光纤通信技术在当今信息社会中的作用

第一篇：光纤通信技术在当今信息社会中的作用

光纤通信技术在当今信息社会中的作用

学院：测绘学院专业：地球物理学

姓名：李江涛学号：200830114001

2摘要：本文介绍了光纤通信的概念和特点，光纤通信技术在通信、传输、网络、军事等信息社会的各个方面的重要作用与发展现状，以及其应用领域的发展热点和国内的研究情况，并对其发展趋势进行了展望。

关键词：光纤通信技术信息网络作用(应用)发展

光纤通信，即光导纤维通信，是以光波作为信息载体，以光导纤维作为传输媒介，以实现信息传递的一种通信方式。随着当今世界科技的迅猛发展，光纤通信技术从光通信中脱颖而出，已成为现代通信的主要支柱之一，也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具，在现代电信网中起着举足轻重的作用。近年来，光纤通信的发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的，这主要在于它的通信容量大，传输距离远，信号串扰小，保密性能好，传输质量佳，抗电磁干扰，而且尺寸小，重量轻，寿命长，成本低等特点。

随着因特网的迅速普及以及宽带综合业务数字网的快速发展，人们对信息的需求呈现出爆炸性的增长，几乎是每半年翻一番。在这样的背景下，信息高速公路建设已然成为世界性热潮，而作为信息高速公路的核心和支柱的光纤通信技术更是成为重中之重。很多国家和地区不遗余力地斥巨资发展光纤通信技术及其相关产业，光纤通信事业得到了空前的发展。此外，由于信息的生产、传播、交换以及应用对国民经济和国家安全有着决定性的影响，所以，与其它行业相比，光纤通信更具有特殊意义。

光纤通信事业是一个巨大的系统工程，它的各个组成部分互为依存、互相推动，共同向前发展。就光纤通信技术本身来说，主要包括以下几个部分:光纤光缆技术、传输技术、光有源器件、光无源器件以及光网络技术等。各个部分在当今信息社会中的应用都很广，例如取代电缆用于市话中继线；取代微波、卫星用于长途干线通信；用于全球通信网、各国的公共电信网；用于高质量彩色的电视传输、工业生产现场监视和调度、交通监视控制指挥、城镇有线电视网、共用天线系统；用于光纤局域网和航空航天、矿井、电力、军事及在有腐蚀和有辐射等条件下使用。下面来

具体谈一下这门新兴技术的广泛应用和巨大潜力。

20世纪90年代以来，我国光通信产业发展极其迅速，特别是广播电视网、电力通信网、电信干线传输网等的急速扩展，促使光纤光缆用量剧增。广电综合信息网规模的扩大和系统复杂程度的增加，使得全网的管理和维护、设备的故障判定和排除就变得越来越困难。于是我们选择了采用SDH＋光纤或ATM＋光纤组成宽带数字传输系统，该传输网可以采用带有保护功能的环网传输系统、链路传输系统或者组成各种形式的复合网络，从而满足各种综合信息传输。对于电视节目的广播，采用的宽带传输系统可以将主站到地方站的所需数字、通道设置成广播方式，同样的电视节目在世界各地都可以下载，也可以通过网络管理平台控制不同的站下载不同的电视节目。

目前有线电视网络在全国各地已基本形成，在有线电视网络现有的基础上，比较容易地实现宽带多媒体传输网络，因此在目前的情况下，不应完全废除现有的有线电视网，而用少量的投资来完善和改造它，满足人们的目前需要。很多地区的CATV已经是光纤传输，到用户端也是同轴电缆进入千万家。但是现在建设的CATV大多是单向传输，上行信号不能在现有的有线电视网中传送。可以通过电信网中语音通道或数据通道形成上行信号的传送，也可以通过语音接入系统来完成。将电话接到各用户，这样各用户间即可以打电话，也可以利用广电自己的综合信息网中的宽带传输系统构成广电网中自己的上行信号的传送，组成了双向应用的因特网。

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，因此光纤到户和全光网络成为了人们追求的梦想。先说说光纤到户。现在移动通信发展速度惊人，但由于其带宽有限，终端体积不可能太大，且显示屏幕受限。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FTTH的实用化成为可能。在我国，光纤到户正在火热进行中，现在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的建设高潮。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，当成本降低到能承受的水平时，FTTH的大趋势是不可阻挡的。

然后就是全光网络。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。

由于本人对军事有比较浓厚的兴趣，而在未来的信息战和电子战中，光纤通信技术将发挥巨大的作用，那接下来就看看它在潜艇武器系统中的应用吧。由于光纤制导技术具有信息传输容量大、制导精度高及隐蔽性好等特点，应运而生的光纤制

导武器性能好、质量轻、体积小而费用低，因而成为延长并提高有限制导距离和武器命中概率的重要途径。潜艇武器通信系统包括系统中各设备间的通信以及潜艇武器系统与武器之间的通信。随着潜艇武器系统的发展，以及系统中各设备间通信内容的增加，传统的通信形式和通信介质难以满足要求，所以光纤通信以其容量大、时延短、可靠性高等优点受到了广泛关注。随着技术的发展，武器的速度和航程已经远远超出了原来的范围，随之而来的是高航速、大航程带来了更多的信息通信量，基于传统金属导线的通信形式难以满足大量的信息交换的要求，于是光纤通信技术以其自身的诸多优势，逐渐受到了人们的普遍关注。不过要真正应用到潜艇武器系统之中，还需要解决几个关键技术：衰耗低色散小的光纤的研制，光纤抗形变能力的提高，以及快速运动中的光纤放线技术等。

