光纤通信
光纤通信技术概述
光纤通信技术概述
光纤通信技术是利用光纤作为传输介质，通过光信号的传输和调制来实现高速、长距离、大容量的信息传输。
光纤通信技术主要包括三个主要部分：光源、光纤和光接收器。
光源是产生光信号的装置，常见的光源包括激光器和发光二极管（LED）。
激光器具有高亮度、窄谱宽、方向性好等特点，适用于长距离通信。
而LED则具有低成本、大发光角度等特点，适用于短距离通信。
光纤是光信号的传输介质，由光纤芯和包层组成。
光纤芯是光信号传输的核心部分，通常由高纯度的二氧化硅制成，具有较高的折射率。
包层是光纤芯的外层，由低折射率的材料制成，用于保护光纤芯并使光信号在光纤内部反射传输。
光接收器是将光信号转换为电信号的装置，主要由光电二极管和放大电路组成。
光电二极管能将光信号转换为电流信号，然后经过放大电路进行放大和处理，最终得到可用于数据处理的电信号。
光纤通信技术具有以下优点：传输速度快、带宽大、传输距离远、抗干扰能力强、安全性高等。
因此，在现代通信领域得到广泛应用，包括互联网、电视、电话等各个方面。
光纤通信
光纤通信的优缺点：优点：1.通信容量大，2.中继距离长3.抗电磁干扰4.传输误码率极低缺点:1.有些光器件比较昂贵2.光线的机械强度差3.不能传输电力4.光线断裂后维修比较困难。
基本光纤传输系统组成：1：光发射机（光源[直接调制，间接调制]、驱动器、调制器）：把电信号转换为光信号的过程是通过电信号对光的调制实现的。
2，光纤线路（光纤，光线接头，光纤连接器）：把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变和衰减传输到光接收机。
3.光接收机（光检测器，放大器，相关电路）：把从光纤线路传输，产生畸变和衰减的微弱光信号转变为电信号，并经其后的电接收机放大和处理后恢复成基带信号。
单模光纤：只能传输一个模式（两个偏振态兼并），所以称为单模光纤，信号畸变很小。
色散：（模式色散，材料色散，波导色散）在光纤中传输的光信号，由于不同成分的光的传播时间不同而产生的一种物理效应。
光纤损耗类型：吸收损耗：主要是由二氧化硅材料引起的固有吸收和由杂质引起的吸收产生的，散射损耗:主要有材料微观密度不均匀引起的瑞丽散射和光纤结构缺陷引起的散射产生的。
光线的损耗是系统的传输距离受到限制，大损耗不利于长距离光纤通信。
光与物质作用三种形式：受激吸收，自发辐射，受激辐射。
LD（半导体激光器）产生激光的条件：hf>=Eg光电效应：在PN结界面上由于电子和空穴的扩散运动，形成内部电场。
内部电场是电子和空穴产生与扩散运动相反的漂移运动，最终是能带发生倾斜，在PN结界面附近形成耗尽层，当入射光作用在PN结时，如果光子的能量大于带隙，便发生受激吸收，在耗尽层由于内部电场的作用电子向N区运动空穴向P区运动形成光生漂移电流，在耗尽层两侧是没有电场的中性区，由于热运动，部分光生电子和空穴通过扩散运动可能进入耗尽层然后在电场的作用下，形成光生扩散电流，当与P层和N层连接的电路开路时，便在两端产生电动势，这就是光电效应.光无源器件：连接器和接头，光耦合器，光隔离器和光环形器，光调制器，光开关。
光纤通信基本概念
光纤通信基本概念
光纤通信基本概念：
①介质特性光纤由高纯度二氧化硅拉制而成中心为纤芯外围包裹着折射率略低的包层二者共同构成光波导结构；
②工作原理基于全反射原理当光线从高折射率介质射向低折射率介质且入射角大于临界角时会在界面处反射；
③光源选择通常采用发光二极管或激光器作为光源前者成本低廉但相干性较差后者则相反适用于长距离传输；
④调制技术将待发送信息加载到光载波上最简单直接的方式是强度调制即根据信号变化改变光源输出功率；
⑤传输损耗尽管光纤损耗远低于铜线但仍然存在主要有吸收散射两种类型其中弯曲辐射连接不良也会造成额外损失；
⑥中继放大每隔一段距离需插入光电转换器将信号恢复成电信号放大后再变回光信号继续向前传播；
