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浅谈光纤通信技术

浅谈光纤通信技术光纤通信技术是一种利用光纤作为传输媒介进行信息传输的通信技术。

光纤通信技术已经成为现代通信领域中最主要的传输方式之一，其具有传输速度快、传输容量大、传输距离远、抗干扰能力强等优点，因此在通信领域得到了广泛的应用。

本文将从光纤通信技术的基本原理、技术特点、发展趋势以及应用领域等方面进行浅谈。

一、光纤通信技术的基本原理光纤通信技术是通过利用光的全反射特性，在光纤内部传输信息。

其基本原理是利用光的折射特性和全反射原理，在光纤内部传输光信号，并利用光电转换器件将光信号转换为电信号进行信息传输。

光纤通信系统通常由光源、调制器、光纤传输介质、解调器和接收器等组成。

光源通常采用半导体激光器或LED光源，通过调制器调制信号，然后将光信号通过光纤传输介质传输到接收端，接收端通过解调器将光信号转换为电信号，从而实现信息的传输。

二、光纤通信技术的技术特点1. 传输速度快：光纤通信技术传输速度远高于传统的铜质电缆传输速度，能够满足大容量、高速率的通信需求。

2. 传输容量大：光纤通信技术的传输容量远高于传统的铜质电缆传输容量，能够满足日益增长的通信数据量需求。

3. 传输距离远：光纤通信技术的信号衰减比铜质电缆小，能够实现远距离传输，满足长距离通信需求。

4. 抗干扰能力强：光纤通信技术传输过程中不受电磁干扰的影响，稳定性好，可靠性高。

5. 安全性好：光纤通信技术传输过程中不会泄露电磁信号，具有较好的信息安全性。

三、光纤通信技术的发展趋势1. 高速化：随着通信领域对速度的需求越来越大，光纤通信技术将不断追求更高的传输速度，以满足日益增长的通信数据需求。

2. 多频道化：光纤通信技术将不断追求多频道传输技术，以提高传输容量，满足多种通信需求。

3. 节能环保：光纤通信技术将不断提高能效，降低能耗，追求更环保的通信方式。

4. 智能化：光纤通信技术将不断追求智能化，结合人工智能、大数据等技术，提供更智能化的通信服务。

四、光纤通信技术的应用领域光纤通信技术已经广泛应用于各个领域，包括但不限于通信、互联网、电信、电视、军事、医疗、工业等领域。

概论：光纤通信技术

概论：光纤通信技术
3
1.1、光纤通信－基本概念
• 光纤通信：
– 利用光波为载波、以光导纤维作为传输媒质的通信方式
• 载波：
– 位于电磁波谱的近红外区，范围为 1014～1015Hz
• 特点
– 潜在通信容量极大,带宽近1015Hz
概论：光纤通信技术
4
1.2、光纤通信—诞生历史
最早的光通信：
用于传递信息的烽火台
光通信的基本要素：
光源 —— 烽火
发送 —— 点火或燃烟
接收 —— 人的眼睛
传播媒介 —— 大气
传送信息 —— 有无敌情
协议 —— 有信号则救援
概论：光纤通信技术
5
贝尔的光电话原Hale Waihona Puke 示意图：贝尔弧光灯
送话器
受话器
抛物面镜光探测器
概论：光纤通信技术
6
1.2、光纤通信—诞生历史
由于19世纪先后发明了电报、电话等电信设备，使光通信方法受到冷落。虽然人们意识到如果采用光波作为载波，通信容量可望提高几个数量级，但直到 20 世纪 50 年代末仍然找不到通信所必须的相干光源和合适的传输介质。
受激辐射式光频放大器
知识产权：古尔德 (激光一词的始创者)
汤司（书面工作早于前者）
梅曼（激光发明权无可争议）
激光器的发明是20世纪科学技术的一项重大成就，它使人们终于有能力驾驭尺度极小、数量极大、运动极混乱的分子和
原子的发光过程概论：光纤通信技术
12
通信光纤
• 一个意外发现
希腊的一位制玻璃工人意外地发现，光能毫无散射地从玻璃棒的一端传到另一端。这已经初步揭示了光在玻璃上的传播规律。

