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光纖通信題庫篇一
2.請簡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光原理 3．試證明：階躍型光纖的數值孔徑為什么等于最大射入角的正弦？ 4.數值孔徑的定義是什么？請用公式推導出其計算式：na?n12?
5.光纖色散有哪幾種？它們分別與哪些因素有關？
6.為什么說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、材料色散及波導色散？
8.光與物質間的作用有哪三種基本過程？說明各具有什么特點？ 9．什么是激光器的閾值條件？ 10.簡述半導體的光電效應？ 11.光纖通信系統(tǒng)都有哪些噪聲？
12．請寫出費米分布函數的表達式，并說明式中各符號的含義。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？它是如何產生的？ 15．請寫出誤碼率的三種性能分類及定義。
16.什么是接收靈敏度和動態(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．請用公式推導出串聯系統(tǒng)總的故障率等于各部件故障率之和。20.抖動容限的指標有幾種？并說明其含義？ 21．光波分復用通信技術的特點有哪些？ 光纖wdm與同軸電纜fdm技術不同點有哪些？ 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能夠引起哪些不同的非線性效應? 26 簡述光纖通信中激光器直接調制的定義、用途和特點。
27什么是光纖色散？光纖色散主要有幾種類型？其對光纖通信系統(tǒng)有何影響？ 28分別說明g.652g.653光纖的性能及應用。
1.當光纖中纖芯折射率n1略高于包層折射率n2，它們的差別極小時，這種光纖為弱導波光纖。在弱導波光纖中，由于
n2?1，在光纖中形成導波時，光射線的入射角θ1應滿足的n1?1全反射條件為90°>θ1>θc=sin
n2,由此可得θ1→90°，亦即在弱導波光纖中，光射線幾n1乎與光纖軸平行。從波動理論講，導波是均勻平面波，即e和h與傳播方向（光射線指向）垂直，故弱導波光纖中的e和h分布是近似tem波。其橫向場的極化方向不變。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肆縠（或h），它將滿足標量的亥姆霍茲方程，進而求出弱導波光纖的近似解，這種方法稱為標量近似解法。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，實現光的傳輸。
非均勻光纖中入射光線按折射定律在纖芯中傳輸到某一點時發(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．當光射線從空氣射向光纖端面時，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，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，又因為θz= 90°-θn1n1
1所以可得sin?=n1sin?z=
222n1sin?1?n11?sin2?1≤n12?n2，由此可見，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值孔徑，所以數值孔徑等于最大射入角的正弦。4.數值孔徑是用來表示光纖收集光線的能力的。na?n0sinφmax
見教材p30，圖2-6 n0sinφ?n1sinθt
θt?90??θi
若發(fā)生全反射，θi至少應等于θc，所以θt?90??θc，此時對應入射角φmax，na?n0sinφmax?n1cosθ2n12?n2 因為 ?? 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，產生自聚焦現象，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，使得信號各頻率成份的群速不同引起的色散。
波導色散是對于光纖某一模式而言，在不同的頻率下，相位常數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：吸收外來光子能量，發(fā)相干光，產生全同光子，產生光放大。
受激吸收：吸收外來光子能量，不發(fā)光。
9.為了補償激光器內光學諧振腔存在的損耗，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.光照射到半導體的p-n結上，使半導體材料中價帶電子吸收光子的能量，從價帶越過禁帶到達導帶，在導帶中出現光電子，在價帶中出現光空穴，總稱光生載流子。光生載流子在外加負偏壓和內建電場的共同作用下，在外電路中出現光電流，這就實現了輸出電信號隨輸入光信號變化的光電轉換作用。11.量子噪聲，光電檢測器噪聲、雪崩管倍增噪聲，光接收機中的熱噪聲，晶體管噪聲。12.f(e)=11?e(e?ef)/kt
