光纤通信原理第04节
光纤通信系统模型介绍课件
更宽频带：光纤通信系 统正在向更宽频带的方 向发展，以满足各种不 同应用的需求。
03
02
更长距离：光纤通信系 统正在向更长距离的方 向发展，以满足全球范 围内的通信需求。
04
更智能化：光纤通信系 统正在向更智能化的方 向发展，以满足网络管 理和维护的需求。
光纤通信系统的挑战与机遇
D
机遇：光纤通信技术不断发展，未来应用前景广阔
03
力、振动等物理量 光纤激光器：用于医疗、科研、
04
工业等领域的高精度激光设备
团队协作：鼓励学生组成团队，共同完成光纤 通信系统的设计和实施，培养团队协作能力。
光纤通信系统的研究方法
01
理论研究：研究光纤通信系 统的原理、技术、应用等
03
仿真研究：利用计算机仿真 技术，模拟光纤通信系统的 运行情况
05
跨学科研究：结合其他学科 的知识和技术，提高光纤通 信系统的性能和可靠性
02
光纤通信系统广泛应用于电信、互 联网、广播电视等领域。
光纤通信系统的组成
01
光源：产生光信号的设备，如激光 器或发光二极管
02
光纤：传输光信号的介质，如单模 光纤或多模光纤
03
光信号处理设备：对光信号进行放 大、调制、解调等处理的设备，如 光放大器、光调制器、光解调器等
05
网络设备：实现光纤通信系统互联 互通的设备，如交换机、路由器等
C 挑战：光纤网络的建设和维护成本较高
B 机遇：高速传输、大容量、长距离传输等优势
A 挑战：光纤损耗、传输距离、信号衰减等问题
光纤通信系统的教学策略
理论与实践相结合：讲解光纤通信系统的基本 原理，并让学生动手实践操作。
光纤通信新技术
光网络智能化技术
THANKS
感谢观看
新型光网络技术
05
总结词
光传送网（OTN）是一种新型的光网络技术，它通过使用数字封装技术将客户信号封装在光层进行传输，具有高带宽利用率、低延迟、高可靠性等优点。
详细描述
OTN通过将客户信号封装在数字容器中，实现了对客户信号的透明传输，同时提供了强大的故障恢复和保护能力。此外，OTN还支持多播和广播功能，能够实现灵活的带宽管理和调度。
软件定义光网络（SDON）
未来展望
06
随着数据流量的快速增长，超高速光传输技术成为光纤通信领域的研究重点。
超高速光传输技术通过提高信号传输速率，实现更大容量的数据传输。目前已经实现了Tbps级别的传输速率，未来还有望进一步提高。
超高速光传输技术
详细描述
总结词
超长距离光传输技术
总结词
超长距离光传输技术是实现跨洲际、跨大洋光传输的关键技术。
详细描述
自动交换光网络（ASON）
总结词
软件定义光网络（SDON）是一种基于软件的光网络技术，它通过使用软件编程的方式实现光网络的配置和控制。
详细描述
SDON通过将光网络的配置和控制功能抽象化，使得网络管理员可以通过软件编程的方式实现光网络的配置和管理。这大大提高了网络的灵活性和可扩展性，同时也降低了运营成本。此外，SDON还支持多种协议和标准，能够与其他网络技术进行无缝集成。
详细描述
通过采用先进的信号处理技术和新型的光纤材料，超长距离光传输技术能够实现数千公里甚至上万公里的光信号传输，为全球通信网络的建设提供有力支持。
VS
光网络智能化技术是实现光网络高效运维和智能控制的重要发展方向。
详细描述
光纤通信(第3版)
小结
实践项目与教学情 境
思考题与练习题
2.1光纤的结构、分 类和标准
2.2光纤的导光原理
2.3光纤特性
2.4光缆的结构和种 类
1
2.5光纤的熔 接
2
2.6光纤的冷 接
3
实践项目与教 学情境
4
小结
5
思考题与练习 题
1
3.1光源
2
3.2光电检测 器
3
3.3无源光器 件
4
3.4光放大器
5
实践项目与教 学情境
7.3波分复用系统的 设计
7.4应用举例
小结
实践项目与教学情 境
思考题与练习题
8.1 MSTP技术 8.2 ASON技术
8.3 OTN技术 8.4 PTN技术
1
8.5光接入技 术
2
8.6全光通信
3
8.7相干光通 信技术
4
8.8光孤子通 信技术
5
实践项目与教 学情境
小结
思考题与练习 题
9.1 2M塞绳的制作
5.9 SDH故障处理与 案例分析
实践项目与教学情境
小结 思考题与练习题
1
6.1 WDM技术 概述
2
6.2 WDM系统 结构与设备
3
6.3 WDM系统 的关键技术
4
6.4 WDM系统 规范
5
6.5 WDM系统 案例分析
