光纤通信系统简介1
光缆部分第一章光纤通信系统概述
用户 本地节 点 长 途 节点 长 途节点 本 地节 点 用户
50 km 接 入网
15 0 k m 中 继网
6 500 km 长途网 6 900 km
15 0 km 中 继网
50 k m 接入网
光纤通信系统——我国网络结构
核心网(骨干网): 包括长途网与本地中继网 为巨大业务量的高质量、可靠和低成本传输提供保证 接入网： 除长途网与本地中继网以外的网络 为广大用户提供各业务和灵活的服务
1、光纤通信：光波为载波，光导纤维为传输介质的通信方式
2、光纤通信——优点：
传输频带极宽，通信容量很大 传输衰减小，距离远 信号串扰小，传输质量高 抗电磁干扰，保密性好
光纤尺寸小，重量轻，便于运输和敷设
耐化学腐蚀，适用于特殊环境 原材料资源丰富,节约有色金属
光纤通信系统——概念、特点
光发射机 输入 电信号 光纤光缆 光接收机
调制
光源
光电 检测
放大 恢复
输出 电信号
光纤通信系统——构成
光信号的传输过程：
光纤只能传输光信号，不能传输电信号，通信系统在发
送端必须先把电信号变成光信号，在接收端再把光信号 变为电信号，即电/光和光/电变换。
光纤通信系统——构成
光纤信号传输实现过程如下：
程，弥补线路传输过程中带来的信号损伤，最后输出和原
始输入信号相一致的电信号，从而完成整个传输过程。
光纤通信系统
1
2 3 光纤发展简史
光纤通信概念及其特点
光纤通信系统基本构成 光纤通信的现状及光纤发展趋势 我国通信传输网络结构
4
5
光纤通信系统——现状与发展
光缆工程的现状
中国在通信网络建设中应用光纤是从第六个五年计划期间 开始，中国信息产业高速发展，光纤市场平均年增长率高 达20 ％～30％。目前，我国已经建设成覆盖全国的光缆传 输网络，公共电信光缆网络总长度超过430万公里，光纤总
光纤通信系统第一章
光电晶体管
具有较高的响应速度和灵敏度，适用于中短距离光纤通信系统。
光放大器技术
1 2
掺铒光纤放大器（EDFA） 利用掺铒光纤中的铒离子实现光放大，具有较高 的增益和较宽的带宽，广泛应用于长距离光纤通 信系统。
拉曼光纤放大器（RFA） 利用拉曼散射效应实现光放大，具有较低的噪声 和较好的稳定性，适用于多波段光纤通信系统。
波分复用（WDM）
同时利用光信号的频率和相位信 息实现复用，可以提高光纤通信 系统的传输容量和速率。
04
光纤通信系统的性能指标
带宽与传输速率
带宽
带宽是衡量通信系统传输信息能力的重要指标，指在单位时间内传输的数据量。光纤通信系统的带宽通常以兆赫 兹（MHz）或吉赫兹（GHz）表示，带宽越大，传输速率越高。
发光二极管（LED）
能够发出宽光谱的光，但相干性和方向性较差，通常用于短距离光 纤通信系统。
半导体激光器（SDL）
结合了LD和LED的特点，具有较高的相干性、方向性和单色性，广 泛应用于长距离光纤通信系统。
光检测器技术
PIN光电二极管
响应速度快，线性范围广，常用于高速光纤通 信系统。
APD雪崩光电二极管
未来的发展趋势
超高速传输
光子集成电路
随着数据量的不断增加，光纤通信系统的 传输速率将进一步提高，实现更快速的数 据传输。
光子集成电路是未来光纤通信系统的重要 发展方向，能够实现光信号的集成和处理 。
全光网络
智能化发展
全光网络是未来通信网络的发展趋势，能 够实现光信号的透明传输和处理，提高通 信网络的效率和可靠性。
光纤的结构与特性
光纤的结构
光纤由纤芯、包层和涂覆层组成，其中纤芯是传输光信号的主要部分，包层用于 保护纤芯，涂覆层则起到保护光纤不受外界环境影响的作用。
第4章数字光纤通信系统(1)
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3
3、光纤通信的发展可以粗略地分为三个阶段：
第一阶段(1966-1976年)，这是从基础研究到商
业应用的开发时期。实现了短波长(0.85μm)低速率
(45或34Mb/s)多模光纤通信系统。
所以灵敏度也是反映光纤通信系统质量的 重要指标。
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4.2 光纤和光器件
一、光纤
1、光纤 光纤就是导光的玻璃纤维的简称, 是石英玻璃丝,
它的直径只有0.1 mm，它和原来传送电话的明线、 电缆一样，是一种新型的信息传输介质，但它比以 上两种方式传送的信息量要高出成千上万倍， 可达 到上百千兆比特/秒,而且衰耗极低。
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7
3. 重量轻、 光纤重量很轻，直径很小。即使做成光缆，在
芯数相同的条件下，其重量还是比电缆轻得多，体
积也小得多。表给光缆和标准同轴电缆的重量和截
面积的比较。
表 光缆和电缆的重量和截面积比较
项目
8芯
18 芯
光缆
电缆
光缆
电缆
重量/(kg·m-1) 0.42
6.3
0.42
重量比
1
15
1
4.1 数字光纤通信系统概述
一、光纤通信发展史和现状
1、探索时期的光通信: 中国古代用“烽火台”报警，欧洲人用旗语传
送信息， 这些都可以看作是原始形式的光通信。
1880年，美国人贝尔(Bell)发明了用光波作载 波传送话音的“光电话”。光电话证明了用光波作
为载波传送信息的可行性。贝尔光电话是现代光通
发射
光纤通信系统
形成光缆
5
中继器
中继器
由于光纤的传输损耗和散射 效应，光信号在传输过程中 会逐渐衰减，因此需要使用 中继器来放大和整形光信号，
以实现长距离传输
中继器通常由掺铒光纤放大 器(EDFA)和光-电-光转换器
