《光纤通信学习心得》.docx

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《光纤通信学习心得》

《光纤通信学习心得》

如今进入大数据时代，光纤通信以传输速度快，通信容量大，中继距离长，保密性好等优势逐渐成为现如今的主要传输方式。

作为一名大三学生，进行了为期一学期的光纤通信学习，在郝教授的悉心教导下，我对光纤通信学习心得作出如下总结。

早在中国古代就用“烽火台”报警，欧洲人用旗语传送信息。

1880年，美国贝尔发明了用光波作载波传送话音的“光电话”。

贝尔光电话是现代光通信的雏形。

1960年，梅曼发明第1台红宝石激光器，给光通信带来了新希望。

同期，美国麻省理工学院利用he-ne激光器和co2激光器进行了大气激光通信试验。

1966年，英籍华人高锟和xx哈姆发表了关于传输介质新概念论文，指出用光纤进行信息传输可能性和技术途径，奠定了现代光通信——光纤通信基础。

光纤通信发展可以大致分为三个阶段。

第一阶段（1966~1976），这是从基础研究到商业应用的开发时期。

第二阶段（1976~xx），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。

第三阶段（xx~xx），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。

光纤通信有很多优点。

比如容许频带很宽、传输容量很大、损耗很小、中继距离很长且误码率很小、重量轻、体积小、抗电磁干扰性能好、泄漏小、保密性能好、节约金属材料、有利于资源合理使用等。

如果把通信线路比作马路，那么应该说是通信线路的频带越宽，容许传输的信息越多，通信容量就越大。

载波频率越高，频带宽度越宽。

光通信利用的传输媒质-光纤，可以在宽波长范围内获得很小的损耗。

目前，光纤通信系统使用的光纤多为石英光纤，此类光纤在1.55μm波长区损耗可低到0.18db/km，比已知其他通信线路损耗都低得多，故由其组成的光纤通信系统中继距离也较其它介质构成系统长得多。

