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光纖通信題庫(kù)篇一
2.請(qǐng)簡(jiǎn)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(qǐng)用公式推導(dǎo)出其計(jì)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(shuō)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(guò)程？說(shuō)明各具有什么特點(diǎn)？ 9．什么是激光器的閾值條件？ 10.簡(jiǎn)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(qǐng)寫(xiě)出費(fèi)米分布函數(shù)的表達(dá)式，并說(shuō)明式中各符號(hào)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(qǐng)寫(xiě)出誤碼率的三種性能分類(lèi)及定義。
16.什么是接收靈敏度和動(dòng)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(qǐng)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(dòng)容限的指標(biāo)有幾種？并說(shuō)明其含義？ 21．光波分復(fù)用通信技術(shù)的特點(diǎn)有哪些？ 光纖wdm與同軸電纜fdm技術(shù)不同點(diǎn)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(jiǎn)述光纖通信中激光器直接調(diào)制的定義、用途和特點(diǎn)。
27什么是光纖色散？光纖色散主要有幾種類(lèi)型？其對(duì)光纖通信系統(tǒng)有何影響？ 28分別說(shuō)明g.652g.653光纖的性能及應(yīng)用。
1.當(dāng)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(shí)，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(shí)，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(dòng)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(chǎng)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(gè)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?biāo)量e（或h），它將滿足標(biāo)量的亥姆霍茲方程，進(jìn)而求出弱導(dǎo)波光纖的近似解，這種方法稱為標(biāo)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(jìn)，實(shí)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(diǎn)時(shí)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(dāng)光射線從空氣射向光纖端面時(shí)，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(jìn)，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?yàn)棣葄= 90°-θn1n1
1所以可得sin?=n1sin?z=
222n1sin?1?n11?sin2?1≤n12?n2，由此可見(jiàn)，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(lái)表示光纖收集光線的能力的。na?n0sinφmax
見(jiàn)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(shí)對(duì)應(yīng)入射角φmax，na?n0sinφmax?n1cosθ2n12?n2 因?yàn)??? 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(jìn)，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(hào)各頻率成份的群速不同引起的色散。
波導(dǎo)色散是對(duì)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(lái)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(lái)光子能量，不發(fā)光。
9.為了補(bǔ)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(jià)帶電子吸收光子的能量，從價(jià)帶越過(guò)禁帶到達(dá)導(dǎo)帶，在導(dǎo)帶中出現(xiàn)光電子，在價(jià)帶中出現(xiàn)光空穴，總稱光生載流子。光生載流子在外加負(fù)偏壓和內(nèi)建電場(chǎng)的共同作用下，在外電路中出現(xiàn)光電流，這就實(shí)現(xiàn)了輸出電信號(hào)隨輸入光信號(hào)變化的光電轉(zhuǎn)換作用。11.量子噪聲，光電檢測(cè)器噪聲、雪崩管倍增噪聲，光接收機(jī)中的熱噪聲，晶體管噪聲。12.f(e)=11?e(e?ef)/kt
式中f(e)——費(fèi)米分布函數(shù)，即能量為e的能級(jí)被一個(gè)電子占據(jù)的幾率。e——某一能級(jí)的能量值。k——波爾茲曼常數(shù)，k=1.38×10
?2
3j/k t——絕對(duì)溫度 ef——費(fèi)米能級(jí)
13.由于光波的傳播是由大量光子傳播來(lái)進(jìn)行的。這樣大量的光量子其相位和幅度都是隨機(jī)的。因此，光電檢測(cè)器在某個(gè)時(shí)刻實(shí)際接收到的光子數(shù)是在一個(gè)統(tǒng)計(jì)平均值附近浮動(dòng)，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(jī)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(shí)，在接收端造成脈沖展寬。又因?yàn)楦髯V線的功率呈現(xiàn)隨機(jī)分布，因此當(dāng)它們經(jīng)過(guò)上述光纖傳輸后，在接收端取樣點(diǎn)得到取樣信號(hào)就會(huì)有強(qiáng)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(yán)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(jī)光接口r的最小平均光功率電平值。