小结
实践项目与教学情 境
思考题与练习题
7.1损耗受限系统设 计
7.2色散受限系统设 计
小结
思考题与练习 题
4.2光接收机
4.1光发送机
4.3光中继器
小结
实践项目与教学情 境
光技术与光纤通信经典教材
05 光网络技术与发展趋势
光网络的基本概念与架构
光网络：利用光信号进行数据传输的网络
光信号：由光波长、频率、强度等参数组 成的信号
光网络架构：包括光传输、光交换、光接 入等部分
光传输：利用光纤进行长距离、高速率数 据传输
光交换：实现光信号的交换和路由选择
光接入：将光信号接入到用户终端设备
光网络的路由与交换技术
纤类型
光纤的铺设： 考虑光纤的弯 曲半径、铺设 方式等因素保 证光纤的传输
性能
光纤的维护： 定期检查光纤 的传输性能及 时发现和解决 光纤传输问题
光纤通信系统的性能指标
传输速率：衡量数据传输速度的重要 指标
传输距离：光纤通信系统的传输距离 通常较远
误码率：衡量数据传输质量的重要指 标
信号衰减：光纤通信系统中信号的衰 减程度
FTTH的优点包括高速、稳定、低延迟、抗干扰等。
TC）案例
光纤到路边（FTTC）是一种光纤通信技术将光纤网络延伸到用户家门口。 FTTC可以提高网络传输速度降低网络延迟提高用户体验。 FTTC可以应用于家庭、企业、学校等场所提供高速稳定的网络连接。 FTTC可以支持多种网络应用如视频会议、在线游戏、远程教育等。
光纤到小区（FTTZ）案例
光纤到小区（FTTZ）是 一种光纤通信技术将光 纤直接铺设到小区内部 实现高速、稳定的网络 连接。
FTTZ技术可以提供高达 100Mbps的宽带接入 速度满足家庭、企业等 用户的高速上网需求。
FTTZ技术可以支持多 种网络应用如视频会议、 远程教育、在线游戏等 提高用户的生活质量和 工作效率。
光发射机的工作原理：电信号通过光调制器转换为光信号再通过光放大器放大最后通过光纤 传输
光通信：第04章常用光无源器
光隔离器的应用场景
光隔离器是一种用于防止光信 号反方向传输的无源器件，主 要用于光纤放大器和激光雷达 等光通信系统。
在光纤放大器中，光隔离器可 以防止反向传输的光信号对放 大器的工作产生干扰，提高系 统的稳定性。
在激光雷达中，光隔离器可以 防止反向传输的光信号对激光 源的工作产生干扰，提高系统 的测量精度。
光通信第04章常用光无源器
contents
目录
• 光无源器件概述 • 常用光无源器件 • 光无源器件的工作原理 • 光无源器件的应用场景 • 光无源器件的挑战与解决方案
01 光无源器件概述
定义与分类
定义
光无源器件是指那些在光通信网络中 ，不需要外部电源直接驱动，只起到 传输、控制或变换光信号作用的器件 。
光衰减器的工作原理
光衰减器是一种用于降低光信号 强度的器件，它可以通过吸收或 散射等方式将光信号能量损耗掉
一部分。
光衰减器通常由光学玻璃、陶瓷 等材料制成，其结构可分为均匀
损耗和渐变损耗两种类型。
光衰减器在光通信系统中主要用 于调整光信号的功率、测试光路 的损耗以及保护光接收器件等。
光分路器的工作原理
光环形器的应用场景
光环形器是一种用于实现光信 号环形传输的无源器件，主要 用于光纤传感和激光雷达等光
通信系统。
在光纤传感中，光环形器可 以将多个传感光纤环形连接 在一起，实现多点同时测量
和数据采集。
在激光雷达中，光环形器可以 将多路激光信号环形连接在一 起，实现多目标同时测量的功
能。
05 光无源器件的挑战与解决 方案
应用
WDM系统等领域。
03 光无源器件的工作原理
光纤连接器的工作原理
光纤连接器是用于连接两根光纤的器件，通过精确对准光纤的纤芯和包层，实现光 信号的传输。
光纤通讯原理
光纤通讯原理
光纤通信原理是指利用光纤作为传输介质，在发送端将电子信号转换为光信号，通过光纤传输后，在接收端将光信号再转换为电子信号，实现信号的传输和通信的过程。
在光纤通信中，光信号的传输主要依靠光纤中的光波导效应。
光波在光纤中的传输是通过全反射和衍射来实现的。
当光信号沿光纤传输时，会经历折射和反射。
由于光纤的芯层具有较高的折射率，光信号在芯层中传播时会发生全反射现象，从而避免信号的能量损失。
光信号在光纤中的传播速度非常快，接近于光速，因此可以实现高速的数据传输。
光纤通信中的光信号的调制是指将电子信号转换为光信号的过程。
在发送端，电子信号被调制成具有相应信息的光信号，通常采用的调制方式有直接调制和外差调制两种。
