光纤通信系统的原理与分析

光纤通信论文

光纤通信论文

光纤通信系统工程设计

摘要

根据课堂所学内容的原理，这次我们设计的任务是34MB/S光纤通信系统工程,具体设计是从实训楼D339到数学A楼弱电间之间开通一套34MB光纤系统。

要求设计当中要选择合适的路线，并计算总长度以及光纤的长度、光纤的使用芯数，而且要选择合适的光纤、光缆和光端机。并写出具体的实施及方案、工程造价、光通路保护、光端机安装后的系统调测，并说明如何对工程施工质量进行控制。

目录

前言 (1)

第1章概论 (2)

1.1 光纤通信发展的历史 (2)

1.2光纤通信发展的现状 (2)

1.3光纤通信的发展趁势 (3)

第2章光通信系统 (5)

2.1 光纤的介绍 (5)

2.1.1光纤概念 (5)

2.1.2光纤传输原理分析 (5)

2.1.3光纤的传输特性 (5)

2.1.4光纤的型号介绍 (7)

2.2光缆的介绍 (8)

2.2.1光缆历史 (8)

2.2.2光缆的种类 (8)

2.2.3光缆网是信息高速路的基石 (9)

2.3光端机的介绍 (9)

2.3.1模拟光端机 (10)

2.3.2数字光端机 (10)

2.4光纤通信的介绍 (11)

2.5光纤通信技术与产业发展中几个值得思考的问题 (11)

2.5.1积极创新开发具有自主知识产权的新技术 (12)

2.5.2开发具有先进技术水平、与使用环境、施工技术相配套的新产品 (12)

第3章材料选择 (13)

3.1距离测量 (13)

3.2光纤、光缆选择 (13)

3.3光端机选择 (14)

第4章具体的实施及方案 (17)

4.1光缆线路的施工程序 (17)

4.2光缆的直埋敷设 (18)

4.3 用光纤将发送与接收连接 (18)

第5章光通路保护 (19)

第6章光端机安装后的系统调测 (21)

6.1光发送机参数测试 (21)

6.1.1平均发送光功率测量 (21)

6.1.2 消光比的测试 (21)

6.2光接收机参数测试 (21)

6.2.1动态范围的测试 (21)

6.2.2灵敏度的测试 (21)

6.3 抖动测试 (22)

6.4误码性能测试 (22)

6.5警报系统的测试 (22)

第7章整个工程的造价 (23)

第8章结束语 (24)

参考文献 (25)

致谢 (26)

前言

人类社会的一切活动都离不开资讯的传递——通信,它像人的神经系统一样重要。通信是人与人之间通过某种媒体进行的信息交流与传递。从广义上说，无论采用何种方法，使用何种媒质，只要将信息从一地传送到另一地，均可称为通信。

古代的通信方式有烽火台、击鼓、驿站快马接力、信鸽、旗语等。古代的通信对远距离来说，最快也要几天的时间，而现代通信以电信方式，如电报电话、快信、短信、E-MAIL等，实现了即时通信

在目前人类的一切通信方式中，电话通信是应用最广泛的一种。电话通信的目的是达成人们在任意两地之间的通话。因此，必须要解决三个问题：第一是语音信号的发送和接收；第二是语音信号的传输；第三是语音信号的交换。第一个问题由使用者的终端设备——电话机来解决。第二个问题由各种类型的电话传输设备从最简单的音频传输线到多路载波设备，数位微波，卫星通信线路设备等等来解决。第三个问题，则由各种类型的电话交换设备来解决。这三个部分只要有系统地结合起来，就能构成一个完整的电话通信系统。而电话交换设备，是整个电话通信网路中的枢纽，有着相当重要的作用。

