光纤通信技术试卷

光纤通信技术试卷（精选8篇）

1.光纤通信技术试卷 篇一

《光纤通信导论》习题

1、填空题

* 光纤通信是以 为载频，以 为传输介质的通信方式。* 1966年7月，英籍华人 博士从理论上分析证明了用光纤作为传输介质以实现光通信的可能性；1960年7月，美国科学家 发明了红宝石激光器。

* 光纤通信系统的短波长窗口为，长波长窗口为。* 光纤通信系统的通信窗口波长范围为。

* 在光通信发展史上，和 两个难题的解决，开创了光纤通信的时代。

* 光纤的导光原理与结构特性可用 理论与 理论两种方法进行分析。

* 单模光纤中不存在 色散，仅存在 色散，具体来讲，可分为 和。

* 光纤色散参数的单位为，表示两个波长间隔为 的光波传输 后到达时间的延迟

* 对纯石英光纤，在λ= 处，色散参数D=DM+DW=0，这个波长称为。

* 在单模光纤中，由于光纤的双折射特性使两个正交偏振分量以不同的群速度传输，也将导致光脉冲展宽，这种现象称为 色散。* 单模传输条件是归一化参量V。* 允许单模传输的最小波长称为。

* 数值孔径（NA）越大，光纤接收光线的能力就越，光纤与光源之间的耦合效率就越

* 光缆大体上都是由、和 三部分组成的。* 常用的光缆敷设方式有、和 等几种。* 按缆芯结构的不同，工程中常用的光缆分为 式、式、式三种类型。

* 光缆线路的“三防”是指：、与。* 光缆的型号是由_________和________两部分组成的。* 在半导体中，费米能级差必须超过 才能发生粒子数反转。* 半导体光源的核心是。

* LD是一种 器件，它通过 发射发光，具有输出功率、输出光发散角、与单模光纤耦合效率、辐射光谱线 等优点。

* 衡量光接收机性能优劣的主要技术指标是、、及。

* 光无源器件是指不需要 就可工作的器件。

* 工程中常用的活动连接器的类型有、和 三种。* 光纤与光纤的连接方法有两大类，一类是，另一类是。* 光衰减器有 和 两种。

* 掺铒光纤放大器采用 作为增益介质，在泵浦光激发下产生，在信号光诱导下实现。

* 掺铒光纤放大器的三种泵浦方式分别是：、和。

* 掺铒光纤放大器的三种应用方式分别是：、和。

* 拉曼光纤放大器利用了光纤传输的。* STM-1的速率是，STM-N的速率是 * SDH传送一帧需 μs，每秒传送 帧。

* 光波分复用的类型包括、和 三类。* 光纤通信系统的设计方法包括 和 二种。

* 光纤通信系统中继距离的计算过程中，分为 预算和 预算两种。

2、简答题

必须掌握的概念

* 光纤通信为什么能够成为一种主要的通信方式？

* 光纤通信系统由哪几部分组成？并说明各部分在系统中所完成的功能。* 现有光纤通信使用的光波长有哪几种？对应的频率是多少？它们在整个电磁波谱中处在什么位置？

* 光纤通信系统采用怎样的光源？这类光源具有什么优点？ * 什么是直接调制？什么是间接调制？各有何特点

* 常用的光无源器件有哪些？ * 对光纤连接有哪些技术要求？ * 简述光衰减器的工作原理及作用 * 简述光隔离器的工作原理及作用 * 简述光开关的工作原理及用途 * 光纤活动连接器的结构 * 光环形器的工作原理及特点

* 光环形器在单纤双向光纤通信中的应用

* 光环形器在色散补偿方面的应用 * 光环形器在上下话路系统中应用 * 为何光纤通信中要进行色散补偿

* 应用于商用系统的波分复用器有哪几种？有何特点？

* 光放大器分为哪几类？ * 简述掺铒光纤放大器的优点 * 简述掺铒光纤放大器（EDFA）的基本结构及其放大原理

* EDFA在光纤通信中的主要应用 * EDFA中掺铒光纤结构及其光场分布 * EDFA的泵浦波长 * EDFA中的3dB饱和增益 * DWDM的优特点 * 设计一个DWDM系统

* 为何DWDM系统中需EDFA * 光纤光栅的结构特点和制造原理及方法应用 * 光纤光栅有那两大结构特点，各对应什么法 * 如向用光纤光栅和环形器构成的多波长分插复用器

* 干涉滤波片型波分复用器 * 光纤光栅和环形器构成的波分复用器 * 光发射机基本组成及方框图 * 数字光发射机的功能 * 光接收机中对光检测器的要求 * mBnB码

* “码字数字和”(WDS)* 准同步数字系列(PDH)* 同步数字系列(SDH)* 与PDH相比SDH具有的特点 * SDH网络的主要特点是？ * SDH网络的网元设备有哪些？ * SDH帧结构