所謂動(dòng)態(tài)范圍是指在滿足給定誤碼率的條件下，光端機(jī)輸入連接器r點(diǎn)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(cuò)開(kāi)，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(shí)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(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率?？煽啃詫?duì)產(chǎn)品做出了定性的 分析，它反映了總的性能，可靠度對(duì)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(gè)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(gè)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(jiàn)，系統(tǒng)總的故障率等于各串聯(lián)部件故障率之和。
20.抖動(dòng)容限的指標(biāo)分為輸入抖動(dòng)容限和無(wú)輸入抖動(dòng)時(shí)的最大輸出抖動(dòng)容限。
輸入抖動(dòng)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(dòng)的范圍。
無(wú)輸入抖動(dòng)時(shí)的最大輸出抖動(dòng)容限是指輸入信號(hào)無(wú)抖動(dòng)的情況下，光纖通信系統(tǒng)（或設(shè)備）輸出信號(hào)的抖動(dòng)范圍。
21.①光波分復(fù)用器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(hào)均可兼容傳輸
③提高光纖的頻帶利用率
④可更靈活地進(jìn)行光纖通信組網(wǎng) ⑤存在插入損耗和串光問(wèn)題
22⑴傳輸媒質(zhì)不同，wdm系統(tǒng)是光信號(hào)上的頻率分割，同軸系統(tǒng)是電信號(hào)上的頻率分割利用。
⑵在每個(gè)通路上，同軸電纜系統(tǒng)傳輸?shù)氖悄M信號(hào)4khz語(yǔ)音信號(hào)，而wdm系統(tǒng)目前每個(gè)波長(zhǎng)通路上是2.5gbit/ssdh或更高速率的數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)。
23當(dāng)一定強(qiáng)度的光入射到光纖中時(shí)，會(huì)引起光纖材料的分子振動(dòng)，低頻邊帶稱斯托克斯線，高頻邊帶稱反斯托克斯線，前者強(qiáng)度強(qiáng)于后者，兩者之間的頻差稱為斯托克斯頻率
24當(dāng)兩個(gè)頻率間隔恰好為斯托克斯頻率的光波同時(shí)入射到光纖時(shí)，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(duì)光源進(jìn)行調(diào)制，通過(guò)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(qiáng)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(diǎn)是，輸出功率正比于調(diào)制電流，簡(jiǎn)單、損耗小、成本低。一般情況下，在常規(guī)g.652光纖上使用時(shí)，傳輸距離≤100km，傳輸速率≤2.5gbit/s。
27由于光纖中所傳信號(hào)的不同頻率成分，或信號(hào)能量的各種模式成分，在傳輸過(guò)程中，因群速度不同互相散開(kāi)，引起傳輸信號(hào)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?hào)脈沖畸變，從而限制了光纖的傳輸容量和傳輸帶寬。從機(jī)理上說(shuō)，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(hào)不是單一頻率所引起，后一種色散由于信號(hào)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(diǎn)是：(1)在1310nm波長(zhǎng)處的色散為零。
(2)在波長(zhǎng)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(zhǎng)即可選在1310nm波長(zhǎng)區(qū)域，又可選在1550nm波長(zhǎng)區(qū)域，它的最佳工作波長(zhǎng)在1310nm區(qū)域。g.652光纖是當(dāng)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(guò)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(diǎn)從1310nm位移到1550nm，實(shí)現(xiàn)1550nm處最低衰減和零色散波長(zhǎng)一致。這種光纖工作波長(zhǎng)在1550nm區(qū)域。它非常適合于長(zhǎng)距離單信道光纖通信系統(tǒng)。
光纖通信題庫(kù)篇二
《光纖通信導(dǎo)論》習(xí)題
1、填空題
* 光纖通信是以 為載頻，以 為傳輸介質(zhì)的通信方式。* 1966年7月，英籍華人 博士從理論上分析證明了用光纖作為傳輸介質(zhì)以實(shí)現(xiàn)光通信的可能性；1960年7月，美國(guó)科學(xué)家 發(fā)明了紅寶石激光器。
* 光纖通信系統(tǒng)的短波長(zhǎng)窗口為，長(zhǎng)波長(zhǎng)窗口為。* 光纖通信系統(tǒng)的通信窗口波長(zhǎng)范圍為。
* 在光通信發(fā)展史上，和 兩個(gè)難題的解決，開(kāi)創(chuàng)了光纖通信的時(shí)代。
* 光纖的導(dǎo)光原理與結(jié)構(gòu)特性可用 理論與 理論兩種方法進(jìn)行分析。
* 單模光纖中不存在 色散，僅存在 色散，具體來(lái)講，可分為 和。
* 光纖色散參數(shù)的單位為，表示兩個(gè)波長(zhǎng)間隔為 的光波傳輸 后到達(dá)時(shí)間的延遲
* 對(duì)純石英光纖，在λ= 處，色散參數(shù)d=dm+dw=0，這個(gè)波長(zhǎng)稱為。
* 在單模光纖中，由于光纖的雙折射特性使兩個(gè)正交偏振分量以不同的群速度傳輸，也將導(dǎo)致光脈沖展寬，這種現(xiàn)象稱為 色散。* 單模傳輸條件是歸一化參量v。* 允許單模傳輸?shù)淖钚〔ㄩL(zhǎng)稱為。
* 數(shù)值孔徑（na）越大，光纖接收光線的能力就越，光纖與光源之間的耦合效率就越
* 光纜大體上都是由、和 三部分組成的。* 常用的光纜敷設(shè)方式有、和 等幾種。* 按纜芯結(jié)構(gòu)的不同，工程中常用的光纜分為 式、式、式三種類(lèi)型。
* 光纜線路的“三防”是指：、與。* 光纜的型號(hào)是由_________和________兩部分組成的。* 在半導(dǎo)體中，費(fèi)米能級(jí)差必須超過(guò) 才能發(fā)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。* 半導(dǎo)體光源的核心是。
* ld是一種 器件，它通過(guò) 發(fā)射發(fā)光，具有輸出功率、輸出光發(fā)散角、與單模光纖耦合效率、輻射光譜線 等優(yōu)點(diǎn)。