我相信，随着关键技术的逐步解决，光纤通信技术在潜艇武器系统中的应用将成为现实，且优越性将更加明显。可以预见在不久的将来，光纤通信技术在潜艇武器系统中将有更大的应用前景，同时由于潜艇武器系统采用光纤通信技术，其各方面的性能指标也将会有一个较大的提高。

目前，在光纤通信领域应用方面有几个发展热点。首先是超高速传输系统和向超大容量波分复用系统的演进，现在虽然取得了一定的突破，但还是处于试验研究阶段。然后是光传送联网技术，即建立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的光联网。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。接下来是开发新一代的光纤，如用于长途通信的新型大容量长距离光纤、用于城域网通信的新型低水峰光纤、用于局域网的新型多模光纤、前途未卜的空芯光纤等。还有就是解决全网瓶颈的手段——光接入网技术。由于光接入网能减少维护管理费用和故障率，配合本地网络结构的调整，减少节点，扩大覆盖，并充分利用光纤化所带来的一系列好处，所以大力发展这一技术有利于建设透明光网络，迎接多媒体时代。

从国内方面来看，在国内各研发机构、科研院所、大学的科研人员的共同努力下，我国已研制开发了一些具有自主知识产权的光纤通信高技术产品，取得了一批重要的研究与应用成果。这些研究工作和突出成果为O-TIME(光时代)计划的实施奠定了坚实的基础，为我国的信息基础设施建设做出了重大贡献。

现在光纤通信技术虽然已经发挥出了巨大的作用，但还有许多应用能力处于闲置，今后随着社会经济的不断发展，作为经济发展先导的信息需求也必然不断增长，光纤通信技术在应用需求的推动下，一定会有日新月异的发展！

参考文献：

[1]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

[2]何淑贞，王晓梅.光通信技术的新飞跃.网络电信，2004.2

[3]赵兴富.光纤通信技术的发展与趋势.电力系统通信，2005.11

[4]韦乐平.光纤通信技术的发展与展望.电信技术, 2006.11

[5]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：材料在现代社会中的作用

一、材料在现代社会中的作用

1.人类文明的标志

不断的开发和使用材料的能力是任何一个社会发展的基础之一。石器时代，燧石，打火石、金属器时代、Si时代 ?

2、现代技术的基础

材料是所有科技进步的核心；先进材料是先进技术的基石。

飞机-喷气式发动机材料、计算机-固体微电子电路-晶体管-Si材料、光导纤维

3、现代社会发展的基础

从半导体集成电路到混凝土摩天大楼；从塑料袋到航天飞机 a.半导体材料--集成电路-计算机、通讯等、b.航天飞机、c.光导纤维

二、材料的分类 金属材料：Fe、Al等

无机非金属材料：陶瓷、玻璃、水泥等 高分子材料：塑料、橡胶等

三、材料科学与工程

研究材料的组成、结构{《晶体结构：原子（分子、离子）在空间如何排列 》，晶体分为晶态【晶态：原子（分子、离子）在空间周期性有序排列长程有序】、非晶态【非晶态：原子（分子、离子）在空间周期性无序排列,短程有序、长程无序】、多晶【多晶：晶粒和晶界，晶粒：晶态，晶界：非晶态】} 性能（组成-性能：不同的组成不同的性能，结构-性能：不同的结构不同的性能）与

应用

思考题

1、石器时代和金属器时代作为人类文明重要标志，请简要讨论石器时代和金属器时代特点？

石器时代：2.5亿年前，主要使用燧石，打火石 金属时代：主要使用铜、铁

2、为什么说材料是现代技术的基础？

材料是所有科技进步的核心；先进材料是先进技术的基石。

3、材料分哪几类？简要说明各类的主要特点。

三类 金属材料：Fe、Al等。具有延展性，导电性等特性 无机非金属材料：陶瓷、玻璃、水泥等。高分子材料：塑料、橡胶等。各种聚合物

4、什么是晶态（体）、非晶态和多晶态？各举一例。

晶态：原子（分子、离子）在空间周期性有序排列，长程有序。NaCl，CdS 非晶态：原子（分子、离子）在空间周期性无序排列，短程有序、长程无序。（二氧化硅）多晶态：晶粒和晶界。晶粒：晶态