直接调制是指将电子信号直接作用于激光器，通过改变激光器的电流或电压来调制光信号的强度。
外差调制是指通过两个激光器，一个作为信号激光器，一个作为参考激光器，通过在光纤中进行相互干涉来调制光信号的相位或频率。
光纤通信中的光信号的解调是指将光信号转换为电子信号的过程。
在接收端，光信号经过光纤传输后到达光电探测器，光电探测器将光信号转换为相应的电流或电压信号。
常用的光电探测器有光电二极管和光电二极管阵列。
通过光电探测器转换后的电信号经过放大、滤波等处理后，可以恢复出原始的电子信号。
总的来说，光纤通信通过光纤中的光波导效应实现信号的传输，利用调制和解调技术将电子信号转换为光信号和光信号转换为电子信号，实现了高速、大容量的数据传输和通信。
光纤通信已经成为现代通信领域的重要技术，广泛应用于通信网络、互联网、电视传输等领域。
高速光纤通信技术
未来光纤通信技术将朝着更高速率、更大容量、更长距离的方向发展，同时还将 与5G、物联网等新兴技术相融合，推动通信行业的快速发展。此外，光纤到户、 光纤到桌面等应用也将逐渐普及，为人们的生活带来更多便利。
02 光纤传输介质及器件
光纤类型与结构
01
单模光纤
芯径较小，仅允许单一模式的光波传输，适用于长距离、大容量的通信
宽带接入
通过光纤到户（FTTH）等方式， 提供高速、稳定的宽带接入服务。
业务融合
支持语音、数据和视频等多种业务 的融合传输，满足用户多样化的需 求。
网络安全
采用先进的光纤通信加密技术和安 全机制，确保用户信息的安全传输。
数据中心内部互联方案
高速互联
采用高速光纤通信技术，实现数 据中心内部服务器、存储设备和
传输距离远
由于光的传输衰减小，光 纤通信可实现长距离的传
输，且无需中继器。
抗干扰能力强
光纤通信不易受到电磁干扰 和射频干扰的影响，保证了
传输的稳定性和可靠性。
安全性高
光纤通信采用光信号传输 ，不易被窃听和截获，具
有较高的安全性。
发展历程与趋势
发展历程
光纤通信技术的发展经历了多模光纤、单模光纤、波分复用技术等阶段，传输速 率和传输容量不断提升。
04 高速光纤通信网络应用
长距离干线传输网络
高速大容量传输
采用先进的光纤通信技术 和高性能光电器件，实现 长距离、大容量的信息传 输。
灵活的网络架构
支持多种拓扑结构和保护 方式，提供灵活的网络扩 展和升级能力。
高效的网络管理
采用智能化的网络管理系 统，实现网络的实时监控、 故障定位和性能优化。
城域网和接入网应用
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
第04章 SDH光传输系统及其性能分析
图 4 2 单 节 点 环 形 网 的 互 连 -
(2) 多节点互连 多节点互连
所谓多节点互连方式是指通过一个以 上的节点来完成两个环网之间的互连， 上的节点来完成两个环网之间的互连，如 所示。 图4-3所示。图中给出两种最简单的双节点 所示 互连方式。 互连方式。这样两个环间的业务互连就存 在一个以上的路径， 在一个以上的路径，因而即使某一互连路 径上的设备出现故障， 径上的设备出现故障，也可以利用迂回路 由完成互通，从而保证了业务的安全性。 由完成互通，从而保证了业务的安全性。 但与单节点互连方式相比一次性投资成本 较高。 较高。
图4-6 假设参考数字连接组成图
2.假设参考数字链路（通道） 2.假设参考数字链路（通道） 假设参考数字链路
把HRX中的两个相邻交换点的数字配 中的两个相邻交换点的数字配 线架间所有的传输系统、复接、分接设备 线架间所有的传输系统、复接、 等各种传输单元（不包括交换），用假设 等各种传输单元（不包括交换），用假设 ）， 参考数字链路（HRDL）表示。 参考数字链路（ ）表示。
（2） 色散受限系统
光纤自身存在色散，即材料色散、 光纤自身存在色散，即材料色散、波 导色散和模式色散。对于单模光纤， 导色散和模式色散。对于单模光纤，因为 仅存在一个传输模， 仅存在一个传输模，故单模光纤只包括材 料色散和波导色散。 料色散和波导色散。 比较重要的有三类，即码间干扰、 比较重要的有三类，即码间干扰、模 分配噪声和啁啾声。在此， 分配噪声和啁啾声。在此，重点讨论由这 三种因素造成的对系统中继距离的限制。 三种因素造成的对系统中继距离的限制。