3、计算题

 阶跃折射率分布的光纤的芯径d=2a为100μm，折射率n1=1.458，包层的折射率n2=1.450，在该光纤中传输的光波的波长λ=850nm。

（1）计算该光纤的V参数？

（2）估算在该光纤内传输的模式数量是多少？（3）计算该光纤的数值孔径？

（4）计算该光纤单模工作的波长？（考试试卷A卷计算题）

 已知均匀光纤纤芯的折射率为n1=1.5，相对折射率差△=0.01，芯半径a=25μm，试求：

（1）LP01、LP02、LP11和LP12模的截止波长各为多少？

（2）若λ0=1μm，光纤的归一化频率V以及其中传输的模式数量M各等于多少

 均匀光纤，若n1=1.5，λ0=1.3μm，试计算：

（1）若△=0.25，为了保证单模传输，其纤芯半径应取多大？（2）若取a=5μm，为了保证单模传输，△应取多大？

2.光纤通信技术试卷 篇二

在光纤通信广泛应用的环境下, 对光纤的研究也显得越来越重要, 本文介绍了光纤的一些结构特性, 着重对光纤的色散和光纤损耗进行了分析讨论。

1 光纤类型和传输原理

1.1 光纤类型

光纤的种类很多, 这里只讨论作为信息传输波导用的由高纯度石英制成的光纤, 实用

光纤主要有三种基本类型, 分别为:突变型多模光纤, 渐变型多模光纤, 单模光纤。突变型多模光纤一般纤芯直径为2α=50-80μm, 光线以折线形状沿纤芯中心轴线方向传播, 特点是信号畸变大。渐变型多模光纤一般纤芯直径为2α=50μm, 光纤以正弦形状沿纤芯中心轴线方向传播, 特点是信号畸变小。单模光纤的纤芯直径只有8-10μm, 光线以直线形状沿纤芯中心轴线方向传播, 因为这种光纤只能传输一个模式, 所以称为单模光纤, 其信号畸变很小。

为调整工作波长或改善色散特性, 也可以设计一些结构复杂的特种单模光纤, 常用的三种为[2]:双包层光纤, 三角芯光纤, 椭圆芯光纤。双包层光纤分布像W形, 又称为W型光纤。这种光纤有两个包层, 内包层直径2α'与纤芯直径2α的比值α'/α≤2。适当选取纤芯, 外包层和内保持的折射率n1, n2和n3, 调整a值, 可以得到在1.3-1.6μm之间色散变化很小的色散平坦光纤。三角芯光纤折射率分布呈三角形, 这是一种改进的色散以为光纤, 这种光纤在1.55μm有微量色散, 有效面积较大, 适合于密集波分复用和孤子传输的长距离系统使用。椭圆芯光纤折射率分布呈椭圆形, 这种光纤具有双折射特性, 即两个正交偏振模的传输常数不同。强双折射特性能使光保持其偏振状态, 因而又称为双折射光纤或偏振保持光纤。

以上各种特征不同的光纤, 其用途也不同。突变型多模光纤信号畸变大, 相应的带宽距离积只有10-30MHzkm, 只能用于小容量 (8Mb/s以下) 短距离 (几千米内) 系统。渐变型多模光纤的带宽距离积可达1-2G MHzkm, 适用于中等容量 (34-140Mb/s) 中等距离 (10-20km) 系统。大容量 (622Mb/s-2.5Gb/s) 长距离 (30km以上) 系统要用单模光纤。特种单模光纤能大幅度提高光通信系统的水平, 随着高速高容量远距离通信的需求, 现在光纤通信系统都采用的是单模光纤传输。

1.2 光纤传输原理

要详细描述光纤传输原理, 需要求解由麦克斯韦方程组导出的波动方程。这里只简单说明理论原理。

光传播定律认为, 从不同光源发出的光线, 以不同的方向通过介质某点时, 各光线彼此互不影响, 好像其他光线不存在似的。光的直线传播和折射、反射定律认为, 光在各向同性的均匀介质 (折射率n不变) 中, 光线按直线传播。光在传播中遇到两种不同介质的光滑界面时, 光发生反射和折射现象。光在均匀介质中的传播速度为:V=c/n, 式中c是光在真空中的传播速度;n是介质的折射率。反射定律为反射线位于入射线和法线所决定的平面内, 反射线和入射线处于法线的两侧, 反射角等于入射角。折射定律为折射线位于入射线和法线所决定的平面内, 折射线和入射线位于法线的两侧。光在传播过程中, 若从一种介质传播到另一种介质的交界面时, 因两种介质的折射率不等, 将会在交界面上发生反射和折射现象。一般将折射率较大的介质称为光密媒质, 折射率小的称为光疏媒质。为了保证光信号在光纤中能进行远距离传输, 一定要使光信号在光纤中反复进行全反射, 才能保证衰减最小, 色散最小, 到达远端。实现全反射的两个条件为:一定要使光纤纤芯的折射率n1大于光纤包层的折射率n2;射入光纤的光线向纤芯到包层界面入射时, 入射角应大于临界角。

2 光纤传输特性

光信号经光纤传输后要产生损耗和畸变, 因而输出信号和输入信号不同。对于脉冲信号, 不仅幅度减小, 而且波形要变宽。信号产生畸变的主要原因是光纤中存在色散[3]。损耗和色散是光纤最重要的传输特性。损耗限制系统的传输距离, 色散则限制系统的传输带宽。

2.1 光纤色散

这里主要讨论的是单模光纤的色散。理想单模光纤没有模式色散, 只有材料色散和波导色散。材料色散和波导色散常简称色散, 它是传播时间随波长变化产生的结果。

由于纤芯和包层的相对折射率差Δ<<1, 即n1≈n2, 基模HE11的传输常数

其中

V为归一化频率,

参数b在0和1之间。

由式2.1可以推导出单位长度光纤的时间延迟:

c为光速, K=2π/λ, λ为光波长。经过合理简化, 的到单位长度的单模光纤色散系数为:

其中的值由实验确定, SiO2材料的

当λ=1273nm时, M2 (λ) =0。式2.2的第二项为波导色散, 其中δ= (n3-n2) / (n1-n3) , 是W型单模光纤的结构参数, 当δ=0, 相当于常规单模光纤。