，晶界：非晶态（聚乙烯硅）

无机非金属材料（陶瓷，玻璃，水泥，耐火材料，半导体材料，功能材料）

一、陶瓷材料：经过高温处理的无机非金属材料 釉：低熔点玻璃质。铅釉，锡釉

思考题 1.无机非金属材料分为哪几类？

六类：陶瓷，玻璃，水泥，耐火材料，半导体材料，功能材料 2.陶瓷的发展分为那几个阶段？ 陶器（土器, 陶器），瓷器，精瓷器

3.陶瓷材料的主要成分为那些？ 粘土

4.陶瓷为什么要进行高温烧结？

粘土中的元素对应的氧化物化学键强度大，高温烧结才能破坏其化学键 5.精瓷和土器相比区别有哪些？

土器煅烧温度低，粗糙不美观。精瓷煅烧温度高，细腻美观 6.釉有何特点？主要釉料是什么？

特点：低熔点玻璃质。主要釉料：铅釉，锡釉

二、玻璃

1.从熔体冷却，在室温下还保持熔体结构的固体物质状态。

过冷液体---非晶态结构

3.制造（硅酸盐英玻璃），原料：SiO2、Na2CO3、CaO 工艺过程：配料，熔制：（典型温度1500度），成型：

三、水泥，主要成分：CaO-Al2O3，CaO-SiO2，CaO-Al2O3-Fe2O3 3.混泥土：水泥、沙子、碎石块

四、先进无机非金属材料简介

半导体材料、结构陶瓷、功能陶瓷 思考题

1.玻璃的结构有何特点？

从熔体冷却，在室温下还保持熔体结构的固体物质状态。

过冷液体---非晶态结构

制造（硅酸盐英玻璃

原料：SiO2、Na2CO3、CaO 工艺过程：配料、熔制：（典型温度1500度）、成型：

2.早期如何发现的玻璃形成？主要成分？

最早是由水手在沙滩上做饭，沙中含二氧化硅与贝克中的碳酸钙，海水中的过氧化钠，氯化钠等在火种烧制，形成了透明的玻璃。主要成分：二氧化硅，碳酸钙，过氧化钠。3.简述玻璃的工艺？ 熔制，温度1500度 4.混泥土如何构成？ 水泥、沙子、碎石块

5.举一例说明现代无机非金属材料的特点和应用。

陶瓷（Ceramics)：经过高温处理的无机非金属材料。粘土。陶器-土器, 陶器，950 and 1050°C----瓷器，1200–1300°C----精瓷器，1250–1300°C

玻璃（Glass）

水泥（Cements)：主要成分CaO-Al2O3、CaO-SiO2、CaO-Al2O3-Fe2O3 耐火材料（Refractory)半导体材料（Semiconductors)功能材料（Functional Materials）复习思考题

1、金属材料有什么特点？它们的基本用途是什么？主要应用在哪些领域？ 特点：具有良好的塑性、较高的强度和硬度，即具有良好的综合力学性能。

基本用途：适合作为受力的结构材料。金属材料绝大部分都是结构材料，但近来也出现一些功能材料，如形状记忆合金、储氢合金、金属超导材料等。

结构材料主要应用于机械制造、航空、航天、化工、建筑和交通运输等部门。在机械设备中约占所用材料的百分之九十以上，其中又以钢铁材料占绝大多数。

2、请叙述一个典型机器零件的生产工艺流程。

20CrMnTi制作汽车变速齿轮工艺流程：

锻造→正火→加工齿形→非渗碳部位镀铜保护→渗碳→预冷直接淬火+低温回火→喷丸→磨齿（精磨）

技术要求：渗碳层后(1.2~1.6)mm，表面碳质量分数1.0%；齿顶硬度(58~60)HRC，心部硬度(30~45)HRC。

40Cr钢制作拖拉机连杆螺栓工艺路线：

下料→锻造→退火(或正火)→粗加工→调质→精加工→装配 技术要求：调质处理后组织为回火S，硬度(30~38)HRC。板簧制造工艺路线：

扁钢剪断→加热压弯成形→余热淬火+中温回火→喷丸→装配

3、人类使用的第一种金属是那种金属？举出几个例子。

人类使用的第一种金属：铜（Cu)——锡青铜，铜镜、铜鼎、铜剑

4、对人类生产生活最重要的金属是哪种金属？举出几个例子。

对人类生产、生活影响最大的金属：铁——钢及铸铁锄头、犁铧、钢筋、铁锅、火车、汽车、机床、大桥、枪、炮

5、钢按用途分为哪几类？

合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢

合金结构钢：工具结构用钢(桥梁、船舶、建筑等)、机器零件用钢｛调质钢、弹簧钢、渗碳钢、滚动轴承钢 合金工具钢：刃具钢、模具钢、量具钢

特殊性能钢：不锈钢。耐锈钢、耐磨钢

6、合金钢编号的一般原则是什么？ 原则为：

平均碳含量+合金元素符号+合金元素平均含量

平均碳含量 ——数字。结构钢：两位，以 0.01%为一个单位；工具钢：一位，以0.1%为一个单位，≥1%，不标。合金元素符号 —— 以汉字或化学元素符号表示。合金元素平均含量 —— 数字，以1%为一个单位，含量≤1.5%，不标出。高级优质钢，钢号尾部加 “A”。特级优质钢，钢号尾部加 “E”。