组成
掺铒光纤放大器可以对光信 号进行放大，提高光信号的 能量
光纤通信系统主要由光发信机、 光收信机、光缆、中继器等组
成
2
光发信机
光发信机
光发信机是实现电信 号转换为光信号的设 备，主要由光源、驱 动电路和调制电路组
成
光源是发信机的核 心器件，目前常用 的光源有半导体激 光器和发光二极管
驱动电路的作用是 为光源提供足够的 电流，使其发出稳
定的光信号
调制电路的作用是 将电信号加载到光 信号上，实现电信
的可靠性和效率
5
绿色光纤：在光纤的制造和使用过程中，需要注重环保和 节能，推动光纤通信系统的绿色发展
光纤通信系统的关键技术和发展趋势
总的来说，光纤通信系统将继续向着高速、大容量、智 能化、环保等方向发展
未来，随着技术的不断进步和应用需求的不断增加，光 纤通信系统将会得到更加广泛的应用和推广，为人们提
光纤通信系统
-
1 概述 2 光发信机 3 光收信机 4 光缆 5 中继器 6 光纤通信系统的优点和缺点 7 光纤通信系统的应用和发展趋势 8 光纤通信系统的前景展望 9 光纤通信系统的关键技术和发展趋势
1
概述
概述
光纤通信系统是一种利用光波 在光纤中传输信息的通信方式
由于光纤具有传输容量大、抗 干扰能力强、传输距离长等优 点，光纤通信系统已成为现代 通信网的主要传输方式之一
光纤通信系统 第一章 概述
制造中造成强度下降的原因
（1）预制棒在制造中可能存在杂质和气泡，会 转移到光纤中。由于杂质的膨胀系数与周围玻 璃不同，可能导致裂纹，造成强度的下降；气 泡对强度的影响将更大。 （2）拉丝过程中，拉丝炉的温度稳定性、周围环 境中的粉尘及拉丝卷绕等有可能使光纤表面出 现划痕、裂纹等机械损伤，影响光纤的强度。 环境中的水分等有害物质将对光纤造成腐蚀， 使光纤表面的裂纹扩展，降低光纤强度。
光纤简介
光纤通信的发展概况
光纤通信的主要特点
光纤通信系统的基本组成（重点）
光纤通信要解决的基本问题
一、光纤简介
光纤结构
光纤材料
玻璃光纤
塑料光纤
专用光纤（氟化物光纤，光敏光纤等）
光纤的制造
目前通信用光纤主要是以石英玻璃 （SiO2）为主的石英光纤。 制造光纤流程：
涂覆和套塑流程
光纤预制棒生产企业有五家：长飞、法尔 胜光子、烽火通信、杭州富通和特恩弛，5 家企业的生产能力是2000万公里／年。 光纤拉丝生产企业有19家：长飞、上海光 纤、南京华新藤仓、深圳特发、成都中住、 杭州富通、法尔胜光子、西古、烽火通信、 天大天财、特恩弛、亨通阿尔法、中天科 技、华伦光纤、富春江、上海华源、山东 太平洋、海南韩国三星、海南睿丰，这19 家企业的生产能力是3500万公里／年。
衰减、色散对脉冲的影响示意
3. 非线性效应
光波间或光波与其中传输的材料之间 的相互作用，从而对光信号产生影响。能 引起噪声和串扰。
光缆
1. 要求： 避免受到破坏力 防止光纤传输特性的劣化 易于操作 2. 构造: 缆芯，加强元件，护层
缆芯 缆芯由光纤的芯数决定，有单芯、多 芯。 多芯光缆要对光纤进行着色以便于识 别。 为防止气体和水分子浸入， 光纤中应 具有各种防潮层并填充油膏。
光纤通信系统的基本概念、组成及特点。
光纤通信系统的基本概念、组成及特点。
光纤通信系统是以光为载波，利用纯度极高的玻璃拉制成极细的光导纤维作为传输媒介，通过光电变换，用光来传输信息的通信系统。
光纤通信系统由三部分组成：光发射机、光接收机和光纤链路。
光发射机由模拟或数字电接口、电压—电流驱动电路和光源组件组成。
模拟或数字电接的作用是实现口阻抗匹配和信号电平匹配（限制输入信号的振幅）作用。
光源—光纤耦合器的作用是把光源发出的光耦合到光纤或光缆中。
光接收机由光检测器组件、放大电路和模拟或数字电接口组成。
光检测器组件包括一段光纤（尾纤或光纤跳线）、光纤—光检波器耦合器、光检测器和电流—电压转换器。
光检测器将光信号转化为电流信号。
然后再通过电流—电压转换器,变成电压信号输出。
模拟或数字电接口对输出电路其阻抗匹配和信号电平匹配作用。
光纤链路由光纤光缆、光纤连接器、光缆终端盒、光缆线路盒和中继器等组成。
光纤光缆由石英或塑料光纤、金属包层和外套管组成。
光纤通信系统的特点有：1.频带宽、传输容量大，损耗小、中继距离长，重量轻、体积小，抗电磁干扰性能好，泄漏小、保密性好，节约金属材料，有利于资源合理使用。
2.传输损耗小：在光纤通信系统中，由于采用了石英等材质作为光纤材料，其传输损耗比普通金属线要小得多。
3.传输容量大：由于光纤通信系统采用光信号传输，因此其传输容量比普通金属线要大得多。
4.抗电磁干扰性能好：由于光纤通信系统采用光信号传输，因此其抗电磁干扰性能比普通金属线要好得多。
5.保密性好：由于光纤通信系统采用光信号传输，因此其保密性比普通金属线要好得多。
6.节约金属材料：由于光纤通信系统采用石英等材质作为光纤材料，因此可以节约大量的金属材料。
7.易于安装和维护：由于光纤通信系统采用光信号传输，因此其安装和维护相对容易。
8.适用于远距离传输：由于光纤通信系统采用石英等材质作为光纤材料，因此可以适用于远距离传输。
9.适用于大规模网络：由于光纤通信系统采用光信号传输，因此可以适用于大规模网络。
光纤通信系统
光纤通信系统光纤是光导纤维的简称,光纤通信系统是一光波为载波,以光纤为传输介质的一种通信方式.目前使用的二氧化硅光纤,在光波波长λ=1550nm时,其损耗在0.2db/km以下,由于损耗底,因此中继距离可达到50km以上,而传输同样数率的同电缆,其中继距离只能达到约1.5km左右.一、光纤通信具有以下的特点:1、不受电磁干扰。
2、光纤线径细，重量轻，便于施工和运输。
3、资源丰富，成本底。