⑦接收解调终端设备通过光电探测器将接收到的微弱光信号还原成原始电信号再经解调滤波送入计算机处理；
⑧多路复用为了提高带宽利用率通常采用波分复用技术即在同一根光纤中同时传输多个不同波长的光信号；
⑨应用领域凭借其大容量远距离抗干扰等优点广泛应用于长途干线城域网数据中心互联家庭宽带接入；
⑩安全防护由于光信号无法被普通窃听器材截获因此天然具备较高安全性但仍需注意物理层面的防护；
⑪发展现状近年来随着光纤预制棒拉丝技术不断进步单模光纤已成为主流并且向着更高性能方向发展；
⑫未来趋势展望未来光纤通信将朝着超高速超大容量方向迈进同时与无线传感网物联网等新兴领域深度融合。
光纤通信名词解释
光纤通信名词解释
光纤通信，也称为光纤通讯，是一种利用光与光纤传递资讯的方式，属于有线通信的一种。
光经过调变（modulation）后便能携带资讯，然后通过光纤传送至目的地。
光纤通信因其传输频带宽、容量大、损耗低、不受电磁干扰等优点而成为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中起着举足轻重的作用。
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。
光纤通信基础知识ppt课件
光检测器广泛应用于光纤通信、光传 感、激光雷达等领域，特别是在高速、 长距离的光纤通信系统中，光检测器 的作用尤为关键。
光放大器
光放大器是光纤通信系统中的关键器件之一，主要分 为掺铒光纤放大器（EDFA）和拉曼光纤放大器（RA）
两类。
输入 标题
作用
光放大器的作用是对光信号进行放大，补偿光纤传输 过程中的光信号损耗，提高光纤通信系统的传输距离 和稳定性。
光检测器
分类
光检测器是光纤通信系统中的另一重 要器件，主要分为光电二极管（PIN） 和雪崩光电二极管（APD）两类。
性能参数
光检测器的性能参数包括响应度、带 宽、噪声等，这些参数直接影响着光 纤通信系统的接收灵敏度和动态范围。
作用
光检测器的作用是将光信号转换为电 信号，从而实现光信号的接收和检测。
模拟光纤通信系统的应用
03
在音频广播、视频传输等领域得到广泛应用。
光纤通信系统设计
01
光纤通信系统设计的基本原则
确保系统的传输性能、稳定性、可靠性和经济性。
02
光纤通信系统设计的主要内容
包括光源、光检测器、光纤、中继器和放大器等器件的选择和配置。
03
光纤通信系统设计的优化
通过采用先进的调制技术、编码技术等手段，提高系统的传输性能和容
性能参数
光源的性能参数包括波长、光谱宽度、输出功率、阈值电 流等，这些参数对光纤通信系统的性能和稳定性有着重要 影响。
作用
光源的作用是将电能转换为光能，为光纤通信系统提供光 信号。
应用场景
光源广泛应用于光纤通信、光传感、光谱分析等领域，特 别是在长距离、大容量的光纤通信系统中，光源的作用尤 为重要。
光纤通信发展历程
光纤通信系统
激光器的发明和应用，使沉睡了80年的光 通信进入一个崭新的阶段。
大气光通信 激光器一问世，人们就模拟无线电通信进
行了大气激光通信的研究。
实验证明：用承载信息的光波，通过大气 的传播，实现点对点的通信是可行的，但是通 信能力和质量受气候影响十分严重。
1970年，光纤研制取得了重大突破
• 1970年，美国康宁(Corning)公司研制 成功损耗 20dB/km 的石英光纤。把光纤通 信的研究开发推向一个新阶段。
• 1972年，康宁公司高纯石英多模光纤 损耗降低到 4 dB/km。
• 1973年，美国贝尔(Bell)实验室的光 纤损耗降低到 2.5dB/km。
由于当时没有理想的光源和传输介 质， 这种光电话的传输距离很短，并没 有实际应用价值，因而进展很慢。
然而，光电话仍是一项伟大的发明， 它证明了用光波作为载波传送信息的可 行性。
因此，可以说贝尔光电话是现代光 通信的雏型。
红宝石激光器
• 1960年，美国人梅曼(Maiman)发明了第一 台红宝石激光器， 给光通信带来了新的希望。