2.2光纤损耗

由于损耗的存在, 在光纤中传输的光信号, 其幅度都会减小。一般条件下, 在光纤内传输的光功率P随距离z的变化, 可以表示为::为损耗系数。设长度为L (km) 的光纤, 输入光功率为Pi, 输出光功率为:P0=Piexp (-αL) , α的单位是d B/km, 由上式得衰减系数为

3 一种光纤色散的测量方法

光纤色散测量具有相移法, 脉冲时延法和干涉法等。这里介绍下相移法。

用角频率为ω的正弦信号调制的光波, 经长度为L的单模光纤后, 其时间延迟τ取决于光波长λ。不同时间延迟产生不同的相位ф。波长为λ1和λ2的受调制光波, 分别通过被测光纤, 由Δλ=λ2-λ1产生的时间延迟差为Δτ, 相位移为Δф, 根据公式2.2, 长度为L的光纤总色散为:用Δλ=Δф/ω代入上式, 的到光纤色散系数

相移法光纤色散测量系统的框图如图1所示:

高稳定度的振荡器产生的正弦信号调制光源, 输出光经光纤传输和光检测器放大后, 由相位计测出相位。可变波长的光源可以由发光管 (LED) 和波长选择器组成, 也可以由不同中心波长的激光器 (LD) 组成。

摘要：随着光纤通信系统发展, 光纤的特性对系统影响的研究越来越深入, 本文对光纤通信系统中的光纤进行了分析, 讨论了光纤传输原理和光纤色散, 光纤损耗对系统的影响, 最后介绍一种光纤色散的测试方法。

关键词：光纤通信,光纤,色散,损耗

参考文献

[1]毛谦.我国光纤通信技术发展的现状和前景[J].电信科学, 2006, 8:1-4.

[2]赵灵基.各种单模光纤特性的比较[J].光通信研究, 1984, 30:14-22.

3.光纤通信技术分析 篇三

关键词:光波;分复用;技术

中图分类号:TN711.1 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2010) 03-0006-01

Optical Fiber Communication Technology Analysis

Qiu Gang

(Harbin Weike Technology Co., Ltd, Harbin 150000,China)

Abstract:This paper describes an overview of dense optical wavelength division multiplexing system , the system's testing requirements, the structure of tunable optical filters, and portable spectrum analyzer measuring instruments and related prospects.

Keywords:Optical Wavelengthl;Division Multiplexing;Technology

一、密集光波分复用系统

DWDM系统主要由光合波器、光分波器和掺铒光纤放大器(EDFA)组成。其中EDFA的作用是由比信号波长低的高能量光泵源将能量辐射进一段掺铒光纤中,当载有净负荷的光波通过此段光纤一起传播时,完成光能量的转移,使在1530-1565m波长范围内各个光波承载的净负荷信号全都得到放大,弥补了光纤线路的能量损失。

EDFA在DWDM系统中实际应用时又分为功放或后置放大器(BA),预放或前置放大器(PA)和线路放大器(LA)3种,但有的公司为了简化,尽量减少设备品种,统一为OA,以便于维护。

目前商用的DWDM系统的每个波长的数据速率是2.5Gbps,或10Gbps,波长数为4、8、16、32等;40、80甚至132个波长的DWDM系统也已有产品。常用的有两类配置。一类是在光合波器前与在光分波器后设置波长转换器OTU。这一类配置是开放式的,采用这种可以使用现有的1310nm和1550nm波长区的任一厂家的光发送与光接收机模块;波长转换器将这些非标准的光波长信号变换到1550nm窗口中规定的标准光波长信号,以便在DWDM系统中传输。

二、DWDM系统的测试要求

以SDH终端设备为基础的多波长密集光波分复用系统和单波长SDH系统的测试要求差别很大。首先,单波长光通信系统的精确波长测试是不重要的,只需用普通的光功率计测量了光功率值就可判断光系统是否正常了。设置光功率计到一个特定的波长值,例如是1310nm还是1550nm,仅用作不同波长区光系统光源发光功率测试的较准与修正,因为对宽光谱的功率计而言,光源波长差几十nm时测出的光功率值的差别也不大。可是,对DWDM系统就完全不同了,系统有很多波长,很多光路,要分别测出系统中每个光路的波长值与光功率大小,才能共发判断出是哪个波长,哪个光路系统出了问题。由于各个光路的波长间隔通常是1.6nm、0.8nm,甚至0.4nm,故必须有波长选择性的光功率计,即波长计或光谱分析仪才能测出系统的各个光路的波长值和光功率的大小,因此,用一般的光功率计测出系统的总光功率值是不解决问题。其次,为了平滑地增加波长、扩大DWDM系统容量,或为了灵活地调度、调整电路和网络的容量,需要减少某个DWDM系统的波长数,即要求DWDM系统在增加或减少波长数时,总的输出光功率基本稳定。

由于DWDM系统有n个波长,n个光路,等效于n个虚SDH光通信系统,故在系统的重要测量点必须有光分路器,以避免在做波长和功率测量时中断系统,造成大量业务丢失。

为便于比较对照,将OSP-102/OMS-100组合测试仪和一个典型的实验室用光谱分析仪OSA的技术规范列在一起。

三、可调谐光滤波器

为使具有光谱分析仪功能的仪表适合现场测试,需要有轻便灵巧的可调谐光滤波器选择光波长。它是一个可调法布里-泊罗滤波腔体,它的基本结构是由两块部分镀银的板构成反射平面,两块板相对分开的距离是可普的。其滤波原理是:对某个波长的光,当调节两块板之间的距离,使在两块板之间反射引起的部分射线在相位上完全重叠时,滤波器对该波长的光是直通的,而对其他波长的光会引入很大的衰减。