4、损耗底、中继距离长。
5、因为光纤完全可以由非金属的介质材料制成，因此它既不受电磁干扰，也无串音干扰，并且保密性强。
二、光纤的分类光纤的分类方法大致有四种，既按套塑类型、光纤传播模式、工作波长和光折射率分布分类。
1、按光纤的构成材料不同来分：以二氧化硅为主要成分的石英光纤多种成分构成的光纤液体纤芯光纤以塑料为主要成分的塑料光纤2、按光纤折射率分布不同来分：均匀光纤（阶跃光纤SI）不均匀光纤W型光纤3、按传输总模数不同来分：多模光纤单模光纤4、按光纤工作波长不同来分：短波长光纤长波长光纤5、按照传输总模数分类所谓模式是光纤纤芯中电磁场的一种分布形式。
根据光纤所能传输总模式数量，可将光纤分成多模光纤和单模光纤。
1）单模光纤当光纤中只有一种电磁场分布形式或只能传输一种模式时，称此光纤为单模光纤。
单模的纤芯直径很小。
由于单模光纤只能传输主模，故无模式色散，使得这种光纤的传输频带很宽，传输能量很大，适用于大容量、长距离的光纤通信。
目前，在国内外各级通信网中，使用最多的就是单模光纤。
2）多模光纤（MM）在一定的工作波长下，当有多个多模光纤在光纤中传输时，称这种光纤为多模光纤。
多模光纤在光纤通信的初期用的较多，目前使用的场合就较少了。
三、光纤的传输特性光纤的传输特性主要包括传输损耗和色散.1、传输损耗在光纤内传输的光，由于光纤的散射、吸收和辐射等原因而受到衰减,光功率随着距离的增加按指数规律减小，这就是光纤的损耗。
光纤的每单位长度上的传输损耗直接关系到光纤通信系统传输距离的长短。
光纤通信系统原理
4 信号调制
信号调制是指信号的数字、模拟和复合形式 通过调制器装置发送到光纤上。
光纤通信系统的基本组成部分
光纤
光纤是光信号传输的核心媒介， 具有高速传输、低损耗、大带宽 等特点。
Hale Waihona Puke 设备连接器设备包括光纤传输设备、路由器、 交换机和中继器等。
连接器是用于光纤之间的连接和 衔接的一种重要设备。
光纤通信的工作原理
未来
• 城市照明 • 医疗应用 • 海底通信
1
发光源
电流输入LED或激光器，产生有源信号光波。
2
传输信号
光波沿光纤传输，根据传输距离和信号强度会发生衰减、散射等。
3
光电转换
光信号到达接收器，转换为电信号供显示、储存等使用。
光纤通信系统的优势和应用领域
高速传输
光纤可以传输海量数据，速度比铜线快得多。
应用领域广
光纤通信已应用于通信、医疗、军事等众多领 域。
安全性高
光纤传输是通过光信号进行传输的，不会受到 电磁干扰。
保密性强
光纤传输不会发射电磁辐射，信息更不容易被 窃听和干扰。
光纤通信系统的挑战和限制
• 光纤通信传输受制于距离和强度的影响。 • 光纤传输硬件和设备成本更高。 • 光纤传输系统故障更难以检测和维修。
光纤通信系统的未来发展趋势
城市照明
医疗应用
光纤技术正在用于提高城市照明， 包括路灯、停车场、广场等的智 能化和互联网化。
光纤技术正在被应用于医疗成像 和手术领域。
海底光缆
光纤技术正在被用于海底通讯线 路，解决了长距离、高带宽的需 求。
总结
优势
• 高速传输 • 安全性高 • 保密性强 • 应用领域广
光纤通信系统概述
第一章概述1.1 光纤通信的发展概况1.2 光纤通信的优点和应用1.3 光纤通信系统的组成21.1 光纤通信发展概况通信是指两个或多个实体之间交换信息的过程，而通信系统是该过程的具体实现。
一个实际的通信系统包括信息的采集、格式变换、传输和交换等过程所涉及的所有实体。
光通信是指利用某种特定波长（频率）的光波信号承载信息，并将此光信号通过光纤或者大气信道传送到对方，然后再还原出原始信息的过程。
广义上的光通信（Lightwave Communication）包括光纤通信（Optical Fiber Communication）和大气光通信/空间光通信（Free Space Optics）两大类，目前在通信领域内主要采用的是光纤通信方式。
3光纤通信发展主要历程远古时代；烽火台，狼烟传讯近代：旗语，灯光1880，A.G.Bell发明光电话60年代初，激光器的诞生70年代——面临挑战光源：能否制造出室温下连续工作的激光器？媒质：能否找到损耗足够低的传输媒质？4光纤通信的奠基人——高锟1966年，在英国标准电信实验室工作的华裔科学家高锟（C. K.Kao）首先提出用石英玻璃纤维作为光纤通信的媒质，为现代光纤通信奠定了理论基础。
高锟（Charles K. Kao）51970：光纤通信实用化的开端1970 年，美国康宁公司用超纯石英为材料，首先拉制出损耗为20dB/km 的光纤1970 年，美国贝尔实验室研制成功可在室温下连续振荡的镓铝砷（GaAlAs）半导体激光器，为光纤通信找到了合适的光源1977 年，GaAlAs激光器的寿命可达100 万小时，为光纤通信的商用化奠定了基础70 年代光源和光纤技术的快速成熟，为光纤通信的商用化打下了坚实的基础6光纤通信系统的发展第一代光纤通信系统850/1310 nm 多模系统，140Mb/s，30km第二代光纤通信系统1310nm 单模系统，1Gb/s，50km第三代光纤通信系统1550 nm 单模系统，2.5Gb/s，100km第四代光纤通信系统光放大器引入，数千km第五代光纤通信系统光孤子系统71.2 光纤通信的优点和应用1.2.1 光纤通信的优点1.2.2 光纤通信的应用81.2.1 光纤通信的优点1.传输容量大2.传输损耗小，中继距离长3.泄漏小，保密性好4.节省有色金属5.抗电磁干扰能力强6.重量轻，可扰性好，易于施工9光纤通信系统具有巨大的传输容量光是频率极高的电磁波，传输中可以获得极高的信号频谱。
光纤通信系统概述及常识简介.
