2020年光纤通信技术第七章参照模板
《光纤通信技术》 课程大纲
《光纤通信技术》课程大纲《光纤通信技术》课程大纲课程名称：光纤通信技术课程类别：核心课学分：4学分适用专业：通信工程专业、计算机应用专业先修课程：数字通信原理、数据通信原理一、课程的教学目的《光纤通信技术》是信息与通信工程学科一门重要的专业课程。
课程定位为需要学习通信工程、计算机通信技术等专业，从事信息通信、计算机、网络等相关行业的学员。
光纤通信系统具有低的传输损耗和宽的传输频带的特点，成为高速数据业务的理想传输通道。
课程以光纤的导光原理和激光器的发光原理为基础内容，同时涵盖了各种实用光网络技术。
课程以提高学生基本技能素质与新技术、新手段的应用能力为目标，培养能满足光纤网络工程的规划建设、系统调测、电信核心网络和接入网络的工程等需要的应用型人才。
为了更好地掌握本课程的知识，每章后面均附有大量的习题，并对主要知识点进行了总结。
鉴于本课程是实践性很强的专业课程，其教学内容既包括理论学习内容，又涵盖与之相关的实践实验活动内容，为以后学习光纤通信工程新技术打下基础。
二、相关课程的衔接学习本课程需要先修《数字通信原理》、《数据通信原理》等专业基础课程以及《现代交换技术》、《宽带接入技术》等相关课程；后续课程包括《光网络》、《多媒体通信》等。
三、教学的基本要求要求掌握《光纤通信技术》的基本概念、工作原理，了解相关扩展知识。
熟练进行光纤通信技术的工程分析及工程计算。
熟悉实验原理及内容，能够利用所学基本知识完成简单电路的分析和设计。
四、课程教学方法下载教学内容导学、详解、实时辅导、教案、综合练习题等资料。
为了更好地掌握本课程的知识，每章后面均附有大量的习题，并对主要知识点进行了总结。
本课程含有实验，使本课程更多地与实践接轨，为以后学习光纤通信工程新技术打下基础。
五、课程考核方式本学期将安排4次阶段作业。
每次作业计10分，共计40分。
作业类型为客观题，可重复提交，直至分数满意为止。
考试：本课程的考试采用开卷的形式，由于本课程的计算量较大，建议学生熟练使用计算器。
光纤通信技术-第七章-光纤通信系统PPT课件
信号如何特殊，其传输系统都不依赖于信息 信号而进行正确的传输。
1. 扰码
为了保证传输的透明性，在系统光发射机 的调制器前，需要附加一个扰码器，将原始的 二进制码序列进行变换，使其接近随机序列。 它是根据一定的规则将信号码流进行扰码，经 过扰码后使线路码流中的“0”、“1”出现概 率相等，从而改善了码流的一些特性。但是它 仍然具有下列缺点：
2. 可以用再生中继，传输距离长。数字通信系 统可以用不同方式再生传输信号，消除传输 过程中的噪声积累，恢复原信号，延长传输 距离。
3. 适用各种业务的传输，灵活性大。在数字通 信系统中，话音、图像等各种信息都变换为 二进制数字信号，可以把传输技术和交换技 术结合起来，有利于实现综合业务。
4. 容易实现高强度的保密通信。只需要将明文 与密钥序列逐位模2相加， 就可以实现保密 通信。只要精心设计加密方案和密钥序列并 经常更换密钥， 便可达到很高的保密强度。
光纤部分可根据所传信号的质量要求、传 输距离、适用场合等指标选单模光纤、多模光 纤或其他特ห้องสมุดไป่ตู้光纤。
光接收部分则采用和光发射部分相反的操 作，将光信号转换为电信号，然后再进行解复 用，然后将基带信号送给相关用户。
7.1.2 光纤通信系统的分类
光纤通信系统根据不同的分类方法可以划分 为不同类型。 1. 按系统所用光纤类型可将光纤通信系统分为单模 光纤通信系统和多模光纤通信系统； 2. 按光纤通信系统应用的场合分为公用型光纤通信 系统和专用光纤通信系统，如专网中的电力光纤 通信系统，铁道光纤通信系统，军用光纤通信系 统等；
不能完全控制长连“1”和长连“0”序列的 出现；
没有引入冗余，不能进行在线误码检测； 信号频谱中接近于直流的分量较大。