式中f(e)——費米分布函數，即能量為e的能級被一個電子占據的幾率。e——某一能級的能量值。k——波爾茲曼常數，k=1.38×10
?2
3j/k t——絕對溫度 ef——費米能級
13.由于光波的傳播是由大量光子傳播來進行的。這樣大量的光量子其相位和幅度都是隨機的。因此，光電檢測器在某個時刻實際接收到的光子數是在一個統(tǒng)計平均值附近浮動，因而產生了噪聲。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，其譜線呈現多縱模譜線特性，而且各譜線的能量呈現隨機分配。因而單模光纖具有色散，所以激光器的各譜線（各頻率分量）經光纖傳輸之后，發(fā)生不同的延時，在接收端造成脈沖展寬。又因為各譜線的功率呈現隨機分布，因此當它們經過上述光纖傳輸后，在接收端取樣點得到取樣信號就會有強度起伏，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生的原因。
15.劣化分：1分鐘的誤碼率劣于1×10嚴重誤碼秒：1分鐘內誤碼率劣于1×10
?6。
?3誤碼秒：1秒內出現誤碼。
16.所謂接收靈敏度是指滿足給定誤碼率（ber）的條件下，光端機光接口r的最小平均光功率電平值。
所謂動態(tài)范圍是指在滿足給定誤碼率的條件下，光端機輸入連接器r點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成，而每根譜線的傳播速度不同，因而前后錯開，使合成的波形的寬度展寬，出現拖尾，造成相鄰兩光脈沖之間的相互干擾，這種現象稱為碼間干擾。這也是碼間干擾產生的原因。
18．可靠性是指產品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內，完成規(guī)定功能的能力?？煽慷仁侵府a品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內，完成規(guī)定功能的概率。可靠性對產品做出了定性的 分析，它反映了總的性能，可靠度對產品做出了定量的分析，它反映出一種數量特性。
19.若光纖數字通信系統(tǒng)由幾個部分串聯而成，系統(tǒng)的可靠度 表示為：
rs?r1?r2????????rn
式中r1，r2，·······rn分別是串聯系統(tǒng)中n個部分的可靠度。
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，系統(tǒng)總的故障率等于各串聯部件故障率之和。
20.抖動容限的指標分為輸入抖動容限和無輸入抖動時的最大輸出抖動容限。
輸入抖動容限是指光纖通信系統(tǒng)（或設備）允許輸入脈沖存在抖動的范圍。
無輸入抖動時的最大輸出抖動容限是指輸入信號無抖動的情況下，光纖通信系統(tǒng)（或設備）輸出信號的抖動范圍。
21.①光波分復用器結構簡單、體積小、可靠性高
②不同容量的光纖系統(tǒng)以及不同性質的信號均可兼容傳輸
③提高光纖的頻帶利用率
④可更靈活地進行光纖通信組網 ⑤存在插入損耗和串光問題
22⑴傳輸媒質不同，wdm系統(tǒng)是光信號上的頻率分割，同軸系統(tǒng)是電信號上的頻率分割利用。
⑵在每個通路上，同軸電纜系統(tǒng)傳輸的是模擬信號4khz語音信號，而wdm系統(tǒng)目前每個波長通路上是2.5gbit/ssdh或更高速率的數字信號系統(tǒng)。
23當一定強度的光入射到光纖中時，會引起光纖材料的分子振動，低頻邊帶稱斯托克斯線，高頻邊帶稱反斯托克斯線，前者強度強于后者，兩者之間的頻差稱為斯托克斯頻率
24當兩個頻率間隔恰好為斯托克斯頻率的光波同時入射到光纖時，低頻波將獲得光增益，高頻波將衰減，高頻波的能量將轉移到低頻波上，這就是所謂的受激拉曼散射(srs)。
25在理論上，克爾效應能夠引起下面三種不同的非線性效應，即自相位調制(spm)、交叉相位調制(xpm)和四波混頻(fwm)。
26直接調制：即直接對光源進行調制，通過控制半導體激光器的注入電流的大小，改變激光器輸出光波的強弱，又稱為內調制。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制方式。直接調制方式的特點是，輸出功率正比于調制電流，簡單、損耗小、成本低。一般情況下，在常規(guī)g.652光纖上使用時，傳輸距離≤100km，傳輸速率≤2.5gbit/s。
27由于光纖中所傳信號的不同頻率成分，或信號能量的各種模式成分，在傳輸過程中，因群速度不同互相散開，引起傳輸信號波形失真，脈沖展寬的物理現象稱為色散。光纖色散的存在使傳輸的信號脈沖畸變，從而限制了光纖的傳輸容量和傳輸帶寬。從機理上說，光纖色散分為材料色散，波導色散和模式色散。前兩種色散由于信號不是單一頻率所引起，后一種色散由于信號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是：(1)在1310nm波長處的色散為零。
(2)在波長為1550nm附近衰減系數最小，約為0.22db/km，但在1550nm附近其具有最大色散系數，為17ps/(nm2km)。