7、低合金高强度结构钢的特点是什么？其用途有哪些？ 特点：低碳、低合金、高强度。承载大、自重轻、综合性能好。

用途：广泛用于制造桥梁、车辆、船舶、石油化工容器、建筑钢筋等。

8、弹簧的主要作用是什么？弹簧钢的主要性能要求有哪些？

作用：利用弹性变形吸收、储存能量以驱动某些装置或减缓震动和冲击的作用。性能要求：

较高的弹性极限σe，防止工作时产生塑性变形；

较高的疲劳强度σr和屈强比σs/σb，以避免疲劳破坏

9、齿轮类零件对材料性能的要求是什么？渗碳钢主要用于哪些零件？ 齿轮类零件对材料性能的要求是： ①高的接触疲劳强度，高的表面硬度和耐磨性，防止齿面受损； ②高的抗弯强度，适当的心部强度和韧性，防止疲劳、过载及冲击断裂； ③良好的切削性能以及小的淬火变形性能。

用途：制造汽车、拖拉机中的变速齿轮，矿山机器中的轴承，内燃机上的凸轮轴、活塞销等机器零件。

10、根据模具的使用性质，模具钢分为哪两大类？ 根据模具的使用性质，可将模具钢分为两大类：

冷模具钢：是指使金属在冷状态下变形的模具用钢，其工作温度一般小于250℃。

热模具钢：是指使金属在加热状态或液态下成形的模具用钢，其模腔表面温度高于600℃。

11、按化学成分铜合金分为哪几类？ b、按化学成份分类：

（1）黄铜：以Zn为主要合金元素。

①普通黄铜：

H+铜含量；例：H62，平均Cu含量62%，余量为Zn。

②特殊黄铜：

H+主要合金元素符号+铜含量+－+添加元素含量。

例：HMn58-2、含Cu量为58%，含Mn量2%，余量为Zn。

（2）白铜：以Ni为主要合金元素。

① 普通白铜：

B+镍含量；例： B30，平均Ni含量30%，余量为Cu。

②特殊白铜：

B+主要添加合金元素符号+Ni含量+－+添加元素含量；

例：BMn40-1.5

Ni 40% Mn 1.5%

余量为Cu。

3）青铜：除Zn、Ni以外的其它元素为主要合金元素的铜合金。

按所含主要合金元素的种类分：锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜、锰青铜、锆青铜、铬青铜等。

加工青铜的代号：

Q+主要合金元素符号+主要合金元素含量－+添加元素含量。

例：

QSn4-3：平均Sn含量为4%，Zn含量为3%，余量为Cu的加工锡青铜； QAl9-2：Al含量为9%，含Mn量为2%，Cu为余量的加工铝青铜。QBe2：Be含量为2%，余量为Cu的加工铍青铜。

思考题

1、什么叫高分子材料？常见的五烯有哪些？三大合成高分子材料分别是什么？她们的分子量大小及分布顺序如何？

高分子：由许多结构相同的、简单的单元通过共价键重复连接而成的相对分子质量很大的化合物

一种由许多结构相同的、简单的单元通过共价键重复连接而成的相对分子质量很大的 化合物

常见五烯：塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂。三大合成高分子材料分别：塑料、橡胶、纤维（产量最大，与国民经济、人民生活关系密切故称为“三大合成材料”）

2、高分子材料的结构特点有哪些？何谓高分子分子量的多分散性？ 结构特点：

一、分子量大（A、相对分子质量很大：一般在104~106）、B、共价键连接，分子量具有多分散性：C、由相同的化学结构重复多次而成，高分子的结构复杂

什么是分子量的多分散性（Polydispersity）？

高分子不是由单一分子量的化合物所组成。即使是一种“纯粹”的高分子，也是由化学组成相同、分子量不等、结构不同的同系聚合物的混合物所组成。

这种高分子的分子量不均一(即分子量大小不

一、参差不齐）的特性，就称为分子量的多分散性

3、高分子材料的发展方向有哪些？请就复合化谈谈你的看法。方向：高性能化、高功能化、复合化、精细化、智能化。先进复合材料的发展史：40年代，玻璃纤维增强塑料（GFRP）

复合材料发展的第一代

6080年代，先进复合材料

复合材料发展的第二代

80

年，先进复合材料充分发展

复合材料发展的：第三代

飞机上用的复合材料：碳纤维/环氧树脂、碳纤维/芳纶/环氧树脂、玻璃纤维增强塑料、增韧石墨、玻璃纤维

开创性的大量应用源自F1赛车的碳纤维复合材料、大推力、高涵B-2隐形轰炸机

除主体结构是钛复合材料外，其它部分均由碳纤维和石墨等复合材料构成，不易反射道比涡扇发动机大量运用了复合材料或钛合金空心宽弦叶片、整体叶盘。

目前商用飞机上复合材料仅占全机重量的50%，而某些直升机早已达到90% 荷兰计划研发新型绿色环保飞机

外形将酷似飞碟,另一个设想就是使用复合材料，如纤维增强塑料。这种复合材料强度可与金属媲美，而重量却比金属轻得多，因此可以节省燃油。

绿可木，生态木塑复合材料，木塑复合材料吸音板

4、请举例身边一种塑料橡胶和纤维材料，谈谈你对她们的性能功能特点你认为它们存在的不足之处有哪些？如何改进？

几种主要塑料如：聚氯乙烯塑料是由氯乙烯单体聚合而成的，是常用的热塑性塑料之一。商品名称简称为“氯塑”，英文缩写为PVC。

如聚氯乙烯(PVC)的导热系数仅为钢材的1/357,铝材的1/1250。在隔热能力上，单玻塑窗比单玻铝窗高40%,双玻高50%。将塑料窗体与中空玻璃结合起来后,在住宅、写字楼、病房、宾馆中使用,冬天节省暖气、夏季节约空调开支,好处十分明显。