光纤通信知识演示文稿资料课件
目录
• 光纤通信概述 • 光纤通信原理 • 光纤通信系统组成 • 光纤通信的应用 • 光纤通信的未来发展
01
光纤通信概述
光纤通信定义
光纤通信是一种利用光波在光纤中传输信息的一种通信方式。它通过将电信号转 换为光信号，在光纤中传输，并在接收端将光信号转换回电信号，实现信息的传 递。
光纤通信系统主要由光源、光纤、光检测器和传输介质等部分组成。其中，光纤 是核心部分，负责传输光信号。
光纤通信发展历程
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04
1960年代
光纤通信的初步探索和研究阶 段，人们开始认识到光纤在通
信领域的应用潜力。
1970年代
实验阶段，开始进行光纤通信 实验，验证其可行性和优势。
1980年代
商用阶段，光纤通信开始进入 商用领域，逐渐应用于长途和
光的调制方式
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强度调制
通过改变光源的输出强度 来传递信息。在强度调制 中，信息被编码为光信号 的明暗变化，即光强。
频率调制
息被编码为光信号的波长 变化。
相位调制
通过改变光的相位来传递 信息。在相位调制中，信 息被编码为光信号的相位 变化。
光的解调方式
光功率放大器
用于放大光信号的功率，提高传输距 离和接收机的接收灵敏度。
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04
调制器
用于将电信号调制到光信号上，使光 信号的幅度、相位或频率随电信号变 化。
光中继器
功能
光中继器用于放大和 整形光信号，补偿光 纤传输中的损耗和色 散，延长通信距离。
组成
光中继器主要由光接 收机、光放大器和光 发送机组成。
保护层用于保护光纤不受外界环境的影响 和损伤，保证光信号的传输质量和稳定性 。
光纤通信第7章光放大器讲解学习
SOA也是一种 重要的光放大 器，其结构类 似于普通的半 导体激光器。
I
R1
R2
半导体光放大器示意图
•半导体光放大器的放大特性主要决定于激光腔的反射特性与 有源层的介质特性。
•根据光放大器端面反射率和工作偏置条件，将半导体光放大 器分为：----法布里－珀罗放大器(FP－SOA)
EDFA + 均衡器 → 合成增益
增益平坦/均衡技术(2)
2. 新型宽谱带掺杂光纤： 如掺铒氟化物玻璃光纤（30nm平坦带宽）、
铒/铝共掺杂光纤（20nm）等， 静态增益谱的 平坦，掺杂工艺复杂。
3. 声光滤波调节： 根据各信道功率，反馈控制放大器输出端的
多通道声光带阻滤波器，调节各信道输出功率使 之均衡，动态均衡需要解复用、光电转换、结构 复杂，实用性受限
增益钳制技术(1)
电控：监测EDFA的输入光功率，根据其大小调整 泵浦功率，从而实现增益钳制，是目前最为成熟的
方法。
In
Out
EDFA
LD Pump
泵浦控制均衡放大器（电控）
增益钳制技术(2)
在系统中附加一波长信道，根据其它信道的功率， 改变附加波长的功率，而实现增益钳制。
注入激光
四、EDFA的大功率化(1)
=1.3%
=0.7%
用于制作大功率EDFA 的双包层光纤结构图
芯层：5m 内包层： 50m 芯层(掺铒)，传播信号层(SM) 内包层，传播泵浦光(MM)
7.1 光放大器
7.1.1 光放大器概述 7.1.2 掺铒光纤放大器EDFA 7.1.3 半导体光放大器SOA 7.1.4 光纤拉曼放大器FRA
7.1.3 半导体光放大器SOA
输出信号光功率 输入信号光功率
通信概论课件光纤通信技术
光中继器用于对光信号进行整形、再生和放大，以延长通信距离和提高通信质量。
光缆与光缆线路
光缆
光缆是光纤通信系统中的传输介质，由多根光纤和保护层组成，具有传输容量大、传输距离长等优点 。