光纤色散包括材料色散、 光纤色散包括材料色散、波导色散和 模式色散。 模式色散。前两种色散是由于信号不是由 单一频率而引起的， 单一频率而引起的，后一种色散是由于信 号不是单一模式而引起的。 号不是单一模式而引起的。 色散的程度用时延差表示： 色散的程度用时延差表示：不同速率 的信号，传输同样的距离， 的信号，传输同样的距离，所需的时间不 即各信号的时延不同， 同，即各信号的时延不同，这种时延上的 差别就称为时延差。时延差越大， 差别就称为时延差。时延差越大，色散就 越严重，信号传输距离越短。 越严重，信号传输距离越短。时延差的单 位是ps/(kmnm) 。 位是
光纤通信技术实验
使用光功率计记录发射机和接 收机的光功率值。
记录传输距离
记录光纤传输的距离，分析传 输损耗与距离的关系。
分析信号质量
观察接收机输出的信号质量， 分析信号的失真和噪声情况。
计算误码率
通过比较发送和接收的数据， 计算误码率，评估通信系统的
性能。
04 实验结果与分析
实验数据记录
实验数据记录
在实验过程中，我们详细记录了不同条件下光纤通信系统的传输性 能数据，包括发送端光功率、接收端光功率、光信号消光比等参数。
频带宽
光纤的传输带宽比传统铜 线电缆大得多，支持高速 数据传输。
抗干扰能力强
光纤不受电磁干扰的影响， 传输信号质量稳定。
光纤通信系统的组成
01
02
03
04
光源与光发送机
将电信号转换为光信号，用于 Байду номын сангаас送端。
光纤与光接收机
传输光信号，将光信号转换为 电信号，用于接收端。
光放大器
放大传输过程中的光信号，提 高传输距离和稳定性。
建议一
增加实验环节：为了更好地掌握光纤通信技术，建议在实验中增加更多的环节，如光纤 熔接、光功率计的使用等，以便更全面地了解光纤通信系统的搭建和调试过程。
建议二
加强理论学习：在实验前加强理论学习，让学生们更好地理解光纤通信的基本原理和关 键技术，从而提高实验效果。
建议三
完善实验指导书：进一步完善实验指导书，提供更详细的操作步骤和注意事项，以便学 生们更好地进行实验操作和结果分析。
问题二
调制解调器设置错误：部分学生在配置调制解调器时，参数设置错误导致通信系统无法正常工作。解决方案：检查调 制解调器的参数设置，根据实验原理图进行正确的配置。
光纤通信技术光放大器
拉曼放大器（RA）
总结词
利用拉曼散射效应实现光放大的器件， 具有宽带、低噪声、高效率等优点。
详细描述
RA利用拉曼散射效应，将泵浦光的能 量转移到信号光上，实现信号光的放 大。RA具有宽带、低噪声、高效率等 优点，适用于大容量、长距离光纤通 信系统中的分布式放大。
掺铒光纤放大器（EDFA）
总结词
利用掺铒光纤作为增益介质的光放大器，具有高效率、低噪声、宽带等优点。
光放大器的分类
按照工作波长
可分为可见光放大器和不可见光放大 器，其中不可见光放大器又可分为近
红外和中红外光放大器。
按照增益介质
可分为气体、液体和固体光放大器。
按照工作原理
可分为自发辐射放大器和受激发射放 大器。
光放大器的重要性
延长传输距离
光放大器能够将微弱的光信 号放大，从而延长了光纤通 信系统的传输距离，提高了 通信容量和可靠性。
要点二
新结构
探索新型的光放大器结构和设计，以提高其稳定性和可靠 性。
光放大器与其他光子器件的集成化
集成化技术
研究光放大器与其他光子器件的集成化技术，以提高系 统的集成度和稳定性。
模块化应用
开发标准化的光放大器模块，以满足不同光纤通信系统 的应用需求。
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光计算与光处理
总结词
光放大器在光计算和光处理领域的应用 ，可以实现高速、高带宽的信息处理。
VS
详细描述
光计算和光处理利用光信号的高速传播和 并行处理能力，进行大规模数据运算和信 号处理。光放大器在光计算和光处理系统 中起到扩展传输距离和提高光信号功率的 作用，有助于提高系统运算速度和降低延 迟。
光纤通讯的原理
光纤通讯的原理
光纤通信是利用光传输信息的一种信号传输方式。
其基本原理是利用纤维内部的光导纤维，将光信号作为信息的传输介质。
光纤通信主要包括光源、传输介质光纤和接收器三个部分。
光源是产生光信号的装置，一般使用激光器作为光源。
光信号生成后经过调制器对光信号进行模拟或数字信号调制。
调制器可以是电调制器或直接调制器，电调制器通过改变电压变化来调制光强，而直接调制器则根据输入信号的波形直接改变光强。