光纤通信抗干扰原因一是光纤属绝缘体，不怕雷电和高压；二是传输频率极高光波，各种干扰源频率一般都较低，干扰不了高频光。

另一种重要干扰源是原子辐射。

目前光纤通信在众多领域都有应用。

如：

通信网、构成因特网的计算机局域网和广域网、有线电视网的干线和分配网、综合业务光纤接入网。

应用于电力系统的监视、控制和管理由于使用了光纤，不受强电磁干扰，不仅信息传输量增大，而且工作更加可靠。

传输信息用的光纤，可以放在输电线、地线的中心，不受干扰，施工方便。

用电设备观测雷击很困难，因为雷击对电设备也可能造成破坏。

而用光纤却可以直接观测雷击现象，观测装置由检测器、光纤和观测记录仪等组成。

雷击时位于铁塔上的检测器产生瞬间高电压，由于是光纤传输，对观测记录仪不会造成影响。

电监控系统信号为电信号，在含瓦斯高矿井中易引起爆炸。

故如考虑安全因素，电信号功率不能太大，这又导致传输距离受限。

若采用光纤系统，很多设备可无源化，即保证了安全，又能实现远距离监控。

在军事领域战术通信主要有两种系统：

一种是本地分配系统，包括战地指挥所的布线，兵器之间的连接，野战计算机的互连，以及基地信息传输系统等；一种是长距离战术通信系统。

水下通信系统是扫雷舰与浮游载体间数据传输线路。

扫雷舰主要任务是清扫航道水雷，利用浮游载体扫雷最为安全而可靠。

扫雷舰与浮游载体间连着3根光纤：

一根光纤把水下浮游载体探测到的声纳信号和遥测信号传给舰船；另一根光纤用来传输舰船给水下浮游载体控制信息；第三根光纤备用。

光纤反潜战网络，也就是把光纤传输线路与水听器相连，把监测到的敌潜声音信号通过光纤传输到舰上或岸上信息处理中心，以便确定作战方案。

光纤用于水下通信，探测的灵敏度高，传输的信息量大，抗各种干扰的能力强，而且重量轻、浮力大。

在医学领域利用传光束的照明器和测氧计、利用传像束的内窥镜、激光手术刀等。

光纤是由中心的纤芯和外围包层同轴组成圆柱形细丝。

纤芯折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯内传输。

包层为光传输提供反射面和光隔离，并起一定机械保护作用。

光纤种类很多，本学期我们学习了作为信息传输波导用的油高纯度石英制成的光纤。

实用光纤主要有三种基本类型，第一：

突变型多模光纤。

第二：

渐变型多模光纤。

第三：

单模光纤。

相对于单模光纤而言，突变型和渐变型光纤芯直径都很大，可容纳数百个模式，故称为多模光纤。

在本学期中我们学习的光通信用的光器件可分为有源器件和无源器件两类。

有源器件包括光源、光检测器和光放大器，这些器件是光发射机、光接收机和光中继器的关键器件，和光纤一起决定基本光纤传输系统水平。

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，这些器件对光纤通信系统构成、功能扩展和性能提高都是不可缺少的。

光源是光发射机关键器件，其功能是把电信号转换为光信号。

目前光纤通信广泛使用光源主要有半导体激光二极管或称激光器和发光二极管，有些场合也使用固体激光器。

一个完整光纤通信系统，除光纤、光源和光检测器外，还需要许多其它光器件，特别是无源器件。

这些器件对光纤通信系统构成、功能扩展或性能提高都是不可缺少的。

虽然对各种器件的特性有不同的要求，但普遍要求插入损耗小、反射损耗大、工作温度范围宽、性能稳定、寿命长、体积小、价格便宜，许多器件还要求便于集成。

光纤大容量数字传输目前用同步时分复用（tdm）技术，复用又分为若干等级，因而先后有两种传输体制：

准同步（pdh）和同步数字系列（sdh）。

pdh早在1976年就实现了标准化，目前还大量使用。

随光纤通信技术和网络发展，pdh遇到了许多困难。

sdh解决了pdh存在问题，是一种比较完善的传输体制，已得到大量应用。

该体制不仅适用于光纤信道，也适用于微波和卫星干线传输。

随着技术进步和社会对信息需求，数字系统传输容量不断提高，网络管理和控制要求日益重要，宽带综合业务数字网和计算机网络迅速发展，迫切需要建立在世界范围内统一的通信网络。