* 衡量光接收機(jī)性能優(yōu)劣的主要技術(shù)指標(biāo)是、、及。
* 光無(wú)源器件是指不需要 就可工作的器件。
* 工程中常用的活動(dòng)連接器的類(lèi)型有、和 三種。* 光纖與光纖的連接方法有兩大類(lèi)，一類(lèi)是，另一類(lèi)是。* 光衰減器有 和 兩種。
* 摻鉺光纖放大器采用 作為增益介質(zhì)，在泵浦光激發(fā)下產(chǎn)生，在信號(hào)光誘導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)。
* 摻鉺光纖放大器的三種泵浦方式分別是：、和。
* 摻鉺光纖放大器的三種應(yīng)用方式分別是：、和。
* 拉曼光纖放大器利用了光纖傳輸?shù)摹? stm-1的速率是，stm-n的速率是 * sdh傳送一幀需 μs，每秒傳送 幀。
* 光波分復(fù)用的類(lèi)型包括、和 三類(lèi)。* 光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法包括 和 二種。
* 光纖通信系統(tǒng)中繼距離的計(jì)算過(guò)程中，分為 預(yù)算和 預(yù)算兩種。
2、簡(jiǎn)答題
必須掌握的概念
* 光纖通信為什么能夠成為一種主要的通信方式？
* 光纖通信系統(tǒng)由哪幾部分組成？并說(shuō)明各部分在系統(tǒng)中所完成的功能。* 現(xiàn)有光纖通信使用的光波長(zhǎng)有哪幾種？對(duì)應(yīng)的頻率是多少？它們?cè)谡麄€(gè)電磁波譜中處在什么位置？
* 光纖通信系統(tǒng)采用怎樣的光源？這類(lèi)光源具有什么優(yōu)點(diǎn)？ * 什么是直接調(diào)制？什么是間接調(diào)制？各有何特點(diǎn)
* 常用的光無(wú)源器件有哪些？ * 對(duì)光纖連接有哪些技術(shù)要求？ * 簡(jiǎn)述光衰減器的工作原理及作用 * 簡(jiǎn)述光隔離器的工作原理及作用 * 簡(jiǎn)述光開(kāi)關(guān)的工作原理及用途 * 光纖活動(dòng)連接器的結(jié)構(gòu) * 光環(huán)形器的工作原理及特點(diǎn)
* 光環(huán)形器在單纖雙向光纖通信中的應(yīng)用
* 光環(huán)形器在色散補(bǔ)償方面的應(yīng)用 * 光環(huán)形器在上下話路系統(tǒng)中應(yīng)用 * 為何光纖通信中要進(jìn)行色散補(bǔ)償
* 應(yīng)用于商用系統(tǒng)的波分復(fù)用器有哪幾種？有何特點(diǎn)？
* 光放大器分為哪幾類(lèi)？ * 簡(jiǎn)述摻鉺光纖放大器的優(yōu)點(diǎn) * 簡(jiǎn)述摻鉺光纖放大器（edfa）的基本結(jié)構(gòu)及其放大原理
* edfa在光纖通信中的主要應(yīng)用 * edfa中摻鉺光纖結(jié)構(gòu)及其光場(chǎng)分布 * edfa的泵浦波長(zhǎng) * edfa中的3db飽和增益 * dwdm的優(yōu)特點(diǎn) * 設(shè)計(jì)一個(gè)dwdm系統(tǒng)
* 為何dwdm系統(tǒng)中需edfa * 光纖光柵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和制造原理及方法應(yīng)用 * 光纖光柵有那兩大結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，各對(duì)應(yīng)什么法 * 如向用光纖光柵和環(huán)形器構(gòu)成的多波長(zhǎng)分插復(fù)用器
* 干涉濾波片型波分復(fù)用器 * 光纖光柵和環(huán)形器構(gòu)成的波分復(fù)用器 * 光發(fā)射機(jī)基本組成及方框圖 * 數(shù)字光發(fā)射機(jī)的功能 * 光接收機(jī)中對(duì)光檢測(cè)器的要求 * mbnb碼
* “碼字?jǐn)?shù)字和”(wds)* 準(zhǔn)同步數(shù)字系列(pdh)* 同步數(shù)字系列(sdh)* 與pdh相比sdh具有的特點(diǎn) * sdh網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)是？ * sdh網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)元設(shè)備有哪些？ * sdh幀結(jié)構(gòu)
3、計(jì)算題
? 階躍折射率分布的光纖的芯徑d=2a為100μm，折射率n1=1.458，包層的折射率n2=1.450，在該光纖中傳輸?shù)墓獠ǖ牟ㄩL(zhǎng)λ=850nm。
（1）計(jì)算該光纖的v參數(shù)？
（2）估算在該光纖內(nèi)傳輸?shù)哪Ｊ綌?shù)量是多少？（3）計(jì)算該光纖的數(shù)值孔徑？
（4）計(jì)算該光纖單模工作的波長(zhǎng)？（考試試卷a卷計(jì)算題）
? 已知均勻光纖纖芯的折射率為n1=1.5，相對(duì)折射率差△=0.01，芯半徑a=25μm，試求：
（1）lp01、lp02、lp11和lp12模的截止波長(zhǎng)各為多少？
（2）若λ0=1μm，光纖的歸一化頻率v以及其中傳輸?shù)哪Ｊ綌?shù)量m各等于多少
? 均勻光纖，若n1=1.5，λ0=1.3μm，試計(jì)算：
（1）若△=0.25，為了保證單模傳輸，其纖芯半徑應(yīng)取多大？（2）若取a=5μm，為了保證單模傳輸，△應(yīng)取多大？
光纖通信題庫(kù)篇三
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(jìn)行工業(yè)監(jiān)測(cè)、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(zhǎng)，光纖通信技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)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(chǎng)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(shì)，和它以光纖鏈路為基礎(chǔ)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。
關(guān)鍵詞：光纖通信技術(shù) 特點(diǎn) 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢(shì) 光纖鏈路
0引言
