光纤通信

第一章 概述1 用光导纤维进行通信最早在哪一年由谁提出? 1966年由英籍华人高锟提出。

2 光纤通信有哪些优点?频带宽、传输容量大；损耗小、中继距离长；重量轻、体积小； 抗电磁干扰性能好；泄漏小、保密性好；节约金属材料，有利于资源合理使用。

3 光纤通信系统由哪几部分组成？简述各部分作用。

点对点光纤通信系统通常由光发射机、光纤、光中继器和光接收机四部分组成，如下图所示：光放大器光纤信息光发射机的作用是把电信号转变为光信号注入光纤传输，它通常由复用器、调制器和光源组成。

复用器的作用是把多路信息信号复用为时分复用（TDM ）信号或频分复用（FDM ）信号。

调制器的作用是用复用信号直接调制（IM ）激光器（LD ）的光强，或通过外调制器调制 LD 的相位。

光源是把电信号转换为光信号，以便在光纤中传输。

光接收机的作用是把经光纤传输后的微弱光信号转变为电信号，对其放大并解调出原基带信号。

光中继器的作用是对经光纤传输衰减后的信号进行放大。

光中继器有光-电-光中继器和全光中继器。

如需对业务进行分出和插入，可使用光-电-光中继器；如只要求对光信号进行放大，则可以使用光放大器。

光纤是光信号传输的介质。

4 简述通信网络的分层结构。

P125 简述通信网络的发展过程。

P8第二章 光纤和光缆1 用光线光学方法简述多模光纤导光原理。

当入射角超过临界角时，没有透射光，只有反射光，这就是多模光纤波导传输光的原理。

2 作为信息传输波导，实用光纤有哪两种基本类型？多模光纤和单模光纤3 什么叫多模光纤？什么叫单模光纤？如果光纤只支持一个传导模式，则称该光纤为单模光纤。

相反，支持多个传导模式的光纤称为多模光纤。

4 光纤传输电磁波的条件有哪2个？光纤传输电磁波的条件除满足光线在纤芯和包层界面上的全反射条件外，还需满足传输过程中的相干加强条件。

5 造成光纤传输损耗的主要因素有哪些？哪些可以改善的？最小损耗在什么波长范围内？引起光纤衰减的原因是光纤对光能量的吸收损耗、散射损耗和辐射损耗。

光纤通信名词解释-回复
光纤通信是一种利用光作为信息载体，通过光纤进行数据传输的通信方式。

光纤是一种能够传导光的纤细、柔软的介质，通常由玻璃或塑料制成，其内部结构设计使得光能够在其中以反射的方式传播很长的距离。

在光纤通信系统中，信息（如语音、图像或数据）首先被转换为光信号，然后通过光纤传输。

光信号在光纤中传播时，由于光纤材料的特殊性质，可以减少信号的衰减和失真，从而实现高速、大容量、长距离的通信。

光纤通信具有以下优点：传输速度快，通信容量大，传输损耗小，抗干扰能力强，保密性好，适合长途通信和宽带通信等。

因此，光纤通信在现代通信网络中得到了广泛应用，包括电话通信、互联网、有线电视、遥测遥控等领域。

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。

第一张光纤通信1.光纤通信基本概念根据使用的电磁波频率范围，可将通信技术分为电通信和光通信两类。

电通信：使用的电磁波频率较低，通常分为有线通信和无线通信。

光通信：指一切运用光作为载体而传输信息的所有通信方式的总称。

光纤通信：指单纯的依赖光纤作为媒质来传送光波信息的通信方式。

光纤通信的基本特征：使用发光器件产生的光作为信息载体。

目前使用光导纤维（SiO2）作为传输光波信号的通信介质，它工作在近红外区，波长：0.8—1.8μm，频率：167—375THz。

2.光纤通信系统的组成由电发射机、光发射机、光接收机、电接收机和由光纤构成的光缆等组成。

电发射机输出的调制信号送入光发射机，光发射机主要有驱动电路和光源，其作用是用电发射机输入的电信号对光源进行调制，使光源产生出与电信号相对应的光信号进入光纤，由光纤构成的光缆实现光信号的传输。

光接收机主要有光电检测器和放大电路，当光信号通过光纤到达光接收机时，光电检测器把光信号转换为相应的电信号，经过放大和信号处理后进入电接收机。

在远距离光纤通信系统中，为了补偿光纤的损耗并消除信号失真与噪声的影响，光缆经过一定距离须加装光中继器。

光中继器由两种结构形式：一种是光-电-光-中继器，由光检测器、电信号放大器、判决再生电路、驱动器和光源等组成。

作用是：将光信号变成电信号，经过放大和再生，然后再变换成光信号送入下一段光纤中传输。

另一种是用光纤放大器实现在线光信号放大。

3.光纤通信的特点：1)通信容量大；2)中继距离远；3）抗电磁干扰能力强，无串话；4）光纤细，光缆轻；5）资源丰富，节约有色金属和能源。

4.纤通信的发展趋势1）时分复用(TDM)方式向超高速系统发展2）波分复用(WDM)方式向密集化方向发展3）新型光纤不断发展4）向宽带光纤接入网方向发展5）新型器件和高新技术在光纤通信系统的应用6）全光通信网络5.光纤：从材料上分为石英光纤、多组分玻璃光纤、氟化物光纤、塑料光纤等。

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。

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。