在这种形势下，现有pdh许多缺点也逐渐暴露出来，主要有：

北美、西欧和亚洲所用三种数字系列互不兼容，无世界统一标准光接口，使得国际电信网建立及网络营运、管理和维护十分复杂和困难。

各种复用系列都有其相应的帧结构，使网络设计缺乏灵活性，不能适应电信网络不断扩大、技术不断更新的要求。

由于低速率信号插入到高速率信号，或从高速率信号分出，都必须逐级进行，不能直接分插，因而复接/分接设备结构复杂，上下话路价格昂贵。

与pdh相比，sdh有下列特点：

sdh用世界上统一标准传输速率等级。

sdh各网络单元光接口有严格标准规范。

sdh帧结构中，丰富开销比特用于网络运行、维护和管理，便于实现性能监测、故障检测和定位、故障报告等管理功能。

用数字同步复用技术，最小复用单位为字节，不必进行码速调整，简化了复接分接的实现设备，由低速信号复接成高速信号，或从高速信号分出低速信号，不必逐级进行。

用数字交叉连接设备dxc可对各种端口速率进行可控连接配置，对网络资源进行自动调度和管理，既提高了资源利用率，又增强了网络抗毁性和可靠性。

sdh用dxc后，大大提高网络灵活性及对各种业务量变化适应能力，使现代通信网络提高到一个崭新的水平。

光纤光栅是很有吸引力全光纤器件，用途广，可作光滤波器、光分插复用器和色散补偿器。

对全光纤器件，主要优点：

插入损耗低，易与光纤耦合，对偏振不敏感，温度系数低，封装简单，成本较低。

光孤子是经光纤长距离传输后，其幅度和宽度都不变的超短光脉冲。

光孤子形成是光纤群速色散和非线性效应相互平衡的结果。

用光孤子作为载体的通信方式称为光孤子通信。

光孤子通信传输距离可达上万公里，甚至几万公里，目前还处于试验阶段。

以上即为我对本学期光纤通信课程本学期的学习心得总结。

如今是大数据时代，对光纤通信的要求也不断提高，比如：

充分利用通信带宽，超长距离超大容量通信，全光光通信等技术需要进一步提高。

第二篇：

光纤通信光纤通信

通信工程中常用光源的生产厂家有北京凯德瑞福通信设备有限公司，fiber公司，济南天秦洋通信设备有限公司，南京中仪电力通信设备有限公司，北京恒基百通科技发展有限公司等。

而在价格上光源则差距很大，有垂直腔面发射激光器（vcsels），成本很低（1.25gb/s10多美元），波导腔边发射激光器，其价格为数百至数千美元不等，10gb/sdfb+ea激光器（$1000-3000），244gb/svcsel（$5-15），还有622mb/sfp腔激光器（￥1000-3000）。

性能方面，由于光纤通信系统中的传输媒介是光纤，因此，作为光源的发光器件，应满足以下基本要求：

1.体积小，发光面积应与光纤芯径的尺寸相匹配，而且光源和光纤之间应有较高的耦合效率。

2.发射的光波波长应适合光纤的两个低损耗波段，即短波长0.8~0.9um和波长1.2~1.6um。

3.可以直接进行光强度调制，而且与调制器的连接应该是很方便的。

4.可靠性高，工作寿命长，稳定性好，互换性好。

5.发射的光功率应足够大，并且响应速度要快。

6.温度特性要好。

当温度变化时，其输出光功率及工作波长的变化在允许的范围内。

应用方面，光源器件是光纤通信设备的核心，它的作用时间电信号转换成光信号。

光纤通信中常用的光元器件有半导体激光二极管（ld，或称半导体激光器）和半导体发光二极管（led）两种。

光检测器的生产厂家有湖南省光冲湾通信技术有限公司，宁波罗诚光电通信设备有限公司，夏普电子（上海）有限公司，本子电子（深圳）有限公司。

光检测器的价格十分便宜，在性能及应用上，adp与pin还是有很大区别的。

性能方面，apd的用途取决于许多性能指标。

主要的几个性能指标为量子效率（表示apd吸收入射光子并产生原始载流子的效率）和总漏电流（为暗电流、光电流与噪声之和）。

暗电噪声包括串联和并联噪声，其中串联噪声为霰弹噪声，它大致正比于apd的电容，而并联噪声则与apd的体暗电流和表面暗电流的波动有关。

此外，还存在用噪声系数f表示的超额噪声，它是随机的apd倍增过程中所固有的统计噪声。

而应用上虽然一般的p-i-n结光电二极管不像apd那样具有增益，但是它的光生电流随光强变化的线性度较好，而且量子效率也更高，同时结构简单、速度高（可达到30ghz）、工作电压低、偏置电路简单以及成本低廉等，所以它在音频和视频光盘播放机以及光纤通信系统中有着非常广泛的应用。

光端机的生产厂家有东莞一业电子有限公司，深圳市深创远数码技术有限公司，北京林佳伟业电子科技有限公司，北京正方时代信息系统有限公司，上海北网通信设备有限公司（北京），杭州来邦通信技术有限公司。

在价格与性能方面，模拟光端机实现的方式要比数字光端机简单些，而且调制解调芯片目前市场上的价格十分低廉，所以系统造价相对便宜些。

数字光端机相对比较复杂，技术含量较高。

它所使用的模数、数模转换芯片，复接和分接芯片以及可编程逻辑芯片目前市场价都比较昂贵。

数字光端机具有传输信号质量高，没有模拟调频、调相、调幅光端机多路信号同传时交调干扰严重、容易受环境干扰影响、传输质量低劣、长期工作稳定性差的缺点，因此许多大型重点工程已普遍采用数字光端机。

