光纤通信

第一篇：光纤通信

光纤通信发展趋势与应用前景

《光纤通信》

标题： 光纤通信的发展趋势与应用前景

班级：物电学院08（3）班

学号：08223123

姓名：兰 昊 晖

摘 要

阐述了光纤通信发展历程，分析光纤通信技术的发展历史及其特点，并分析了其优势所在与发展现状，并对光纤通信技术的发展趋势进行了展望，为我国光纤通信发展提出了相应对策。

关键词：光纤通信技术；发展历史；特点；发展；趋势；对策——论文

引 言

一光纤通信发展历程

光纤通信是利用光波作载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式。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。1977年美国在芝加哥相距7000米的两电话局之间，首次用多模光纤成功地进行了光纤通信试验。85微米波段的多模光波为第一代光纤通信系统。1981年又实现了两电话局间使用1.3微米多模光纤的通信系统，为第二代光纤通信系统。1984年实现了1.3微米单模光纤的通信系统，即第三代光纤通信系统。80年代中后期又实现了1.55微米单模光纤

通信系统，即第四代光纤通信系统。用光波分复用提高速率，用光波放大增长传输距离的系统，为第五代光纤通信系统。新系统中，相干光纤通信系统，已达现场实验水平，将得到应用。光孤子通信系统可以获得极高的速率，20世纪末或21世纪初可能达到实用化。在该系统中加上光纤放大器有可能实现极高速率和极长距离的光纤通信。

二 光纤通信技术的特点

(1)频带极宽，通信容量大。光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽，光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。对于单波长光纤通信系统，由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量，特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。目前，单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到1OGbps。

(2)损耗低，中继距离长。目前，商品石英光纤损耗可低于0～20dB/km，这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低；若将来采用非石英系统极低损耗光纤，其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离；对于一个长途传输线路，由于中继站数目的减少，系统成本和复杂性可大大降低。

(3)抗电磁干扰能力强。光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料，不易被腐蚀，而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力，它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰，也不受人为释放的电磁干扰，还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。这一点对于强电领域(如电力传输线路和电气化铁道)的通信系统特别有利。由于能免除电磁脉冲效应，光纤传输系还特别适合于军事应用。

(4)无串音干扰，保密性好。在电波传输的过程中，电磁波的泄漏会造成各传输通道的串扰，而容易被窃听，保密性差。光波在光纤中传输，因为光信号被完善地限制在光波导结构中，而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包皮所吸收，即使在转弯处，漏出的光波也十分微弱，即使光缆内光纤总数很多，相邻信道也不会出现串音干扰，同时在光缆外面，也无法窃听到光纤中传输的信息。

除以上特点之外，还有光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设；光纤的原材料资源丰富，成本低；温度稳定性好、寿命长。由于光纤通信具有以上的独特优点，其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。

正 文

一 光纤通信技术的发展趋势

目前在光通信领域有几个发展热点即超高速传输系统、超大容量WDM系统、光传送联网技术、新一代的光纤、IPoverOptical以及光接入网技术。

1.1 向超高速系统的发展

目前10Gbps系统已开始大批量装备网络，主要在北美，在欧洲、日本和澳大利亚也已开始大量应用。但是，10Gbps系统对于光缆极化模色散比较敏感，而已经铺设的光缆并不一定都能满足开通和使用10Gbps系统的要求，需要实际测试，验证合格后才能安装开通。它的比较现实的出路是转向光的复用方式。光复用方式有很多种，但目前只有波分复用(WDM)方式进入了大规模商用阶段，而其它方式尚处于试验研究阶段。

1.2 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率低于1％，还有99％的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一级光纤上传送，则可大大增加光纤的信息传输容量，这就是波分复用(WDM)的基本思路。基于WDM应用的巨大好处及近几年来技术上的重大突破和市场的驱动，波分复用系统发展十分迅速。目前全球实际铺设的WDM系统已超过3000个，而实用化系统的最大容量已达320Gbps(2×16×10Gbps)，美国朗讯公司已宣布将推出80个波长的WDM系统，其总容量可达200Gbps(80×2.5Gbps)或400Gbps(40×10Gbps)。实验室的最高水平则已达到2.6Tbps(13×20Gbps)。预计不久的将来，实用化系统的容量即可达到1Tbps的水平。1.3 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。如果在光路上也能实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话，无疑将增加新一层的威力。根据这一基本思路，光联网既可以实现超大容量光网络和网络扩展性、重构性、透明性，又允许网络的节点数和业务量的不断增长、互连任何系统和不同制式的信号。

由于光联网具有潜在的巨大优势，美欧日等发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行预研，特别是美国国防部预研局(DARPA)资助了一系列光联网项目。光联网已经成为继SDH电联网以后的又一新的光通信发展高潮。建设一个最大透明的、高度灵活的和超大容量的国家骨干光网络，不仅可以为未来的国家信息基础设施(NJJ)奠定一个坚实的物理基础，而且也对我国下一世纪的信息产业和国民经济的腾飞以及国家的安全有

极其重要的战略意义。

1.4 开发新代的光纤

传统的G.652单模光纤在适应上述超高速长距离传送网络的发展需要方面已暴露出力不从心的态势，开发新型光纤已成为开发下一代网络基础设施的重要组成部分。目前，为了适应干线网和城域网的不同发展需要，已出现了两种不同的新型光纤，即非零色散光(G.655光纤)和无水吸收峰光纤(全波光纤)。其中，全波光纤将是以后开发的重点，也是现在研究的热点。从长远来看，BPON技术无可争议地将是未来宽带接入技术的发展方向，但从当前技术发展、成本及应用需求的实际状况看，它距离实现广泛应用于电信接入网络这一最终目标还会有一个较长的发展过程。对光纤通信而言，超高速度、超大容量、超长距离一直都是人们追求的目标，光纤到户和全光网络也是人们追求的梦想。