四、便携式光谱分析仪

适用于DWSM系统现场安装调测与日常维护的便携式光谱分析仪,除去前已介绍的HP 70952B,Agilent 86121A外,现举OSP-102插件和OMS-100主机配合专用于DWDM系统测试的便携式光谱分析仪为例,说明采用可调谐光滤波器一方面使成本显著降低,一方面使重量减轻。体积缩小,有利于便携。为便于使用,还增加了下述分立的应用方式。

(一)光谱分析仪方式

用可调谐光滤波器沿着要选测的波长范围调整移动,将以图形方式显示测量结果,可用游标定位估计波长、功率数值,以及各波长和功率差值的测试数据。还可用存储器存储两个光谱的测试数据进行比较。

(二)光纤系统方式

用表列出直到16个光路或波信道的被测试的波长、功率和S/N。这种应用方式对光纤通信系统的日常维护测试特别有用。因为在DWDM系统的运行过程中,通常不希望光载频信号的功率超过规定的容限。

(三)光功率计方式

可调谐光滤波器固定调整到所选的波长,以数字显示该波长的光功率,就可以用来检测该光路或信道光载频功率随时间的变化,即稳定程度。这一方式在检测中断故障时尤其有用。

(四)监视器输出方式

将被滤出的光信号的一部分送到监视器输出,就能在不影响其他光路或波信道业务的条件下对DWDM系统的某指定波信道进行比特误码率测试,也可具体检测出哪一个波信道传输有问题。

(五)展望

4.光纤通信技术的应用 篇四

光纤通信是现代通信网的主要传输手段，它的发展历史只有约20年，已经历3代：短波长多模光纤、长波长多模光纤和长波长单模光纤。采用光纤通信是通信史上的重大变革，美、日、英、法等20多个国家已宣布不再建设电缆通信线路，而致力于发展光纤通信。我国光纤通信已进入实用阶段。

光纤通信的诞生和发展是电信史上的重要革命，与卫星通信、移动通信并列为20世纪90年代的技术。进入21世纪，由于因特网业务的迅速发展和多媒体应用的增长，对大容量（超高速和超长距离）光波传输系统和网络有了更为迫切的需求。光纤通信与以往的电气通信相比，主要区别在于它有很多优点：传输频带宽、通信容量大；传输损耗低、中继距离长；线径细、重量轻，原料为石英，节省金属材料，有利资源合理使用；绝缘、抗电磁干扰性能强；具有抗腐蚀能力强、抗辐射能力强、可绕性好、无电火花、泄露小、保密性强等优点。

其主要应用在以下几方面： 1.通信应用

信息化时代的人们离不开方便快捷的通讯，光纤通信多大量运用于因特网、有线电视和（视频）电话。与传统金属铜线相比，光纤讯号容易避免在传输过程中受到衰减、遭受干扰的影响，在远距离及大量传输信号的场合中，光纤优势更为显著。其次，它的传导性能良好，传输信息容量大，一条光纤通路可同时容纳多人通话，同时传送多套电视节目。光纤通信所具有的显著功能及独特优势，能够有助于电力系统的发展，我国许多地区的电力系统已经逐步由主干线向光纤过渡。目前，我国发展最为完善、规模最大的专用通信网就是电力系统的光纤通信网，其宽带、语音以及数据等一系列的电力生产和电信业务基本上都是利用光纤通信来进行承载。光纤通信技术在电力系统稳定和安全运行的保障方面，以及满足人们生活与生产方面有着重要的意义，因而受到了人们的热烈欢迎。2.医学应用

光导纤维内窥镜可以导入心脏和脑室，测量心脏血压值，血液中所含的氧气的饱和度、体温等，光导纤维连接的激光手术刀已成功应用于医学，同样也可用作光敏法治愈癌症患者。利用光导纤维制成的内窥镜，可以帮助医生检查胃、食道等疾病。光导纤维胃镜是由上千根玻璃纤维组成的软管，具有输送光线、传导图像的功能，且具有光纤的柔软、灵活、任意弯曲等优势，轻而易举通过食道进入胃里，并导出胃中图像，根据情况进行诊断和治疗。3.传感器应用

可应用于生活中路灯的光敏传感器，红外传感器，广泛运用于汽车中的温度传感器，交通中测速雷达传感器、闯红灯，在与敏感元件组合或利用光纤本身的特性，可广泛用于工业测量流量、压力、温度、光泽、颜色等在能量传输和信息传输方面也获得广泛的应用。4.光纤井下探测技术

传统石油工业只能有限地利用局限的技术开采油气储量，通常无法满足快速投资回收和最大化油气采收率的需求，并导致原油采收率平均只有30%左右。通过利用智能井技术，可以使原油采收率提高到55%~65%。传统测井方法虽然能提供有价值的数据，但作业成本高，并有可能对井产生损害，光纤井下探测技术能提高测井的效率，使数据更准确，且对井下状况有一定程度的安全保障。5.光纤艺术应用

5.光纤通信技术及运用 篇五

参考文献

[1]赵梓森.中国光纤通信发展的回顾[C].光纤发明50周年，2016，32（5）：5-9.

[2]覃星程.浅谈光纤通信技术[J].通讯技术，2018（10）：33-34.

[3]王学东，史宏伟.光纤通信技术的发展[J].黑龙江电力，2002，24（1）：43-45.

[4]魏春来.现代光纤通信传输技术及应用[J].通信设计与应用，2018（10）：75-77.

