

1、.双纤单向传输：单向WDM是指所有光波长同时在一根光纤上沿同一方向传送

2、.单纤双向传输：双向是指不同光波长在一根光纤上同时向两个不同的方向传输，但是两个方向所用的波长相互分开，以实现两个方向的全双工通信。

4.阶跃型光纤和渐变型的区别：阶跃型光纤：单包层光纤，纤芯和包层折射率都是均匀分布，折射率在纤芯和包层的界面上发生突变；渐变型光纤：单包层光纤，包层折射率均匀分布，纤芯折射率随着纤芯半径增加而减少，是非均匀连续变化的；

5.简述光纤的导光原理：是利用了光的全反射的原理。因光在不同物质中的传播速度是不同的，所以光从一种物质射向另一种物质时，在两种物质的交界面处会产生折射和反射。而且，折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过某一角度时，折射光会消失，入射光全部被反射回来，这就是光的全反射。不同的物质对相同波长光的折射角度是不同的（即不同的物质有不同的光折射率），相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。光纤通讯就是基于以上原理而形成的。

6.EDFA：EDFA是英文“Erbium-doped Optical Fiber Amplifer”的缩写,意即掺铒光纤放大器。EDFA的应用形式

(1)中继放大器：置于光纤线路中，用于延长传输距离。

(2)前置放大器：置于光接收机前，用于放大微弱光信号。

(3)后置放大器：置于光发射机后，用于提高发射光功率

7.光发射机和光接收机的作用：

光发射机是实现电/光转换的光端机。由光源、驱动器、调制器和控制电路组成。

其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。

光接收机是实现光/电转换的光端机。它由光检测器和光放大器组成。

其功能是将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号，然后，再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平，送到接收端。