1.5 光纤到户

现在移动通信发展速度惊人，因其带宽有限，终端体积不可能太大，显示屏幕受限等因素，人们依然追求陸能相对占优的固定终端，希望实现光纤到户。光纤到户的魅力在于它有极大的带宽，它是解决从互联网主干网到用户桌面的“最后一公里”瓶颈现象的最佳方案。随着技术的更新换代，光纤到户的成本大大降低，不久可降到与DSL和HFC网相当，这使FITH的实用化成为可能。据报道，1997年日本NTT公司就开始发展FTTH，2000年后由于成本降低而使用户数量大增。美国在2002年前后的12个月中，FTTH的安装数量增加了200％以上。在我国，光纤到户也是势在必行，光纤到户的实验网已在武汉、成都等市开展，预计2012年前后，我国从沿海到内地将兴起光纤到户建设高潮。可以说光纤到户是光纤通信的一个亮点，伴随着相应技术的成熟与实用化，成本降低到能承受的水平时，FTTH的大趋势是不可阻挡的。

1.6 全光网络

传统的光网络实现了节点间的全光化，但在网络结点处仍用电器件，限制了目前通信网干线总容量的提高，因此真正的全光网络成为非常重要的课题。全光网络以光节点代替电节点，节点之间也是全光化，信息始终以光的形式进行传输与交换，交换机对用户信息的处理不再按比特进行，而是根据其波长来决定路由。全光网络具有良好的透明性、开放性、兼容性、可靠性、可扩展性，并能提供巨大的带宽、超大容量、极高的处理速度、较低的误码率，网络结构简单，组网非常灵活，可以随时增加新节点而不必安装信号的交换和处理设备。当然全光网络的发展并不可能独立于众多通信技术，它必须要与因特网、ATM网、移动通信网等相融合。目前全光网络的发展仍处于初期阶段，但

已显示出良好的发展前景。从发展趋势上看，形成一个真正的、以WDM技术与光交换技术为主的光网络层，建立纯粹的全光网络，消除电光瓶颈已成未来光通信发展的必然趋势，更是未来信息网络的核心，也是通信技术发展的最高级别，更是理想级别。

二 21世纪初光通信及基础产业发展的主攻方向

波长就是一个信号系统，把从前的电路交换，换成当前的光路交换。这种交换系统就是把光的传输和交换融为一体，把交换给取消了。希望今年能作出一个演示系统。这个问题是最简单最有效的解决如此困惑传输高速路的问题，宽带推广应用就有很好的基础。

今后一定要研究支持大通信容量廉价的光器件。第一个是可变波长激光器、高频调制器；第二是波分复用/解复用器/滤波器；第三是增益平坦和锁定的SCL波段放大器；第四是RAMAN放大器；第五是高频光探测器、MEMS光开关。我国建立环保型的微电子和光电子的生产基地，我国的硅石材料是非常丰富的。多晶硅是未来最清洁的能源。21世纪，要发展光网络与移动通信发布式的结合，这是一个很大的商机。光网络与毫米波的结合，如果成功的话，也是很大的具有革命性的进步。再一个是制造高精度的光纤陀螺。这不仅仅是未来航空系统，导弹系统要用它，国外的汽车里面也有陀螺。此外，新型实用化电流传感器、电压传感器，光纤光栅应力传感器，光纤光栅温度传感器。

三 我国光纤通信发展对策

3.1 我国要积极创新开发具有自主知识产权的新技术

虽然这几年来，我国光缆电缆技术有很大发展，有一些具有自主知识产权的技术已在发挥作用，但是应该看到这种比例仍是很小的，国内有近200家光纤光缆厂，但大多产品单一，没有自主的知识产权，技术含量较低，竞争力不强。实际上我国的光纤光缆技术应该说与国际水平己差距下大，因此我们作为世界第二的光缆大国，应该把开发具有自主知识产权的技术作为我们工作的重中之重，争取创造更多的光纤光缆专利。

3.2 抓住西部大开发的大好机遇，发展光缆电缆技术与产业

西部大开发是国家的重大策略，国家制定了有利的政策，政府对发展通信等行业也给予了大力的支持。西部是一个地域复杂、分布较宽、通信相对落后的地区。经济大发展中，通信要先行，需要一些与之相适应的光纤光缆及通信电缆的先进产品来配合发展的需求。因此，符合条件的产品将会在这里找到很好的市场，光纤光缆和通信电缆的各种技术、产品及成果都会在西部开发中得到发挥。

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

学后感：

通过这次的课程论文，我深深的感受到了自身的不足。不但需要多方面的知识，同时还要考验一个人的独立动脑能力和动手能力，这在课本上学不到的。另外，这 还要求我们具有一定的自学能力，在面对多次错误时要能冷静，并且还要有坚定的 意志力，并且使我看到了理论与实际相结合的重要性。在实际中，仅仅拥有理论知识是远远不够的，如果不能把理论赋予实践，再丰富的理论知识也只能是“纸上谈兵”，只有将理论与实践相结合，才能结出智慧的果实。这次课程论文是对我们综合能力的检测，是培养我们的专业素养以及学习兴趣的很好的途径，学习把理论付诸于实现，能够让我们更加清楚的看到我们努力的结果。虽然本次课程已经结束了，但是我不会忘记从中收到的感受与启发，相信在以后的学习中，我将更加认真努力，争取从知识以及动手能力方面都能更上一层楼！

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。