聚氯乙烯的燃烧性能不好，离火即灭，属于难燃性塑料；燃烧时，有刺激性的氯化氢臭味放出，燃烧时软化。

性能：软质聚氯乙烯一般含增塑剂30—50％。

2.硬质聚氯乙烯只加少量的增塑剂制成。

3.聚氯乙烯塑料耐热性

4.聚氯乙烯薄膜 5.聚氯乙烯塑料与有机溶剂和萘等防虫药剂软质聚氯乙烯可制成较好的农用薄膜，常用来制作雨衣、台布、窗帘、票夹、手提袋等。还被广泛用于制造塑料鞋及人造革。

硬质聚氯乙烯能制成透明、半透明及各种颜色的珠光制品。常用来制作皂盒、梳子、洗衣板、文具盒、各种管材等。

橡胶： 聚丁二烯橡胶（顺丁胶，BR，无色或浅色，透明）

1、制法及分子结构：溶聚法、乳聚法

特性：

不饱和性橡胶，可与硫磺及氧起反应，化学活性较NR 低，耐热耐老化性较NR好。非极性橡胶，耐油性差。结晶性橡胶，无自补强作用，强度低。弹性高（最高）；耐低温（Tg= –105℃）； 耐磨（Tg有关）；生热小。加工性能差（对温度敏感，温度高则易脱辊），不耐撕裂，粘着性差，抗湿滑性不佳。较易冷流。

4.用途：制造轮胎胎面以及耐寒制品，常与NR，SBR并用。

氯丁橡胶（CR）1.分子结构

CR是由氯丁二烯为单体，采用乳液聚合而成的一种高分子弹性体。呈浅黄色至褐色。

3.特性

①不饱和性橡胶，化学性质稳定，耐老化性能优良。②极性橡胶，耐油耐溶剂性能优良，气密性、粘着性

好，有导电性。③易结晶性（Tg=-43℃），有自补强作用，有自熄性，阻燃，贮存稳定性差，对温度敏感，需用金属氧化物（ZnO、MgO）来硫化。④弹性较低，耐寒性较差，低温使用不理想。（极性橡胶共同点）4.用途 CR主要用于制造胶管、胶带、化工设备衬里、胶粘剂等。

纤维：粘胶纤维—以天然纤维如木质纤维、棉纤维、禾本科植物纤维（如甘蔗渣、芦苇、麦杆等）为原料，经纤维素黄酸酯溶液以湿法纺丝制成的。

粘胶纤维的生产包括以下四个过程：

（1）粘胶的制备：即浆粕的准备、碱纤维素的制备及老成、纤维素黄酸酯的制备（磺化）和溶解等。

粘胶纤维的性质与棉极为相似，吸湿、透气、易染色、抗静电、易于纺织加工，制成的织物花色鲜艳，穿着舒适。但粘胶纤维的的湿态强度大大低于干态强度，且缩水性较大，纤维吸水后膨化，织物在水中易变硬。粘胶纤维应用广泛，其长丝称为人造丝，可织成各种平滑柔软的丝织品，毛型短纤维俗称人造毛，是毛纺厂重要的原料，棉型粘胶短纤维俗称人造棉，可织成各种色彩绚丽的人造棉布。

（2）聚酯纤维通常是指聚对苯二甲酸乙二酯（PET），为目前发展速度最快、产量最大的合成纤维品种。聚酯纤维又称涤纶，的确良，特丽纶、达克纶、帝特纶等，是以对本二甲酸二甲酯、乙二醇为原料，经酯交换、缩聚、纺丝和纤维后加工等四个步骤而得。聚酯纤维常采用熔体纺丝法，可分为切片纺丝和直接纺丝。目前，聚酯短纤维大多采用直接纺丝法，即将聚合釜中的熔体直接送入纺丝机；而聚酯长丝多采用切片纺丝法。PET的软化点230～240℃，熔点范围255～264℃，纤维级PET树脂的相对分子质量为15000～2000，特性粘度通常为0.62～0.68dL/g。PET分子中含有酯基，易发生水解，故在纺丝时应严格控制水分含量。特性：弹性好：其弹性接近于羊毛，耐皱性超过其它纤维；强度大：干态强度和湿态强度接近；模量高：其初始模量为大规模生产的合成纤维中最高者，故其织物的尺寸稳定、不变形；吸湿性低：湿强度下降少，织物易洗快干；耐热性好。

第四篇：光纤通信技术及其发展趋势

光纤通信技术及其发展趋势

摘要：光纤通信技术是目前通信行业应用的主要技术，光纤通信跟传统通信方式比较具有很强的优势，在通信网络中已得到广泛应用。光纤通信技术作为信息技术的重要支撑平台，在未来信息社会中将起到十分重要的作用。