光缆线路
光缆线路是指由光缆组成的通信链路，它包括光缆线路的敷设、连接和保护等环节。
05
光纤通信系统的性能指 标
色散容限
指光纤通信系统对信号色散的容忍程度。色 散会导致信号畸变，影响通信质量。光纤通 信系统的色散容限通常很高，可达数百至数 千公里。
06
光纤通信技术的发展趋 势
超高速光纤通信技术
总结词
随着信息社会的快速发展，对通信容量的需 求不断增加，超高速光纤通信技术成为研究 热点。
详细描述
超高速光纤通信技术通过提高信号传输速率 来提升通信容量，目前已经实现Tbps级别
散射损耗
光在光纤中传播时，由于光波与光纤中的物质发生相互作用而产生的损耗。包括 瑞利散射和米氏散射等。
光纤的色散特性
材料色散
由于不同波长的光在光纤材料中的传播速度不同而引起的色散。 通常只在短波长范围内显著。
波导色散
由于光纤的几何结构导致的不同波长的光在光纤中的传播常数不同 而引起的色散。主要影响多模光纤。
光子晶体光纤与光子束纤维
总结词
光子晶体光纤和光子束纤维是新型的光纤结构，具有独 特的光学特性和应用前景。
详细描述
光子晶体光纤是一种具有周期性折射率变化的光纤，可 以实现光的带隙传导和低散射损耗。光子束纤维则是一 种将光束约束在细小空间内的光纤结构，可以实现高功 率的光传输和激光加工。这两种光纤结构在光通信、光 学传感和激光雷达等领域具有广泛的应用前景。
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《光纤通信技术》课程教学大纲、教案、课程日历
《光纤通信技术》课程教学大纲、教案、课程日历第一章：光纤通信概述1.1 光纤通信的定义和发展历程1.2 光纤通信的优势和局限性1.3 光纤通信的应用领域1.4 光纤通信的发展趋势第二章：光纤的基础知识2.1 光纤的组成和结构2.2 光纤的种类和特性2.3 光纤的传输原理2.4 光纤的耦合和衰减第三章：光纤通信系统的组成3.1 光源和光发射器3.2 光接收器和解调器3.3 光放大器和光纤放大器3.4 光波分复用器和光开关第四章：光纤通信系统的性能评估4.1 系统性能指标4.2 信道容量和误码率4.3 系统噪声和损耗4.4 系统优化和升级第五章：光纤通信技术的应用5.1 光纤通信在通信领域的应用5.2 光纤通信在数据传输中的应用5.3 光纤通信在有线电视中的应用5.4 光纤通信在互联网和数据中心中的应用第六章：光纤通信系统的传输技术6.1 直接序列扩频传输技术6.2 频率分割复用传输技术6.3 时间分割复用传输技术6.4 波长分割复用传输技术第七章：光纤通信系统的网络架构7.1 点对点光纤通信网络7.2 星型光纤通信网络7.3 环型光纤通信网络7.4 光纤通信网络的规划和设计第八章：光纤通信系统的保护与恢复8.1 光纤通信系统的保护技术8.2 光纤通信系统的恢复技术8.3 故障检测与定位技术8.4 系统冗余设计第九章：光纤通信技术的最新进展9.1 光量子通信技术9.2 光纤激光器技术9.3 光纤传感器技术9.4 光纤通信技术的未来发展趋势第十章：实验与实践10.1 光纤通信系统的基本实验10.2 光纤通信系统的性能测试与评估10.3 光纤通信网络的搭建与维护10.4 实际案例分析与讨论第十一章：光纤通信系统的维护与管理11.1 光纤通信设备的维护与管理11.2 光纤通信网络的监测与维护11.3 光纤通信系统的安全与保护11.4 光纤通信技术的标准化与规范第十二章：光纤通信技术在特定领域的应用12.1 光纤通信在军事通信领域的应用12.2 光纤通信在航空航天领域的应用12.3 光纤通信在海洋探测领域的应用12.4 光纤通信在医疗健康领域的应用第十三章：光纤通信技术的国际化发展13.1 国际光纤通信技术的标准与协议13.2 跨国光纤通信网络的构建与运营13.3 国际合作与竞争在光纤通信领域的影响13.4 