调制后的光信号通过光纤进行传输。
光纤由一根细而长的玻璃或塑料纤维组成，具有光的全反射特性。
光线在光纤中的传输依靠光的全反射原理，在内部表面发生反射，从而使光信号沿着光纤传输。
由于采用光纤传输，信息的传输距离可以达到数十公里甚至上百公里。
最后，光信号到达接收器后，通过光电转换器将光信号转换为电信号。
光电转换器是一种将光信号转换为电信号的装置。
光电转换器将光信号照射到光电二极管上，产生电流。
电流经过放大、滤波与解调等处理步骤后，得到与原始信号一致的电信号。
光纤通信具有传输速度快、传输容量大、抗干扰能力强等优点，广泛应用于长距离通信、局域网、数据中心等领域。
光纤通信的原理是基于激光光源产生光信号，通过光纤传输，再通过光电转换器将光信号转换为电信号，从而实现信息的传输。
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
04第四讲：信道模型及恒参信道
1.引言 2.信道定义
信道模型及恒参信道
3.调制信道模型
4.编码信道模型 5恒参信道举例 6.恒参信道特性及其对信号传输的 影响
第三章 信道与噪声
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 信道定义与数学模型 恒参信道及其传输特性 随参信道及其传输特性 分集接收技术 加性噪声 信道容量的概念
3.1引言
信道是指以传输媒质为基础的信号通道。
• 如果信道仅是指信号的传输媒质，这种信 道称为狭义信道。 • 如果信道不仅是传输媒质，而且包括通信
系统中的一些转换装置，这种信道称为广
义信道。
• 狭义信道按照传输媒质的特性可分为有线信道和无线信 道两类。 – 有线信道包括明线、对称电缆、同轴电缆及光纤等。 – 无线信道包括地波传播、短波电离层反射、超短波或 微波视距中继、人造卫星中继、散射及移动无线电信 道等。 • 广义信道除了包括传输媒质外，还包括通信系统有关的 变换装置，这些装置可以是发送设备、接收设备、馈线 与天线、调制器、解调器等等。
中继器：延长传输距离 直接中继：直接将光信号加以放大
间接中继：将光信号转换为电信号、放大、再转换 为光信号
光调制：用光载波脉冲的有和无来表示二进制数字 （即光强度调制），解调时采用平方律检测，不能 采用外差式接收和相干检测。
光纤
包层
芯线
n2 n2
n1
n1
包层折射指数为 n2 芯线折射指数为 n1 其中 n1 n2 阶跃型折射指数光纤:
(b)
3.4.2
光纤信道
光纤通信是利用光导纤维（简称光纤）传递光脉冲 来进行通信 ，由光源、光纤线路及光电探测器等三 个基本部分组成。
光源（光载波发生器）：半导体发光二极管（LED）、 激光二极管（LD） 光电探测器（光强度的检测：直接检波式）：PIN光电 二极管、雪崩光电二极管（APD） 光纤线路（传输光信号：全反射）：一根或多根光纤
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。
光通信
光通信器件是构建光通信系统与网络的基础，高速光传输设备、长距离光传输设备和智能光网络的发展、升 级以及推广应用，都取决于光通信器件技术进步和产品更新换代的支持。因此，通信技术的更新与升级将促使光 通信器件不断发展进步。
历史
1
烽火台语
4
光**
5
“走弯路”
新疆呼图壁县境内的烽火台每当我们提到烽火台，就会自然而然地想到长城，实际上烽火台筑在长城沿线的 险要处和交通要道上。一旦发现敌情，便立刻发出警报：白天点燃掺有狼粪的柴草，使浓烟直上云霄；夜里则燃 烧加有硫磺和硝石的干柴，使火光通明，以传递紧急军情。上图为新疆呼图壁县境内的烽火台，在呼图壁县境内 共有5个烽火台，其中3个已毁，烽火台长宽均约4米，高约5米，筑台年月不详。
贝尔用弧光灯或者太阳光作为光源，光束通过透镜聚焦在话筒的震动片上。当人对着话筒讲话时，震动片随 着话音震动而使反射光的强弱随着话音的强弱作相应的变化，从而使话音信息“承载”在光波上（这个过程叫调 制）。在接收端，装有一个抛物面接收镜，它把经过大气传送过来的载有话音信息的光波反射到硅光电池上，硅 光电池将光能转换成电流（这个过程叫解调）。电流送到听筒，就可以听到从发送端送过来的声音了。