光纖即為光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)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(cè)器。光纖除了按制造工藝、材料組成以及光學(xué)特性進(jìn)行分類(lèi)外，在應(yīng)用中,光纖常按用途進(jìn)行分類(lèi)，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(jì)光纖通信技術(shù)在全球問(wèn)世以來(lái)，整個(gè)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?yàn)樾畔鬏旑l帶比較寬，所以它的主要特點(diǎn)是:通信達(dá)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(diǎn)，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(shí)際運(yùn)用中相當(dāng)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(biāo)志之一，光纖通信技術(shù)已經(jīng)變?yōu)楫?dāng)今信息社會(huì)中各種多樣且復(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(huì)最堅(jiān)實(shí)的通信基礎(chǔ)的身份，向世人展現(xiàn)了其無(wú)限美好的發(fā)展前景。
2光纖通信的特點(diǎn)(1)通信容量大、傳輸距離遠(yuǎn)；一根光纖的潛在帶寬可達(dá)20thz。采用這樣的帶寬，只需一秒鐘左右，即可將人類(lèi)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(zhǎng)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(wú)中繼傳輸距離可達(dá)幾
十、甚至上百公里。
(2)信號(hào)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(wèn)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(yùn)輸；
(5)材料來(lái)源豐富,環(huán)境保護(hù)好，有利于節(jié)約有色金屬銅。
(6)無(wú)輻射，難于竊聽(tīng),因?yàn)楣饫w傳輸?shù)墓獠ú荒芘艹龉饫w以外。
(7)光纜適應(yīng)性強(qiáng)，壽命長(zhǎng)。
(8)質(zhì)地脆，機(jī)械強(qiáng)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(guò)?。?gt;20cm）
(12)有供電困難問(wèn)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(diǎn)，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(gè)嶄新的嘗試，它實(shí)現(xiàn)了普遍意義上的高速化信息傳輸，滿足了廣大民眾對(duì)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(fù)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(shì)，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(zhǎng)不同等情況出發(fā)，把光纖的低損耗窗口規(guī)劃為許多個(gè)單獨(dú)的通信管道，并在發(fā)送端設(shè)置了波分復(fù)用器，將波長(zhǎng)不同的信號(hào)集合到一起送入單根光纖中，再進(jìn)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(hào)的、波長(zhǎng)不同的光載波再進(jìn)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(jìn)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(dá)到的主要目標(biāo)有：最大程度的使維護(hù)費(fèi)用得到降低，故障率得到明顯下降;可以用于新設(shè)備的開(kāi)發(fā)和新收入的不斷增加；與本地網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，達(dá)到減少節(jié)點(diǎn)數(shù)目和擴(kuò)大覆蓋面范圍的目的;通過(guò)光網(wǎng)絡(luò)的建立，為多媒體時(shí)代的到來(lái)做好準(zhǔn)備;另外，可以最大化的利用光纖本身的一些優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。
(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(lái)講也都早已進(jìn)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(jìn)，從而也就提高了全網(wǎng)的往前的進(jìn)一步有效發(fā)展，但此項(xiàng)技術(shù)相對(duì)來(lái)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(zhǎng)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(diǎn)，新一代光纖的研發(fā)己成為當(dāng)今務(wù)實(shí)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(gè)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(chǎng)測(cè)試
4.1光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的目的光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試是安裝和維護(hù)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(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)光纖系統(tǒng)連接的質(zhì)量，減少故障因素以及存在故障時(shí)找出光纖的故障點(diǎn)，從而進(jìn)一步查找故障原因。
4.2光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)
目前光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)分為兩大類(lèi)：光纖系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。（1）光纖系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)：光纖系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)是獨(dú)立于應(yīng)用的光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于不同光纖系統(tǒng)，它的測(cè)試極限值是不固定的，它是基于電纜長(zhǎng)度、適配器和接合點(diǎn)的可變標(biāo)準(zhǔn)。目前大多數(shù)光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試使用這種標(biāo)準(zhǔn)。世界范圍內(nèi)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)主要有：北美地區(qū)的eia/tia—568—b標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的iso/iec11801標(biāo)準(zhǔn)等。（2）光纖應(yīng)用系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)：光纖應(yīng)用系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)是基于安裝光纖的特定應(yīng)用的光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。每種不同的光纖系統(tǒng)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)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(chǎng)測(cè)試過(guò)程
