光纖通訊論文正文

1、<p>　　《光纖通信基礎(chǔ)》課程論文</p><p>　　論述光纖通信的基本原理、系統(tǒng)構(gòu)成與技術(shù)發(fā)展</p><p><b>　　二○一六年十二月</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 概念3</b></p>

2、<p>　　2 光纖通信的原理3</p><p>　　3 光纖通信的特點4</p><p>　　3.1 光纖通信和有線電纜通信相似4</p><p>　　3.2 通信容量大4</p><p>　　3.3 通信質(zhì)量好,不受電磁干擾,損耗小4</p><p>　　3.4 節(jié)省材料,鋪設(shè)方

3、便4</p><p>　　3.5 重量輕,體積小4</p><p>　　3.6 泄露小,安全保密性好4</p><p>　　4 光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)成5</p><p>　　4.1 光發(fā)信機5</p><p>　　4.2 光中繼器5</p><p>　　4.3 光收信機5&

4、lt;/p><p>　　4.4 光纖連接器、耦合器等無源器件5</p><p>　　5 光纖通信技術(shù)發(fā)展5</p><p>　　5.1 SDH 系統(tǒng)6</p><p>　　5.2 不斷增加的信道容量6</p><p>　　5.3 光纖傳輸距離6</p><p>　　5.4 向城

5、域網(wǎng)發(fā)展6</p><p>　　5.5 互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需求與下一代全光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢6</p><p>　　6 光纖通信的應(yīng)用領(lǐng)域7</p><p>　　6.1 通話領(lǐng)域的應(yīng)用7</p><p>　　6.2 多媒體領(lǐng)域的應(yīng)用7</p><p>　　6.3 網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的應(yīng)用7</p><

6、p>　　6.4 醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用7</p><p>　　7　我國光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展7</p><p>　　8 光纖通信發(fā)展趨勢及前景8</p><p>　　摘要：光纖通信技術(shù)把人類帶上了信息的高速公路?？焖僬莆詹⒂行Ю眯畔?就能為人類社會造福, 光纖通信在信息傳遞方面起著主導(dǎo)作用，在將來的科學(xué)進步中，光纖通信同樣會起著舉足重輕的作用。因此光纖通

7、信技術(shù)是信息時代一塊重要的奠基石,為國民經(jīng)濟、國防事業(yè)和人民生活帶來了巨大變革,所以系統(tǒng)地理解光纖通信技術(shù)具有非常重要的意義。</p><p>　　因此我想就在課堂上學(xué)到的東西結(jié)合文獻調(diào)研來簡單論述一下光纖通信的原理，并說明光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)成，以及就光纖通信的未來發(fā)展趨勢等進行簡要闡述。</p><p>　　關(guān)鍵詞：光纖通信；原理；系統(tǒng)構(gòu)成；發(fā)展趨勢</p><p>

8、;<b>　　1 概念</b></p><p>　　光纖即為光導(dǎo)纖維的簡稱。光纖通信是以光波作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的一種通信方式。從原理上看，構(gòu)成光纖通信的基本物質(zhì)要素是光纖、光源和光檢測器。光纖除了按制造工藝、材料組成以及光學(xué)特性進行分類外，在應(yīng)用中，光纖常按用途進行分類，可分為通信用光纖和傳感用光纖。傳輸介質(zhì)光纖又分為通用與專用兩種，而功能器件光纖則指用于完成光波的放大、整形

9、、分頻、倍頻、調(diào)制以及光振蕩等功能的光纖，并常以某種功能器件的形式出現(xiàn)。光纖通信是以光波為信息載體，通過光纖來傳遞的一種通信設(shè)施。因為它具有容量大，傳輸距離遠(yuǎn)，傳輸速度快，經(jīng)濟等特點，所以在當(dāng)今被廣泛應(yīng)用。</p><p>　　2 光纖通信的原理</p><p>　　所謂光纖通信，就是在發(fā)送端首先要把傳送的信息（如話音） 變成電信號，然后調(diào)制到激光器發(fā)出的激光束上，使光的強度隨電信號的幅