1000 km内中继器 个数
20
小同轴
960
4
250
中同轴
1800
6
1600
光缆
1920
30
33
光缆
14000(1Gb/s)
84
11
光缆
6000(445MB/S)
134
7
2. 损耗很小，中继距离很长且误码率很小。
目前，实用的光纤通信系统使用的光纤多为 石英光纤，此类光纤在1.55μm波长区的损耗可 低到0.18dB/km，比已知的其他通信线路的损 耗都低得多，因此，由其组成的光纤通信系统 的中继距离也较其它介质构成的系统长得多。
光纤通信的概念
光纤通信的概念随着信息技术的快速发展，人们对于通信的需求也越来越高。
而光纤通信作为一种高速、稳定、可靠的通信方式，已经成为了现代通信领域的重要组成部分。
本文将从光纤通信的概念、原理、应用、发展等方面进行阐述。
一、光纤通信的概念光纤通信是一种利用光纤作为传输介质，将信息以光信号的形式传输的通信方式。
光纤通信的本质是将信息信号转换成光信号，然后通过光纤进行传输，最后再将光信号转换成信息信号。
光纤通信的优点在于传输速度快、传输距离远、传输质量高、抗干扰能力强等。
二、光纤通信的原理光纤通信的核心在于光纤的传输原理。
光纤通信采用的是全内反射原理，即当光线从一种密度较高的介质射向密度较低的介质时，光线会被全部反射回来。
在光纤中，光线被反射的次数越多，传输距离就越远，传输质量也就越好。
因此，光纤通信的传输质量与光纤的品质和制作工艺有着密切的关系。
三、光纤通信的应用光纤通信的应用非常广泛，涉及到电信、网络、广播电视、医疗、工业、军事等多个领域。
其中，电信领域是光纤通信的主要应用领域，包括电话、宽带、移动通信等。
网络领域也是光纤通信的重要应用领域，包括数据中心、云计算、物联网等。
广播电视领域则是光纤通信的新兴应用领域，通过光纤的高速传输和高清画质，可以实现更加高效、精准的广播电视服务。
四、光纤通信的发展随着信息技术的不断发展，光纤通信也在不断的发展和完善。
首先，光纤通信的传输速度和传输距离不断提高，传输速度已经达到了数十个Gbps，传输距离也已经超过了数百公里。
其次，光纤通信的应用领域不断扩展，应用范围不断拓宽。
最后，光纤通信的技术不断革新，新型光纤材料和制作工艺不断涌现，使得光纤通信的质量和性能不断提高。
总之，光纤通信作为一种高速、稳定、可靠的通信方式，已经成为了现代通信领域的重要组成部分。
随着信息技术的不断发展，光纤通信的应用前景将会更加广阔，也将会为人们的生活和工作带来更多的便利和效益。
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
浅谈光纤通信技术
浅谈光纤通信技术光纤通信是指利用光纤作为传输介质，通过将信息转换成光信号，传输到目标地点进行通信的技术。
光纤通信以其高速、高带宽、低损耗、抗干扰等优点成为现代通信的基础。
本文就对光纤通信的原理、结构、特点和应用做简要探讨。
一、光纤通信的原理光纤通信的基本原理是使用发光器将电信号转换成光信号，经过光纤进行传输，再用光电转换器将光信号转换回电信号。
光纤是由玻璃或塑料等材料做成的，内部空心，光线从一端进入，沿着光纤的长度方向传输，最终从另一端输出。
光纤通信的原理和传统的电信号传输方法不同，电信号是利用电磁波进行传输，且电磁波在传输过程中会受到各种干扰。
而光纤通信采用的是光信号，它是利用光波在空气或水中传播的原理，且光波在传输过程中不会受到干扰。
光纤通信系统一般是由发光器、光纤、接收器三部分组成。
1. 发光器发光器是将电信号转换成光信号的装置。
常用的发光器有LED 发光二极管和半导体激光器两种。
LED 发光二极管输出的是普通的光信号，而半导体激光器输出的是相干光信号，所以半导体激光器的发光效率高，信号传输距离远。
2. 光纤光纤是用于光信号传输的根细的玻璃管道。
光纤的造型是一个中心空心的细长管道，管道内不需要空气，用受激辐射发射的光束产生的光信号在内壁的全反射下使光束得以延伸传输。