光端机的应用非常广泛，在高速公路、银行、电力、电信等的监控领域都要求对视频信号进行远程的传输，目前主要的解决方法是利用光端机将视频信号或将视频信号转化为数字信号通过光纤进行，光纤有单纤和多纤之分，这两种光纤由于能提供的带宽以及接不同而使实际应用的解决方案有很大的不同。

第三篇：

光纤通信光纤传输的关键技术

（1）光纤喇曼放大器（fra）对光纤损耗进行补偿

在光纤传输中，喇曼放大器技术是最关键的光传输技术，它可以将传输光纤本身变成一个放大器，也可以放大掺铒光纤放大器（edfa）所不能放大的波段。

它利用普通的传输光纤就能实现分布式放大，从而大大提高系统的光信噪比（osnr）。

fra利用光纤自身对信号进行放大，信号在传输过程中的固有损耗可以在光纤内部进行补偿，一种应用较广的被称之为分布式光纤喇曼放大器（dfra）。

对于长距离光纤传输来说，利用喇曼放大器提高系统的osnr、增加系统中继长度、提高波分复用（wdm）系统的通道数和抑制光纤非线性效应是其主要目的。

（2）前向纠错（fec）编码减少误码率

在光传输系统中采用fec技术，能够减少系统的误码率，其编码增益提供了一定的系统富余量，从而降低光链路中线性及非线性因素对系统性能的影响，对于有光放大器的系统，可以增加光放大器间隔、延长传输距离、提高信道速率、减小单通道光功率。

fec的实现方式有带外fec系统和带内fec系统两种。

带内fec的增益一般为3db左右，而带外的增益远高于带内，因此，长距系统均采用带外fec编码。

使用带外fec时，总体改善情况可达7~9db，大大提高了系统的传输距离。

（3）码型技术提升系统的传输性能

由于不同线路调制码型的光信号在色散容限、自相位调制（spm）、交叉相位调制（xpm）等非线性的容纳能力、频谱利用率等方面各有特点，对于超宽频带的长距离wdm传输系统，非归零（nrz）、归零（rz）等码型都有各自的特色。

nrz码应用简单、成本低、频谱效率高，是目前sdh系统和wdm系统中应用最广泛的码型。

由于码元过渡不归零，对传输损伤敏感，不适用于高速长距离光信号的传输。

rz码的主要缺点是信号频谱宽度相对码较大，增加调制器使系统变得复杂、成本高。

为了进一步提高码的传输性能，近年来还出现了载频抑制rz（cs-rz）和啁啾rz（crz）等码型。

在cs-rz码中，相邻码元的电场振幅符号相反，从而达到降低光谱宽度的目的，在功率较高的情况下，不但增加了色散容限，而且有更强的抵抗spm和四波混频（fwm）等光纤非线性效应的能力。

crz码采用了三级调制技术（rz幅度调制、相位调制和数据调制），其相位调制器在发射端对rz脉冲的上升沿和下降沿上加入一定的啁啾量，抵抗非线性效应的能力非常优异。

此外，crz码还具有良好的抵抗偏振相关损耗（pdl）和偏振模色散（pmd）的能力，具有更高的传输稳定性。

（4）色散补偿延伸光传输的距离

色散是限制光纤传输距离的主要因素。

色散补偿包括色度色散补偿和偏振模色散补偿。

色度色散补偿的方式包括色散补偿器件和色散补偿模块。

目前使用最多的是色散补偿模块（dcm），通常用在edfa的两级之间，用以补偿的插损。

目前，对于动态的色度色散补偿方式也进行了大量的研究，但是真正商用的产品尚不多。

从技术角度来看，利用长距离光纤传输中的与结合的放大技术，及采用色散和非线性容限较高的码型等长距离光纤传输技术，都可以延长光放段的传输距离，用于骨干网中部分长跨距中，这是目前比较普遍的长距离光纤传输技术应用。

第四篇。

光纤通信1、什么是光纤色散。

光纤色散主要有几种类型。

其对光纤通信系统有何影响。

由于光纤中所传信号的不同频率成分，或信号能量的各种模式成分，在传输过程中，因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真，脉冲展宽的物理现象称为色散。