关键词：光纤通信技术 优势 光纤到户 全光网络

中图分类号：TP39 文献标识码： A 文章编号：1007-9416(2011)07-0025-01

近年来随着传输技术和交换技术的不断进步，核心网已经基本实现了光纤化、数字化和宽带化。随着业务的迅速增长和多媒体业务的日益丰富，使得用户住宅网的业务需求也不只局限于原来的语音业务，数据和多媒体业务的需求已经成为不可阻挡的趋势，现有的语音业务接入网越来越成为制约信息高速公路建设的瓶颈，成为发展宽带综合业务数字网的障碍。

1、光纤通信技术

光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电波的频率高得多，而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多，所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍，图1为光纤结构图。

2、光纤通信技术优势

2.1 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，单模光纤具有几十GHz?km的宽带。目前，单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到10Gbps，采用密集波分复用术实现的多波长传输系统的传输速率已经达到单波长传输系统的数百倍。巨大的带宽潜力使单模光纤成为宽带综合业务网的首选介质。

2.2 损耗低，中继距离长

目前，实用的光纤通信系统使用的光纤多为石英光纤，此类光纤损耗可低于0.20dB/km，这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低，因此，由其组成的光纤通信系统的中继距离也较其他介质构成的系统长得多。

2.3 抗电磁干扰能力强

我们知道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，它是一种非导电的介质，交变电磁波在其中不会产生感生电动势，即不会产生与信号无关的噪声。这样，就是把它平行铺设到高压电线和电气铁路附近，也不会受到电磁干扰。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。

2.4 光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设

光纤的芯径很细，约为0.1mm，由多芯光纤组成光缆的直径也很小，8芯光缆的横截面直径约为10mm，而标准同轴电缆为47mm。这样采用光缆作为传输信道，使传输系统所占空间小，解决了地下管道拥挤的问题，节约了地下管道建设投资。此外，光纤的重量轻，柔韧性好，还有，光纤柔软可绕，容易成束，能得到直径小的高密度光缆。

2.5 保密性能好

对通信系统的重要要求之一是保密性好。电通信方式很容易被人窃听，光纤通信与电通信不同，由于光纤的特殊设计，光纤中传送的光波被限制在光纤的纤芯和包层附近传送，很少会跑到光纤之外。并且成缆以后光纤在外面包有金属做的防潮层和橡胶材料的护套，这些均是不透光的，因此，泄漏到光缆外的光几乎没有。更何况长途光缆和中继光缆一般均埋于地下。所以光纤的保密性能好。此外，由于光纤中的光信号一般不会泄漏，因此电通信中常见的线路之间的串话现象也可忽略。

3、光纤通信技术在接入网的应用

目前莱芜市所用的接入网技术为ADSL，其全称是Asymmetric Digital Subscriber,中文意思是“非对称数字用户线路”。它以普通电话线路做为传输介质，既在普通双绞铜线上实现下行高达8Mbit/b传输速度;上行高达640Kbit/s的传输速度，但这种技术不能满足人们对上网速度越来越高需求。

3.1光纤接入网的优势

接入网采用无线网络是未来通信行业的发展趋势，但无线接入网仍需要光纤网络的支撑，其优势体现为:

首先，通信网在一开始采用的是金属线缆，铜缆网的故障率很高，维护运行成本很高，而采用光接入后，每年的维护运行和供给成本可以比传统铜缆网每线大约节约400元，对于一亿用户相当于每年节约400亿元，而且其故障率也大大降低。

其次，对于新业务的发展，特别是多媒体和宽带新业务，能够加强企业的竞争力，增加新业务的收入，同时可以补偿建设光用户接入网所需的投资，最后，光接入网可以满足用户希望较快提供业务，改进业务质量和可用性的要求，也可以节约地下管道空间，延长传输覆盖距离，总之，采用光接入网能够解决通信行业发展的瓶颈问题。

3.2 光纤通信技术发展的制约因素

铜缆网传输的是电子信号，交换采用的是电子交换机，现在，通信网络大部分都是光纤，传输的为光信号，光交换的形式，由于目前光交换器件还不成熟只能采用光-电-光的形式。这种方式效率不高也不经济，目前ASON-自动交换光网络的开发缓解了这一问题，但对大容量光开关的开发也迫在眉睫。

目前为止我国的光缆技术有了很大的发展，从光进铜退开始，公司采用了多个厂家的光缆，国内生产光缆的厂家大约有200家，但其产品单一，很少具有自主知识产权，技术含量较低，竞争力不强，有关资料显示，自1997年截止到2010年我国光缆专利的申请只占国外同期专利申请的20%，而光核心技术只占国外的10%。这些数据显示我国与国外在光纤技术发展上差距较大，我国作为世界第二光缆大国，应该把发展自主知识产权的技术作为重中之重。

4、结语

从光纤通信问世到现在，光传输的速率以指数增长，光传输的速率在过去的十几年中大约提高了100倍。层出不穷的光通信新技术将成为市场复苏的源泉，随着光纤网络从骨干网的扩建到接入网、城域网的扩散以及向用户驻地网的不断延伸，光纤网络市场必将增长。

参考文献

[1]马金洋.《光纤通信的现状和前景》[J].电信科学.[2]辛化梅,李忠.《论光纤通信技术的发展和现状》[J].山东师范大学学报.[3]蒋力三.《光纤通信技术的发展》.中兴通讯资料.