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6.光纤通信技术发展的现状 篇六

光纤通信技术在我国已有近30年的发展历史。

光纤通信技术因其具有的损耗低、传输频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点，备受业内外人士青睬，市场潜力巨大。

近年来，光纤通信技术已渗入了有线通信的各个领域，包括邮电通信、广播通信、电力通信、石油通信和军用通信等领域。

本文在回顾光纤通信技术发展历程的基础上，全面介绍了光纤通信技术的现状，指出光纤通信技术的发展趋势是超高速度、超大容量和超长距离传输。

一、光纤通信技术的发展现状

1、波分复用技术

光波分复用技术采用了单模光纤中低损耗区的优点，从而得到了较大的宽带资源。

由于每条信道光波的波长和频率不同，波分复用技术按照具体情况将光纤的低损耗窗口划分成无数个单一的通信管道，且在发送端安置了波分复用器，用来聚合各种波长的信号传送到单根光纤中，然后再将信息进行传输，再利用接收端安置的波分复用器来分离这些波长和信号不同的光载波。

2、光纤接入网技术

如今，光纤通信技术大部分的接入网仍是采用铜线为主的双绞线和古老的模拟系统。

这两种技术所存在的缺陷正好说明接入网制约了全网的进一步发展。

而光接入网是能从根本上解决这个问题最为长远的技术手段。

在过去几年的时间里，网络的核心部分发生了翻天覆地的变化。

3、光纤通信技术

如今，光纤通信技术中的光传输技术和交换技术都得到了相应的发展和提高，网络的核心结构和光接入网的通讯技术也发生了巨大的变化，但如何将光纤通信技术中的光传输和交换技术有效的融合在一起却成了通信行业亟待解决的难题。

二、光纤通信技术的现状

光纤通信的发展极其迅速，至1991年底，全球已敷设光缆563万千米，到1995年已超过1100万千米。

光纤通信在单位时间内能传输的信息量大。

一对单模光纤可同时开通35000个电话，而且它还在飞速发展。

目前，光纤通信已成为我国信息传送的重要手段，我国的光纤通信技术从20世纪70年代开始研究，30多年来虽然遇到过困难和挫折，但已取得了显著的发展，现在我国的光纤通信设备和系统，不仅可以满足国内网络建设的需要，而且已经大量用于国际通信网络的建设和维护。

光纤通信技术成为和国际应用水平差距最小的高科技技术之一。

我国光纤通信技术发展速度之快令世界瞩目，其中虽然经历了不少的曲折和困难，但目前我国已成功研发出了光纤、器件、系统等各方面的关键技术，并逐步迈入了国际光纤通信的先进行列。

尤其是是在主要技术上，都有自主知识产权的光纤通信技术产品、自己特色的网络管理系统，为进一步发展打下了坚实的基础。

为了适应市场的需要，光纤的技术指标在不断改进，各种新型光纤在不断涌现，同时各大国内企业正加快速度开发新技术、研发新产品。

例如：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等。

光网络的发展使得光缆的新结构不断涌现，光缆的结构总是随着光网络的发展、使用环境的要求而发展的。

新一代的全光网络要求光缆提供更宽的带宽、容纳更多的波长、传送更高的速率、便于安装维护、使用寿命更长等。

三、光纤通信技术的发展趋势

虽然近年来我国通信技术取得了非常可观的成绩，得到了飞速的发展，但是仍需继续对通信行业的管理体制进行改革，决不可固步自封，应该在电信市场日益逐步开放的同时，大力发展光纤通信技术，为光纤通信技术的发展开辟新的道路。

1、逐步向更高速与大容量发展

人们一直盼望光纤通信能向着大容量和更高速的方向发展。

而以往传统的通信技术，存在最大的问题就是无法真正满足人们对网络的需求。

以往的光纤通信技术传输数据主要采用电的时分复用，而且传输速度可以提升4倍，只有速度提升才会造成成本相应地下降，因此，需要加大光纤通信系统的传输速度，只有加大高速光纤系统的传输量，才能为日后多媒体行业创造更多的价值。

通过调查发现，全球范围内，已安装超过4000的光纤通信设备的终端，甚至6000，一些发达国家已广泛采用光纤通信设备，虽然我国也逐步开始实行，但从目前我国的设施条件看来，我国已铺设的光缆百分百无法满足人们对光纤设备的需求，因此，我国在安装与采用光纤通信设备前，首先必须进行相应的测试，只有在测试合格之后才能采用光纤通信设备。

2、实现光纤到户

移动通信正以惊人的速度在发展，但由于受其带宽、终端体积以及显示屏幕等因素的限制，人们依旧希望寻找到性能相对良好的固定终端，彻底实现光纤到户。

实现光纤到户最大好处在于它有足够的带宽，能解决从互联网的主干网到用户桌面 这“最后一公里”出现的瓶颈现象。

由于技术不断的推陈出新，致使光纤到户的成本得到大幅度的降低，在不久的将来，可能会降到与HFC和DSL网一样，使光纤到处变得更加实用化。

据调查发现，一些发达国家很早就开始发展光纤到户，而且随着成本的降低用户量也逐渐增加。

因此，我国也必将会实行光纤到户，在一些大城市和沿海城市都已实现了光纤到户。

3、建立全光网络

我国传统的光网络虽然也实现了节点之间的全光化，但是在网络的节点处仍然采用电器件，这样导致通信网络干线的总容量无法得到提高，因此，建立真正的全光网络是我们势在必行的任务。

由于全光网络是用光节点来替代电节点，不仅实现节点之间的全光化，而且信息自始至终也是以光的形式来进行交换与传输，交换机不必再按比特来对用户信息的进行处理，而是通过波长来判断路由。

全光网络既具有良好的开放性、透明性、可靠性、兼容性以及可扩展性等优点，也能保证超大的容量、较高的处理速度、巨大的带宽以及较低的误码率，而且它组网相当灵活，网络结构简单，能随时增添新节点而无需安装信号的处理和交换设备。