10、度（頻率） 變化而變化，并通過光纖發(fā)送出去；在接收端，檢測器收到光信號后把它變換成電信號，經(jīng)解調(diào)后恢復(fù)原信息。然而，由于目前技術(shù)水平所限，對光波進行頻率調(diào)制與相位調(diào)制等仍局限在實驗室內(nèi)，尚未達到實用化水平，因此目前大都采用強度調(diào)制與直接檢波方式（IM- DD）?；镜墓饫w通信系統(tǒng)是由數(shù)據(jù)源、光發(fā)送端、光學(xué)信道和光接收機組成。數(shù)據(jù)是數(shù)字，聲音，圖像等各種信號的數(shù)字化。光發(fā)送機和調(diào)制器則負(fù)責(zé)將信號轉(zhuǎn)變成適合于在光纖上傳輸?shù)墓庑盘枺群笥眠^

11、的光波窗口有0.85、1.31 和1.55。光學(xué)信道包括最基本的光纖，還有中繼放大器EDFA等；而光學(xué)接收機則接收光信號，并從中提取信息，然后轉(zhuǎn)變成電信號，最后得到對應(yīng)的話音、圖像、數(shù)據(jù)等信息。</p><p>　　3 光纖通信的特點</p><p>　　3.1 光纖通信和有線電纜通信相似。</p><p>　　光線通信和有線電纜通信過程相似,只是攜帶信息的載

12、體,也就是載波是激光而不是電。例如一部電話機,通話時由電話機變成的電信號,經(jīng)過改變激光器電流,把電信號轉(zhuǎn)換成光信號,再由光纖把光信號傳導(dǎo)出去,經(jīng)過傳導(dǎo)過程中設(shè)置的中繼站時,中繼站通過收信端的光檢測器把光信號轉(zhuǎn)換為電信號,通過電話機供人接收。</p><p>　　3.2 通信容量大。</p><p>　　由于激光的頻率很高,據(jù)初步統(tǒng)計,一根只有頭發(fā)絲那么細(xì)的光纖,足可傳導(dǎo)一百萬路高質(zhì)量的電

13、視信息或者一百億路電話信息。如果把成十上百根光線集合在成一條光纜,其傳輸?shù)男畔⒘繉⑹遣豢晒懒康摹?lt;/p><p>　　3.3 通信質(zhì)量好,不受電磁干擾,損耗小。</p><p>　　由電絕緣材料石英制成的光纖傳導(dǎo)系統(tǒng),可以抵抗外界電磁場的干擾和閃電雷擊等自然損害的影響。尤其適用于存在高強度電磁場干擾的強電壓電力線路周圍,另外，也適合應(yīng)用在油田、煤礦等易燃易爆環(huán)境當(dāng)中。</p>

14、<p>　　3.4 節(jié)省材料,鋪設(shè)方便。</p><p>　　制造金屬電纜需要的銅、鋁、鉛等礦物質(zhì)元素,在地球上的存儲量是極其有限的,而可以通過合成技術(shù)制造的石英材料則可以說是取之不盡。1km的同軸電纜,需要120kg銅和80kg鉛,而相同規(guī)格的光導(dǎo)纖維,卻只需要40g石英。</p><p>　　3.5 重量輕,體積小。</p><p>　　在芯數(shù)

15、相同的情況下,光導(dǎo)纖維比金屬電纜的重量和體積都要小很多。這種高新技術(shù)材料不僅可以廣泛應(yīng)用在軍事航天等科技領(lǐng)域,還大大降低了通信成本。</p><p>　　3.6 泄露小,安全保密性好。</p><p>　　在光導(dǎo)纖維傳輸過程中,發(fā)生的竊聽幾率非常之小,即使在彎曲薄弱的地段也不可能。不借助特殊專用工具和精密的技術(shù),光導(dǎo)纖維根本無法分接,因此光導(dǎo)纖維中的信息傳輸非常安全,這一點在軍事、政治等

16、領(lǐng)域中的應(yīng)用具有重大意義。</p><p>　　4 光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)成</p><p>　　光纖通信系統(tǒng)中，光纖中傳輸?shù)氖嵌M制光脈沖“0”碼和“1”碼，它由二進制數(shù)字信號對光源進行通斷調(diào)制而產(chǎn)生。而數(shù)字信號是對連續(xù)變化的模擬信號進行抽樣、量化和編碼產(chǎn)生的，稱為PCM，即脈沖編碼調(diào)制。</p><p>　　4.1 光發(fā)信機。</p><p&g