第五篇：光纤通信技术试题

1．什么是弱导波光纤？为什么标量近似解法只适用于弱导波光纤？

2.请简述阶跃型折射率分布光纤和梯度型折射率分布光纤的不同导光原理 3．试证明：阶跃型光纤的数值孔径为什么等于最大射入角的正弦？ 4.数值孔径的定义是什么？请用公式推导出其计算式：NAn12

5.光纤色散有哪几种？它们分别与哪些因素有关？

6.为什么说采用渐变型光纤可以减少光纤中的模式色散？ 7.如何解释光纤中的模式色散、材料色散及波导色散？

8.光与物质间的作用有哪三种基本过程？说明各具有什么特点？ 9．什么是激光器的阈值条件？ 10.简述半导体的光电效应？ 11.光纤通信系统都有哪些噪声？

12．请写出费米分布函数的表达式，并说明式中各符号的含义。13．什么是量子噪声？形成这一噪声的物理原因是什么？ 14.什么是模分配噪声？它是如何产生的？ 15．请写出误码率的三种性能分类及定义。

16.什么是接收灵敏度和动态范围，它们之间的表示式是什么？ 17．什么是码间干扰？其产生的原因是什么？

18．什么是可靠性？什么是可靠度？它们之间的区别是什么？ 19．请用公式推导出串联系统总的故障率等于各部件故障率之和。20.抖动容限的指标有几种？并说明其含义？ 21．光波分复用通信技术的特点有哪些？ 光纤WDM与同轴电缆FDM技术不同点有哪些？ 23 什么是光通信中的斯托克斯频率? 24 什么是光通信中的受激拉曼散射? 25 在理论上，光通信中的克尔效应能够引起哪些不同的非线性效应? 26 简述光纤通信中激光器直接调制的定义、用途和特点。

27什么是光纤色散？光纤色散主要有几种类型？其对光纤通信系统有何影响？ 28分别说明G.652G.653光纤的性能及应用。

1.当光纤中纤芯折射率n1略高于包层折射率n2，它们的差别极小时，这种光纤为弱导波光纤。在弱导波光纤中，由于

n21，在光纤中形成导波时，光射线的入射角θ1应满足的n11全反射条件为90°>θ1>θC=Sin

n2,由此可得θ1→90°，亦即在弱导波光纤中，光射线几n1乎与光纤轴平行。从波动理论讲，导波是均匀平面波，即E和H与传播方向（光射线指向）垂直，故弱导波光纤中的E和H分布是近似TEM波。其横向场的极化方向不变。由于E（或H）近似在横截面上，且空间指向基本不变，这样就可把一个大小和方向都沿传输方向变化的E（或H）变为沿传输方向其方向不变的标量E（或H），它将满足标量的亥姆霍兹方程，进而求出弱导波光纤的近似解，这种方法称为标量近似解法。2.阶跃光纤中入射光线在纤芯和包层分界面上发生全反射，从而在纤芯中沿之字形的曲折路径前进，实现光的传输。

非均匀光纤中入射光线按折射定律在纤芯中传输到某一点时发生全反射，折向光纤轴线，从而以曲线形式在光纤中传输。

3．当光射线从空气射向光纤端面时，发生折射，满足折射定律n0sin=n1sinz，此光线在纤芯中沿z角方向前进，此光线若能在纤芯中传输，则需满足全反射条件，即

1≥CSin1n2nsin1≥2，又因为θz= 90°-θn1n1

1所以可得sin=n1sinz=

222n1sin1n11sin21≤n12n2，由此可见，有sinmax=n1n2，只要光射线的射入角≤max，此光线就可在纤芯中形成导波，也即这些光线被光纤捕捉到了。而反映这种捕捉光线能力的物理量就定义为数值孔径，所以数值孔径等于最大射入角的正弦。4.数值孔径是用来表示光纤收集光线的能力的。NAn0sinφmax

见教材P30，图2-6 n0sinφn1sinθt

θt90θi

若发生全反射，θi至少应等于θC，所以θt90θC，此时对应入射角φmax，NAn0sinφmaxn1cosθ2n12n2 因为  22n1Cn11sin2θCn11(n222)n12n2 n1 所以 NAn12

5.光纤的色散有材料色散、波导色散和模式色散。

材料色散由光纤材料的折射率随频率的变化而变化引起的。

波导色散由模式本身的群速度随频率的变化而变化引起的。

模式色散由光纤中的各模式之间的群速度不同而引起的。6.渐变型光纤纤芯折射率随 r的增加按一定规律减小，即n1(r),则就有可能使芯子中的不同射线以同样的轴向速度前进，产生自聚焦现象，从而减小光纤中的模式色散。

7.材料色散是由于材料本身的折射率随频率而变化，使得信号各频率成份的群速不同引起的色散。

波导色散是对于光纤某一模式而言，在不同的频率下，相位常数β不同，使得群速不同而引起的色散。模式色散是指光纤不同模式在同一频率下的相位常数β不同，因此群速不同而引起的色散。

