光纖通信調研報告光纖通信綜述報告

前言：孫老師，您好！在您給我們從光纖的歷史、光纖通信的特點、光纖通信的應用給我們介紹了光纖通信之后，我對光纖通信有了一個更深層次的認識，也引發了我對光纖通信的興趣，下面就是我結合您給我們講的知識和我課外了解、收集的材料寫的關于光纖通信的綜述報告。

摘要：光纖通信技術（opticalfibermunications）從光通信中脫穎而出,已成為現代通信的主要支柱之一,在現代電信網中起著舉足輕重的作用。光纖通信作為一門新興技術,其近年來發展速度之快、應用面之廣是通信史上罕見的,也是世界新技術革命的重要標志和未來信息社會中各種信息的主要傳送工具。

一、光纖通信的發展史

1、世界光纖通信發展史

光纖的發明，引起了通信技術的一場革命，是構成21世紀即將到來的信息社會的一大要素。

1966年出生在中國上海的英籍華人高錕，發表論文《光頻介質纖維表面波導》，提出用石英玻璃纖維（光纖）傳送光信號來進行通信，可實現長距離、大容量通信。1970年損失為20db/km的光纖研制出來了。據說康寧公司花費3000萬美元，得到30米光纖樣品，認為非常值得。這一突破，引起整個通信界的震動，世界發達國家開始投入巨大力量研究光纖通信。

1976年，美國貝爾實驗室在亞特蘭大到華盛頓間建立了世界第一條實用化的光纖通信線路，速率為45mb/s。

在上世紀70年代末，大容量的單模光纖和長壽命的半導體激光器研制成功。光纖通信系統開始顯示出長距離、大容量無比的優越性。

1996年wdm技術取得突破，貝爾實驗室發展了wdm技術，美國mci公司在1997年開通了商用的wdm線路。光纖通信系統的速率從單波長的2.5gb/s和10gb/s爆炸性地發展到多波長的tb/s傳輸。當今實驗室光系統速率已達10tb/s，幾乎是用之不盡的，所以它的前景輝煌。

2、中國光纖通信發展史

1973年，世界光纖通信尚未實用。郵電部武漢郵電科學研究院（當時是武漢郵電學院）就開始研究光纖通信。由于武漢郵電科學研究院采用了石英光纖、半導體激光器和編碼制式通信機正確的技術路線，使我國在發展光纖通信技術上少走了不少彎路，從而使我國光纖通信在高新技術中與發達國家有較小的差距。

1978年改革開放后，光纖通信的研發工作大大加快。上海、北京、武漢和桂林都研制出光纖通信試驗系統。

1982年郵電部重點科研工程“八二工程”在武漢開通。該工程被稱為實用化工程，要求一切是商用產品而不是試驗品，要符合國際ccitt標準，要由設計院設計、工人施工，而不是科技人員施工。從此中國的光纖通信進入實用階段。

在20世紀80年代中期，數字光纖通信的速率已達到144mb/s，可傳送1980路

電話，超過同軸電纜載波。

2014年3.2tbps超大容量的光纖通信系統在上海至杭州開通，是至今世界容量

最大的實用線路。

二、光纖通信的原理及其優點

光纖通信的原理是：在發送端首先要把傳送的信息變成電信號，然后

調制到激光器發出的激光束上，使光的強度隨電信號的幅度變化而變化，并

通過光纖發送出去；在接收端，檢測器收到光信號后把它變換成電信號，經解調后

恢復原信息．

光纖通信之所以發展迅猛,主要緣于它具有以下優點:

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。

信號串擾小、保密性能好;

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。

光纖尺寸小、重量輕,便于敷設和運輸;