對(duì)于光纖系統(tǒng)需要保證的是在接收端收到的信號(hào)應(yīng)足夠大，由于光纖傳輸數(shù)據(jù)時(shí)使用的是光信號(hào)，因此它不產(chǎn)生磁場(chǎng)，也就不會(huì)受到電磁干擾和射頻干擾，不需要對(duì)next等參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，所以光纖系統(tǒng)的測(cè)試不同于銅導(dǎo)線系統(tǒng)的測(cè)試。
在光纖的應(yīng)用中，光纖本身的種類(lèi)很多，但光纖及其系統(tǒng)的基本測(cè)試參數(shù)大致都是相同的。在光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中，主要是對(duì)光纖的光學(xué)特性和傳輸特性進(jìn)行測(cè)試。光纖的光學(xué)特性和傳輸特性對(duì)光纖通信系統(tǒng)的工作波長(zhǎng)、傳輸速率、傳
輸容量、傳輸距離、信號(hào)質(zhì)量等有著重大影響。但由于光纖的色散、截止波長(zhǎng)、模場(chǎng)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(jìn)行測(cè)試,不需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。
在eia/tia—568—b中規(guī)定光纖通信鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試所需的單一性能參數(shù)為鏈路損失（衰減）。
（1）光功率的測(cè)試：對(duì)光纖工程最基本的測(cè)試是在eia的fotp-95標(biāo)準(zhǔn)中定義的光功率測(cè)試，它確定了通過(guò)光纖傳輸?shù)男盘?hào)的強(qiáng)度，還是損失測(cè)試的基礎(chǔ)。測(cè)試時(shí)把光功率計(jì)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(cè)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(duì)光纖系統(tǒng)的基本要求，因此對(duì)光纖系統(tǒng)的光學(xué)連通性進(jìn)行測(cè)試是基本的測(cè)試之一。通過(guò)在光纖系統(tǒng)的一端連接光源，在另一端連接光功率計(jì)，通過(guò)檢測(cè)到的輸出光功率可以確定光纖系統(tǒng)的光學(xué)連通性。當(dāng)輸出端測(cè)到的光功率與輸入端實(shí)際輸入的光功率的比值小于一定的數(shù)值時(shí)，則認(rèn)為這條鏈路光學(xué)不連通。進(jìn)行光學(xué)連通性的測(cè)試時(shí)，通常是把紅色激光或者其他可見(jiàn)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(diǎn)，在光纖輸出端的光功率就會(huì)下降或者根本沒(méi)有光輸出。
（3）光功率損失測(cè)試：光功率損失這一通用于光纖領(lǐng)域的術(shù)語(yǔ)代表了光纖鏈路的衰減。衰減是光纖鏈路的一個(gè)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(duì)光能的傳輸損耗（傳導(dǎo)特性），其對(duì)光纖質(zhì)量的評(píng)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(hào)在光纖中傳播時(shí)，平均光功率延光纖長(zhǎng)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(duì)所有種類(lèi)的網(wǎng)線系統(tǒng)在傳輸速度和傳輸距離上都產(chǎn)生負(fù)面的影響，但因?yàn)楣饫w傳輸中不存在串?dāng)_、emi、rfi等問(wèn)題，所以光纖傳輸對(duì)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(hào)損失量，這個(gè)值是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際情況和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的損失量計(jì)算出來(lái)的。一條完整的光纖鏈路包括光纖、連接器和熔接點(diǎn)，所以在計(jì)算光纖鏈路最大損失極限時(shí)，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(diǎn)產(chǎn)生的損耗三部分組成的。但由于光纖的長(zhǎng)度、接頭和熔接點(diǎn)數(shù)目的不定，造成光纖鏈路的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)不像雙絞線那樣是固定的，因此對(duì)每一條光纖鏈路測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)都必須通過(guò)計(jì)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(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)信息的需求也會(huì)隨之增加，并會(huì)超過(guò)現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)承載能力，因此我們必須進(jìn)一步努力研究更加先進(jìn)的光傳輸手段。因此，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的推動(dòng)下，光通信一定會(huì)有更加長(zhǎng)久的發(fā)展。
[參考文獻(xiàn)]
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光纖通信題庫(kù)篇四
光纖通信技術(shù)