8.自发辐射、受激辐射、受激吸收

自发辐射：可自发光，是非相干光，不受外界影响。

受激辐射：吸收外来光子能量，发相干光，产生全同光子，产生光放大。

受激吸收：吸收外来光子能量，不发光。

9.为了补偿激光器内光学谐振腔存在的损耗，使激光器维持稳定的激光输出需要满足的振幅平衡条件，就是阈值条件。10.光照射到半导体的P-N结上，使半导体材料中价带电子吸收光子的能量，从价带越过禁带到达导带，在导带中出现光电子，在价带中出现光空穴，总称光生载流子。光生载流子在外加负偏压和内建电场的共同作用下，在外电路中出现光电流，这就实现了输出电信号随输入光信号变化的光电转换作用。11.量子噪声，光电检测器噪声、雪崩管倍增噪声，光接收机中的热噪声，晶体管噪声。12.f(E)=11e(EEf)/KT

式中f(E)——费米分布函数，即能量为E的能级被一个电子占据的几率。E——某一能级的能量值。K——波尔兹曼常数，K=1.38×10

2

3J/K T——绝对温度 Ef——费米能级

13.由于光波的传播是由大量光子传播来进行的。这样大量的光量子其相位和幅度都是随机的。因此，光电检测器在某个时刻实际接收到的光子数是在一个统计平均值附近浮动，因而产生了噪声。这就是量子噪声，这就是量子噪声，这也是量子噪声的形成原因。

14.高速率的激光器，其谱线呈现多纵模谱线特性，而且各谱线的能量呈现随机分配。因而单模光纤具有色散，所以激光器的各谱线（各频率分量）经光纤传输之后，发生不同的延时，在接收端造成脉冲展宽。又因为各谱线的功率呈现随机分布，因此当它们经过上述光纤传输后，在接收端取样点得到取样信号就会有强度起伏，至此引入了附加噪声，这种噪声就称为模分配噪声，这也是模分配噪声产生的原因。

15.劣化分：1分钟的误码率劣于1×10严重误码秒：1分钟内误码率劣于1×10

6。

3误码秒：1秒内出现误码。

16.所谓接收灵敏度是指满足给定误码率（BER）的条件下，光端机光接口R的最小平均光功率电平值。

所谓动态范围是指在满足给定误码率的条件下，光端机输入连接器R点能够接收的最大功率电平值LR与最小功率电平值LR（即接收灵敏度）之差。'DL'RLR

17.由于激光器发出的光波是由许多根线谱构成，而每根谱线的传播速度不同，因而前后错开，使合成的波形的宽度展宽，出现拖尾，造成相邻两光脉冲之间的相互干扰，这种现象称为码间干扰。这也是码间干扰产生的原因。

18．可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。可靠度是指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率。可靠性对产品做出了定性的 分析，它反映了总的性能，可靠度对产品做出了定量的分析，它反映出一种数量特性。

19.若光纤数字通信系统由几个部分串联而成，系统的可靠度 表示为：

RSR1R2Rn

式中R1，R2，·······Rn分别是串联系统中n个部分的可靠度。

RSeStR1R2Rn =e1te2tent =e(12n)t

S12ni1ni

由上式可见，系统总的故障率等于各串联部件故障率之和。

20.抖动容限的指标分为输入抖动容限和无输入抖动时的最大输出抖动容限。

输入抖动容限是指光纤通信系统（或设备）允许输入脉冲存在抖动的范围。

无输入抖动时的最大输出抖动容限是指输入信号无抖动的情况下，光纤通信系统（或设备）输出信号的抖动范围。

21.①光波分复用器结构简单、体积小、可靠性高

②不同容量的光纤系统以及不同性质的信号均可兼容传输

③提高光纤的频带利用率

④可更灵活地进行光纤通信组网 ⑤存在插入损耗和串光问题

22⑴传输媒质不同，WDM系统是光信号上的频率分割，同轴系统是电信号上的频率分割利用。

⑵在每个通路上，同轴电缆系统传输的是模拟信号4kHz语音信号，而WDM系统目前每个波长通路上是2.5Gbit/sSDH或更高速率的数字信号系统。

23当一定强度的光入射到光纤中时，会引起光纤材料的分子振动，低频边带称斯托克斯线，高频边带称反斯托克斯线，前者强度强于后者，两者之间的频差称为斯托克斯频率

24当两个频率间隔恰好为斯托克斯频率的光波同时入射到光纤时，低频波将获得光增益，高频波将衰减，高频波的能量将转移到低频波上，这就是所谓的受激拉曼散射(SRS)。

25在理论上，克尔效应能够引起下面三种不同的非线性效应，即自相位调制(SPM)、交叉相位调制(XPM)和四波混频(FWM)。

26直接调制：即直接对光源进行调制，通过控制半导体激光器的注入电流的大小，改变激光器输出光波的强弱，又称为内调制。传统的PDH和2.5Gbit／s速率以下的SDH系统使用的LED或LD光源基本上采用的都是这种调制方式。直接调制方式的特点是，输出功率正比于调制电流，简单、损耗小、成本低。一般情况下，在常规G.652光纤上使用时，传输距离≤100km，传输速率≤2.5Gbit/s。

27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。28 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/(nm²km)。

(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。