光纤通信技术总结.doc

光纤通信技术总结 一 绪论 1. 1966年英籍华裔学者高琨和霍克哈姆发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用光纤进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代光通信——光纤通信的基础。 2. 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0.85?m发展到1.31?m，传输速率从几十Mb/s发展到几十Gb/s。3. 任何通信系统追求的最终技术目标都是要可靠地实现最大可能的信息传输容量和传输距离。 4. 电缆通信和微波通信的载波是电波，光纤通信的载波是光波。5. 直接调制是用电信号直接调制半导体激光器或发光二极管的驱动电流，是输出光随电信号变化而实现的，这种方案技术简单、成本较低、容易实现，但调制速率受激光器的频率特性所限制。外调制是把激光的产生和调制分开，用独立的调制器调制激光器的输出光而实现的，这种调制的优点是调制速率高，缺点是技术复杂，成本较高。 6. 目前，使用光纤通信系统普遍采用直接调制——直接检测方式，光接收机最重要的特性参数是灵敏度。 7. 光纤通信系统包括电信号处理部分和光信号传输部分。光信号传输部分主要由基本光纤传输系统组成，包括光发射机、光纤传输线路和光接收机三个部分。 光纤通信系统可以传输数字信号，也可以传输模拟信号。 二 光纤和光缆 1、光纤是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。纤芯的折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯内传输。包层为光的传输提供反射面和光隔离，并起一点的机械保护作用。 2、光纤类型：突变型多模光纤 、渐变性多模光纤、单模光纤 等等 3、损耗限制系统的传输距离，色散则限制系统的传输带宽。色散是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。色散一般包括模式色散、材料色散和波导色散。 模式色散：是由于不同模式的传播时间不同而产生的，它取决于光纤的折射率分布，并和光纤材料折射率的波长特性有关。 材料色散：是由于光纤的折射率随波长而变化，以及模式内部不同波长成分的光，其传播时间不同而产生的。 波导色散：是由于波导结构参数与波长有关而产生的，它取决于波导尺寸和纤芯与包层的相对折射率差。(27) 4、光纤损耗包括吸收损耗和散射损耗。 5、光纤带宽测量有时域和频域两种基本方法。时域法是测量通过光纤的光脉冲产生的脉冲展宽，又称脉冲法；频域法测量通过光纤的频率响应，又称扫频法。两种方法是等效的，扫频法通常用于多模光纤的测量。 6、光纤色散测量有相移法、脉冲时延法和干涉法等。 2-6光纤色散产生的原因及其危害是什么？ 答 :光纤色散是由光线中传输的光信号的不同成分光的传播时间不同而产生的。 光纤色散对光纤传输系统的危害有：若信号是模拟调制的，色散将限制带宽；若信号是数字脉冲，色散将使脉冲展宽，限制系统传输速率（容量） 2-7 光纤损耗产生的原因及其危害是什么? 答：光纤损耗包括吸收损耗和散射损耗。 吸收损耗是由SiO2材料引起的固有吸收和杂质引起的吸收产生的。 散射损耗主要由材料微观密度不均匀引起的瑞丽散射和光纤结构缺陷（如气泡）引起的散射产生的。光纤损耗使系统的传输距离受到限制，大损耗不利于长距离光纤通信。 三 通信用光器件 1、有源器件包括光源、光检测器和光放大器，光无源器件主要有连接器、耦合器、波分复用器、调制器、光开关和隔离器等。 2、有源器件的物理基础是光和物质相互作用的效应。（1）在正常状态下，电子处于低能级E1，在入射光作用下，它会吸收光子的能量跃迁到高能级E2上，这种跃迁称为受激吸收。电子跃迁后，在低能级；留下相同数目的空穴。（2）在高能级E2的电子是不稳定的，即使没有外界的作用，也会自动地跃迁到低能级E1上与空穴复合，释放的能量转换为光子辐射出去，这种跃迁称为自发辐射。（3）在高能级E2的电子，受到入射光的作用，被迫跃迁到低能级E1上与空穴复合，释放的能量产生光辐射，这种跃迁称为受激辐射。受激辐射是受激吸收的逆过程。光子在E1和E2两个能级之间跃迁，吸收的光子能量或辐射的光子能量都要满足波尔条件。即E2?E1?hf12 式中，h?6.628?10?34J?s，为普朗克常数，f12为吸收或辐射的光子频率。受激辐射和自发辐射产生的光的特点很不相同。 6、发光二极管（LED）的工作原理与激光器（LD）有所不同，LD发射的是受激辐射光，LED发射的是自发辐射光。LED的结构和LD相似，大多是采用双异质结结构，把有源层夹在P和N型限制层中间，不同的是LED不需要光学谐振腔，没有阈值。（57） 7、LED通常和多模光纤耦合，用于1.3?m（或0.85?m）波长的小容量短距离系统。 LD通常和G.652或G.653规模的单模光纤耦合，用于1.3?m或1.55?m大容量长距离系统。（59） 8、目