纤 心 n1 包 层 n2 涂敷层
高纯度，特细 光纤截面 n1>n2 光能量主要在纤心中传播 = (n1-n2)/n1 相对折射率差
光纤分类
材料: 射率n1分布: 传播模式:
塑料、玻璃(SiO2) 突变、梯度、渐变 单模、多模
n1 n2
1.1.2 现代光通信
光源：发光管LED 、半导体激光器LD 传输介质：光纤
•
练习：
练习2:假设一数字通信系统的数据传输速率等于载波频 率的1%。分别计算频率为10kHz，1MHz, 100MHz 和10GHz 的电载波以及波长为1.0um的光载波所允许的比特速率。 本问题表明了系统的容量是如何随着载波频率的增加而 增加的 练习3: 光纤通信使用的近红外光(波长为0.7~1.7um),试 估计其可用带宽？ 一路模拟电话占用的带宽是4Hz，试估计这样一条光纤能 够同时传输多少路电话信号？每话路平均光的功率与光 纤中总光功率? 你知道当前接入网的主流速率是多少吗？10M-100M,那么 1根光纤从理论上可接入多少用户？
1 00 THz 1 0 THz
1 m 1 0 m 1 00m
“通信系统的 传输容量取决 于对载波调制 的频带宽度， 载波频率越高， 频带宽度越 宽。”
1 THz 1 00 GHz 1 0 GHz 1 GHz 1 00 MHz 1 0 MHz 1 MHz
1.2 光纤通信的优点
主要优点: ① 频带很宽，容量巨大 ② 损耗小，中继距离很长，误码率小 ③ 重量轻，体积小，可绕性好，易铺设 ④ 抗电磁干扰性能好 ⑤ 泄漏小，保密性好 ⑥ 节约金属，成本低 缺点：质地脆弱，机械强度低；切断，连接技术复杂； 分路，耦合方式麻烦
光纤通信系统
什么是光纤通信系统什么是光纤通信系统？本文将从光纤通信系统的构成,发展,优点,光纤通信技术的发展趋势方面来进行阐述。
光纤即为光导纤维的简称。
光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式。
从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。
光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外,在应用中,光纤常按用途进行分类,可分为通信用光纤和传感用光纤。
传输介质光纤又分为通用与专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤,并常以某种功能器件的形式出现。
光纤通信就是利用光导纤维传输信号，以实现信息传递的一种通信方式。
光导纤维通信简称光纤通信。
可以把光纤通信看成是以光导纤维为传输媒介的“有线”光通信。
实际上光纤通信系统使用的不是单根的光纤，而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆。
光纤通信系统的构成一个实用的光纤通信系统，配置各种功能的电路、设备和辅助设施，如接口电路、复用设备、管理系统以及供电设施等，才能投入运行。
要根据用户需求、要传输的业务种类和所采用传输体制的技术水平等来确定具体的系统结构。
因此，光纤通信系统结构的形式是多种多样的，但其基本结构仍然是确定的。
有种通信系统主要是由3部分组成：光发射机、光纤光缆和光接收机。
由于光纤只能传光信号不能传电信号，因此，这种通信系统在发送端必须先把电信号变成光信号，在接收端再把光信号变为电信号，即电/光和光/电变换。
其电/光和光/电变换的基本方式是直接强度调制和直接检波。
实现过程如下：输入的电信号既可以是模拟信号(如视频信号、电视信号)，也可以是数字信号(如计算机数据、PCM 信号);调制器将输入的电信号转换成适合驱动光源器件的电流信号并用来驱动光源器件，对光源器件进行直接强度调制，完成电/光变换的功能;光源输出的光信号直接耦合到传输光纤中，经一定长度的光纤传输后送达接收端;在接收端，光电检测器对输入的光信号进行直接检波，将光信号转换成相应的电信号，再经过放大恢复等电处理过程，弥补线路传输过程中带来的信号损伤(如损耗、波形畸变)，最后输出和原始输入信号相一致的电信号，从而完成整个传输过程。
光通信系统、光缆、光纤知识
光通信系统
——通信光纤
（6）、关于在传输网络建设中的光纤选择等方面的相关建议 （一）G.652和G.655光纤的传输应用选择
目前，应用于长途骨干和城域网的光纤主要是G.652和G.655两种光纤。 对于基于2.5Gb/s及其以下速率的WDM系统，G.652光纤是最佳选择； G.652B/C/D和G.655光纤均能支持基于10Gb/s及更高速率的WDM系统； G.652C/D光纤在城域网中的优势明显。 通常G.652单模光纤在C波段1530~1565nm和L波段1565~1625nm的色散较大， 一般为17~22ps/nm·km。在开通高速率系统及基于单通路高速率的WDM系 统时，可采用色散补偿光纤（DCF）来进行色散补偿。但DCF同时引入较 大的衰减，因此它常与光放大器一起工作，DWDM波长范围越宽，补偿困 难越大。 G.655光纤的基本设计思想是在1550nm窗口工作波长区具有合理的较低的 色散，足以支持10Gb/s的长距离传输而无需色散补偿，同时，其色散值 又保持非零特性，具有一个起码的最小数值，足以抑制非线性影响，适 宜开通具有足够多波长的WDM系统。
光通信基础知识
——系统、光纤、光缆
主要内容
光通信系统概述 光纤知识 光缆知识
2
光通信系统概述
3
光通信系统