光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变，从而限制了光纤的传输容量和传输带宽。

从机理上说，光纤色散分为材料色散，波导色散和模式色散。

前两种色散由于信号不是单一频率所引起，后一种色散由于信号不是单一模式所引起。

2、分别说明g.652、g.653光纤的性能及应用。

g.652称为非色散位移单模光纤，也称为常规单模光纤，其性能特点是：

（1）在1310nm波长处的色散为零。

（2）在波长为1550nm附近衰减系数最小，约为0.22db/km，但在1550nm附近其具有最大色散系数，为17ps/（nm。

km）。

（3）这种光纤工作波长即可选在1310nm波长区域，又可选在1550nm波长区域，它的最佳工作波长在1310nm区域。

g.652光纤是当前使用最为广泛的光纤。

----g.653称为色散位移单模光纤。

色散位移光纤是通过改变光纤的结构参数、折射率分布形状，力求加大波导色散，从而将零色散点从1310nm位移到1550nm，实现1550nm处最低衰减和零色散波长一致。

这种光纤工作波长在1550nm区域。

它非常适合于长距离单信道光纤通信系统

第五篇：

光纤通信常规单模光纤0色散波长为1310nm

石英光纤最小损耗波长为1550nm

光纤通信常用的波长为1550nm1310nm850nm

光线色散有模式色散材料色散波导色散后两者统称色度色散

光纤的散射损耗有瑞利散射结构缺陷散射

受激辐射、自发辐射，电子从高能级跃迁到低能级，过程中产生一个光子

led通常和多模光纤耦合，用于小容量短距离系统

ld通常和单模光纤耦合，用于大容量长距离系统

光检测器有pin（pin光电二极管）和apd（雪崩光电二极管）

高能级电子数>低能级电子数称为反转分布

高能级电子数包层折射率

数值孔径（na）表示光纤接受和传输光的能力，na越大，光纤接受光的能力越强，从光源到光纤的耦合效率越高，na越大，纤芯对光能量的束缚越强，光纤抗弯曲性能越好，但经光纤传输后产生的信号畸变变大，限制了信息的传输容量，所以要在适当场合选择适当的na

当光通过受激辐射大于受激吸收的物质时，会产生放大作用。

这种物质称为激活物质。

这时高能级原子数小于低能级原子数，所以称为粒子（电子）数反转分布

光纤色散产生的原因及其危害

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

危害有：

限制模拟信号带宽；使数字信号脉冲展宽，限制系统传输速率（容量）

光纤损耗产生的原因及其危害

光纤损耗包括吸收损耗和散射损耗

吸收损耗包括sio2材料引起的固有吸收和杂质引起的吸收

散射损耗包括材料微观密度不均匀引起的瑞利散射和光纤结构缺陷（如气泡）散射

光纤的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

光与物质之间的互相作用有哪些

三种相互作用包括受激吸收自发辐射受激辐射

受激吸收：

正常状态电子处于低能级e1，在入射光作用下吸收光子能量跃迁到高能级e2

自发辐射。

高能级e2电子不稳定，无外界作用也会自动跃迁到低能级e1上与空穴符合，释放的能量转化为光子辐射出去。

受激辐射：

高能级e2电子受入射光作用被迫跃迁到低能级e1上与空穴复合释放出光辐射

光检测过程中都有哪些噪声

主要包括光生信号电流和暗电流产生的散粒噪声以及负载电阻产生的热噪声

热噪声来源于电阻内部载流子的不规则运动

散粒噪声源于光子的吸收或光生载流子的产生，具有随机起伏的特性

光生信号电流产生的散粒噪声称量子噪声，功率与信号电流成正比，不可通过增加信号光功率提高信噪比暗电流噪声是无外界入射光作用下光检测器中仍有少量载流子的随机运动产生的很弱的散粒噪声有信号光作用时主要考虑量子噪声和热噪声，无信号光时主要考虑暗电流噪声和热噪声

灵敏度是衡量光接收机性能的综合指标。

灵敏度p的定义是，在保证通信质量（限定误码率或信噪比）的条件下光接收机所需的最小平均接受光功率min单位是dbmpr=10lg[min/0.001]

内容仅供参考