20世纪90年代中期以前的光线通信系统事以电时分复用为基础的单波长系统。在新一代超高速光线通信系统中，最具代表性的成就事指在2000年，光波分复用系统使用波分复用技术在一根光纤上实现了3.28Tb/s的传输速率。光波分复用的突出优点是可有效地利用单模光纤地损耗区所带来的巨大带宽资源，明显提高系统的传输容量，同时将相应增加的成本降到很低的程度。目前，“掺铒光纤放大器+密集波分复用+非零色散光纤+光子集成”正成为国际上长途高速光纤通信线路的主要技术方向。同时，光交叉链接设备和光分插复用设备以及基于波长选路的密集波分复用全光网正在大力研究和试验。此外，新型的光器件，新兴的技术和新型的系统也都层出不穷，并获得迅速发展。

第一章概论

1.1 光纤通信发展的历史

伴随社会的进步与发展，以及人们日益增长的物质与文化需求，通信向大容量、长距离的方向发展已经是必然趋势。由于光波具有极高的频率，也就是说是具有极高的宽带从而可以容纳巨大的通信信息，所以用光波作为载体来进行通信是人们几百年来追求的目标。

1966年，英籍华裔学者高锟博士在PIEE杂志上发飙了一篇十分著名的文章——《用于高频的光纤表面波导》，该文从理论上分析和证明了用光纤作为传输媒体以实现光通信的可靠

性，并设计了通信用光纤的波导结。

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制造出当时世界上第一根超低损耗光纤，成为使光纤通信爆炸性竞相发展的导火索。虽然当时康宁玻璃公司制造出的光纤只有几米长，衰耗约20dB/km，而且几个小时之后便损坏了。但它证明了用当时的科学技术与工艺方法制造通信用的超低损耗光纤是完全有可能的。

1970年以后，世界各发达国家对光纤通信的研究倾注了大量的人力与物力，其来势之凶、规模之大、速度之快远远超出了人们的意料，使光纤通信技术取得了及其惊人的进展。

从光纤的损耗来看，1970年是20dB/km，1972年是4 dB/km，1974年是1.1dB/km，1976年是0.5 dB/km，1979年是0.2 dB/km，1990年是0.14 dB/km，已经接近石英光纤的理论衰耗极限值0.1 dB/km。

从光器件看，1970年，美国贝尔公司研制出世界上第一只在室温下连续波工作的的砷化镓铝半导体激光器，为光纤通信找到了合适的光源器件。后来逐渐发展到性能更好、寿命达几万小时的异质结条形激光器和现在的分布反馈式单纵模激光器以及多量子阱激光器。光接收器件也从简单的硅PIN光二极管发展到量子效率达90%的雪崩光二极管APD。

从光纤通信系统看，正是光纤制造技术和光电器件制造技术的飞速发展，以及大规模、超大规模集成电路技术和微处理机技术的发展，带动了光纤通信系统从小容量刀大容量、从短距离刀长距离、从低水平到高水平、从旧体制刀新体制的迅猛发展。

1.2光纤通信发展的现状

1976年美国在亚特兰大进行的现场试验，标志着光纤通信基础研究发展到了商业应用的新阶段。此后，光纤通信技术不断创新；光纤从多模发展到单模，工作波长从0.85um发展到1.31 um和1.55 um，传输速率从几十兆特每秒发展到几十吉比特每秒。另一方面，随着技术的进步和大规模产业的形成，光纤价格不断下降，应用范围不断扩大；从初期的单一类型信息的传输到多种业务的传输。目前光纤已成为信息宽带传输的主要媒质，光纤通信系统将成为未来国家信息基础设施的支柱。

总之，从1970年刀现在虽然只有短短30多年的时间，但光纤通信技术却取得了及其惊人的进展。用带宽极其惊人的进展。用带宽极其宽的光波作为传送信息的载体以实现通信，这一百年来人们梦寐以求的幻想在今天已成为活生生的现实。然而就目前的光纤通信而言，其实际应用的仅是其潜在能力的2%左右，尚有巨大的潜力等待人们去开发和利用。因此，光纤通信技术并未停滞不前，而是向高水平、更高阶段方向发展。

1.3光纤通信的发展趁势