(3)這種光纖工作波長即可選在1310nm波長區(qū)域，又可選在1550nm波長區(qū)域，它的最佳工作波長在1310nm區(qū)域。g.652光纖是當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改變光纖的結構參數、折射率分布形狀，力求加大波導色散，從而將零色散點從1310nm位移到1550nm，實現1550nm處最低衰減和零色散波長一致。這種光纖工作波長在1550nm區(qū)域。它非常適合于長距離單信道光纖通信系統(tǒng)。
光纖通信題庫篇二
《光纖通信導論》習題
1、填空題
* 光纖通信是以 為載頻，以 為傳輸介質的通信方式。* 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以實現光通信的可能性；1960年7月，美國科學家 發(fā)明了紅寶石激光器。
* 光纖通信系統(tǒng)的短波長窗口為，長波長窗口為。* 光纖通信系統(tǒng)的通信窗口波長范圍為。
* 在光通信發(fā)展史上，和 兩個難題的解決，開創(chuàng)了光纖通信的時代。
* 光纖的導光原理與結構特性可用 理論與 理論兩種方法進行分析。
* 單模光纖中不存在 色散，僅存在 色散，具體來講，可分為 和。
* 光纖色散參數的單位為，表示兩個波長間隔為 的光波傳輸 后到達時間的延遲
* 對純石英光纖，在λ= 處，色散參數d=dm+dw=0，這個波長稱為。
* 在單模光纖中，由于光纖的雙折射特性使兩個正交偏振分量以不同的群速度傳輸，也將導致光脈沖展寬，這種現象稱為 色散。* 單模傳輸條件是歸一化參量v。* 允許單模傳輸的最小波長稱為。
* 數值孔徑（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。* 常用的光纜敷設方式有、和 等幾種。* 按纜芯結構的不同，工程中常用的光纜分為 式、式、式三種類型。
* 光纜線路的“三防”是指：、與。* 光纜的型號是由_________和________兩部分組成的。* 在半導體中，費米能級差必須超過 才能發(fā)生粒子數反轉。* 半導體光源的核心是。
* ld是一種 器件，它通過 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。
* 衡量光接收機性能優(yōu)劣的主要技術指標是、、及。
* 光無源器件是指不需要 就可工作的器件。
* 工程中常用的活動連接器的類型有、和 三種。* 光纖與光纖的連接方法有兩大類，一類是，另一類是。* 光衰減器有 和 兩種。
* 摻鉺光纖放大器采用 作為增益介質，在泵浦光激發(fā)下產生，在信號光誘導下實現。
* 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用方式分別是：、和。
* 拉曼光纖放大器利用了光纖傳輸的。* stm-1的速率是，stm-n的速率是 * sdh傳送一幀需 μs，每秒傳送 幀。
* 光波分復用的類型包括、和 三類。* 光纖通信系統(tǒng)的設計方法包括 和 二種。
* 光纖通信系統(tǒng)中繼距離的計算過程中，分為 預算和 預算兩種。
2、簡答題
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？并說明各部分在系統(tǒng)中所完成的功能。* 現有光纖通信使用的光波長有哪幾種？對應的頻率是多少？它們在整個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？這類光源具有什么優(yōu)點？ * 什么是直接調制？什么是間接調制？各有何特點
* 常用的光無源器件有哪些？ * 對光纖連接有哪些技術要求？ * 簡述光衰減器的工作原理及作用 * 簡述光隔離器的工作原理及作用 * 簡述光開關的工作原理及用途 * 光纖活動連接器的結構 * 光環(huán)形器的工作原理及特點
* 光環(huán)形器在單纖雙向光纖通信中的應用
* 光環(huán)形器在色散補償方面的應用 * 光環(huán)形器在上下話路系統(tǒng)中應用 * 為何光纖通信中要進行色散補償
* 應用于商用系統(tǒng)的波分復用器有哪幾種？有何特點？
* 光放大器分為哪幾類？ * 簡述摻鉺光纖放大器的優(yōu)點 * 簡述摻鉺光纖放大器（edfa）的基本結構及其放大原理
* edfa在光纖通信中的主要應用 * edfa中摻鉺光纖結構及其光場分布 * edfa的泵浦波長 * edfa中的3db飽和增益 * dwdm的優(yōu)特點 * 設計一個dwdm系統(tǒng)
* 為何dwdm系統(tǒng)中需edfa * 光纖光柵的結構特點和制造原理及方法應用 * 光纖光柵有那兩大結構特點，各對應什么法 * 如向用光纖光柵和環(huán)形器構成的多波長分插復用器
* 干涉濾波片型波分復用器 * 光纖光柵和環(huán)形器構成的波分復用器 * 光發(fā)射機基本組成及方框圖 * 數字光發(fā)射機的功能 * 光接收機中對光檢測器的要求 * mbnb碼
* “碼字數字和”(wds)* 準同步數字系列(pdh)* 同步數字系列(sdh)* 與pdh相比sdh具有的特點 * sdh網絡的主要特點是？ * sdh網絡的網元設備有哪些？ * sdh幀結構