光纤的损耗是非常小的，目前在100公里以内的通讯线路上常常采用单模光纤进行数据传输。
3. 接收器接收器是将光信号转换成电信号的装置。
接收器一般采用光电二极管或光敏二极管。
当光信号进入接收器时，会被转换成电信号，这个过程称为光电转换。
1. 传输速度快光信号的传输速度非常快，其传输速度可达光速的 2/3，大约是每秒 20 亿个比特。
因此，光纤通信可以实现高速传输，成为高速互联网的主要手段。
2. 传输距离远光纤通信的传输距离可达几千公里以上，这是因为光信号的传输损耗很小。
假设在同一光纤中，采用LED 发光二极管的传输距离在 5 公里以内，采用半导体激光器的传输距离可达到 200 公里以上。
光纤通信
发送：CPU通过专用 IC芯片将并行数据串行化，并根据通信格式插入相应位码（起始、停止、校验位等）， 由输出端 TXD将信号送入光纤接插件（即定插头），再由光纤接插件中的光源进行电—光转换，转换后的光信号 通过光纤动插头向光纤发送光信号，光信号在光纤中向前传播。
接收：来自光纤的光信号经光纤接插件的动插头，向定插头的接收器发送，接收器将接受到的光信号进行 光—电还原，从而得到相应的电信号，该电信号送入到专用的 IC芯片的RXD输入端，经专用 IC芯片将串行数据 改为并行数据后，再向 CPU传送。
光纤通信
专业名称
01 专业概述
03 发展
目录
02 专业设置 04 趋势
光纤通信技术（optical fiber communications）从光通信中脱颖而出，已成为现代通信的主要支柱之一， 在现代电信网中起着举足轻重的作用。光纤通信作为一门新兴技术，其近年来发展速度之快、应用面之广是通信 史上罕见的，也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。
从事光纤通信线路工程和接入网的设计、施工、概预算编制和工程监理；光纤通信设备的安装、调试和操作 维护；通信网络规划设计、施工、监理等工作。
发展
光纤通信是现代通信网的主要传输手段，已经历三代：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．中国光纤通信已进入实用阶段．
专业设置
主要课程
培养Байду номын сангаас标
就业方向
本专业培养能从事光纤网络工程的规划建设、SDH系统的调测维护、电信核心网络和接入网络的工程维护等 工作的应用型人才。具有较强的电缆、光缆设计与施工、线路规划概预算的能力以及在光纤通信设备安装、调试 与维护及其相关领域从业的综合职业能力。
光纤通信技术与设备
光接收机是用于接收和放大光信号的设备，它包括光检测器、前置放大器和主放大器等组件。
光检测器与光接收机
光纤是光纤通信系统中的传输媒介，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，包层则起到保护作用。
光纤
光缆是由多根光纤组成的集合体，外面通常有加强筋和保护层。光缆用于将光信号从一个地方传输到另一个地方。
衡量光放大器性能的指标包括增益、噪声系数、带宽等，这些指标直接影响光纤通信系统的传输距离和容量。
光放大器广泛应用于长距离、大容量光纤通信系统，如骨干网、海底光缆等，为光纤通信网络提供可靠的光信号放大功能。
光分路器与光耦合器
光分路器概述：光分路器是一种无源光器件，用于实现光的分路和合路功能，常用于光纤接入网络和数据中心等领域。
波分复用技术
光纤非线性效应是指光纤中的光信号与光纤介质相互作用时产生的一种非线性光学现象。
光纤非线性效应包括非线性折射、非线性吸收、光克尔效应等，这些效应会导致光信号的失真和畸变，影响光纤通信系统的性能。
在光纤通信系统中，需要采取措施减小光纤非线性效应的影响，如采用低非线性系数的光纤、优化光信号的功率和脉冲宽度等。
光纤通信技术与设备
CATALOGUE
目录
光纤通信技术概述 光纤通信系统组成 光纤通信关键技术 光纤通信设备与器件 光纤通信网络架构 光纤通信发展趋势与挑战