但全光网络不可能脱离众多的通信技术而独立发展，它也必须结合ATM网、因特网、移动通信网等。

虽然全光网络目前处于初期建立阶段，但是已显现出较好的发展前景。

根据目前的发展形势，架设一个以光交换技术与WDM技术为主的光网络层，建立真正的.全光网络，已成为未来通信技术发展的必然趋势。

结束语

本文概述了光纤通信技术的发展历程、发展现状，并对其发展前景作出了展望。

光纤通信技术已发展成为现代信息技术的重要支撑平台，至今尚未发现更好的技术可以取代光纤通信技术，它在未来信息社会中将发挥重要作用。

虽然经历了全球光纤通信的低迷时期，但光纤技术的发展潜力巨大，今后光纤通信市场仍然将呈现上升趋势，而人们对于通信技术愈来愈高的要求也激发了光纤通信技术的大跨步发展，我国目前以研发出相当一批具有自主知识产权的光纤通信产品。

从现代通信技术的发展趋势来看，光纤通信也将成为未来通信发展的主力军。

参考文献：

[1]滕辉.浅谈光纤通信技术的现状及发展[J].科技信息.(36).

[2]马峰国，牛丽红.浅谈光纤通信技术的发展特点与应用[J].中小企业管理与科技(下旬刊).(05).

7.浅谈光纤通信技术 篇七

1、吸收损耗

制造光纤的材料能够吸收光能。光纤材料中的粒子吸收光能以后, 产生振动、发热, 而将能量散失掉, 这样就产生了吸收损耗。我们知道, 物质是由原子、分子构成的, 而原子又由原子核和核外电子组成, 电子以一定的轨道围绕原子核旋转。这就像我们生活的地球以及金星、火星等行星都围绕太阳旋转一样, 每一个电子都具有一定的能量, 处在某一轨道上, 或者说每一轨道都有一个确定的能级。距原子核近的轨道能级较低, 距原子核越远的轨道能级越高。轨道之间的这种能级差别的大小就叫能级差。当电子从低能级向高能级跃迁时, 就要吸收相应级别的能级差的能量。

在光纤中, 当某一能级的电子受到与该能级差相对应的波长的光照射时, 则位于低能级轨道上的电子将跃迁到能级高的轨道上。这一电子吸收了光能, 就产生了光的吸收损耗。根据吸收材料的不同, 吸收损耗又分为本征吸收损耗和杂质吸收损耗。

1.1 本征吸收损耗

本征吸收损耗是制造光纤的基本材料二氧化硅 (SiO2) 的吸收而引起的, 分为紫外吸收和红外吸收。目前光纤通信一般仅工作在0.8～1.6μm波长区, 因此我们只讨论这一工作区的损耗。

石英玻璃中电子跃迁产生的吸收峰在紫外区的0.1～0.2μm波长左右。随着波长增大, 其吸收作用逐渐减小, 但影响区域很宽, 直到1μm以上的波长。不过, 紫外吸收对在红外区工作的石英光纤的影响不大。例如, 在0.6μm波长的可见光区, 紫外吸收可达1dB/km, 在0.8μm波长时降到0.2～0.3dB/km, 而在1.2μm波长时, 大约只有0.ldB/km。

石英光纤的红外吸收损耗是由红外区材料的分子振动产生的。在2μm以上波段有几个振动吸收峰。

由于受光纤中各种掺杂元素的影响, 石英光纤在2μm以上的波段不可能出现低损耗窗口, 在1.85μm波长的理论极限损耗为ldB/km。

1.2 杂质吸收损耗

在光纤中除了二氧化硅 (Si O2) 外还含有一定量的杂质, 这些杂质也是由原子构成也会引起吸收损耗。光纤中的杂质可以分为两类, 一类是过渡的金属粒子, 另一类是氢氧根 (OHˉ) 。通过对制造光纤的材料进行严格的化学提纯, 就可以大大降低由金属离子引起的损耗。

石英光纤中的另一个吸收源是氢氧根 (OHˉ) , 经过长期研究, 人们发现氢氧根在光纤工作波段上有三个吸收峰, 它们分别是0.95μm、1.24μm和1.38μm, 其中1.38μm波长的吸收损耗最为严重, 对光纤的影响也最大。在1.38μm波长, 含量仅占0.0001的氢氧根产生的吸收峰损耗就高达33dB/km。

2、散射损耗

根据引起机理的不同, 散射损耗分为瑞利散射损耗和波导散射损耗。

2.1 瑞利散射损耗

瑞利散射是指光波在传输过程中遇到直径比光波长还小的微小颗粒时向四面八方散开的现象, 由于瑞利散射而引起的损耗叫瑞利散射损耗。光纤中的瑞利散射损耗是由光纤材料内部的密度和成份变化而引起的。

光纤材料在加热过程中, 由于热骚动, 使原子得到的压缩性不均匀, 使物质的密度不均匀, 进而使折射率不均匀。这种不均匀在冷却过程中被固定下来而成为“孤岛”, 它们的尺寸比光波波长要小。光在传输时遇到这些“孤岛”改变了传输方向, 产生散射, 引起损耗。另外, 光纤中含有的氧化物浓度不均匀以及掺杂不均匀也会引起散射, 产生损耗。鉴于目前的光纤制造工艺水平, 可以说瑞利散射损耗是无法避免的。但是, 由于瑞利散射损耗的大小与光波长的4次方成反比, 所以光纤工作在长波长区时, 瑞利散射损耗的影响可以大大减小。