17、t;　　光發(fā)信機是實現(xiàn)電/ 光轉(zhuǎn)換的光端機。它由光源、驅(qū)動器和調(diào)制器組成。其功能是將來自于PCM 電端機的電信號對光源發(fā)出的光波進行調(diào)制，成為已調(diào)光波，然后再將已調(diào)的光信號耦合到光纖或光纜去傳輸。</p><p>　　4.2 光中繼器。</p><p>　　光中繼器由光檢測器、光源和判決再生電路組成。它的作用有兩個：一個是補償光信號在光纖中傳輸時受到的衰減；另一個是對波形失真的脈沖近行

18、政性。</p><p>　　4.3 光收信機。</p><p>　　光收信機是實現(xiàn)光/ 電轉(zhuǎn)換的光端機。它由光檢測器和光放大器組成。</p><p>　　4.4 光纖連接器、耦合器等無源器件。</p><p>　　由于光纖或光纜的長度受光纖拉制工藝和光纜施工條件的限制，且光纖的拉制長度也是有限度的。因此一條光纖線路可能存在多根光纖相連接的

19、問題。于是，光纖間的連接、光纖與光端機的連接及耦合，對光纖連接器、耦合器等無源器件的使用是必不可少的。</p><p>　　5 光纖通信技術(shù)發(fā)展</p><p>　　5.1 SDH 系統(tǒng) </p><p>　　光通信從一開始就是為傳送基于電路交換的信息的，所以客戶信號一般是 TDM 的連續(xù)碼流，如 PDH、SDH 等。伴隨著科技的進步，特別是計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，

20、傳輸數(shù)據(jù)也越來越大。分組信號與連續(xù)碼流的特點完全不同，它具有不確定性，因此傳送這種信號，是光通信技術(shù)需要解決的難題。而且兩種傳送設(shè)備也是有很大區(qū)別的。</p><p>　　5.2 不斷增加的信道容量 </p><p>　　光通信系統(tǒng)能從 PDH 發(fā)展到 SDH，從 155Mb/s 發(fā)展到 l OGb/s，近來，4OGB/s 已實現(xiàn)商品化。專家們在研究更大容量的，如 160Gb/s(單波道)

21、系統(tǒng)已經(jīng)試驗成功，目前還在為其制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。此外，科學(xué)家還在研究系統(tǒng)容量更大的通訊技術(shù)。</p><p>　　5.3 光纖傳輸距離</p><p>　　從宏觀上說，光纖的傳輸距離是越遠(yuǎn)越好，因此研究光纖的研究人員們，一直在這方面努力。在光纖放大器投入使用后，不斷有對光纖傳輸距離的突破，為增大無再生中繼距離創(chuàng)造了條件。</p><p>　　5.4 向城域網(wǎng)發(fā)展 &l

22、t;/p><p>　　光傳輸目前正從骨干網(wǎng)向城域網(wǎng)發(fā)展，光傳輸逐漸靠近業(yè)務(wù)節(jié)點。而人們通常認(rèn)為光傳輸作為一種傳輸信息的手段還不適應(yīng)城域網(wǎng)。作為業(yè)務(wù)節(jié)點，既接近用戶，又能保證信息的安全傳輸，而用戶還希望光傳輸能帶來更多的便利服務(wù)。</p><p>　　5.5 互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需求與下一代全光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢 </p><p>　　近年來，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)發(fā)展迅速，IP 業(yè)務(wù)也隨之火爆。研究

23、表明，隨著 IP 業(yè)的迅速發(fā)展，通信業(yè)將面臨“洗牌”，并孕育著新技術(shù)的出現(xiàn)。隨著軟件控制的進一步開發(fā)和發(fā)展，現(xiàn)代的光通信正逐步向智能化發(fā)展，它能靈活的讓營運者自由的管理光傳輸。而且還會有更多的相關(guān)應(yīng)用應(yīng)運而生，為人們的使用帶來更多的方便。</p><p>　　綜上所述，以高速光傳輸技術(shù)、寬帶光接入技術(shù)、節(jié)點光交換技術(shù)、智能光聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心，并面向 IP 互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的光波技術(shù)是目前光纖傳輸?shù)难芯繜狳c，而在以后，科學(xué)