3、計算題
? 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，在該光纖中傳輸的光波的波長λ=850nm。
（1）計算該光纖的v參數？
（2）估算在該光纖內傳輸的模式數量是多少？（3）計算該光纖的數值孔徑？
（4）計算該光纖單模工作的波長？（考試試卷a卷計算題）
? 已知均勻光纖纖芯的折射率為n1=1.5，相對折射率差△=0.01，芯半徑a=25μm，試求：
（1）lp01、lp02、lp11和lp12模的截止波長各為多少？
（2）若λ0=1μm，光纖的歸一化頻率v以及其中傳輸的模式數量m各等于多少
? 均勻光纖，若n1=1.5，λ0=1.3μm，試計算：
（1）若△=0.25，為了保證單模傳輸，其纖芯半徑應取多大？（2）若取a=5μm，為了保證單模傳輸，△應取多大？
光纖通信題庫篇三
淺談光纖通信
摘要：光纖通信不僅可以應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，進行工業(yè)監(jiān)測、控制，現在在軍事上也被廣泛應用，基于各領域對信息量的需求不斷增長，光纖通信技術的應用發(fā)展趨勢也備受關注。一條完整的光纖鏈路除受光纖本身質量影響外，還取決于光纖鏈路現場的施工工藝和環(huán)境。本文探討了光纖通信技術的主要特征及發(fā)展趨勢，和它以光纖鏈路為基礎的現場測試。
關鍵詞：光纖通信技術 特點 現狀 發(fā)展趨勢 光纖鏈路
0引言
光纖即為光導纖維的簡稱。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,構成光纖通信的基本物質要素是光纖、光源和光檢測器。光纖除了按制造工藝、材料組成以及光學特性進行分類外，在應用中,光纖常按用途進行分類，可分為通信用光纖和傳感用光纖。傳輸介質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。
1光纖通信技術
自上世紀光纖通信技術在全球問世以來，整個的信息通訊領域發(fā)生了本質的、革命性的變革，光纖通信技術以光波作為信息傳輸的載體，以光纖硬件作為信息傳輸媒介，因為信息傳輸頻帶比較寬，所以它的主要特點是:通信達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，從而備受通信領域專業(yè)人士青睞，發(fā)展也異常迅猛。
光纖通信技術作為在實際運用中相當有前途的一種通信技術，已成為現代化通信非常重要的支柱。作為全球新一代信息技術革命的重要標志之一，光纖通信技術已經變?yōu)楫斀裥畔⑸鐣懈鞣N多樣且復雜的信息的主要傳輸媒介，并深刻的、廣泛的改變了信息網架構的整體面貌，以現代信息社會最堅實的通信基礎的身份，向世人展現了其無限美好的發(fā)展前景。
2光纖通信的特點(1)通信容量大、傳輸距離遠；一根光纖的潛在帶寬可達20thz。采用這樣的帶寬，只需一秒鐘左右，即可將人類古今中外全部文字資料傳送完畢。目前400gbit/s系統(tǒng)已經投入商業(yè)使用。光纖的損耗極低，在光波長為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的損耗都低。因此，無中繼傳輸距離可達幾
十、甚至上百公里。
(2)信號干擾小、保密性能好;
(3)抗電磁干擾、傳輸質量佳,電通信不能解決各種電磁干擾問題，唯有光纖通信不受各種電磁干擾。
(4)光纖尺寸小、重量輕，便于鋪設和運輸；
(5)材料來源豐富,環(huán)境保護好，有利于節(jié)約有色金屬銅。
(6)無輻射，難于竊聽,因為光纖傳輸的光波不能跑出光纖以外。
(7)光纜適應性強，壽命長。
(8)質地脆，機械強度差。
(9)光纖的切斷和接續(xù)需要一定的工具、設備和技術。
(10)分路、耦合不靈活。
(11)光纖光纜的彎曲半徑不能過?。?gt;20cm）
(12)有供電困難問題。
利用光波在光導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，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光纖通信技術的現狀研究
(1)光纖通信技術中的光纖接入技術。光纖接入網技術是信息傳輸技術的一個嶄新的嘗試，它實現了普遍意義上的高速化信息傳輸，滿足了廣大民眾對信息傳輸速度的要求，主要由寬帶的主干傳輸網絡和用戶接入兩部分組成。其中后者起著更為關鍵的作用，即ftth(意思是光纖到戶)，作為光纖寬帶接入的最后環(huán)節(jié)，負責完成全光接入的重要任務，基于光纖寬帶的相關特性，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)光纖通信技術中的波分復用技術。即wdm，充分利用了單模光纖低損耗區(qū)的優(yōu)勢，獲得了大的帶寬資源。波分復用技術基于每一信道光波的頻率和波長不同等情況出發(fā)，把光纖的低損耗窗口規(guī)劃為許多個單獨的通信管道，并在發(fā)送端設置了波分復用器，將波長不同的信號集合到一起送入單根光纖中，再進行信息的傳輸，而接收端的波分復用器把這些承載著多種不同信號的、波長不同的光載波再進行分離。