了解F1的旗语吧： 白色旗表示跑道上有缓慢移动的车辆 红色旗表示比赛已停止 黑色旗表示指定的赛车下次通过修理站时要停车 黄底红道旗意思是告诉车手跑道较滑 黑白对角旗表示是非运动员行为 黄旗表示有危险
光通信的出现比无线电通信还早。波波夫发送与接收第一封无线电报是在1896年，以发明**而著名的贝尔， 在1876年发明了**之后，就想到利用光来通**的问题。1880年，他利用太阳光作光源，大气为传输媒质，用硒晶 体作为光接收器件，成功地进行了光**的实验，通话距离最远达到了213米。1881年，贝尔宣读了题为《关于利 用光线进行声音的产生与复制》的论文，报导了他的光**装置。在贝尔本人看来：在他的所有发明中，光**是最 伟大的发明。
光纤通信系统原理与设计
光纤通信系统原理与设计光纤通信系统是一种利用光纤作为传输介质进行信息传输的通信系统。
它利用光的全反射特性，并通过光信号的调制与解调实现传输数据。
在现代通信领域中，光纤通信系统已经成为主流的通信方式之一。
本文将介绍光纤通信系统的原理与设计。
一、光纤通信系统的工作原理光纤通信系统的工作原理可以简单分为三个步骤：光信号的发射、传输和接收。
1. 光信号的发射光信号的发射是指将电信号转换为光信号的过程。
在光纤通信系统中，通常采用光电转换器将电信号转换为光信号。
光电转换器由激光器和调制器组成。
激光器产生一束强度和频率稳定的光，而调制器则根据输入的电信号对光信号进行调制。
2. 光信号的传输光信号的传输是指将调制后的光信号通过光纤传输至目标地点的过程。
光纤是一种由高纯度的玻璃或塑料材料制成的细长棒状结构。
它具有很好的光导性能，可以将光信号以全内反射的方式沿光纤传输。
在传输过程中，光信号会经过多次全内反射，几乎不受损失。
3. 光信号的接收光信号的接收是指将传输过来的光信号转换为电信号的过程。
光纤通信系统中，接收端通常采用光电转换器将光信号转换为电信号。
光电转换器由光探测器和解调器组成。
光探测器将光信号转换为电信号，解调器则对电信号进行解调得到原始信号。
二、光纤通信系统的设计要点在进行光纤通信系统的设计时，需要考虑以下几个关键要点。
1. 光纤的选择光纤的选择是设计光纤通信系统时的关键因素之一。
根据通信距离的不同，可选择不同类型的光纤，如单模光纤或多模光纤。
同时还需要考虑光纤的直径、材料和信号传输损耗等因素。
2. 光源的选择光源是指光信号的发射装置，激光器是光纤通信系统中常用的光源。
在选择光源时，需要考虑发射功率、频率稳定性和调制性能等因素。
3. 光电转换器的设计光电转换器是光信号的发射和接收装置。
设计光电转换器时，需要考虑调制方式、频率响应和转换效率等因素。
4. 解调器的设计解调器是光信号接收后将其转换为原始信号的装置。
光纤通信的工作原理
光纤通信的工作原理
光纤通信是一种通过光信号传输数据的通信方式，其工作原理主要包括光信号的发射、传输和接收三个过程。
首先是光信号的发射。
在光纤通信系统中，一般使用激光器或发光二极管作为光源。
这些光源会产生一束具有特定波长（通常是可见光或红外线）的光。
光信号经过调制，将所要传输的信息转化为光强的变化。
接下来是光信号的传输。
发射的光信号通过光纤传输。
光纤是由非常纯净的玻璃或塑料材料制成，具有较高的折射率。
这样，光信号在光纤内部能够一直沿着纤芯内壁发生全内反射，即光信号不会从纤芯中发散出去。
为了保证光信号能够持续传输，光纤的两端通常需要进行适当的处理。
在传输过程中，一端的光纤会被连接到光源，另一端的光纤会被连接到接收器。
两端连接处会采用特殊的光纤接口来确保光信号的有效传输。
最后是光信号的接收。
接收器中通常包含一个光电转换器，其功能是将接收到的光信号转换为电信号，并进行相应的解调和放大。
电信号经过处理后，便可以得到所要传输的信息。
总体而言，光纤通信通过光信号的发射、传输和接收，将信息转换为光信号并在光纤中传输，再将光信号转换为电信号提取信息。
这样的工作原理保证了光纤通信的高速、大容量和抗干扰能力，广泛应用于现代通信系统中。
光纤通信原理
光纤通信原理
光纤通信是一种利用光纤作为传输介质进行信息传输的通信方式。
它利用光的
全反射特性，将光信号传输到远距离，具有传输速度快、带宽大、抗干扰能力强等优点，因此在现代通信领域得到了广泛的应用。
首先，光纤通信的原理是基于光的全反射。
光纤是由两种不同折射率的材料构
成的，当光线从折射率较高的材料传输到折射率较低的材料时，光线会发生全反射，从而可以在光纤内部进行长距离的传输。