光纤通信技术在全球范围内的普及与发展第十四章：光纤通信技术的创新与研发14.1 新型光纤材料与技术的研发14.2 光纤通信设备的创新设计14.3 光纤通信系统的智能化与自动化14.4 光纤通信技术在未来的挑战与机遇第十五章：课程总结与展望15.1 光纤通信技术课程回顾15.2 光纤通信技术的关键问题和挑战15.3 光纤通信技术的未来发展趋势15.4 学生实践和研究的方向与建议重点和难点解析本文档详细介绍了《光纤通信技术》课程的教学大纲、教案和课程日历，涵盖了光纤通信的概述、基础知识、系统组成、性能评估、应用领域、传输技术、网络架构、保护与恢复、最新进展、实验与实践、维护与管理、特定领域应用、国际化发展、创新与研发以及课程总结与展望等十五个章节。
光纤通信教学大纲(正式)
光纤通信教学大纲(正式)《光纤通信技术》课程教学大纲课程中文名称：光纤通信技术课程英文名称：Fiber Optical Communication Technology课程编号：ZF17402课程性质：专业方向课学时：（总学时54、理论课学时42、实验课学时12）学分：3适用对象：电子科学与技术专业本科学生先修课程：工程光学、大学物理、电动力学等课程简介：光纤通信是以激光光波作为信号载体，以光纤作为传输媒介的通信方式。
光纤通信技术则是当代通信技术的最新成就，已成为现代通信网的基石。
与电缆通信和微波通信等电通信相比，光纤通信具有传输频带宽、传输衰减小、信号串扰弱和抗电磁干扰等优点。
因此，在目前的国内国际通信网已构成了一个以光纤通信为主，微波和卫星通信为辅的格局。
通过本课程的学习，要求学生掌握光纤的传输理论；光缆结构及特点；无源光器件的原理及性能；光源和光检测器的工作原理及特性；光纤放大器的工作原理及结构；光纤通信系统的组成、性能指标及系统的设计。
一、教学目标及任务光纤通信技术是电子科学与技术本科专业学生专业课程模块中的一门核心课程，通过本课程的学习，学生将掌握光纤通信的基本原理和光纤数字通信系统的组成，了解光纤通信的未来与发展，为进一步学习现代光纤通信技术打下基础。
本课程对培养学生综合应用以前所掌握的光学和通信系统基本知识、模拟和数字通信基本知识等有良好的促进作用。
二、学时分配三、教学内容及教学要求说明本章节的主要内容、重难点及各节相应习题要点，并按“了解”、“理解”、“掌握”三个层次写明本章节的教学要求。
具体格式如下：第一章绪论（6学时）教学要求：1．了解光纤通信系统中光的特性；2．理解光纤通信系统的基本组成—光发射机、光纤及光接收机； 3．理解光纤的衰减、色散以及非线性效应；4．掌握比特率、带宽、中继距离的概念及其影响因素。
教学重点与难点：1．光纤通信系统的基本组成—光发射机、光纤及光接收机；2．比特率、带宽、中继距离的概念、影响因素及其计算。
光纤通信技术手册
光纤通信技术手册光纤通信技术是指利用光电子元器件和光纤传输介质进行信息传输的通信技术。
它具有传输速度快、传输质量高、抗干扰性强、保密性好和传输距离远等特点，已经成为现代通信技术中的重要部分。
本手册将对光纤通信技术的基本原理、光纤通信系统的构成和运行、光纤通信的应用及发展前景等方面进行详细介绍。
1. 光纤通信技术的基本原理光纤通信技术的基本原理是利用光波在光纤中的传输实现信息的传递。
光波是一种电磁波，可以在真空、空气、玻璃、水和金属等介质中传播。
在光纤中，光波可以由纯净的光纤芯层中心向外全反射传播。
光纤中芯层的直径一般在几微米到一百微米之间，由高折射率的材料制成，包覆在外层直径为几百微米的低折射率材料的外包层中。
2. 光纤通信系统的构成和运行光纤通信系统由光发射器、光纤、光接收器三部分组成。
光发射器将电信号转换成光信号，并输入到光纤中，光纤将光信号传输至接收端，接收端的光接收器将光信号转换成电信号。
光纤通信系统中的光源主要有激光二极管、LED和半导体激光器。