材料豐富,環境保護好，有利于節約有色金屬銅。

無輻射,難于竊聽,因為光纖傳輸的光波不能跑出光纖以外。

光纜適應性強,壽命長。

質地脆，機械強度差。

三、光纖通信的應用

·公用網：市話局間中繼、長途干線系統（國際、一級、二級）、移動網

·專用網：鐵道、電力、軍事、石油、高速、金融、公安等

·廣電網：hfc圖像傳輸（catv）

·計算機網：wan、man、frn、ddn

·用戶接入網：fttc、fttb、ftth、ftto

四、光通信器件的介紹

光通信器件是光通信的關鍵部分，分為有源器件、無源器件，其中有源器件包

括激光器及組件、光纖放大器（以摻鉺光纖放大器為主）、發送器、接收器等；無源

器件可分為波分復用器、光開關、連接器、衰減器、準直器隔離器等。

。

五、光纖通信的發展趨勢及前景

（1）新一代光纖：隨著社會發展的需要已經出現了兩種不同的新型光纖，即非零色散光纖（g.655）

和全波光纖。

（2）超高速系統：傳統光纖通信的發展始終按照電的時分復用（tdm）方式進行，而如今要滿足

社會發展需要，光纖通信應該按照光的時分復用方式進行。

（3）超大容量wdm系統：如果將多個發送波長適當錯開的光源信號同時在一路光纖上傳送，則可

大大增加光纖的信息傳輸容量，這就是波分復用的基本思路。

（4）全光網絡：wdm波分復用技術的實用化，提供了利用光纖帶寬的有效途徑，使大容量光纖傳

輸技術取得了突破性進展。點到點之間的光纖傳輸容量的提高，為高速大容量寬帶綜合業務網的

傳輸提供了有效途徑，而傳輸容量的飛速增長對現存看交換系統的發展產生了壓力。全光網絡是

指信號只是在進出網絡時才進行電/光和光/電的變換，而在網絡中傳輸和交換的過程中始終以光

的形式存在。因為在整個傳輸過程中沒有電的處理，所以pdh、sdh、atm等各種傳送方式均

可使用，提高了網絡資源的利用率。

六、感悟

光纖通信的應用給人們帶來了一場信息的革命。是整個社會進入了一個信息高速發展的時代。而

光纖通信帶給我們的不僅僅是高速，還有更為客觀的前景，它將帶給我們無盡的方便。電話網絡系統，電視網絡系統和計算機網絡系統在不遠的未來，即將由光纖通信的發展而更好的結合，那將是光纖通信給人們帶來的第二次震撼。

致謝：通過您富有激情的講解，我更深刻的了解到光纖通信相關的技術和發展前景，謝謝您，

孫老師！

課程綜述

課程名稱光纖通信任課教師張倩班級07通信一班姓名王倩學號0705071035日期2014年11月11日

第五章：

1.光纖通信是以光波為載波、光導纖維（簡稱光纖）為傳輸媒質的一種通信方式。光纖通信的特點：①傳輸頻帶寬，通信容量大。②傳輸損耗低，中繼距離長。

③抗電磁干擾。④保密性強，無串話干擾。⑤線徑細（0.1mm），重量輕。⑥資源豐富。光纖的分類:（1）根據光纖橫截面上折射率分布的不同，分為階躍型光纖和漸變型光纖。

（2）根據光纖中傳輸模式（模式是指電磁場的分布形式）數量的不同，分為單模光纖和多模光纖。

光纖的傳輸特性：（1.損耗：光波在光纖中傳輸，光功率隨著傳輸距離的增加而減小，這種現象稱為光纖的傳輸損耗。光纖的傳輸損耗是影響系統傳輸距離的重要因素。光纖自身的損耗主要有吸收損耗和散射損耗。此外，光源與光纖的耦合損耗、光纖之間的連接損耗等也是光纖傳輸損耗的因素。

（2.色散：光脈沖信號經光纖傳輸，到達輸出端會發生時間上的展寬，這種現象稱為色散。色散的大小用時延差（δτ）表示。

光纖的色散主要有模式色散、材料色散和波導色散。

3.光纖通信系統的組成：光發射端機、光纖、光中繼器、光接收端機組成。

光中繼器的功能：re-amplifying再放大（光放大器的功能）；re-timing再定時（消除時間抖動）；re-shaping再整形（消除波形畸變）

通過這3個r，得到接近于發射端的光信號的copy，從而延長傳輸距離，提高信號質量。波分復用系統的概念：wdm在一芯光纖中同時傳輸多波長光信號。

兩種形式：1、.雙纖單向傳輸：單向wdm是指所有光波長同時在一根光纖上沿同一方向傳送2、.單纖雙向傳輸：雙向是指不同光波長在一根光纖上同時向兩個不同的方向傳輸，但是兩個方向所用的波長相互分開，以實現兩個方向的全雙工通信。

4.階躍型光纖和漸變型的區別：階躍型光纖：單包層光纖，纖芯和包層折射率都是均勻分布，折射率在纖芯和包層的界面上發生突變；漸變型光纖：單包層光纖，包層折射率均勻分布，纖芯折射率隨著纖芯半徑增加而減少，是非均勻連續變化的；

5.簡述光纖的導光原理：是利用了光的全反射的原理。因光在不同物質中的傳播速度是不同的，所以光從一種物質射向另一種物質時，在兩種物質的交界面處會產生折射和反射。而且，折射光的角度會隨入射光的角度變化而變化。當入射光的角度達到或超過某一角度時，折射光會消失，入射光全部被反射回來，這就是光的全反射。不同的物質對相同波長光的折射角度是不同的（即不同的物質有不同的光折射率），相同的物質對不同波長光的折射角度也是不同。光纖通訊就是基于以上原理而形成的。