4不斷發(fā)展的光纖通信技術
(1)光接入網通信技術的更進一步發(fā)展。現存技術上的接入網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)，而網絡中的光接入技術的應用使其成為了全數字化的，且高度集成的智能化網絡。
光接入網通信技術所要達到的主要目標有：最大程度的使維護費用得到降低，故障率得到明顯下降;可以用于新設備的開發(fā)和新收入的不斷增加；與本地網絡相結合，達到減少節(jié)點數目和擴大覆蓋面范圍的目的;通過光網絡的建立，為多媒體時代的到來做好準備;另外，可以最大化的利用光纖本身的一些優(yōu)勢特點。
(2)光纖通信技術中光傳輸與交換技術的融合一光接入網通信技術的后延?；谏鲜龉饨尤刖W通訊技術的成熟發(fā)展，網絡的核心架構己經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講也都早已進行了好幾代的更新。光接入網技術和光輸與交換技術的融合技術，前者較后者在技術應用上有了一些技術上改進，從而也就提高了全網的往前的進一步有效發(fā)展，但此項技術相對來講仍不成熟。
(3)新一代的光纖在光纖通信技術中的應用。傳統(tǒng)意義上的g.652單模光纖已經在長距離且超高速的傳送網絡發(fā)展中表現出了力不從心的缺點，新一代光纖的研發(fā)己成為當今務實之需，它也構成了新一代網絡基礎設施建設工作的一個重要組成部分。在目前普遍需求的干線網和城域網的背景下，基于不同的發(fā)展需要，己經發(fā)展出了兩種新一代光纖一非零色散光纖和全波光纖。
4光纖通信鏈路的現場測試
4.1光纖鏈路現場測試的目的光纖鏈路現場測試是安裝和維護光纖網絡的必要部分，是確保電纜支持網絡協議的一種重要方式。它的主要目的是遵循特定的標準檢測光纖系統(tǒng)連接的質量，減少故障因素以及存在故障時找出光纖的故障點，從而進一步查找故障原因。
4.2光纖鏈路現場測試標準
目前光纖鏈路現場測試標準分為兩大類：光纖系統(tǒng)標準和應用系統(tǒng)標準。（1）光纖系統(tǒng)標準：光纖系統(tǒng)標準是獨立于應用的光纖鏈路現場測試標準。對于不同光纖系統(tǒng)，它的測試極限值是不固定的，它是基于電纜長度、適配器和接合點的可變標準。目前大多數光纖鏈路現場測試使用這種標準。世界范圍內公認的標準主要有：北美地區(qū)的eia/tia—568—b標準和國際標準化組織的iso/iec11801標準等。（2）光纖應用系統(tǒng)標準：光纖應用系統(tǒng)標準是基于安裝光纖的特定應用的光纖鏈路現場測試標準。每種不同的光纖系統(tǒng)的測試標準是固定的。常用的光纖應用系統(tǒng)有：100base—fx、1000base—sx等。
4.3光纖鏈路現場測試過程
對于光纖系統(tǒng)需要保證的是在接收端收到的信號應足夠大，由于光纖傳輸數據時使用的是光信號，因此它不產生磁場，也就不會受到電磁干擾和射頻干擾，不需要對next等參數進行測試，所以光纖系統(tǒng)的測試不同于銅導線系統(tǒng)的測試。
在光纖的應用中，光纖本身的種類很多，但光纖及其系統(tǒng)的基本測試參數大致都是相同的。在光纖鏈路現場測試中，主要是對光纖的光學特性和傳輸特性進行測試。光纖的光學特性和傳輸特性對光纖通信系統(tǒng)的工作波長、傳輸速率、傳
輸容量、傳輸距離、信號質量等有著重大影響。但由于光纖的色散、截止波長、模場直徑、基帶響應、數值孔徑、有效面積、微彎敏感性等特性不受安裝方法的有害影響,它們應由光纖制造廠家進行測試,不需進行現場測試。
在eia/tia—568—b中規(guī)定光纖通信鏈路現場測試所需的單一性能參數為鏈路損失（衰減）。
（1）光功率的測試：對光纖工程最基本的測試是在eia的fotp-95標準中定義的光功率測試，它確定了通過光纖傳輸的信號的強度，還是損失測試的基礎。測試時把光功率計放在光纖的一端，把光源放在光纖的另一端。
（2）光學連通性的測試：光纖系統(tǒng)的光學連通性表示光纖系統(tǒng)傳輸光功率的能力。光纖系統(tǒng)的光學連通性是對光纖系統(tǒng)的基本要求，因此對光纖系統(tǒng)的光學連通性進行測試是基本的測試之一。通過在光纖系統(tǒng)的一端連接光源，在另一端連接光功率計，通過檢測到的輸出光功率可以確定光纖系統(tǒng)的光學連通性。當輸出端測到的光功率與輸入端實際輸入的光功率的比值小于一定的數值時，則認為這條鏈路光學不連通。進行光學連通性的測試時，通常是把紅色激光或者其他可見光注入光纖，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，在光纖輸出端的光功率就會下降或者根本沒有光輸出。
（3）光功率損失測試：光功率損失這一通用于光纖領域的術語代表了光纖鏈路的衰減。衰減是光纖鏈路的一個重要的傳輸參數,它的單位是分貝(db)。它表明了光纖鏈路對光能的傳輸損耗（傳導特性），其對光纖質量的評定和確定光纖系統(tǒng)的中繼距離起到決定性的作用。光信號在光纖中傳播時，平均光功率延光纖長度方向成指數規(guī)律減少。在一根光纖網線中,從發(fā)送端到接收端之間存在的衰減越大，兩者間可能傳輸的最大距離就越短。衰減對所有種類的網線系統(tǒng)在傳輸速度和傳輸距離上都產生負面的影響，但因為光纖傳輸中不存在串擾、emi、rfi等問題，所以光纖傳輸對衰減的反應特別敏感。
