光纤通信课程论文

中南林业科技大学

课程论文

课程名称：光纤通信

姓名：叶东成学号：******** 专业班级：电子信息工程一班

院（系）：计算机与信息工程学院

目录

一、光纤通信的发展、特点、工作波长…………………………

二、光纤通信的系统的组成………………………………………

三、光纤的结构和类型……………………………………………

四、光纤的传输原理………………………………………………

五、光纤的传输特性………………………………………………

六、LP原理、功率特性、结构……………………………………

七、光检测系统工作原理…………………………………………

八、SDH组成………………………………………………………

九、系统设计………………………………………………………

一、光纤通信的发展、特点、工作波长

光纤通信的发展

光纤通信是以光作为信息载体，以光纤作为传输媒介的通信方式。光纤通信技术是近30年迅猛发展起来的高新技术，给世界通信技术乃至国民经济、国防事业和人民生活带来了巨大变革。为了使读者对光纤通信的发展历程有个基本了解，现将该技术的进程简要介绍如下。

1966年，英籍华人高锟(C·K·Kao)预见利用玻璃可以制成衰减为20dB／km的通信光导纤维(简称光纤)。当时，世界上最优秀的光学玻璃衰减达l000dB ／km左右。1970年，美国康宁公司首先研制成衰减为20dB／km 的光纤。从此，光纤就进入了实用化的发展阶段，世界各国纷纷开展光纤通信的研究。

光纤的主要作用是引导光在光纤内沿直线或弯曲的途径传播。为了实现长距离的光纤通信，必须减小光纤的衰减。C·K·Kao 早就指出降低玻璃内的过渡金属杂质离子是降低光纤衰减的主要因素。另一方面，玻璃内的OH离子对衰减也有严重的影响。到了1976年，人们设法降低OH含量后发现低衰减的长波长窗口有：1.31μm、1.55μm。1980年，光纤衰减已降低到0.2dB／km (1.55μm)，接近理论值。这样，使得进行长距离的光纤通信成为可能。与此同时，为促进光纤通信系统的实用化，人们又及时地开发出适用于长波长的光源、激光器、发光管、光检测器。应运而生的光纤成缆。光无源器件和性能测试及工程应用仪表等技术日臻成熟。这都为光纤光缆作为新的通信传输媒介奠定了良好的基础。

1976年，美国西屋电气公司在亚特兰大成功地进行了世界上第一个44.736Mbit／s 且传输110km 的光纤通信系统的现场实验，使光纤通信向实用化迈出了第一步。1981年以后，用光纤通信技术大规模地制成商品并推向市场。历经近20年突飞猛进的发展，光纤通信速率由1978年的45Mbit／s 提高到目前的40Gbit／s。

光纤通信的特点

在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电波频率高的多，而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或波导管的损耗低得多，因此，相对于电缆通信或微波通信，光纤通信具有许多独特的优点。

1、容许频带很宽，传输容量很大

光纤通信系统的容许频带（带宽）取决于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。石英单摸光纤在1.31um波长具有零色散特性，通过光纤的设计，还可以把零色散波长移到 1.55um。在零色散波长窗口，单模光纤都具有几十GHz.km的带宽距离积。另一方面，可以采用多种复用技术来增加传输容量。最简单的是空分复用，因为光纤很细，外径只有125um，一根光缆可以容纳几百根光纤，12*12=144根光纤的带状光缆早已实现。这种方法使线路传输容量成百倍的增加。就单根光纤而言，采用波分复用（WDM）或光频分复用（OFDM）是增加光线通信系统传输容量最有效的方法。另一方面，减小光源谱线宽度和采用外调制方式，也是增加传输容量的有效方法。

2、损耗很小，中继距离很长且误码率很小

石英光纤在1.31um和1.55um波长，传输损耗分别为0.50dB/km和0.20dB/km，甚至更低。因此，用光纤比用同轴电缆或波导管的中继距离长得多。目前，采用外调制技术，波长为 1.55um的色散移位单模光纤通信系统，若其传输速率为

2.5Gb/s，则中继距离可达150km；若其传输速率为10Gb/s，则中继距离可达100km。采用光纤放大器、色散补偿光纤，中继距离还可增加。

传输容量大、传输误码率低、中继距离长的优点，是光纤通信系统不仅适合与长途干线网，而且适合于接入网的使用，这也是降低每公里话路的系统造价的主要原因。

3、重量轻、体积小

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，体积而已小得多。通信设备的重量和体积对许多领域特别是军事、航空和宇宙飞船的方面的应用，具有特别重要的意义。在飞机上用光纤代替电缆，不仅降低了通信设备的成本，而且降低了飞机的制造成本。

4、抗电磁干扰性能好

光纤由电绝缘的石英材料制成，光纤通信线路不受普通高、低频电磁场的干扰和闪电雷击的损坏。无金属光缆非常在那个适合与存在强电磁场干扰的高压电力线路周围和油田、煤矿等易燃易爆环境中使用。

5、泄漏小，保密性能好

在光纤中传输的光泄漏非常微弱，即使在弯曲地段也无法窃听。没有专用的特殊工具光纤不能分接，因此信息在光纤中传输非常安全。保密性能好的这一特点，对军事、政治和经济都有重要的意义。

6、节约经书材料，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）在地球上是取之不尽的材料。制造8km管中同轴电缆，1km需要

光纤通信的工作波长

1、光在电磁波谱中的位置

光波与无线电波相似，也是一种电磁波，只是它的频率比无线电波的频率高得多。红外线、可见光和紫外线均属于光波的范畴。图1-1下图所示为电磁波波谱图。可见光是人眼能看见的光，其波长范围为0.39um至0.76um。红外线是人眼能看不见的光，其波长范围为0.76um至300um。一般分为：近红外区，其波长范围为0.76um至15um；中红外区，其波长范围为15um至25um；远红外区，其波长范围为25um至300um。

2、光纤通信使用波段

目前光纤通信所用光波的波长范围为=0.8～2.0um，属于电磁波谱中的近红

外区。其中0.8～1.0um称为短波长段，1.0～2.0um称为长波长段。

目前光纤通信使用的波长有三个：0.85um、1.31 um、1.55 um。图1-1上图为光纤损耗与波长的关系，从图中可以看到从0.8～2.0 um为光纤的低损耗区域，或称为低损耗窗口。

光在真空中的传播速度约为，根据波长、频率和光速之间的关系式