01
光纤通信技术概述
光纤通信是一种利用光波在光纤中传输信息的技术。
定义
传输损耗低、传输容量大、抗电磁干扰能力强、保密性好、耐腐蚀、重量轻等。
多业务支持
城域光纤网络具有高可用性，能够保证城市关键信息基础设施的可靠运行。
高可用性
城域光纤网络
光纤通信技术教案
第1章 光纤通信概述1.1光纤通信的基本概念 1.光纤通信光纤通信是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。
2.光波特性 （1）光速：① 在真空中：v f ，oc f （8c 310m /s ）② 在介质中：v c /n （n 是折射率） （2）光是电磁波：TM、TE、TEM （3）光具有二重性① 波动性（宏观）：光具有反射、折射、衍射和干涉等。
② 粒子性（微观）：光具有能量、 动量和质量等。
3.电磁波谱1.1光纤通信的特点 1.优点（1）传输频带宽，通信容量大 （2）传输损耗小 （3）抗电磁干扰（4）光纤线径细、重量轻 （5）制作光纤的资源丰富 2.缺点（1）光纤弯曲半径不宜过小（2）光纤的切断和连接操作技术要求高 （3）分路、耦合操作繁琐1.3 光纤通信系统的基本组成目前光纤通信系统多采用强度调制/直接检波（IM/DD）。
1.光发射机光发射机的主要作用是将电信号转换成光信号耦合进光纤。
光发射机中的重要器件是能够完成电-光转换的半导体光源，目前主要采用半导体激光器（LD）或半导体发光二极管（LED）。
2.光接收机光接收机中的重要部件是能够完成光/电转换任务的光电检测器，目前主要采用光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管（APD）。
3.光中继器光纤通信中光中继器的形式主要有两种，一种是光-电-光转换形式的中继器，另一种是在光信号上直接放大的光放大器。
1.4 光纤通信的发展趋势1.向超高速光纤系统发展2.向超大容量WDM系统发展3.向光传送网方向发展4.向G.655光纤发展5.向宽带光纤接入网方向发展（FTTH）第2章 光导纤维2.1 光纤的结构和分类2.1.1 光纤的结构1.纤芯层（1）位置：光纤的中心部位，折射率为n1。
（2）尺寸：单模光纤的直径d1=2a=4μm～10μm，多模光纤的直径d1=50μm。
（3）材料：高纯度SiO2，掺有极少量的掺杂剂。
2.包层（1）位置：位于纤芯的周围，折射率为n2。
光纤通信的简介
现代通信技术辅导6第六章光纤通信一、知识点∙光纤通信概述。
∙光纤与光缆。
∙光纤通信系统。
二、重点难点内容（一）光纤通信概述本节介绍光纤通信的概念、发展、实用工作窗日以及光纤通信的特点。
光纤即为光导纤维的简称。
光纤通信是以光纤为传输媒质，以光信号为信息载体的通信方式。
1. 光纤通信的发展史1966年，英籍华人高馄指出：如果能够减少玻璃中的杂质含量，就可以制造出损耗低于20dB/km 的光纤。
1970 年是使光纤通信发展出现跨越的一年，美国康宁公司研制出了损耗系数为20dB / km的光纤。
同年，美贝尔公司研制出使用寿命长达几小时的半导体激光器，光纤通信从此进入飞速发展。
通过以上的发展时期可以把光纤通信的发展归纳为三个阶段：1966～1976年：从基础研究到商业应用的开发时期；1976～1986 年：以提高传输速率和增加传输距离为目的和大力推广的发展阶段；1986～1996年：以实现超大容量超长距离为目标，全面深入开展新技术的援救阶段。
2.目前光纤通信的实用工作波长光纤通信传输的信号是光波信号，光波是人们熟悉的电磁波，其波长在微米级，频率为1014Hz ～1015Hz数量级。
根据电磁波潜可知，紫外线、可见光、红外线均属于光波的范畴，μm ～1.8μm。
可分为短波长目前光纤通信使用的波长范围是在近红外区，即波长为0.8μm，长波长波段是指波长为1.31μm和波段和长波长波段，短波长波段是指波长为0.85μm，这是目前光纤通信所采用的只个工作波长，也叫工作窗口。