（4）光纖鏈路預算（olb）：光纖鏈路預算是網絡和應用中允許的最大信號損失量，這個值是根據網絡實際情況和國際標準規(guī)定的損失量計算出來的。一條完整的光纖鏈路包括光纖、連接器和熔接點，所以在計算光纖鏈路最大損失極限時，要把這些因素全部考慮在內。光纖通信鏈路中光能損耗的起因是由光纖本身的損耗、連接器產生的損耗和熔接點產生的損耗三部分組成的。但由于光纖的長度、接頭和熔接點數目的不定，造成光纖鏈路的測試標準不像雙絞線那樣是固定的，因此對每一條光纖鏈路測試的標準都必須通過計算才能得出。
雖然目前光通信的容量已經非常大，但仍有大量應用能力閑置，伴隨著社會經濟和科學技術的進一步發(fā)展，對信息的需求也會隨之增加，并會超過現在的網絡承載能力，因此我們必須進一步努力研究更加先進的光傳輸手段。因此，在經濟社會發(fā)展的推動下，光通信一定會有更加長久的發(fā)展。
[參考文獻]
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光纖通信題庫篇四
光纖通信技術
光纖即為光導纖維的簡稱。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,構成光纖通信的基本物質要素是光纖、光源和光檢測器。光纖除了按制造工藝、材料組成以及光學特性進行分類外,在應用中,光纖常按用途進行分類,可分為通信用光纖和傳感用光纖。傳輸介質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。
光纖通信就是利用光導纖維傳輸信號，以實現信息傳遞的一種通信方式。光導纖維通信簡稱光纖通信?？梢园压饫w通信看成是以光導纖維為傳輸媒介的“有線”光通信。實際上光纖通信系統(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：(1)通信容量大、傳輸距離遠。
(2)信號串擾小、保密性能好;(3)抗電磁干擾、傳輸質量佳。(4)光纖尺寸小、重量輕,便于敷設和運輸;(5)材料來源豐富,環(huán)境保護好，有利于節(jié)約有色金屬銅。(6)無輻射,難于竊聽,(7)光纜適應性強,壽命長。(8)質地脆，機械強度差。(9)光纖的切斷和接續(xù)需要一定的工具、設備和技術。(10)分路、耦合不靈活。(11)光纖光纜的彎曲半徑不能過?。?gt;20cm）(12)有供電困難問題。
就光纖通信技術本身來說，應該包括以下幾個主要部分:光纖光纜技術、光交換技術傳輸技術、光有源器件、光無源器件以及光網絡技術等。
光纖光纜技術
光纖技術的進步可以從兩個方面來說明: 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，即850nm(第一窗口)、1310nm(第二窗口)以及1550nm(第三窗口)。近幾年相繼開發(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水峰的全波窗口。這些窗口開發(fā)成功的巨大意義就在于從1280nm到1625nm的廣闊的光頻范圍內，都能實現低損耗、低色散傳輸，使傳輸容量幾百倍、幾千倍甚至上萬倍的增長。這一技術成果將帶來巨大的經濟效益。另一方面是特種光纖的開發(fā)及其產業(yè)化，這是一個相當活躍的領域。
光復用技術
復用技術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傳輸多路不同信號而互不干擾的技術。光復用技術種類很多，其中最為重要的是波分復用(wdm)技術和光時分復用(otdm)技術。光波分復用(wdm)技術是在一芯光纖中同時傳輸多波長光信號的一項技術。其基本原理是在發(fā)送端將不同波長的光信號組合起來，并耦合到光纜線路上的同一根光纖中進行傳輸，在接收端將組合波長的光信號分開，并作進一步處理，恢復出原信號后送入不同的終端。波分復用當前的商業(yè)水平是273個或更多的波長，研究水平是1022個波長(能傳輸368億路電話)，近期的潛在水平為幾千個波長，理論極限約為15000個波長(包括光的偏振模色散復用，opdm)。而光時分復用(otdm)技術指利用高速光開關把多路光信號在時域里復用到一路上的技術。光時分復用(otdm)的原理與電時分復用相同，只不過電時分復用是在電域中完成，而光時分復用是在光域中進行，即將高速的光支路數據流(例如10gbit/s，甚至40gbit/s)直接復用進光域，產生極高比特率的合成光數據流。
光放大技術