这种全反射的原理保证了光信号可以在光纤中传输而不会损失太多能量，从而实现了高效的信息传输。
其次，光纤通信利用光的波长多路复用技术，可以在一根光纤中传输多个不同
波长的光信号。
这种技术使得光纤通信具有了更大的传输带宽，可以同时传输多个信道的信息，从而满足了不同用户对于通信带宽的需求。
另外，光纤通信还利用光的数字调制技术，将数字信号转换为光信号进行传输。
在发送端，数字信号会经过调制器转换为光信号，然后经过光纤传输到接收端，在接收端经过解调器将光信号转换为数字信号。
这种数字调制技术保证了信息的准确传输，同时也提高了通信的安全性。
此外，光纤通信还利用了光放大器技术，可以在光纤传输过程中对信号进行放大，从而延长了光信号在光纤中的传输距离。
光放大器技术保证了光信号可以在长距离内进行传输而不会出现过大的衰减，从而满足了远距离通信的需求。
总的来说，光纤通信的原理是基于光的全反射特性，利用了波长多路复用、数
字调制和光放大器等技术，实现了高速、大带宽、抗干扰的信息传输。
随着科技的不断发展，光纤通信将会在未来的通信领域发挥越来越重要的作用。
光纤通信原理及应用
光纤通信原理及应用
光纤通信是一种利用光纤作为传输介质的通信技术。
它基于光的特性进行信息传输，通过光纤将光信号转化为电信号进行传输和接收。
光纤通信的原理是利用光的全内反射特性。
光信号在光纤中沿着光轴传播，当光束从一个介质传播到另一个折射率较小的介质时，光束会被全内反射而不是折射出来。
这种全内反射的现象使得光信号可以在光纤中不断传播，几乎无损耗地传送到目标位置。
光纤通信的应用非常广泛。
首先，它在长距离通信中具有明显的优势。
相比传统的电信号传输，光信号的传输距离更远，传输速率更高，并且可以同时传输多路信号。
同时，光纤通信也应用于高速互联网、电视信号传输、电话通信等领域，为人们提供了更快速和稳定的通信服务。
另外，光纤通信还被广泛应用于医疗领域。
通过光纤传输的高清晰图像可以帮助医生进行精确的病情诊断，同时在医疗器械中也可以利用光纤进行数据传输和信号控制。
此外，光纤通信还在军事、航天、能源等领域有着重要的应用。
光纤通信可以实现对敌情的远程监控和高速数据传送，提高了军事通信的安全性和效率。
在航天领域，光纤通信可以实现对航天器的实时监测和远程控制。
在能源领域，光纤通信可以监控和控制能源生产和分配系统，提高能源的利用效率。
综上所述，光纤通信具有广泛的应用前景，不仅可以满足人们对通信速度和稳定性的需求，还可以应用于其他领域，推动科技的发展。
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Ê(6)
随着用户通信网规模的扩大、WDM 的普及、电信网／数据网的光纤化乃至多 媒体大容量信息处理设备的发展均推动着 光缆向多芯、高密度方向深入发展，带状 多芯光缆需要用多芯光纤连接器进行连接， 多芯带状光纤MT连接器就应运而生。
ý4.1.2
评价一个连接器的主要指标有4个， 即插入损耗、回波损耗、重复性和互换性。
式中：Pin1代表总注入光功率；Pin2代 表输入端非注入光端口的输出光功率。
š5.
均匀性就是衡量均分器件的“不均匀 程度”的参数。它定义为在器件的工作带 宽范围内，各输出端口输出功率的最大变 化量。其数学表达式为
式 中 ： M I N ( Pout) 为 最 小 输 出 光 功 率 ； MAX(Pout)为最大输出光功率。
第四章 常用光无源器件
4.1 光 纤 连 接 器 4.2 光纤耦合器 4.3 波分复用/解复用器 4.4 光 开 关
4.1 光 纤 连 接 器
ý4.1.1 光纤连接器的结构与种类
光纤(缆)活动连接器是实现光纤(缆)之 间活动连接的光无源器件，它还具有将光 纤(缆)与其他无源器件、光纤(缆)与系统和 仪表进行活动连接的功能。
š2.
附加损耗(Excess Loss，EL)定义为所 有输出端口的光功率总和相对于全部输入 光功率的减小值。该值以分贝(dB)表示的 数学表达式为
式中：Pouti为第i个输出口的输出功率；Pin 为输入光功率。
š3.
分光比(Coupling Ratio，CR)是光耦 合器所特有的技术术语，它定义为耦合器 各输出端口的输出功率相对输出总功率的 百分比，在具体应用中常用数学表达式表 示为
例如对于标准X形耦合器，1∶1或50∶50 代表了同样的分光比，即输出为均分的器 件。
š4.