光接收器包括光电二极管、光电倍增管和APD等。
3. 光纤通信的应用光纤通信技术在军事、航空、航天、电力、电信和交通等领域都有广泛的应用。
在电信领域，光纤通信技术可以实现宽带、高速率的数据传输。
在电力领域，光纤通信技术可以实现电力系统的监测和控制。
在航空、航天领域，光纤通信技术可以实现高速率、高精度的数据传输和监测。
4. 光纤通信技术的发展前景随着信息技术的飞速发展，光纤通信技术也在不断发展。
未来，光纤通信技术将朝着更高速率、更低成本、更高可靠性和更高度集成的方向发展。
研究者们正在探索新的光纤材料、新的光波调制技术、新的光学器件和新的光收发装置等等。
相信在不久的将来，光纤通信技术将在更多领域得到应用，并为人类社会带来更多的福祉。
结论本手册对光纤通信技术进行了详细的介绍，包括光纤通信技术的基本原理、光纤通信系统的构成和运行、光纤通信的应用及发展前景等方面。
(完整word版)教学大纲模板
《******》教学大纲第一部分大纲说明一、课程的性质和任务《》课程是我系专业及其相近专业必修的一门专业课程。
该课程的特点是概念多、实践性强、涉及面广，并有极广泛的实用性。
本课程的主要任务是讲授计算机网络的基础理论、实践知识，同时通过大量实验，着重培养学生的动手能力。
课程任务：1. 使学生可以全面了解组建一个计算机网络的各个环节。
2. 结合实际介绍常见计算机网络的组网和网络管理方法。
3. 提高学生对计算机网络基本原理和实际网络关系的深刻理解。
4. 提高学生的计算机网络应用水平。
5. 掌握组建网络和进行网络管理所需要的各种专业技术知识。
6．奠定学生对未来计算机网络开发和应用基础。
二、本课程的目标与基本要求目标：培养学生在处理网络工程方面的规划、安装、管理、维护等一般问题的能力。
基本要求：了解并掌握计算机网络、数据通信基础知识。
掌握网络体系结构，熟练使用TCP/IP协议知识对网络的配置与管理。
掌握局域网基本特点、网络互联设备的使用、常见网络的组建方案。
掌握WINDOWS2000网络操作系统。
了解网络安全的基本知识和措施。
掌握几种常见网络服务器的安装、配置、管理和维护技能。
三、课程教学基本要求掌握计算机网络的基本原理、数据通信的基础知识、基础知识、局域网和广域网技术、Internet技术应用等内容。
能够熟练进行Windows 2000的系统安装、管理及维护，了解并掌握Windows 2000网络服务的安装与设置，能够胜任一般网络工程方案设计、组建、网络维护以及简单网络应用程序的开发。
四、先行课程要求本课程的先行课有：《计算机文化基础》。
五、课程的教学方法和教学形式建议１、本课程概念多、实践性强、涉及面广，因此教学形式以讲授方式为主。
２、为加强和落实动手能力的培养，应充分重视实践性教学环节，保证实验课时不少于36学时。
建议在WINDOWS 2000或兼容的系统中完成实验。
３、对关键性概念、整体实现思想方面的问题可辅以课堂讨论的形式。
光纤通信技术电子教案
光纤通信技术电子教案第一章：光纤通信概述1.1 光纤通信的定义与特点1.2 光纤通信的发展历程1.3 光纤通信的应用领域第二章：光纤与光波导2.1 光纤的基本原理与结构2.2 光纤的分类与性能2.3 光波导的类型与制备方法第三章：光纤通信系统的基本组成3.1 光源与光发射器3.2 光接收器与光检测器3.3 光纤传输系统与光纤通信设备第四章：光纤通信的关键技术4.1 光纤的耦合与连接技术4.2 光放大器与光滤波器4.3 光开关与光调制技术第五章：光纤通信系统的性能评估5.1 系统损耗与色散分析5.2 误码率与信道容量5.3 光纤通信系统的优化与升级第六章：光纤通信系统的应用6.1 数据通信与互联网6.2 电话通信与光纤电话6.3 广播与有线电视光纤传输第七章：光纤网络技术7.1 光纤传输网络的基本结构7.2 光纤接入网技术7.3 光纤传输网的构建与优化第八章：光电子器件8.1 