光放大器的開發(fā)成功及其產業(yè)化是光纖通信技術中的一個非常重要的成果，它大大地促進了光復用技術、光孤子通信以及全光網絡的發(fā)展。顧名思義，光放大器就是放大光信號。在此之前，傳送信號的放大都是要實現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現光信號放大。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。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制作成的光放大器，即大功率的激光注入光纖后，會發(fā)生非線性效應。喇曼散射。在不斷發(fā)生散射的過程中，把能量轉交給信號光，從而使信號光得到放大。由此不難理解，喇曼放大是一個分布式的放大過程，即沿整個線路逐漸放大的。其工作帶寬可以說是很寬的，幾乎不受限制。這種光放大器已開始商品化了，不過相當昂貴。半導體光放大器(s0a)一般是指行波光放大器，工作原理與半導體激光器相類似。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用了，但產量很小。
光交換技術
光交換技術是指不經過任何光／電轉換，在光域直接將輸入光信號交換到不同的輸出端。目前已見報道的光交換技術的交換方式主要可以分為，空間分光交換方式，時分光交換方式，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)點組成可控的門陣列開關, 通過控制交換節(jié)點的狀態(tài)可實現使輸入端的任一信道與輸出端的任一信道連接或斷開,完成光信號的交換。時分光交換方式的原理與現行電子學的時分交換原理基本相同, 只不過它是在光域里實現時隙互換而完成交換的。在光時分復用系統(tǒng)中, 可采用光信號時隙互換的方法實現交換。在光波分復用系統(tǒng)中, 則可采用光波長互換(或光波長轉換)的方法來實現交換。光波長互換的實現是通過從光波分復用信號中檢出所需的光信號波長, 并將它調制到另一光波長上去進行傳輸。光a tm 交換是以a tm 信元為交換對象的技術, 它引入了分組交換的概念, 即每個交換周期處理的不是單個比特的信號, 而是一組信息。光atm 交換技術已用在時分交換系統(tǒng)中, 是最有希望成為吞吐量達tb?s 量級的光交換系統(tǒng)。碼分光交換, 是指對進行了直接光編碼和光解碼的碼分復用光信號在光域內進行交換的方法。自由空間光交換可以看作是一種空分光交換, 它是通過在空間無干涉地控制光的路徑來實現的。由于各種光交換技術都有其獨特的優(yōu)點和不同的適應性, 將幾種光交換技術合適地復合起來進行應用能夠更好地發(fā)揮各自的優(yōu)勢, 以滿足實際應用的需要。已見介紹的復合型光交換主要有:(1)空分?時分光交換系統(tǒng);(2)波分?空分光交換系統(tǒng);(3)頻分?時分光交換系統(tǒng);(4)時分?波分?空分光交換系統(tǒng)等 光纖通信技術的發(fā)展趨勢
(一)向超高速系統(tǒng)的發(fā)展。從過去20多年的電信發(fā)展史看，網絡容量的需求和傳輸速率的提高一直是一對主要矛盾。傳統(tǒng)光纖通信的發(fā)展始終按照電的時分復用(tdm)方式進行，每當傳輸速率提高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)的經濟效益大致按指數規(guī)律增長，這就是為什么光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率在過去20多年來一直在持續(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年時間里增加了2000倍，比同期微電子技術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。采用電的時分復用系統(tǒng)的擴容潛力已盡，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)實現光聯網。上述實用化的波分復用系統(tǒng)技術盡管具有巨大的傳輸容量，但基本上是以點到點通信為基礎的系統(tǒng)，其靈活性和可靠性還不夠理想。
(四)新一代的光纖。近幾年來隨著ip業(yè)務量的爆炸式增長，電信網正開始向下一代可持續(xù)發(fā)展的方向發(fā)展，而構筑具有巨大傳輸容量的光纖基礎設施是下一代網絡的物理基礎。
(五)光接入網。過去幾年間，網絡的核心部分發(fā)生了翻天覆地的變化，無論是交換，還是傳輸都已更新了好幾代。不久，網絡的這一部分將成為全數字化的、軟件主宰和控制的、高度集成和智能化的網絡。
光纖通信題庫篇五
光纖通信技術及其發(fā)展趨勢
摘要：光纖通信技術是目前通信行業(yè)應用的主要技術，光纖通信跟傳統(tǒng)通信方式比較具有很強的優(yōu)勢，在通信網絡中已得到廣泛應用。光纖通信技術作為信息技術的重要支撐平臺，在未來信息社會中將起到十分重要的作用。
關鍵詞：光纖通信技術 優(yōu)勢 光纖到戶 全光網絡
中圖分類號：tp39 文獻標識碼： a 文章編號：1007-9416(2011)07-0025-01
近年來隨著傳輸技術和交換技術的不斷進步，核心網已經基本實現了光纖化、數字化和寬帶化。隨著業(yè)務的迅速增長和多媒體業(yè)務的日益豐富，使得用戶住宅網的業(yè)務需求也不只局限于原來的語音業(yè)務，數據和多媒體業(yè)務的需求已經成為不可阻擋的趨勢，現有的語音業(yè)務接入網越來越成為制約信息高速公路建設的瓶頸，成為發(fā)展寬帶綜合業(yè)務數字網的障礙。