光纖即為光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)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(cè)器。光纖除了按制造工藝、材料組成以及光學(xué)特性進(jìn)行分類(lèi)外,在應(yīng)用中,光纖常按用途進(jìn)行分類(lèi),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)。
光纖通信就是利用光導(dǎo)纖維傳輸信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)信息傳遞的一種通信方式。光導(dǎo)纖維通信簡(jiǎn)稱光纖通信?？梢园压饫w通信看成是以光導(dǎo)纖維為傳輸媒介的“有線”光通信。實(shí)際上光纖通信系統(tǒng)使用的不是單根的光纖，而是許多光纖聚集在一起的組成的光纜。光纖通信具有以下特點(diǎn)：(1)通信容量大、傳輸距離遠(yuǎn)。
(2)信號(hào)串?dāng)_小、保密性能好;(3)抗電磁干擾、傳輸質(zhì)量佳。(4)光纖尺寸小、重量輕,便于敷設(shè)和運(yùn)輸;(5)材料來(lái)源豐富,環(huán)境保護(hù)好，有利于節(jié)約有色金屬銅。(6)無(wú)輻射,難于竊聽(tīng),(7)光纜適應(yīng)性強(qiáng),壽命長(zhǎng)。(8)質(zhì)地脆，機(jī)械強(qiáng)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(guò)?。?gt;20cm）(12)有供電困難問(wèn)題。
就光纖通信技術(shù)本身來(lái)說(shuō)，應(yīng)該包括以下幾個(gè)主要部分:光纖光纜技術(shù)、光交換技術(shù)傳輸技術(shù)、光有源器件、光無(wú)源器件以及光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。
光纖光纜技術(shù)
光纖技術(shù)的進(jìn)步可以從兩個(gè)方面來(lái)說(shuō)明: 一是通信系統(tǒng)所用的光纖;二是特種光纖。早期光纖的傳輸窗口只有3個(gè)，即850nm(第一窗口)、1310nm(第二窗口)以及1550nm(第三窗口)。近幾年相繼開(kāi)發(fā)出第四窗口(l波段)、第五窗口(全波光纖)以及s波段窗口。其中特別重要的是無(wú)水峰的全波窗口。這些窗口開(kāi)發(fā)成功的巨大意義就在于從1280nm到1625nm的廣闊的光頻范圍內(nèi)，都能實(shí)現(xiàn)低損耗、低色散傳輸，使傳輸容量幾百倍、幾千倍甚至上萬(wàn)倍的增長(zhǎng)。這一技術(shù)成果將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。另一方面是特種光纖的開(kāi)發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化，這是一個(gè)相當(dāng)活躍的領(lǐng)域。
光復(fù)用技術(shù)
復(fù)用技術(shù)是為了提高通信線路的利用率，而采用的在同一傳輸線路上同時(shí)傳輸多路不同信號(hào)而互不干擾的技術(shù)。光復(fù)用技術(shù)種類(lèi)很多，其中最為重要的是波分復(fù)用(wdm)技術(shù)和光時(shí)分復(fù)用(otdm)技術(shù)。光波分復(fù)用(wdm)技術(shù)是在一芯光纖中同時(shí)傳輸多波長(zhǎng)光信號(hào)的一項(xiàng)技術(shù)。其基本原理是在發(fā)送端將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)組合起來(lái)，并耦合到光纜線路上的同一根光纖中進(jìn)行傳輸，在接收端將組合波長(zhǎng)的光信號(hào)分開(kāi)，并作進(jìn)一步處理，恢復(fù)出原信號(hào)后送入不同的終端。波分復(fù)用當(dāng)前的商業(yè)水平是273個(gè)或更多的波長(zhǎng)，研究水平是1022個(gè)波長(zhǎng)(能傳輸368億路電話)，近期的潛在水平為幾千個(gè)波長(zhǎng)，理論極限約為15000個(gè)波長(zhǎng)(包括光的偏振模色散復(fù)用，opdm)。而光時(shí)分復(fù)用(otdm)技術(shù)指利用高速光開(kāi)關(guān)把多路光信號(hào)在時(shí)域里復(fù)用到一路上的技術(shù)。光時(shí)分復(fù)用(otdm)的原理與電時(shí)分復(fù)用相同，只不過(guò)電時(shí)分復(fù)用是在電域中完成，而光時(shí)分復(fù)用是在光域中進(jìn)行，即將高速的光支路數(shù)據(jù)流(例如10gbit/s，甚至40gbit/s)直接復(fù)用進(jìn)光域，產(chǎn)生極高比特率的合成光數(shù)據(jù)流。
光放大技術(shù)
光放大器的開(kāi)發(fā)成功及其產(chǎn)業(yè)化是光纖通信技術(shù)中的一個(gè)非常重要的成果，它大大地促進(jìn)了光復(fù)用技術(shù)、光孤子通信以及全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。顧名思義，光放大器就是放大光信號(hào)。在此之前，傳送信號(hào)的放大都是要實(shí)現(xiàn)光電變換及電光變換，即o/e/o變換。有了光放大器后就可直接實(shí)現(xiàn)光信號(hào)放大。光放大器主要有3種:光纖放大器、拉曼放大器以及半導(dǎo)體光放大器。光纖放大器就是在光纖中摻雜稀土離子(如鉺、鐠、銩等)作為激光活性物質(zhì)。每一種摻雜劑的增益帶寬是不同的。摻鉺光纖放大器的增益帶較寬，覆蓋s、c、l頻帶;摻銩光纖放大器的增益帶是s波段;摻鐠光纖放大器的增益帶在1310nm附近。而喇曼光放大器則是利用喇曼散射效應(yīng)制作成的光放大器，即大功率的激光注入光纖后，會(huì)發(fā)生非線性效應(yīng)。喇曼散射。在不斷發(fā)生散射的過(guò)程中，把能量轉(zhuǎn)交給信號(hào)光，從而使信號(hào)光得到放大。由此不難理解，喇曼放大是一個(gè)分布式的放大過(guò)程，即沿整個(gè)線路逐漸放大的。其工作帶寬可以說(shuō)是很寬的，幾乎不受限制。這種光放大器已開(kāi)始商品化了，不過(guò)相當(dāng)昂貴。半導(dǎo)體光放大器(s0a)一般是指行波光放大器，工作原理與半導(dǎo)體激光器相類(lèi)似。其工作帶寬是很寬的。但增益幅度稍小一些，制造難度較大。這種光放大器雖然已實(shí)用了，但產(chǎn)量很小。
光交換技術(shù)