通信传输网常用的物理媒体——光纤、微波、电缆 以光纤为通信载体，可提供高速往外通道的光纤传输网已成为目前通 信传输网的主要部分。 一个基本的光纤通信系统由三大部分构成：光发射设备、光纤光缆、 光接收设备。
14
光通信系统
——通信光纤
（3）G.652D光纤的发展与应用 G.652光纤可细分为A、B、C、D四个子类。其中G.652A和 G.652B为常规单模光纤，其水峰处衰减未作优化；G.652C 和G.652D为低水峰单模光纤，永久地降低水峰的衰减。 几种G.652光纤的主要性能区别： 1、G.652C/D规定了1383NM衰减特性，并经氢老化试验， 使OH漂移出长波长，大于1700nm，不在光通信系统的工作 波长范围内 2、G.652B相对于G.652A，PMDQ链路值由0.5降低至0.2 3、G.652D相对于G.652B，降低了水峰衰减，相对于 G.652C降低了偏振模色散。
光纤通信概述
光纤通信概述
光纤通信是一种利用光纤传输信息的通信技术。
光纤是一种特殊的纤维，由高纯度的玻璃或塑料制成，具有非常高的折射率，可以将光信号进行高效传输。
光纤通信通过将信息转换为光信号，并在光纤中进行传输，最后再将光信号转换回电信号来实现数据的传送。
光纤通信具有许多优点。
首先，它具有非常高的传输带宽，能够支持大量的数据传输。
其次，光纤通信具有很低的传输损耗，可以实现长距离的传输而不会出现明显的信号衰减。
此外，光纤通信还具有抗电磁干扰、安全性高等特点，适用于各种应用场景，如电话通信、互联网接入、数据中心互连等。
光纤通信系统主要包括光源、调制器、光纤传输介质、光纤连接器和接收器等组成部分。
光源产生光信号，调制器将电信号转换为光信号。
光纤作为传输介质传输光信号，光纤连接器用于连接光纤。
接收器将光信号转换为电信号，最终实现信息的接收和解码。
在光纤通信中，常用的调制技术有强度调制、频率调制和相位调制等。
光纤通信系统还需要采用光纤放大器来增强光信号的强度，以确保信号能够在长距离传输时保持稳定。
总而言之，光纤通信作为一种高效、高带宽的通信技术，已经成为现代通信领域的重要基础设施，推动了信息社会的发展和进步。
光纤通信介绍
缺点：成本较高需要高精度设备
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
优点：传输距离远、损耗低、抗干 扰能力强
应用场景：适用于长距离、高速、 大容量的数据传输
多模光纤通信
定义：多模光纤通信是指利用多条传播路径传输信号的光纤通信方式。
特点：多模光纤通信具有传输容量大、传输距离长、传输质量稳定等优点。
应用场景：多模光纤通信广泛应用于高速通信网络、数据中心、云计算等领域。 发展趋势：随着技术的发展多模光纤通信将不断优化提高传输速率和稳定性满足不断增长的通 信需求。
未来发展：随着光子集成和光电子集成技术的不断进步光纤通信系统的性能将得到进一步提升应 用领域也将不断扩大
新型光纤材料和器件
光纤材料：硅基材 料、塑料聚合物等
光纤器件：光放大 器、光调制器、光 滤波器等
新型光纤材料和器 件的应用场景：数 据中心、云计算、 物联网等
未来发展趋势：小 型化、集成化、智 能化
光纤波导理论
光纤通信的基本原 理
光纤的结构和材料
光的全反射现象
光纤波导的传输特 性
光纤的传输特性
光纤传输速率高 可实现高速数据 传输。
光纤传输损耗低 传输距离远。
光纤传输不受电 磁干扰具有很高 的抗干扰能力。
光纤传输保密性 好不易被窃听。
光纤通信的应用
电信通信网络
光纤通信在电信通信网络中发挥着 重要作用提供高速、大容量的数据 传输。
THNK YOU
汇报人：
电视广播：光纤通信 可以传输大量的视频 和音频信号广泛应用 于电视广播信号传输。
远程医疗：光纤通信 可以提供高速、高质 量的数据传输支持远 程医疗的发展。
物联网：光纤通信可 以满足物联网设备之 间的通信需求促进物 联网的发展和应用。
光纤通信系统的组成和各部分的功能
光纤通信系统的组成和各部分的功能一、光纤通信系统的概述光纤通信系统是一种使用光纤传输信号的通信系统。
它由多个部分组成，每个部分都有着不同的功能和作用。
本文将深入探讨光纤通信系统的组成和各部分的功能，以便更好地理解和应用光纤通信技术。
二、光纤通信系统的组成光纤通信系统主要由以下几个部分组成：1. 光源光源是光纤通信系统的起点，它产生光信号并将其传输到光纤中。
光源的种类有很多，常见的有激光器和发光二极管。
激光器产生的光信号准直性好、单色性强，适用于长距离传输；而发光二极管则适用于短距离通信，成本较低。
2. 光纤光纤是光信号的传输介质，它由光纤芯和包层组成。
光纤芯是光信号传输的核心部分，其负责光信号的传输；而包层则用来保护光纤芯，减小光的损耗。
光纤具有传输距离远、带宽大、抗干扰能力强等优点，是现代通信的重要组成部分。
3. 光电转换器光电转换器的作用是将光信号转换成电信号，或者将电信号转换成光信号。
在发送端，光电转换器将电信号转换成光信号并输入光纤；在接收端，光电转换器将光信号转换成电信号，以供接收设备使用。
常见的光电转换器有光电二极管和光电探测器。
4. 光纤放大器光纤放大器是用于放大光信号的设备，它能够增加光信号的强度，使其能够在光纤中传输更远的距离。
常见的光纤放大器有掺铒光纤放大器和掺镱光纤放大器。
5. 光纤衰减器光纤衰减器是用来减小光信号强度的装置，它可以在光信号传输过程中调整光信号的强度，以便适应不同的传输距离和传输条件。
6. 光纤连接器和光纤接头光纤连接器和光纤接头是用来连接光纤的部件，它们能够保证光信号的传输质量。
光纤连接器主要用于连接不同光纤之间，而光纤接头则用于连接光纤与光电转换器等设备之间。