6.edfa：edfa是英文“erbium-dopedopticalfiberamplifer”的縮寫,意即摻鉺光纖放大器。edfa的應用形式

中繼放大器：置于光纖線路中，用于延長傳輸距離。

前置放大器：置于光接收機前，用于放大微弱光信號。

后置放大器：置于光發射機后，用于提高發射光功率

7.光發射機和光接收機的作用：

光發射機是實現電/光轉換的光端機。由光源、驅動器、調制器和控制電路組成。

其功能是將來自于電端機的電信號對光源發出的光波進行調制，成為已調光波，然后再將已調的光信號耦合到光纖或光纜去傳輸。

光接收機是實現光/電轉換的光端機。它由光檢測器和光放大器組成。

其功能是將光纖或光纜傳輸來的光信號，經光檢測器轉變為電信號，然后，再將這微弱的電信號經放大電路放大到足夠的電平，送到接收端。

光纖通信課堂題目

1.sdh有一套標準化的信息結構等級，稱為同步傳送模塊stm-n。

2.準同步數字體系的幀結構中，如果沒有足夠的運行和維護。

3.sdh中stm-1的速率是

4.sdh中stm-4的速率是

5.常用的sdh設備有：終端復用器、再生器和數字交叉連接設備等。

6.在sdh幀結構中，au指針處于幀結構左側1-9n

7.pdh復用成sdh信號必須經過映射、定位、復用三個步驟。

8.

9.我國采用的pdh信號的基群是。

10.stm-4傳輸一幀所用的時間為125u/s

11.stm-n信號一幀的字節數為12.對stm-1信號來說，每秒可傳的幀數為

1.什么叫自愈？二纖雙向通道專用保護環是怎么實現自愈的？

2.sdh的優點？136頁

3.什么是段開銷？它可分為哪兩部分？138頁

143頁

1、什么是光纖色散？光纖色散主要有幾種類型？其對光纖通信系統有何影響？

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。

2、分別說明g.652、g.653光纖的性能及應用。

g.652稱為非色散位移單模光纖，也稱為常規單模光纖，其性能特點是：在1310nm波長處的色散為零。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/。這種光纖工作波長即可選在1310nm波長區域，又可選在1550nm波長區域，它的最佳工作波長在1310nm區域。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區域。它非常適合于長距離單信道光纖通信系統

光纖通信

通信工程中常用光源的生產廠家有北京凱德瑞福通信設備有限公司，fiber公司，濟南天秦洋通信設備有限公司，南京中儀電力通信設備有限公司，北京恒基百通科技發展有限公司等。而在價格上光源則差距很大，有垂直腔面發射激光器（vcsels），成本很低（1.25gb/s10多美元），波導腔邊發射激光器，其價格為數百至數千美元不等，10gb/sdfb+ea激光器（$1000-3000），244gb/svcsel（$5-15）,還有622mb/sfp腔激光器（￥1000-3000）。性能方面，由于光纖通信系統中的傳輸媒介是光纖，因此，作為光源的發光器件，應滿足以下基本要求：1.體積小，發光面積應與光纖芯徑的尺寸相匹配，而且光源和光纖之間應有較高的耦合效率。2.發射的光波波長應適合光纖的兩個低損耗波段，即短波長0.8~0.9um和波長1.2~1.6um。3.可以直接進行光強度調制，而且與調制器的連接應該是很方便的。4.可靠性高，工作壽命長，穩定性好，互換性好。5.發射的光功率應足夠大，并且響應速度要快。6.溫度特性要好。當溫度變化時，其輸出光功率及工作波長的變化在允許的范圍內。應用方面，光源器件是光纖通信設備的核心，它的作用時間電信號轉換成光信號。光纖通信中常用的光元器件有半導體激光二極管（ld，或稱半導體激光器）和半導體發光二極管（led）兩種。

光檢測器的生產廠家有湖南省光沖灣通信技術有限公司，寧波羅誠光電通信設備有限公司，夏普電子（上海）有限公司，本子電子（深圳）有限公司。光檢測器的價格十分便宜，在性能及應用上，adp與pin還是有很大區別的。性能方面，apd的用途取決于許多性能指標。主要的幾個性能指標為量子效率（表示apd吸收入射光子并產生原始載流子的效率）和總漏電流（為暗電流、光電流與噪聲之和）。暗電噪聲包括串聯和并聯噪聲，其中串聯噪聲為霰彈噪聲，它大致正比于apd的電容，而并聯噪聲則與apd的體暗電流和表面暗電流的波動有關。此外，