光交換技術(shù)是指不經(jīng)過(guò)任何光／電轉(zhuǎn)換，在光域直接將輸入光信號(hào)交換到不同的輸出端。目前已見(jiàn)報(bào)道的光交換技術(shù)的交換方式主要可以分為，空間分光交換方式，時(shí)分光交換方式，波分光交換方式，atm光交換方式，碼分光交換方式，自由空間光交換方式和復(fù)合型光交換方式等等?？辗止饨粨Q的基本原理是將光交換節(jié)點(diǎn)組成可控的門(mén)陣列開(kāi)關(guān), 通過(guò)控制交換節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)可實(shí)現(xiàn)使輸入端的任一信道與輸出端的任一信道連接或斷開(kāi),完成光信號(hào)的交換。時(shí)分光交換方式的原理與現(xiàn)行電子學(xué)的時(shí)分交換原理基本相同, 只不過(guò)它是在光域里實(shí)現(xiàn)時(shí)隙互換而完成交換的。在光時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)中, 可采用光信號(hào)時(shí)隙互換的方法實(shí)現(xiàn)交換。在光波分復(fù)用系統(tǒng)中, 則可采用光波長(zhǎng)互換(或光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)交換。光波長(zhǎng)互換的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)從光波分復(fù)用信號(hào)中檢出所需的光信號(hào)波長(zhǎng), 并將它調(diào)制到另一光波長(zhǎng)上去進(jìn)行傳輸。光a tm 交換是以a tm 信元為交換對(duì)象的技術(shù), 它引入了分組交換的概念, 即每個(gè)交換周期處理的不是單個(gè)比特的信號(hào), 而是一組信息。光atm 交換技術(shù)已用在時(shí)分交換系統(tǒng)中, 是最有希望成為吞吐量達(dá)tb?s 量級(jí)的光交換系統(tǒng)。碼分光交換, 是指對(duì)進(jìn)行了直接光編碼和光解碼的碼分復(fù)用光信號(hào)在光域內(nèi)進(jìn)行交換的方法。自由空間光交換可以看作是一種空分光交換, 它是通過(guò)在空間無(wú)干涉地控制光的路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于各種光交換技術(shù)都有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和不同的適應(yīng)性, 將幾種光交換技術(shù)合適地復(fù)合起來(lái)進(jìn)行應(yīng)用能夠更好地發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì), 以滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。已見(jiàn)介紹的復(fù)合型光交換主要有:(1)空分?時(shí)分光交換系統(tǒng);(2)波分?空分光交換系統(tǒng);(3)頻分?時(shí)分光交換系統(tǒng);(4)時(shí)分?波分?空分光交換系統(tǒng)等 光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
(一)向超高速系統(tǒng)的發(fā)展。從過(guò)去20多年的電信發(fā)展史看，網(wǎng)絡(luò)容量的需求和傳輸速率的提高一直是一對(duì)主要矛盾。傳統(tǒng)光纖通信的發(fā)展始終按照電的時(shí)分復(fù)用(tdm)方式進(jìn)行，每當(dāng)傳輸速率提高4倍，傳輸每比特的成本大約下降30％～
40％：因而高比特率系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益大致按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)，這就是為什么光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率在過(guò)去20多年來(lái)一直在持續(xù)增加的根本原因。目前商用系統(tǒng)已從45mbps增加到10gbps，其速率在20年時(shí)間里增加了2000倍，比同期微電子技術(shù)的集成度增加速度還快得多。
(二)向超大容量wdm系統(tǒng)的演進(jìn)。采用電的時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的擴(kuò)容潛力已盡，然而光纖的200nm可用帶寬資源僅僅利用了不到1％，99％的資源尚待發(fā)掘。
(三)實(shí)現(xiàn)光聯(lián)網(wǎng)。上述實(shí)用化的波分復(fù)用系統(tǒng)技術(shù)盡管具有巨大的傳輸容量，但基本上是以點(diǎn)到點(diǎn)通信為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，其靈活性和可靠性還不夠理想。
(四)新一代的光纖。近幾年來(lái)隨著ip業(yè)務(wù)量的爆炸式增長(zhǎng)，電信網(wǎng)正開(kāi)始向下一代可持續(xù)發(fā)展的方向發(fā)展，而構(gòu)筑具有巨大傳輸容量的光纖基礎(chǔ)設(shè)施是下一代網(wǎng)絡(luò)的物理基礎(chǔ)。
(五)光接入網(wǎng)。過(guò)去幾年間，網(wǎng)絡(luò)的核心部分發(fā)生了翻天覆地的變化，無(wú)論是交換，還是傳輸都已更新了好幾代。不久，網(wǎng)絡(luò)的這一部分將成為全數(shù)字化的、軟件主宰和控制的、高度集成和智能化的網(wǎng)絡(luò)。
光纖通信題庫(kù)篇五
光纖通信技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)
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(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，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(tái)，在未來(lái)信息社會(huì)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(shì) 光纖到戶 全光網(wǎng)絡(luò)
中圖分類(lèi)號(hào)：tp39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： a 文章編號(hào)：1007-9416(2011)07-0025-01
近年來(lái)隨著傳輸技術(shù)和交換技術(shù)的不斷進(jìn)步，核心網(wǎng)已經(jīng)基本實(shí)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(zhǎng)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(lái)的語(yǔ)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(shì)，現(xiàn)有的語(yǔ)音業(yè)務(wù)接入網(wǎng)越來(lái)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(shuō)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(shì)
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(zhǎng)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(shí)現(xiàn)的多波長(zhǎng)傳輸系統(tǒng)的傳輸速率已經(jīng)達(dá)到單波長(zhǎng)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(zhǎng)