7. 光纤交换机和光纤路由器光纤交换机和光纤路由器是用于控制和管理光纤通信系统的设备。
光纤交换机用于在局域网内建立连接和切换光纤信号，而光纤路由器则用于在广域网中转发光纤信号。
三、各部分的功能和作用各部分在光纤通信系统中都有着不同的功能和作用。
光纤通信系统的基本概念
光纤通信系统的基本概念光纤通信系统是一种利用光纤作为传输介质的通信网络。
光纤通信系统具有传输距离远、带宽大、抗干扰能力强等优点，因此在现代通信中得到广泛应用。
本文将介绍，包括光纤的结构和工作原理、信号传输过程、光纤通信系统的组成部分以及其在大数据传输、互联网、通信等领域中的应用。
一、光纤结构和工作原理光纤是一种由高纯度的玻璃或塑料制成的细长柔软的材料。
光纤由纤芯和包层组成，其中纤芯是光信号传输的区域，包层是保护和引导光信号的区域。
光源产生的光信号通过光纤传输，利用光的全内反射特性，在光纤中沿纤芯传输。
光纤采用全内反射的原理传输光信号。
当光信号由高折射率介质进入低折射率包层时，会发生全内反射。
这使得光信号能够在光纤中沿一定角度传输，并且基本不损失信号的强度和质量。
光纤的包层还能够防止光信号的外部干扰。
二、信号传输过程光纤通信系统中，光信号通过调制的方式进行传输。
首先，光源将电信号转换为光信号，例如采用激光器产生的窄谱光信号。
接着，将光信号输入光纤，通过光纤的全内反射传输。
在光纤的整个传输过程中，光信号不断发生衰减，但在一定距离内，衰减并不显著。
在光纤传输的过程中，由于光信号频率较高，会发生色散现象和衰减现象。
色散现象会导致光信号的频率和相位发生变化，从而影响信号质量。
而衰减现象会使光信号的强度逐渐降低。
因此，在长距离的光纤传输中，需要采用一些调制和放大技术来补偿这些影响。
三、光纤通信系统的组成部分光纤通信系统由光源、调制器、光纤、接收器和控制系统等组成。
光源是发光二极管或激光器等能够产生光信号的设备。
调制器用于将电信号转换为光信号，并控制光信号传输的强度、频率等参数。
光纤用于传输光信号。
接收器接收传输过来的光信号，并将其转换为电信号。
控制系统用于控制整个通信系统的运行和管理。
四、光纤通信系统的应用光纤通信系统在现代通信中得到广泛应用。
与传统的铜缆通信相比，光纤通信具有很多优势。
首先，光纤通信的传输距离更远，可以达到几十公里甚至上百公里。
光纤通信系统
实用标准文案第一章概论光纤通信系统是以光纤为传输媒介，光波为载体的通信系统，主要由光发电机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。
光线通信系统可以传输数字信号，也可以传输模拟信号。
不管是数字系统，还是模拟系统，输入到光发射机的带有信息的电信号，都可以调制转换为光信号。
光载波经过光纤线路传输到接收端。
再由光接收机把光信号转换为电信号。
光纤的主要作用：利用光的全反射原理传递光学信号，其优点是信号损耗小，抗干扰能力强。
与电缆或微波等电通信方式相比，光通信优点：（1）通信容量大（2 ）中继距离长（3）保密性能好（4）适应能力强（5 ）体积小、重量轻，便于施工维护（6）原材料资源丰富，节约有色金属和能源，潜在价格低廉。
光纤通信中常用的三个低功耗窗口的中心波长为：0.85 微米1.31 微米1.55 微米其中后两个的应用更为广泛。
基本光纤传输系统作为独立的“光信道”单元，若配置适当的接口设备，则可以插入现有的数字通信系统或模拟通信系统，有线通信系统或无线通信系统的发射与接收之间。
光发射机、光纤线路和光接收机，若配置适当的光器件，可以组成传输能力更强、功能更完善的光纤通信系统。
光发射机的功能是把输入的电信号转换为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。
光发射机由光源、驱动器和调制器组成。
其中，光源是光发射机的核心。
光发射机的性能基本上取决于光源的特性，对光源的要求是输出光功率足够大，调制频率足够高，谱线宽度和光束发散角尽可能小，输出功率和波长稳定，器件寿命长。
光纤线路的功能是把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变（失真）和衰减传输到光接收机。
光纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。
光纤是光纤线路的主体，接头和连接器是不可缺少的器件。
实际工程中使用的是容纳多根光纤的光缆。
光接收机的功能是把从光纤线路输出、产生畸变和衰减的微弱光信号转换为电信号，并经放大和处理后恢复成发射前的电信号。
光接收机由光检测器、放大器和相关电路组成，光检测器是光接收机的核心，对光检测器的要求是响应度高、噪声低和响应速度快。
光纤通信系统
光纤通信系统
光纤通信系统是一种基于光纤传输技术的通信系统，它利用光纤传输光信号进行通信。
光纤通信系统已经成为现代通信领域中最重要的技术之一，被广泛应用于电话、互联网、电视等各个领域。
本文将介绍光纤通信系统的基本原理、技术特点以及未来发展趋势。
光纤通信系统的基本原理
光纤通信系统主要由光源、光纤、光探测器等几个基本部分组成。
光源通过调制产生光信号，然后经过光纤传输到接收端，最终被光探测器接收并解调还原成原始信号。
光信号在光纤中传输时会受到衰减和色散等影响，需要经过光放大器和光衰减器进行补偿和控制，以确保信号的传输质量。
光纤通信系统的技术特点
光纤通信系统具有传输速度快、带宽大、抗干扰能力强、安全性高等一系列优点。
光纤的传输速度可以达到数十亿比特每秒，远远超过了传统的铜缆传输速度。