光发射器件8.2 光接收器件8.3 光开关与光调制器件第九章：光纤通信技术的未来发展9.1 光纤通信技术的新发展9.2 光电子集成技术与光芯片9.3 量子通信与光纤通信的结合第十章：实验与实践10.1 光纤通信实验设备与方法10.2 光纤通信系统的搭建与调试10.3 光纤通信技术在实际应用中的案例分析第十一章：光纤通信系统的维护与管理11.1 光纤通信设备的日常维护11.2 光纤网络的故障诊断与处理11.3 光纤通信系统的安全管理与维护第十二章：光纤通信技术的标准与规范12.1 国际光纤通信技术标准简介12.2 国内光纤通信技术标准与规范12.3 光纤通信设备认证与质量检测第十三章：光纤通信技术在特定领域的应用13.1 光纤通信在军事通信中的应用13.2 光纤通信在电力系统中的应用13.3 光纤通信在医疗通信中的应用第十四章：光纤通信技术的产业化与市场分析14.1 光纤通信产业的发展现状与趋势14.2 光纤通信设备的市场分析14.3 光纤通信技术在国内外市场的竞争格局第十五章：复习与练习15.1 光纤通信技术的主要概念与技术指标15.2 光纤通信系统的基本组成与工作原理15.3 光纤通信技术在实际应用中应注意的问题重点和难点解析本文档是关于光纤通信技术电子教案的内容，涵盖了光纤通信的基本概念、关键技术、系统性能评估、应用领域、网络技术、光电子器件、未来发展、实验实践、维护管理、技术标准、产业化与市场分析以及复习练习等方面。
光纤通信技术 ppt课件
主要参考书目及网址
《光通信原理与应用》朱宗玖等 编著 清华大学出版社 《光纤通信技术》孙学康等著 人民邮电出版社
中国光纤通信 光纤在线 光电新闻网
学习意义
光纤通信技术在近30多年里得到了极大的发展， 目前它和移动通信、卫星通信已经成为电信领域 发展的基石。
掌握一些光纤通信技术有助于学习现代通信 技术和拓宽知识面,为以后的学习深造和工作做好 知识储备。
真正的奇迹是在1966年才出现。
1966年，英籍华裔学者高锟(C.K.Kao)及 其同事霍克哈姆(C.A.Hockham)在其发表的研究 论文中指出，“玻璃纤维”的严重损耗是由其 里面所含杂质（如铜、铁、铬等金属离子）太 多及石英玻璃拉制工艺的不均匀性产生的。论 文《介质纤维表面光频波导》明确提出：
从事管理、销售工作；
从事技术开发、设备制造、科研、网络运营 及维护、工程施工及安装等工作或考研。
先修课程
《通信系统原理》 《模拟电路》 《电磁场与微波技术》
目录
1 第一章 通信基础知识 2 第二章 光纤 3 第三章 光缆 4 第四章 光器件 5 第五章 光纤传输系统 6 第六章 光网络
第一章 通信基础知识
1、如果能将光纤中过渡金属离子减少到最低限 度，并改进制造工艺，有可能使光纤损耗降到 最低（预见可减小到20dB/km以下）； 2、光纤可以实现高速通信； 3、给出了光纤原始结构。
高锟(C.K.Kao)博士上述发现的重要意义在 于：指出了光纤高损耗的真正来源以及研制通 信光纤的正确方向。这一发现直接导致了在其 后数年内通信光纤制造领域所发生的质的飞跃， 以及光纤通信产业的迅速兴起。
光纤通信发明家高锟(左) 1998年在英国接受IEE授予的奖章；并于2009年
光纤通信技术课件
高锟(C.K.Kao)博士上述发现的重要意义在 于：指出了光纤高损耗的真正来源以及研制通 信光纤的正确方向。这一发现直接导致了在其 后数年内通信光纤制造领域所发生的质的飞跃， 以及光纤通信产业的迅速兴起。
2010年1月13日，在国务院常务会议上提出了电信网、 电视网和因特网三网融合。
统一通信概念： 使任何人在任何时间、任何地点都可以通过任何设备、
任何网络，与任何人进行语音、数据和图像的自由通信。
未来通信发展趋势
数字化
个人化
统一通信
宽带化
移动化
综合化
1.2 通信基本概念
1.2.1 通信
什么是“通信”?