光纤通信技术

光的全反射与光纤的导光原理
光的全反射
当光线从一种介质射入另一种介质时，如果入射角大于某一临界角，光波将在第二种介质表面发生全反射，即所有的光线都将被反射回第一种介质，而不会进入第二种介质。全反射是光纤导光的物理基础。
光纤的导光原理
光线在光纤中传播时，由于光的全反射作用，光波被限制在光纤的纤芯中传播，从而实现光的定向传输。光纤的导光原理是光纤通信中的核心技术之一。
光子集成电路与光子晶体光纤
总结词
光子集成电路和光子晶体光纤是光纤通信技术的两个重要发展方向。
详细描述
光子集成电路是一种集成了多种光器件的光子回路，具有高度集成、低能耗、高速传输等优点。而光子晶体光纤则是一种新型的光纤结构，具有高非线性、高色散等特性，为光通信带来了新的可能性。
光纤网络的可靠性、稳定性与安全性
光检测器与光接收机
光检测器
光检测器是光纤通信系统的接收端，用于将光信号转换为电信号。常用的光检测器有光电二极管和雪崩光电二极管。
光接收机
光接收机是将光信号转换为电信号的设备，它包括光检测器、信号处理电路和放大器等。
光纤与光缆
光纤
光纤是光纤通信系统的传输介质，用于传输光信号。光纤由纤芯和包层组成，纤芯负责传输光信号，包层则起到保护和折射的作用。
物联网与智能交通
实时数据传输
光纤通信技术能够为智能交通系统提供实时、可靠的数据传输服务，支持交通流量的监控和调度。
车辆安全与控制
光纤通信技术可以用于实现车辆之间的信息交互，提高车辆行驶的安全性和控制精度。
智能停车系统
光纤通信技术可以支持智能停车系统的建设，实现车位信息的实时更新和车辆快速定位。
光纤通信技术的发展历程

清华大学-光纤通信技术

无损光纤中的光孤子传输
图8
图9
无损光纤中的光孤子传输
图 10
图 11
光孤子：利用非线性平衡色散效应光孤子：
缺点：维持色散与非线性间缺点：的平衡条件过于精细，的平衡条件过于精细，利用非线性带来其它副作用
多种非线性效应共同作用
光纤的其它限制及解决方案
PMD补偿技术 PMD补偿技术 WDM/ETDM L+，S，S+ L+， +OTDM L波段WDM 波段WDM
WDM 色散补偿
PMD限制 PMD限制
改善PMD 改善PMD特 PMD特性的光纤
新型光纤
OTDM
孤子
非线性限制非零色散位移光纤色散位移光纤
色散限制普通单模光纤
提升容量方法：单信道比特率提高提升容量方法：
OTDM 原理
时钟提取
MOD MOD
超短脉冲光源
MOD
时分解复用器
EDFA
时钟源
2.5Gb/s 1:16 2.5 G Clock DeMultiplexer Optical Rx
2.5Gb/s Optical Output LOS/LOF +5v -5.2v
+3.3V DC TO DC Conventer
+3.3
五、WDM系统的发展趋势 WDM系统的发展趋势
单路超高速单路超高速40Gb/s,160Gb/s,640Gb/s 超密信道间距超密信道间距10GHz 信道数攀升 1022 Channel 展宽波长范围 Band,L-Band,S展宽波长范围C-Band,L-Band,S-Band 超长无中继 450km with remote Amp 超长传输距离网络化

通信概论课件光纤通信技术

光中继器
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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光纤通信技术的基本原理与应用

光纤通信技术的基本原理与应用随着电子信息技术的快速发展，传输媒介的要求也越来越高。

光纤通信技术作为一种新兴的通信方式，在其高速的数据传输和传输距离上具有明显的优势，渐渐取代了传统的铜质电缆。

本篇文章主要介绍光纤通信技术的基本原理与应用。

一、光纤通信技术的基本原理1. 光的本质与光纤传输光是一种电磁波，不同于普通的电信号，它是在真空或介质中以光速传播的长波。

而光纤指的是把光束导向一定方向传输的一种特殊光纤。

传统的光学通信指的是在短距离内，通过反射、透射等手段进行信息传输。

2. 光纤与传统电缆的对比与传统的铜质电缆相比，光纤具备了更高的带宽、更快的传输速度和更远的传输距离。

这主要归功于光的本身特性，它可以在光纤中以光速进行传输，同时还不会受到电磁干扰等影响。

3. 光纤传输的构成光纤的主要构成包括：光纤芯、光纤包层和光纤护套。

其中光纤芯是光束传输的主要部分，由高纯度的硅等物质组成，其直径通常为几十微米，而包层是由较低折射率的材料包裹在光纤芯外侧，以保持光束传输的速度和方向。

而护套旨在维护光纤的完整性以及阻止其外表面的损坏或受到污染。

二、光纤通信技术的应用1. 通信领域在通信领域，光纤通信技术可以用于电话、电视、互联网和卫星通信等多个方面。

其中在互联网领域，光纤通信技术已成为世界上最先进的通信技术之一，因为它可以通过高速的数据传输实现网络的新功能和服务。

2. 医学领域在医学领域，光纤通信技术可以用于内窥镜诊断。

一些医学设备中的光纤可以使用光学传感和图像传输技术，以达到诊断和治疗目的。

3. 工业领域在工业领域，光纤通信技术可用于机器人和通信系统中，以实现数据传输和控制功能。

此外，它还可以用于监测和控制清洁度、气体浓度等工业环境参数，帮助保持安全生产。

总结：光纤通信技术的应用已经十分广泛，当前正在迅速发展。

它不仅满足了现代社会对带宽、传输速度和距离的要求，而且在医疗、工业等方面也具有重要作用。

我们相信，随着技术的不断革新，光纤通信技术将继续发挥更大的作用。

光纤通信技术课件

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。
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。