方向性也是光耦合器所特有的一个技 术术语，它是衡量器件定向传输性的参数。 以标准X形耦合器为例，方向性定义为在 耦合器正常工作时，输入端非注入光端口 的输出光功率(图4.8中的I2)与总注入光功 率的比值，以分贝(dB)为单位的数学表达 式为：
图4.3 V形槽结构
Ê(4)
球面定心结构由两部分组成，一部分 是装有精密钢球的基座，另一部分是装有 圆锥面(相当于车灯的反光镜)的插针。
Ê(5)
透镜耦合又称远场耦合，它分为球透 镜耦合和自聚焦透镜耦合两种，其结构分 别如图4.5、图4.6所示。
图4.5 球透镜耦合结构 图4.6 自聚焦透镜耦合
M=V2/2
式中：V为归一化频率。
ý4.2.2
š1.
插入损耗(Insertin Loss，IL)定义为指 定输出端口的光功率相对全部输入光功率 的减少值。该值通常以分贝(dB)表示，数 学表达式为
其中：ILi是第i个输出端口的插入损 耗；Pouti是第i个输出端口测到的光功率值； Pin是输入端的光功率值。
š1.
光纤连接器基本上是采用某种机械和 光学结构，使两根光纤的纤芯对准，保证 90%以上的光能够通过，目前有代表性并 且正在使用的光纤连接器主要有五种结构。
Ê(1)
套管结构的连接器由插针和套筒组成。
Ê(2)
双锥结构连接器是利用锥面定位。
பைடு நூலகம்Ê(3) V
V形槽结构的光纤连接器是将两个插 针放入V形槽基座中，再用盖板将插针压 紧，利用对准原理使纤芯对准，(如图4.3所 示)。
š6.
偏振相关损耗(Polarization Dependent Loss，PDL)是衡量器件性能对 于传输光信号的偏振态的敏感程度的参量。 它是指当传输光信号的偏振态发生360°变 化时，器件各输出端口输出光功率的最大 变化量：
在实际应用中，光信号偏振态的变化 是经常发生的，因此，为了不影响器件的 使用效果往往要求器件有足够小的偏振相 关损耗。
š2.
光纤活动连接器的品种、型号很多， 其中有代表性的有：FC、ST、SC、D4、 双锥、VF O(球面定心)、F-SMA、MTRJ连接器等等。
下面针对FC、SC和ST这三种连接器 作简单的介绍。
Ê(1) FC
FC型连接器是一种用螺纹连接，外部 零件采用金属材料制作的连接器，它是我 国电信网采用的主要品种，我国已制定了 FC型连接器的国家标准。
Ê(3) ST
ST型连接器采用带键的卡口式锁紧机 构，确保连接时准确对中。
Ê(4) 不同型号插头互相连接的转换器
对于上述FC、SC、ST三种连接器， 在对不同型号插头连接时，需要转换器进 行连接。
Ê(5)
由于实际使用情况非常复杂，因而跳 线的规格也多种多样。在选择跳线时，至 少有下述几个参数是需要明确的。
ý4.2.1 光纤耦合器的结构与原理
制作光耦合器可以有多种方法，大致 可分为分立光学元件组合型、全光纤型、 平面波导型等。
下面主要介绍熔融拉锥法的原理。
熔融拉锥法就是将两根(或两根以上) 除去涂覆层的光纤以一定的方式靠拢，在 高温加热下熔融，同时向两侧拉伸，最终 在加热区形成双锥体形式的特殊波导结构， 实现传输光功率耦合的一种方法。
Ar＝-10lgPR/P0 (dB)
式中：Ar表示回波损耗；P0表示输入光功 率；PR表示后向反射光功率。
š3.
重复性是指光纤(缆)活动连接器多次 插拔后插入损耗的变化，用dB表示。互换 性是指连接器各部件互换时插入损耗的变 化，也用dB表示。
4.2 光纤耦合器
光耦合器是将光信号进行分路或合路、 插入、分配的一种器件。
š1.
插入损耗是指光纤中的光信号通过活 动连接器之后，其输出光功率相对输入光 功率的比率的分贝数，表达式为：
Ac＝-10lgP1/P0 (dB)
式中：A c为连接器插入损耗；P0为输入 端的光功率；P1为输出端的光功率。
š2.
回波损耗又称为后向反射损耗。它是 指光纤连接处，后向反射光对输入光的比 率的分贝数，表达式为：
Ê(1)
在单模光纤中，传导模是两个正交的 基模(HE11)信号。图4.9所示是单模光纤耦 合器的迅衰场耦合示意图，其中归一化频 率
Ê(2)
在多模光纤中，传导模是若干个分立 的模式，不仅应在数值孔径角内，还要同 时 满 足 4 a n1sinθ=mλ(m=1，2，3，…)。 其 中，a为纤芯半径，n1是纤芯折射率，θ为 传导模与光轴的夹角，λ为传输光的波长。 总的模式数为：