光纤的带宽也非常宽，可以同时传输多个信号，满足不同应用的需求。
此外，光信号在传输过程中不会受到电磁干扰，保障通信质量稳定。
光纤通信系统的未来发展趋势
随着信息通信技术的不断发展，光纤通信系统也在不断进化。
未来，光纤通信系统将更加智能化和自适应化，能够更好地适应不同环境下的传输需求。
同时，光纤通信系统将更加绿色环保，采用更加节能的光源和光探测器，减少能源消耗。
未来，光纤通信系统将更加普及，为人们的生活和工作带来更多便利和创新。
综上所述，光纤通信系统是一种重要的通信技术，具有速度快、带宽大、抗干扰能力强、安全性高等优点。
未来，光纤通信系统将继续发展，为人们的生活和工作带来更多便利和创新。
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移动设计研究院传输专业课程之一光纤通信系统简介♦光纤通信概论♦光纤♦光缆♦器件华信邮电咨询设计研究院有限公司一、概论♦1、光纤通信简史♦光纤通信是以激光为信息载体，以光纤为传输介质的通信方式。
光纤通信技术是近40多年迅猛发展起来的高新技术；它的诞生和发展，给世界通信技术带来了划时代的革命。
♦¾1966年美籍华人高锟和他的合作者提出光纤通信概念。
♦¾1970年美国CORNING公司首次研制出阶跃折射率多模光纤，波长630nm 处的衰减系数小于20dB/km。
同年，贝尔实验室研制出室温下连续工作的激光器。
♦¾1972年，随着光纤制备工艺的提高，将梯度折射率多模光纤的衰减系数降至20dB/km。
♦¾1976年发现光纤的衰减在两个长波长区有：1310nm及1550nm两个窗口。
美国西屋电器公司在亚特兰大进行了世界上第一个44.736Mbit/s传输110km的光纤通信系统现场试验。
华信邮电咨询设计研究院有限公司♦¾1980年制出低衰减光纤，在1550nm的衰减系数为0.20dB/km接近理论值。
与此同时，开发出适用于长波长地光源：激光器、发光管、光检测器。
成缆、无源器件、测试仪表等技术日趋成熟。
¾1981年以后，世界各发达国家将光通信技术大规模推入商用。
历经近20年，光纤通信速率由1978年地45Mbit/s提高到目前地40Gbit/s。
我国自70年代初就已开始了光通信技术研究，1977年，武汉邮科院研制出中国第一根多模光纤，其在850nm地衰减系数为300dB/km。
¾1979年建立了用多模短波长光纤进行的8Mbt/s、5.7km室内通信系统。
¾1987年底，建成第一个国产长途光通信系统，由武汉－荆州，全长约250km，传输34Mbit/s。
华信邮电咨询设计研究院有限公司♦¾1988年起，国内光纤通信系统的应用由多模光纤转为单模光纤。
¾1991年，完成了第一条全国产化140Mbit/s合肥－芜湖长途直埋单模光纤光缆线路，全长150km。
¾1993年建立全国产化上海至无锡的大容量565Mbit/s高速系统。
¾1997年以后，部分厂家研制出622Mbit/s、2.5Gbit/s及其波分复用系统。
¾我国光纤光缆生产企业：制棒拉丝成缆：长飞、富通买棒拉丝：上海朗讯、南京华新藤仓、深圳特发、成都中住、西古、富通昭和。
光缆生产企业：接近200家。
华信邮电咨询设计研究院有限公司2、光纤通信特点♦(1)优点：¾传输频带极宽，通信容量很大¾传输衰减小，距离远¾信号串扰小，传输质量高¾抗电磁干扰，保密性好¾光纤尺寸小，重量轻，便于运输和敷设¾耐化学腐蚀，适用于特殊环境¾原材料资源丰富¾节约有色金属(2)缺点：¾光纤弯曲半径不宜过小¾光纤的切断和连接操作技术要求较高¾分路、耦合操作繁琐华信邮电咨询设计研究院有限公司华信邮电咨询设计研究院有限公司3、光纤与电通信传输介质的特性比较及光纤通信应用场合见下表带宽衰减系数中继距离(MHz)(dB/km)(km)对称电缆620(4MHz)1～2方便方便同轴电缆40019(60MHz) 1.6方便较方便微波波导40～120210特殊特殊光纤光缆>10GHz.km 0.2～3>50方便特殊光纤与其他几种电通信传输介质的特性比较传输介质敷设安装接续4、光纤通信应用场合光纤特点低衰减、宽频带尺寸小、重量轻抗电磁干扰耐化学腐蚀电力及铁道通信，交通控制信号，核电站通信油田、炼油厂、矿井等区域的通信光纤的特点及其应用场合应用场合公用通信、有线电视图像传输公用通信、计算机、飞机，导弹，船舰内通信控制5、光纤通信系统组成由三大部分构成：发送设备、光纤光缆、接收设备。
调制光源光电检测放大恢复输入电信号输出电信号光发射机光纤光缆光接收机光纤通信系统的基本构成华信邮电咨询设计研究院有限公司6、光纤通信传输窗口O波段：1260－1360nm、E波段：1360－1460nm、S波段：1460－1625nm1530nm、C波段：1530－1560nm、L波段：1560－华信邮电咨询设计研究院有限公司二、光纤1、光纤的传输特性2、光纤的类型3、光纤的选用华信邮电咨询设计研究院有限公司1、光纤的传输特性（1）衰减表明了光纤对光能的传输损耗，是对光纤质量评定和确定光纤通信系统中继距离的重要依据。
产生衰减的原因：光吸收、光散射常用光纤平均衰减：G.652光纤（B1.1）1310nm波长: 衰减平均值≤0.36 dB/km1550nm波长: 衰减平均值≤0.22 dB/kmG.655光纤（B4）1550nm波长: 衰减平均值≤0.22 dB/km1600nm波长: 衰减平均值≤0.36 dB/km华信邮电咨询设计研究院有限公司华信邮电咨询设计研究院有限公司（2）色散光纤数字通信中，由于光纤中的信号是由不同的频率成分和不同的模式成分来携带的，这些不同的频率成分和不同的模式成分的传输速率不同，从而引起色散。