由于光纤和半导体激光器的技术进步，使1970年成为 光纤通信发展的一个重要里程碑。
实用光纤通信系统的前期发展
1976年，美国在亚特兰大（Atlanta）进行了世界上第一个实用光纤通信系统 的现场试验（GaALAs LD、多模光纤、10Km、44.7Mbps）。 1980年，美国标准化FT-3光纤通信系统投入商业应用。 1976年和1978年，日本先后进行了速率为34Mbps的突变型多模光纤通信系 统，以及速率为100Mbps的渐变型多模光纤通信系统的试验。 1983年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线。 随后，由美、日、英、法发起的第一条横跨大西洋TAT-8海底光缆通信系统于 1988年建成。 第一条横跨太平洋TPC-3/HAW-4海底光缆通信系统于1989年建成。从此，海 底光缆通信系统的建设得到了全面展开，促进了全球通信网的发展。
光纤应用习题解第1_7章
第一章 光纤光学基础1．详述单模光纤和多模光纤的区别（从物理结构，传播模式等方面）A ：单模光纤只能传输一种模式，多模光纤能同时传输多种模式。
单模光纤的折射率沿截面径向分布一般为阶跃型，多模光纤可呈多种形状。
纤芯尺寸及纤芯和包层的折射率差：单模纤芯直径在10um 左右，多模一般在50um 以上；单模光纤的相对折射率差在0.01以下，多模一般在0.01—0.02之间。
2．解释数值孔径的物理意义，并给出推导过程。
A:：NA 的大小表征了光纤接收光功率能力的大小，即只有落入以m 为半锥角的锥形区域之内的光线，才能够为光纤所接收。
3．比较阶跃型光纤和渐变型光纤数值孔径的定义，可以得出什么结论？A ：阶跃型光纤的NA 与光纤的几何尺寸无关，渐变型光纤的NA 是入射点径向坐标r 的函数，在纤壁处为0，在光纤轴上为最大。
4．相对折射率差的定义和物理意义。
A ：2221212112n n n n n n --D =?D 的大小决定了光纤对光场的约束能力和光纤端面的受光能力。
5．光纤的损耗有哪几种？哪些是其固有的不能避免，那些可以通过工艺和材料的改进得以降低？A ：固有损耗：光纤材料的本征吸收和本征散射。
非固有损耗：杂质吸收，波导散射，光纤弯曲等。
6．分析多模光纤中材料色散，模式色散，波导色散各自的产生机理。
A ：材料色散是由于不同的光源频率所对应的群速度不同所引起的脉冲展宽。
波导色散是由于不同的光源频率所对应的同一导模的群速度不同所引起的脉冲展宽。
多模色散是由于不同的导模在某一相同光源频率下具有不同的群速度所引起的脉冲展宽。
7．单模光纤中是否存在模式色散，为什么？A ：单模光纤中只传输基模，不存在多模色散，但基模的两个偏振态存在色散，称为偏振模色散。
8．从射线光学的观点计算多模阶跃光纤中子午光线的最大群时延差。
A ：设光纤的长度为L ，光纤中平行轴线的入射光线的传输路径最短，为L ；以临界角入射到纤芯和包层界面上的光线传输路径最长，为sin c L f 。
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LAN中要求对每个用户提供随机的收发数据功能， 存在网络协议问题。
结构：总线型Bus、 环型Ring、 星型Star
例子：“以太网” 协议：碰撞检测的载波侦听多路存取（CSMA/CD） 限制：与每个分支的损耗有关，用户数不能太多。
•环形拓扑结构
1
N
2
N-1
N-2
•点到点连接将节点依次相 连以形成单个闭合环。各节 点中均设置有发送机－接收 机对，均可发送和接收数据， 也用作中继器。
•一个令牌（一个预先确定 的比特率）在环内传递，每 个节点都监视比特率以监听 它自己的地址和接收数据。
•随着光纤分布式数据接口 FDDI的标准接口的出现， 光纤LAN开始普遍采用环 形拓扑结构。
色散补偿技术：色散补偿方案的选择及设计 光纤非线性的避免
光发射机 1 光发射机 2 光发射机 3
光发射机 N
MUX
EDFA
DEMUX
功放
线放
预放
1 光接收机 2 光接收机 3 光接收机
N 光接收机
典型的点对点光纤通信系统
7.1.2 光纤分配网
功能：光纤通信系统不仅要求传送信息，而且要 求将信息分配给多个用户
•总线拓扑结构
缺点：信号损耗随分路数指数增加。限制 了单根光纤总线服务的范围和用户数。
若忽略光纤自身的损耗，则第N个分支可得到的
功率为：
PN
PTC1 1 CN1