2.2 波导散射损耗

光纤结构不完善, 如光纤中有气泡、杂质, 或者粗细不均匀, 特别是芯-包层交界面不平滑等, 光线传到这些地方时, 就会有一部分光散射到各个方向, 造成损耗。这种损耗是可以想办法克服的, 那就是要改善光纤制造的工艺。

3、弯曲损耗

在施工中会不可避免的弯曲光纤, 当光纤弯曲到一定程度后, 光纤虽然可以导光, 但会使光的传输途径改变。由传输模转换为辐射模, 使一部分光能渗透到包层中或穿过包层成为辐射模向外泄漏损失掉, 从而产生弯曲损耗。光纤的这种弯曲可以分为大弯和微弯。

大弯:指弯曲半径比光纤直径大得多的弯曲。

微弯:光纤轴产生微小不规则的弯曲。光纤在成缆、铺设过程中受到不均匀作用力, 如受到侧压力或光纤遇到温度变化时产生的。微弯损耗是造成弯曲损耗的主要原因。

4、接续损耗

光纤铺设过程中要将光纤一根一根地接续起来, 光纤的这种接续会产生损耗。造成光纤连接损耗的原因主要有五种:光纤轴向错位、光纤轴向错位、端面间空隙过大、端面倾斜和线径不一致 (如图1) 。

通过本文对光纤损耗种类及引起原因的分析, 我们就可以在光缆施工中采取相对措施来尽量减小光纤损耗, 从而提高光纤的传输质量和无中继传输距离。

摘要：近年来, 光纤通信凭借其巨大的优势得到了广泛的应用。要实现光纤通信, 一个重要的问题是尽可能地降低光纤的损耗。光纤损耗的高低直接影响光纤通信系统中继距离的长短, 是光纤最重要的特性之一, 因此, 搞清楚产生损耗的机理, 定量地分析各种因素引起的损耗的大小, 对于合理使用光纤有着极其重要的意义。

关键词：光纤损耗,吸收损耗,散射损耗,附加损耗

参考文献

[1]林达权.光纤通信.北京:高等教育出版社, 2003.

[2]袁国良, 李元元.光纤通信简明教程.北京:清华大学出版社, 2006.

8.光纤通信技术的应用与前景 篇八

[关键词]光纤通信 应用 前景

[中图分类号]TN929.11 [文献标识码]B [文章编号]1672-5158（2013）06-0311-02

一、前言

光纤通信利用光导纤维作为传输介质实现信息传输，是上个世纪70年代发明的新型通信手段。光纤通信具有通信容量大、传输质量高、保密性好、抗电磁干扰、抗辐射、体积小、重量轻等一系列优点，目前正在迅速发展，并得到广泛应用。光纤通信技术已发展成为国际性高技术产业。

二、光纤通信技术的应用

光纤通信系统由光纤（光缆）、光源、光电检测器、光电端机、光中继器、监控系统和PCM复用设备等组成。自1970年世界上第一根光纤问世和1976年第一条光纤通信试验线路以来，40多年光纤通信技术已经有了很大的发展，并已成为现代通信网传输系统的支柱。

1 我国光纤通信的应用

我国光纤通信的研究始于70年代初，起步较早，是70年代末期世界上少数拥有光纤系统试验段的国家之一，但后来与国际上的差距扩大了。在七五期间，国家加强了光纤通信的研究和发展，重点发展长波长单模光纤、远距离光纤通信技术和成套设备。进入90年代以后光纤通信的应用更加迅速。我国首条140Mbit/s，1920路单模光纤直埋式长途干线光纤通信系统在合肥至芜湖之间建成。随后建成了京汉广140Mbit/s，3 023km架空光纤通信系统，并建成上海至无锡565Mbit/s，7680路干线光纤通信系统。八五期间，重点研制光同步数字体系SDH的STM 1（155Mbit/s）和STM-4（622Mbit/s）及交叉连接设备DXC，并专题攻关STM-16（2·5Gbit/S）光纤通信系统。九五期间，我国将在全国范围内，建成以北京为中心的八纵八横的光纤通信网。以1997年10月9日开始动工兴建的西安至武汉光缆工程为例，其干线为36芯，全长1300多km，此工程选用美国制造的目前世界上先进的100Gbit/s、10Gbit/S、622Mbit/sSDH1传输设备，并在我国首次使用4个波长的密集波分复用技术，它使一对光纤的传输容量提高了4倍。

2 光纤通信在军事上的应用

光纤通信的一系列突出优点，在军事通信上有广阔的应用前景。外军研制成功的野战通信光缆，不受外界干扰，不辐射电磁波，抗核辐射，体积小，重量轻，通信稳定可靠，为在现代电子战条件下的通信提供了一种性能优越的手段。外军光纤通信在陆地上主要用于局域网、远距离战术及战略系统、特种武器控制与制导等。在海上和水下光纤通信系统主要用于舰载光纤数据链路、航空母舰光纤通信、光纤鱼雷制导、光纤反潜系统。光纤通信在空军的开发应用主要有：机载光纤数据总线、机载光纤陀螺等。总言之，凡是用电缆通信系统能完成的都可以用光纤代替。作为现代化通信网的基础，光纤通信的发展将进入一个新纪元。特别是当前美、日、西欧等国家在竞相规划、发展“信息高速公路“。国际上“信息高速公路计划”的实施，将对社会政治、经济生活、工作方式、生活方式等产生重大影响，同时也会对军事产生不可估量的影响。我们应不失时机地研究发展战略和对策，根据我们的国情，有计划地发展光纤通信，综合发展卫星、微波、短波等多种通信手段，提高军事通信保障能力，才能在高技术条件下的局部战争中立于不败之地。