1.553.光纤通信的特点目前光纤通信己经成为通信中的最主要的传输技术，以下优点。
( l ) 传输频带宽，通信容量大由信氨论知道，载波频率越高，通信容量越大。
它与其他通信传输系统相比，具有目前光纤通信使用的光载波频率在1014Hz ～1015Hz数量级，比常用的微波频率高104倍～105倍，因而，通信容量原则上比微披通信高104倍～105 倍。
( 2 ) 传输衰减小，传输距离长普通传输线的传输损耗，主要是由铜线的电阻以及导线间电容的漏电引起的，要想降低损耗，就得增大传输线的尺寸。
光纤通信
第一章习题•1.1什么是光纤通信？简述光纤通信的发展历程？•解：光纤通信是以光波作为传输信息的载波、以光纤作为传输介质的一种通信方式。
也就是说，光纤通信是将待传送的语音、图像和数据等信号调制在光载波上，然后通过光纤进行传输的一种通信方式。
光纤通信的发展粗略分为如下几个阶段（1）第一阶段（1966-1976年），从基础研究到商业应用的开发时期。
在这个时期，实现了短波长（0.85μm）低速率（45-140Mb/s）多模光纤通信系统，无中继传输距离约10km。
（2）第二阶段（1976-1986年），这是以提高传输速率和增加传输距离为研究目标和大力推广应用的大发展时期。
在这个时期，光纤从多模发展到单模，工作波长从短波长发展到长波长（1.31μm和1.55μm），实现了工作波长为1.31μm、传输速率为140-565Mb/s的单模光纤通信系统，无中继传输距离为10-50km。
（3）第三阶段（1986-1996年），这是以超大容量超长距离为目标、全面深入开展新技术研究的时期。
在这个时期，实现了1.55μm色散移位单模光纤通信系统。
采用外调制技术，传输速率可达2.5-10Gb/s，无中继传输距离可达100-150km。
（4）第四阶段（1996年-至今），开展研究光纤通信新技术。
采用光放大器增加中继距离和采用波分复用增加传输容量。
现在10Gb/s、40Gb/s的系统也已商用化。
1.2 光纤通信为什么能够成为一种主要的通信方式？解：光纤通信能够成为现代的主要通信方式，是归因于光纤通信具有以下突出的优点：①通信速率高（单波长速率已达10Gb/s以上），传输容量大（光波具有很高的频率，约1014Hz，一根光纤可同时传输几十个波长) ；②损耗低（单模已低达0.2dB/km)、传输距离远（中继距离可达50-100Km）；③抗干扰能力强（抗强电、雷电和核辐射干扰），保密性好（光纤由石英玻璃制成，由于是绝缘材料，不受电磁场干扰；在光纤中传输的光泄漏非常微弱）；④质量轻（是传输相同信息量电缆重量的1/10-1/30），体积小（是相同容量电缆外径的1/3-1/4），敷设方便；⑤耐腐蚀，耐高温（石英玻璃熔点在2000 C以上），可在恶劣环境中工作，寿命长；⑥节约金属材料，有利于资源合理使用（制造同轴电缆和波导管的铜、铝、铅等金属材料，在地球上的储存量是有限的；而制造光纤的石英（SiO2)在地球上基本上是取之不尽的材料）1.3 光纤通信系统的组成主要包括哪些部分？试画出简图予以说明。
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1．光纤通信是利用光波作载波，以光纤作为传输煤质将信息从一处传至另一处的通信方式。
2．光纤为光导纤维的简称，它的典型结构是多层同轴圆柱体，由纤芯、涂覆层和包层组成，其中光信号主要在纤芯传输，其中涂覆层起保护光纤的作用。
3. 按照光纤中传输的模式划分，光纤分为单模光纤和多模光纤，其中单模光纤损耗小，色散低，适用于长距离、大容量系统。
4.光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长是0.85um 、 1.31um 、1.55um 。
最低损耗窗口的中心波长是在 1.55um 。