是影响光纤带宽，限制光纤传输容量的参数。
色散种类：模间色散（单模光纤无模间色散）波长色散（材料色散、波导色散、折射剖面色散）色散表示方法：群时延差t 1t 2L 1L 2（3）光纤的非线性效应在带有掺铒放大器密集波分复用大用量、高速度的光纤通信系统中，由于大的光功率引起信号与光纤的相互作用而产生各种非线性效应。
影响系统性能和限制再生中继距离。
非线性效应种类：受激散射:发生在当光信号与光纤中的声波或系统振动的相互作用的调制系统中，这种相互作用使光散射或将光移至长波长。
折射率扰动：在低的光功率的作用下，石英玻璃光纤的折射率是保持恒定的，但是用掺铒光纤放大器获得高的光功率，通过改变所传输信号的光强度能够引起光纤的折射率的变化。
华信邮电咨询设计研究院有限公司华信邮电咨询设计研究院有限公司2、光纤的类型（1）多模光纤纤心包层涂覆层多模光纤结构＜6％芯/包层同心度误差＜2％包层不园度＜4％芯不园度125μm ±2.4％包层直径50μm ±6％芯径要求值几何参数50/125多模光纤标准几何参数A 、阶跃型多模光纤纤芯/包层折射率呈阶跃分布，光纤具有大的芯径和大的数值孔径，以利于更有效地与非相干光源耦合。
主要用于系统链路、局部区域网、传感器等华信邮电咨询设计研究院有限公司B 、梯度型多模光纤纤芯折射率呈梯度分布，性能特征比阶跃型光纤好的多。
在直径相同的情况下，梯度型多模光纤的芯径大大小于阶跃型多模光纤，使梯度型多模光纤具有更好的抗弯曲性。
局域网3～40.26～0.29100～5000.85,1.3100/145短距离系统、局域网20.26～0.31200～10000.85,1.385/125局域网0.8～20.26～0.29300～10000.85,1.362.5/125数据链路0.8～1.50.2～0.24200～15000.85,1.350/125应用场合衰减系数(dB/km)数值孔径带宽（MHz)工作波长（μm ）芯/包层直径（μm ）梯度型多模光纤特性表华信邮电咨询设计研究院有限公司1 μm芯/包层同心度误差＜2％包层不园度＜6％芯不园度125±2 μm 包层直径（9 ～10）μm ±10％模场直径要求值几何参数单模光纤标准几何参数n1n2纤心包层涂覆层单模光纤结构（2）单模光纤A 、非色散位移单模光纤（ITU -TG652)零色散波长在1310nm ，在1550nm 处衰减最小，但有较大的正色散（＋18ps/nm.km ）。
目前绝大多数传输系统都采用非零色散位移光纤，但在1550nm 波长的大色散成为高速系统中光纤中继距离延长的瓶颈。
利用G652光纤进行速率大于2.5Gbit/s 的信号长途传输时，必须引入色散补偿光纤进行色散补偿，并需引入更多的掺铒光纤放大器来补偿由色散补偿产生的损耗。
B、色散位移单模光纤（ITU-TG653)通过改变光纤的结构参数、折射率分布形状，将最小零色散点从1310nm位移到1550nm，实现1550处最低衰减和零色散波长一致。
色散位移光纤非常适合于长距离单信道高速光放大系统，其最富生命力的应用场合为单信道数千里的信号传输的海底光纤通信系统。
该光纤在EDFA通道进行波分复用信号传输时存在的严重问题是在1550nm波长区的色散产生了四波混频非线性。
C、1550nm最低衰减光纤（ITU-TG654)采用特殊方式制造的在1550nm工作窗口具有极小的衰减：0.18db/km。
由于制造特别困难，使光纤十分昂贵，主要用在传输距离很长，且不能插入有源器件的无中继的海底光纤通信系统。
D、非零色散位移光纤（ITU-TG655)在EDFA波长带1530 ～1565nm的范围，非零色散具有最小和最大色散。
特定的最小色散保证该色散足以抑制FWM非线性，特定的最大色散要保证该色散足够的大，以允许单信道速率为2.5Gbit/s的信号传输距离大于1000公里和以10Gbit/s的信号传输距离大于300公里，而无需进行色散补偿。
华信邮电咨询设计研究院有限公司华信邮电咨询设计研究院有限公司E 、色散平坦光纤在1310 ～1550nm波段范围内都是低色散，且具有两个零色散波长。
这种光纤折射率剖面结构复杂，制造难度大，光纤的衰减大，离实用距离还很远。
F 、色散补偿光纤随着光纤放大器的应用，衰减对光纤通信系统的距离已不成问题，而色散且严重阻碍1310nm 零色散单模光纤在1550nm 的升级扩容。
色散补偿光纤是一种在1550 nm 波长处有很大的负色散的单模光纤。
当1310nm 单模光纤系统升级扩容至1550nm 波长工作区时，其总色散呈正色散值，通过在该系统中加入很短的一段负色散光纤，即可抵消常规单模光纤升级扩容至1550nm 高速率、远距离、大容量的传输。
-80 ～150≤11550＞1550≤12606要求值色散系数（ps/nm.km ）1550nm 衰减系数（dB/km ）1550nm 工作波长（nm ）零色散波长（nm ）截至波长（nm ）模场直径（μm ）1550 nm性能色散补偿单模光纤参数（3）塑料光纤塑料光纤以其制造简单、价格便宜、耦合容易，系统有源、无源器件成本低等优点，正在得到大力发展。
塑料光纤主要用于短距离高速数据通信中代替铜缆传输高速数据信号。
由于其的纯介质特性可以确保电磁兼容性，与信号速率无关，即无辐射和敏感性问题，提供了一种内在固有的升级能力。
华信邮电咨询设计研究院有限公司3、光纤的选用（单模光纤）选用原则：（1）工作波长因素G.652光纤在1550nm窗口衰减小，且具有EDFA供选用，但其在1550nm窗口色散大，不利于高速系统的长距离传输。