《光纤通信技术》课后习题参考答案[35页]

《光纤通信技术》课后习题参考答案习题1：一.选择题1.光纤导光原理要求纤芯区的折射率( A ) 包层的折射率。

A. 大于B. 小于C. 等于D.以上都正确2.单模光纤芯区直径比多模光纤芯区直径（ B ）。

A. 大B. 小C. 相等D. 以上都正确3.（ A ）又称非零色散光纤，主要用于高速TDM系统和WDM系统。

A. G.655B. G.652C. G.654D. G.6534.光纤的包层直径为（ C ）。

A. 150umB. 250umC. 125umD.100 um5.通过在纤芯中掺（A ）来提高折射率。

A.氧化锗B. 氧化硼C.氟D.饵6.通过在包层中掺（ B ）来降低折射率。

A. 氧化锗B. 氧化硼C.氧化磷D. 饵二.填空1.光纤的包层直径为125μm ,多模光纤的纤芯区比单模光纤的纤芯区大(大/小)。

2.光纤的传输特性主要是指色散、衰减。

3.光缆结构简单可分为缆芯、加强件、护层。

4.光纤成缆可以有多种结构，分为层绞式、束管式，骨架式和带状式。

5. G.652 是标准单模光纤, G..653 是色散位移光纤(G652/G653/G654/G655)。

6.色散和衰减是光纤的主要传输特性，描述光纤色散的参数是色散系数，其单位是ps／nm·km，描述光纤衰减的参数是损耗系数，其单位是dB/km 。

三. 综合1.光纤损耗的分类。

答：损耗吸收损耗散射损耗杂质离子的吸收本征吸收过渡族金属离子OH-离子紫外吸收红外吸收制作缺陷本征散射及其它瑞利散射布里渊散射拉曼散射折射率分布不均匀芯-涂层界面不理想气泡、条纹、结石2. 说明光纤色散的分类，指出多模光纤以那种色散。

光纤的几何特性包含哪几项？答：在光纤中一般把色散分成模间色散、色度色散、偏振模色散。

多模光纤主要以模间色散为主。

光学特性主要有：截止波长、模场直径3. 某光缆金属加强构件、松套层填充式、铝-聚乙烯粘结护套、皱纹钢带铠装、聚乙烯套通用室外光缆，包含24根B1.1类单模光纤，请写出该光缆的型号。

光纤通信技术 ppt课件

光纤通信技术
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

• （3）温度稳定性好，即温度变化时，输出光功率以及波长变化应在允许的范围内。光源器件的输出特性如发光波长与发射光功率大小等，一般来讲随温度变化而变化，尤其是在较高温度下其性能容易劣化。
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Байду номын сангаас
9.2 光源与光发送机
• （4）发光谱宽窄，以降低光纤色散的影响。光源器件发射出来的光的谱线宽度应该越窄越好。因为若其谱线过宽，会增大光纤的色散，减小了光纤的传输容量与传输距离（色散受限制时）。例如对于长距离、大容量的光纤通信系统，其光源的谱线宽度应该小于2 nm
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9.1 概述
• 1970年，美国康宁玻璃公司根据高锟文章的设想，用改进型化学汽相沉积法（MCVD法）研制出当时世界上第一根损耗为20 dB/km的超低损耗石英光纤，证明了用当时的科学技术与工艺方法制造超低损耗光纤作为通信的传输介质是大有希望的，即找到了实现低损耗传输光波的理想传输媒介，成为光纤通信发展的里程碑。同年美国贝尔实验室研制出世界上第一只在室温下连续波工作的砷化镓铝（GaAlAs）异质结半导体激光器，为光纤通信找到了合适的光源器件。从此，便
• 9.1.2光纤通信的特点
• 光纤通信之所以受到人们的极大重视，得到如此迅速的发展，与光纤 • （1）传输频带宽，通信容量大，可比微波通信容量提高10万倍。通
信系统的通信容量与系统的带宽成正比，带宽通常用载频的百分比表示。
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9.1 概述
• 如果载波的频率越高，则传输频带越宽，即通信容量就越大。光纤通
第9章
• 本章导读 • 9.1 概述 • 9.2 光源与光发送机 • 9.3 光检测器与光接收机 • 9.4 光中继器 • 9.5 光纤通信系统