5．光纤的色散特性是光纤线路的一个重要参数，它由模式色散、材料色散、波导色散和偏振模色散构成。
多模光纤的色散比单模光纤大。
多模光纤的6.光纤的损耗特性是光纤线路的一个重要参数，它由吸收损耗、散射损耗、连接损耗、弯曲损耗和耦合损耗构成。
工程上，光纤衰减的单位是db/km 。
7．光与物质相互作用的三种物理形式是受激辐射、自发辐射、受激吸收。
光电检测器的最主要过程是受激吸收。
产生激光的最主要过程是受激辐射。
8．光源微分量子效率越高，P-I曲线斜率越大；脉冲驱动电流幅度越大，光功率越大。
9. 光发射机的两个主要指标是平均发送光功率、消光比。
为保证光发射机的正常工作，ATC 电路用来调节工作温度，APC 电路用来调节输出的光功率。
10. 光接收机的特性综合反映了整个光纤通信系统的性能，数字光接收机主要的性能指标是动态范围、灵敏度。
反映光接收机接收弱信号能力的指标是__灵敏度_；反映光接收机对收到的光功率大小变化适应能力的指标是_动态范围___。
11.STM-1帧结构由270 列和9 行字节组成，STM-16帧结构由270x16 列和9 行字节组成一帧中传送信号的顺序是从从左到右、由上到下进行。
12.STM-1帧结构分为3个区域，分别是段开销区域、管理单元指针区域、信息净负荷区域，用于传送各种业务信息的是信息净负荷区域，帧定位字节位于段开销区域。
管理单元指针用来指示净负荷区域内的信息首字节在STM-1帧中的准确位置。
一、单项选择题（每小题1分，共30分。
）1. 在光纤中，纤芯的折射率n1比包层的折射率n2 ( D )。
A．n1＝n2 B．n1＜n2 C．n1≥ n2 D．n1＞n22.光纤的损耗常数的数学表达式为（ A ）A．α（λ）= 10Lg（P1/P2）/L（dB/Km）B．α（λ）=10Lg（P1/P2）dBC．α（λ）= L（dB/Km）/ [10Lg（P1/P2）]D．α（λ）=1/[10Lg（P1/P2）]dB3. 通信用裸光纤的外直径为（ C ）。
A．50μm B．100μm C．125μm D．150μm4. 单模光纤的纤芯直径为（B）。
A．7~8μm B．8~10μm C．11~12μm D．12~13μm5. 单模光纤的带宽比多模光纤带宽（ C ）。
A．小B．一样C．大D．有时大有时小6. 单模光纤的纤芯直径比多模光纤的纤芯直径（ A ）。
A．小B．一样C．大D．有时大有时小7.传输距离越长，光纤的（ A ）。
A．衰减越大，色散也越大；B．衰减越小，色散越小；C. 衰减越小，色散越大；D．衰减越大，色散越小。
8.传输距离越短，光纤的（ B ）。
A．衰减越大，色散也越大；B．衰减越小，色散越小；C. 衰减越小，色散越大；D．衰减越大，色散越小。
！！！9. ITU-T规范的光纤中，在1550nm波长附近的衰减最低，是当前使用最广泛的单模光纤。
（ B ）。
A. G.655光纤B. G.654光纤C. G.653光纤D. G.652光纤10. ITU-T规范的光纤中，哪一种是非零色散位移单模光纤（A），最适合应用在DWDM系统中。
A. G.655光纤B. G.654光纤C. G.653光纤D. G.652光纤11. 在激光器中，光的放大是通过：( A )A．光学谐振腔来实现；B．泵浦光源来实现；C．粒子数反转分布的激活物质来实现；D．外加直流来实现。
12．光检测器的作用是：( B )A．对光纤中传输的光功率进行测试；B．将接收的光信号功率变换为电信号电流，即实现光-电转换；C．对光纤中传输的光波进行检测，并分析其波形频谱特性；D．检测光纤中传输的光信号的强弱。
13．发光二极管LED产生的光：(A)A．是荧光而不是激光；B．是激光而不是荧光；C．是自然光而不是激光；D．是相干光而不是荧光。
14. 下列选项中，不属于APD光检测器特性的是（C ）。
A. 以受激吸收为主。
B. 可以将光信号转换成电信号。
C. 光谱较窄。
D. 适用于光接收机灵敏度要求高的场合。
15．光纤耦合器是实现（ B ）。