3 光纤通信在国际上的应用

国际上通信光纤用量已超过14Lkm。565Mbit/s（7680个话路）中继距离45km以上的光纤通信已经广泛采用。100Gbit/s的系统已试制成功，可传送200～300万路电话。采用多量子激光器MQW-LD的工作速率高达20～30Gbit/S的光纤通信系统正向商用化发展。光纤不仅在陆地上普遍采用，而且越来越多地用于跨洋通信。1992年底光缆已达12万km。1994年建成欧洲第一条海底光放大链路，从西班牙至荷兰，全长1800km，采用光放大新技术和国际同步数字传输标准SDH通信速率为2·5Gbit/s，6万个话路，可倍增至5Gbit/s（12万个话路）。光纤通信还广泛用于市话网、局域网LAN、城域网MAN和综合业务数字网IS-DN，传输电视、高清晰度电视HDTV，数据等非话业务，在所用光电端机中大量采用专用大规模集成电话。

目前，继单信道10Gbit/s系统实用化之后，总容量达40Gbit/s的WDM光通信系统又达到商用水平，100Gbit/s的系统将逐步商用。截止到2010年，1Tbit/s的光通信系统已达到实用程度。光通信技术的发展，为实现全球范围内的通信不受距离、时间、传输带宽、开展业务种类等方面的限制，让人们尽情的享受丰富多彩的信息服务创造了条件。在要求语音、数据、图像信息综合传输的时代，光纤技术也必定是支撑信息流通的最主要的手段。

三、光纤通信技术的前景

近来有人对光纤通信的发展情景有些困惑。其一，在2000年IT行业的泡沫，使光纤通信的生产规模投入过大，生产过剩，IT行业中许多小公司倒闭。特别是光纤，国外对中国倾销。其二，有人认为光纤通信的传输能力已经达到10Tbps，几乎用不完，而且现在大干线已经建设得差不多，埋地的剩余光纤还很多，光纤通信技术不需要更多的发展。实际上，光纤通信技术尚有很大的发展空间，今后会有很大的需求和市场。主要是：光纤到家庭FTTH、无线接入系统和光交换电子器件方面会有较大的发展。在此主要讨论光纤通信的发展前景。

1 光纤到家庭（FTTH）的发展。FTTH可向用户提供极丰富的带宽，所以一直被认为是理想的接入方式，对于实现信息社会有重要作用，还需要大规模推广和建设。FTTH所需要的光纤可能是现有已敷光纤的2～3倍。过去由于FTTH成本高，缺少宽带视频业务和宽带内容等原因，使FTTH还未能提到日程上来，只有少量的试验。近来，由于光电子器件的进步，光收发模块和光纤的价格大大降低，都加速了FTTH的实用化进程。发达国家对FTTH的看法不完全相同：美国AT&T;认为FTTH市场较小，宣称FTTH在20-50年后才有市场。美国运行商Verizon和Sprint比较积极，要在10-12年内采用FTTH改造网络。日本NTT发展FTTH最早，现在已经有近200万用户。目前中国FTTH处于试点阶段。

2、无线接入系统的发展。近来，无线接入技术发展迅速。可用作WLAN的IEEE802.11g协议，传输带宽可达54Mbps，覆盖范围达100米以上，目前已可商用。如果采用无线接人WLAN作用户的数据传输，包括：上下行数据和点播电视VOD的上行数据，对于一般用户其上行不大，IEEES02.11g是可以满足的。而采用光纤的FTTH主要是解决HDTV宽带视频的下行传输，当然在需要时也可包含一些下行数据。这就形成“光纤到家庭+无线接入”（FTTH+无线接入）的家庭网络。这种家庭网络就特别简单，不需要测距的电子模块，成本大大降低，维护简单。被无线城域网WiMAX（1EEE802.16）覆盖而可利用，那么可不必建设专用的WLAN。接入网采用无线是趋势，但无线接入网仍需要密布于用户临近的光纤网来支撑，与FTTH相差无几。FTTH+无线接入是未来的发展趋势。

3、光交换技术的发展。现在，通信网除了用户末端一小段外，都是光纤，传输的是光信号。合理的方法应该采用光交换。但目前由于光开关器件不成熟，只能采用的是“光-电-光”方式来解决光网的交换，即把光信号变成电信号，用电子交换后，再变还光信号。显然是不合理的办法，是效率不高和不经济的。正在开发大容量的光开关，以实现光交换网络，特别是所谓自动交换光网络。通常在光网里传输的信息，一般速度都是xGbps的，电子开关不能胜任。一般要在低次群中实现电子交换。而光交换可实现高速XGbDs的交换。当然，也不是说，一切都要用光交换，特别是低速，颗粒小的信号的交换，应采用成熟的电子交换，没有必要采用不成熟的、大容量的光交换。当前，在数据网中，信号以“包”的形式出现，采用所谓“包交换”。包的颗粒比较小，可采用电子交换。然而，在大量同方向的包汇总后，数量很大时，就应该采用容量大的光交换。目前，少通道大容量的光交换已有实用。但成熟的光交换技术还在进一步研发中。

四、结束语

从上述涉及光纤通信的几个方面的发展现状与趋势来看，完全有理由认为光纤通信进入了又一次蓬勃发展的新高潮。而这一次发展高潮涉及的范围更广，技术更新更难，影响力和影响面也更宽，势必对整个电信网和信息业产生更加深远的影响。它的演变和发展结果将在很大程度上决定电信网和信息业的未来大格局，也将对下一世纪的社会经济发展产生巨大影响。

参考文献

[1]袁国良，光纤通信原理[M]，清华大学出版社

[2]王辉，光纤通信[M]，电子工业出版社

[3]吴翼平，现代光纤通信技术[M]，国防工业出版社