1、光纖通信技術
光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸的通信方式。在光纖通信系統(tǒng)中，作為載波的光波頻率比電波的頻率高得多，而作為傳輸介質的光纖又比同軸電纜或導波管的損耗低得多，所以說光纖通信的容量要比微波通信大幾十倍，圖1為光纖結構圖。
2、光纖通信技術優(yōu)勢
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，采用密集波分復用術實現的多波長傳輸系統(tǒng)的傳輸速率已經達到單波長傳輸系統(tǒng)的數百倍。巨大的帶寬潛力使單模光纖成為寬帶綜合業(yè)務網的首選介質。
2.2 損耗低，中繼距離長
目前，實用的光纖通信系統(tǒng)使用的光纖多為石英光纖，此類光纖損耗可低于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構成的系統(tǒng)長得多。
2.3 抗電磁干擾能力強
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。與之相聯系的一個重要特性是光波導對電磁干擾的免疫力，它是一種非導電的介質，交變電磁波在其中不會產生感生電動勢，即不會產生與信號無關的噪聲。這樣，就是把它平行鋪設到高壓電線和電氣鐵路附近，也不會受到電磁干擾。這一點對于強電領域(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、重量輕、柔軟、易于鋪設
光纖的芯徑很細，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，而標準同軸電纜為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題，節(jié)約了地下管道建設投資。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，光纖通信與電通信不同，由于光纖的特殊設計，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套，這些均是不透光的，因此，泄漏到光纜外的光幾乎沒有。更何況長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一般不會泄漏，因此電通信中常見的線路之間的串話現象也可忽略。
3、光纖通信技術在接入網的應用
目前萊蕪市所用的接入網技術為adsl，其全稱是asymmetric digital subscriber,中文意思是“非對稱數字用戶線路”。它以普通電話線路做為傳輸介質，既在普通雙絞銅線上實現下行高達8mbit/b傳輸速度;上行高達640kbit/s的傳輸速度，但這種技術不能滿足人們對上網速度越來越高需求。
3.1光纖接入網的優(yōu)勢
接入網采用無線網絡是未來通信行業(yè)的發(fā)展趨勢，但無線接入網仍需要光纖網絡的支撐，其優(yōu)勢體現為:
首先，通信網在一開始采用的是金屬線纜，銅纜網的故障率很高，維護運行成本很高，而采用光接入后，每年的維護運行和供給成本可以比傳統(tǒng)銅纜網每線大約節(jié)約400元，對于一億用戶相當于每年節(jié)約400億元，而且其故障率也大大降低。
其次，對于新業(yè)務的發(fā)展，特別是多媒體和寬帶新業(yè)務，能夠加強企業(yè)的競爭力，增加新業(yè)務的收入，同時可以補償建設光用戶接入網所需的投資，最后，光接入網可以滿足用戶希望較快提供業(yè)務，改進業(yè)務質量和可用性的要求，也可以節(jié)約地下管道空間，延長傳輸覆蓋距離，總之，采用光接入網能夠解決通信行業(yè)發(fā)展的瓶頸問題。
3.2 光纖通信技術發(fā)展的制約因素
銅纜網傳輸的是電子信號，交換采用的是電子交換機，現在，通信網絡大部分都是光纖，傳輸的為光信號，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濟，目前ason-自動交換光網絡的開發(fā)緩解了這一問題，但對大容量光開關的開發(fā)也迫在眉睫。
目前為止我國的光纜技術有了很大的發(fā)展，從光進銅退開始，公司采用了多個廠家的光纜，國內生產光纜的廠家大約有200家，但其產品單一，很少具有自主知識產權，技術含量較低，競爭力不強，有關資料顯示，自1997年截止到2010年我國光纜專利的申請只占國外同期專利申請的20%，而光核心技術只占國外的10%。這些數據顯示我國與國外在光纖技術發(fā)展上差距較大，我國作為世界第二光纜大國，應該把發(fā)展自主知識產權的技術作為重中之重。
4、結語
從光纖通信問世到現在，光傳輸的速率以指數增長，光傳輸的速率在過去的十幾年中大約提高了100倍。層出不窮的光通信新技術將成為市場復蘇的源泉，隨著光纖網絡從骨干網的擴建到接入網、城域網的擴散以及向用戶駐地網的不斷延伸，光纖網絡市場必將增長。
參考文獻
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