A．不同波长的光功率进行合路的器件；B．光信号分路/合路的功能器件；C．同一波长的光功率进行合路的器件；D．不同波长的光功率进行分路的器件。
16．进行功率分路的无源光器件是（ D ）。
A．光开关B．光纤连接器C．光耦合器D．波分复用器17．掺铒光纤的激光特性（ B ）。
A．主要由起主介质作用的石英光纤决定；B．主要由掺铒元素决定；C．主要由泵浦光源决定；D．主要由入射光的工作波长决定18．掺铒光纤放大器采用（ B ）。
A．石英光纤作为增益介质；B．掺铒离子单模光纤作为增益介质；C．掺铒离子作为增益介质；D．泵浦光源作为增益介质。
19．某SDH设备（STM-1等级）每秒误码155520个，误码率为（ D ）。
A．10-2B．10-3 C．10-4D．10-5 20．误码率为10-3就成为（ B ）。
A．误码秒B．严重误码秒C．长期平均误码率D．不误码秒21．SDH的开销中，B3字节是（B ）。
A．低阶通道开销B．高阶通道开销C．再生段开销D．复用段开销22．SDH的开销中，B1字节是（C ）。
A．低阶通道开销B．高阶通道开销C．再生段开销D．复用段开销23．SDH网元中， TM型设备是（ A ）。
A．终端复用设备B．分插复用设备C．交叉连接设备D．再生中继器24．SDH网元中， ADM 型设备是（ B ）。
A．终端复用设备B．分插复用设备C．交叉连接设备D．再生中继器25. STM-4的速率大约是（ B ）。
A．155M b/s B．622Mb/s C．2.5G b/s D．10G b/s26. STM-64的速率大约是（ D ）。
A．155M b/s B．622Mb/s C．2.5G b/s D．10G b/s27．告警维护信号中，LOS表示（ C ）。
A．上游告警指示“全1”B．帧失步C．信号丢失D．帧丢步28.告警维护信号中，AIS表示（ A ）。
A．上游告警指示“全1”B．帧失步C．信号丢失D．帧丢步29．（ D ）是指复用器与中继器之间，中继器与中继器之间的传输线路。
A. 通道B. 耗尽层C.复用段D.再生段30.STM-1可以容纳（ B ）个VC12。
A．1 B．3 C．21 D．63三、判断题（每小题1分，共10分。
）1. 单模光纤适用于大容量长距离的光纤通信系统。
（T ）2. 理论上单模光纤只传输一种模式。
（T ）3. 数值孔径越大，光纤捕捉光射线能力越强。
（T ）4. 相对折射率差越大，光纤捕捉光射线能力越强。
（T ）5．对光源进行强度调制的方法有两类，即直接调制和间接调制。
（T ）6．直接调制会产生啁啾现象，用于2.5Gbps以上的系统。
（ F ）7.APD工作要加反向电压。
（T ）8.PDH与SDH相比，PDH有统一的光接口规范，SDH有统一的电接口规范。
（ F ）9.与 PDH相比，SDH适用于点对点传输，PDH适用于构建自愈环。
（ F ）10．ADM只适用于线形网或星形网。
（ F ）四、问答题（本大题共7小题，每小题5分，共35分。
）1.简述光纤通信的特点。
2.简述SDH的特点。
3.已知阶跃型光纤，纤芯折射率n1=1.458，相对折射率差Δ=0.5%，纤芯半径a=9μm，试问1.31μm波长能否单模传输？写出计算过程。
4.EPON组网中分光器为1:32，OLT和ONU使用的光模块3dBm < Pout < 8dBm，接收灵敏度-25dBm(BER≤1E-12)，最大输入-9dBm。
若近距离相连时，系统是否有误码告警？若有误码告警，如何解决？5.光源和光检测器是光端机的核心器件，简述光纤通信系统对光源和光检测器的主要要求。
6.简述622Mbps ADM光发送机和光接收机的组成。
7.某光端机的内部结构如下图虚线框中所示，连接光发送机测试的接线（要求标出电缆还是光纤）。
已知测得光发送机的平均发送光功率为-5dBm，编码盘拔出后光发送机的发送光功率为-31dBm，求该光发送机的消光比。
简述如何测试光接收机的指标。