目前，實(shí)用的光纖通信系統(tǒng)使用的光纖多為石英光纖，此類(lèi)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(zhǎng)得多。
2.3 抗電磁干擾能力強(qiáng)
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(gè)重要特性是光波導(dǎo)對(duì)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(huì)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，即不會(huì)產(chǎn)生與信號(hào)無(wú)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(huì)受到電磁干擾。這一點(diǎn)對(duì)于強(qiáng)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(xì)、重量輕、柔軟、易于鋪設(shè)
光纖的芯徑很細(xì)，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(biāo)準(zhǔn)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(wèn)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(duì)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(tīng)，光纖通信與電通信不同，由于光纖的特殊設(shè)計(jì)，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(huì)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(hù)套，這些均是不透光的，因此，泄漏到光纜外的光幾乎沒(méi)有。更何況長(zhǎng)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(hào)一般不會(huì)泄漏，因此電通信中常見(jiàn)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(duì)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(shí)現(xiàn)下行高達(dá)8mbit/b傳輸速度;上行高達(dá)640kbit/s的傳輸速度，但這種技術(shù)不能滿足人們對(duì)上網(wǎng)速度越來(lái)越高需求。
3.1光纖接入網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)
接入網(wǎng)采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是未來(lái)通信行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，但無(wú)線接入網(wǎng)仍需要光纖網(wǎng)絡(luò)的支撐，其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)為:
首先，通信網(wǎng)在一開(kāi)始采用的是金屬線纜，銅纜網(wǎng)的故障率很高，維護(hù)運(yùn)行成本很高，而采用光接入后，每年的維護(hù)運(yùn)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(duì)于一億用戶相當(dāng)于每年節(jié)約400億元，而且其故障率也大大降低。
其次，對(duì)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(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，增加新業(yè)務(wù)的收入，同時(shí)可以補(bǔ)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(jìn)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(zhǎng)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(wèn)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?hào)，交換采用的是電子交換機(jī)，現(xiàn)在，通信網(wǎng)絡(luò)大部分都是光纖，傳輸?shù)臑楣庑盘?hào)，光交換的形式，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(jì)，目前ason-自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)發(fā)緩解了這一問(wèn)題，但對(duì)大容量光開(kāi)關(guān)的開(kāi)發(fā)也迫在眉睫。
目前為止我國(guó)的光纜技術(shù)有了很大的發(fā)展，從光進(jìn)銅退開(kāi)始，公司采用了多個(gè)廠家的光纜，國(guó)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(shí)產(chǎn)權(quán)，技術(shù)含量較低，競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)，有關(guān)資料顯示，自1997年截止到2010年我國(guó)光纜專利的申請(qǐng)只占國(guó)外同期專利申請(qǐng)的20%，而光核心技術(shù)只占國(guó)外的10%。這些數(shù)據(jù)顯示我國(guó)與國(guó)外在光纖技術(shù)發(fā)展上差距較大，我國(guó)作為世界第二光纜大國(guó)，應(yīng)該把發(fā)展自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)作為重中之重。
4、結(jié)語(yǔ)
從光纖通信問(wèn)世到現(xiàn)在，光傳輸?shù)乃俾室灾笖?shù)增長(zhǎng)，光傳輸?shù)乃俾试谶^(guò)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(chǎng)復(fù)蘇的源泉，隨著光纖網(wǎng)絡(luò)從骨干網(wǎng)的擴(kuò)建到接入網(wǎng)、城域網(wǎng)的擴(kuò)散以及向用戶駐地網(wǎng)的不斷延伸，光纖網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)必將增長(zhǎng)。
參考文獻(xiàn)
[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(bào).[3]蔣力三.《光纖通信技術(shù)的發(fā)展》.中興通訊資料.
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