PN----第N个分支功率；PT----发送功率；C----分路器的功 率分路比；----分路器的插入损耗；并假设每个分路器的
C和都相同。
又与波长有关，所以BL积与波长有关。
第一代光波系统: 0.85m,BL积 1 (Gb/s).km 第二代光波系统：1.3m,BL积 100 (Gb/s).km 第三代光波系统：1.55m, BL积1000 (Gb/s).km
• 设计问题
中继距离的选取：在级联的EDFA系统中， ASE噪声积累 问题是关键所在，设计的关键在于如何设置EDFA的放大 间隔使接收端的OSNR满足要求
7.2 光纤损耗对系统的限制
•无源星形结构：采用星形耦 合器等无源光器件在光域进行 分配。由于从一个节点的输入 被分配到许多输出节点，因此 传送到每个节点的功率将受用 户数的限制。
第七章 光纤通信系统的性能与设计
7.1 光纤通信系统结构 7.2 光纤损耗对系统的限制 7.3 光纤色散对系统的限制 7.4 光纤中的非线性光学效应对系统的影响 7.5 信道串扰 7.6 光纤通信系统设计中的功率预算
设计一个系统时所必须考虑的：
1．预期(或可能)的传输距离 2．数据速率或信道带宽； 3．误码率(BER)。
为了满足这些要求，设计人员可以选择下面的器件及 其相关的特性参量：
1、多模光纤或单模光纤 (a)纤芯尺寸 (b)纤芯折射率剖面 (c)带宽或色散 (d)损耗 (e)数值孔径或模场直径
2、LED或半导体激光器光源 (a)发射波长 (b)谱线宽度 (c)输出功率 (d)有效辐射区 (e)发射方向图 (f)发射模式数量
根据光纤系统的应用可分为
点到点连接 广播和分配网 局域网
7.1.1 点到点的传输系统
光放大器：将接收到的微弱光比特流信号直接放大而
不光发需送将机其转换为电再信生号器。(1R) 再生器
光接收机
光放大器不能无限制级联，因为色散导致的脉冲畸变 最T终x限制了系统的R性x T能x。光-电-光R再x T生x中继则不存R在x这
应用：光缆电话网、公用天线电视(CATV)、宽 带综合业务数字网（B-ISND）
特点：传输距离较短、带宽要求宽 结构：树型拓扑、总线拓扑
•树形拓扑结构
Hub
Hub
Hub
Hub
Hub
信道在中心点分配，光纤的作 用与点到点连接系统类似。
•总线拓扑结构
1
3
4
Bus
2
N
单根光纤承载整个业务范围的多信道光信号，通过光接头完 成分路，光分路器将一小部分功率分送给每个用户。多路视 频信道分配CATV系统；高清晰度电视HDTV。
•总线拓扑结构
PN PTC1 1 CN1
若取 =0.05, C=0.05, PT =1mW 和 PN=0.1W,
则N的最大值? N=61
如何进一步增加分支数？
在总线上周期地接入光放大器提升功率，可以克 服上述限制，只要光纤色散的影响限制在可忽略 的程度，允许分配的用户数将可大大增加。
7.1.3 局域网
•FDDI
双环结构， superior reliability and robustness
•星形拓扑结构
2
1
3
Star
N coupler
4
N-1
•所有节点都通过点到点连接 接到中心站(中枢节点)上。
•有源星形结构：所有到达的 光信号都通过光接收机转换为 电信号，再将电信号分配以驱 动各个节点的光发送机。
光纤通信技术第七章
光纤通信系统的性能与设计
王发强
Fq_wang@
信息光电子科技学院
华南师范大学
第七章 光纤通信系统的性能与设计
7.1 光纤通信系统结构 7.2 光纤损耗对系统的限制 7.3 光纤色散对系统的限制 7.4 光纤中的非线性光学效应对系统的影响 7.5 信道串扰 7.6 光纤通信系统设计中的功率预算
3、PIN或雪崩光电二极管 (a)响应度 (b)工作波长 (c)速率 (d)灵敏度
系统考虑
确定波长：短距离，850nm 长距离，1300nm，1550nm
确定光电检测器：PIN，APD，参考图8.3 确定光源
选择合适的光纤
7.1 光纤通信系统结构
光纤通信系统的主要组成单元：
光纤 光器件 光发送机 光接收机 光放大器
种问题。
光光发-电送-机光中继：实际放大上器是一个接收放机大一器个发送机光对接，收机 它T将x检测到的微弱变形光信号，变为电信号，经放R大x 整形后变成规则的电比特流，再调制光发送机，恢复 原光比特采用流再继生续器和沿光光放大纤器传作输为周。期性损耗补偿的点到点连接
7.1.1 点到点的传输系统
利用光纤的低损耗、宽带宽特点 性能指标：比特率－距离积（BL） BL积与光纤损耗和色散特性有关，而光纤特性