24、家還會繼續(xù)對這一領(lǐng)域的研究和開發(fā)。從未來的應(yīng)用來看，光網(wǎng)絡(luò)將向著服務(wù)多元化和資源配置的方向發(fā)展，為了滿足客戶的需求，光纖通信的發(fā)展不僅要突破距離的限制，更要向智能化邁進。</p><p>　　6 光纖通信的應(yīng)用領(lǐng)域</p><p>　　光纖通信的應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛，主要用于市話中繼線。光纖通信的優(yōu)點在這里可以充分發(fā)揮，逐步取代電纜，得到廣泛應(yīng)用。長途干線通信過去主要靠電纜、微波、衛(wèi)星通信，現(xiàn)

25、已逐步使用光纖通信，并形成了占全球優(yōu)勢的比特傳輸方法。</p><p>　　6.1通話領(lǐng)域的應(yīng)用</p><p>　　公共服務(wù)通信系統(tǒng)的應(yīng)用光纖通信已經(jīng)服務(wù)于電視廣播、公安、鐵路、電力系統(tǒng)等各個方面。將光纖通信和無線電、衛(wèi)星等通信手段結(jié)合,可以實現(xiàn)從飛機、火車、輪船等地向地球上任意方位的連線通話。</p><p>　　6.2多媒體領(lǐng)域的應(yīng)用</p>&

26、lt;p>　　(1)光纖通信可視機,亦即可視電話,目前已經(jīng)家喻戶曉。</p><p>　　(2)借助光纖技術(shù)利用電子顯示屏顯示報紙,它比紙張刊登的消息和新聞更加及時豐富。</p><p>　　(3)電視會議的召開,也得力于光纖技術(shù)的發(fā)展。多方會議人員相隔千里,卻能通過電話電視等媒介,像相處一室一般。</p><p>　　6.3網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的應(yīng)用</p>

27、<p>　　因為光導(dǎo)纖維良好的傳輸性能,其已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在計算機中的局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中。寬帶光纖線路通過調(diào)制解調(diào)器,把電壓形式的調(diào)制信號耦合到一條信道上,實現(xiàn)光傳導(dǎo)的控制,達到低損耗高效傳輸?shù)哪康摹?lt;/p><p>　　6.4醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用</p><p>　　因為光纖具備柔軟、體積小、重量輕及靈敏度高等特點,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備,如內(nèi)窺鏡、光纖診斷系統(tǒng)、光纖治療等。<

28、/p><p>　　7　我國光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展</p><p>　　我國光纖通信技術(shù)發(fā)展速度之快令世界矚目,目前,敷設(shè)光纖總長度達2 500萬km,覆蓋了全國省會以上城市和70地市;參與建設(shè)、投資近20條海底光纜,能與世界上70多個國家和地區(qū)進行通信業(yè)務(wù);已基本上掌握了100Gb s的同步數(shù)字體系高速光通信系統(tǒng)技術(shù)、288芯和648芯帶狀光纜生產(chǎn)技術(shù)以及應(yīng)用到同步數(shù)字體系高速光通信系統(tǒng)中的

29、光放大器生產(chǎn)技術(shù)等;用于光纖網(wǎng)絡(luò)的OXC、OADM以及全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)設(shè)備等也都開發(fā)成功。可以說,我國已成為少數(shù)幾個能夠自行研制大容量高速光傳輸系統(tǒng)并投入商業(yè)開發(fā)應(yīng)用的家之一。近年來,光通信以年均15%～ 20%的速度發(fā)展,成為我國與發(fā)達國家之間差距最小的領(lǐng)域之一。但應(yīng)該看到的是,我國光纖通信設(shè)備所需的一些關(guān)鍵技術(shù)、元器件、材料仍部分依賴進口,所以,今后光傳輸仍應(yīng)是信息產(chǎn)業(yè)建設(shè)發(fā)展的重點。日漸成熟的光纖通信技術(shù)已經(jīng)和正在為信息的擴容和IP網(wǎng)

30、絡(luò)的發(fā)展起著巨大的推動作用,而21世紀(jì)的光纖通信技術(shù)必將迎來一個飛速發(fā)展的新高潮,向著高速率、大容量、性能價格比合理的全光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。</p><p>　　8 光纖通信發(fā)展趨勢及前景</p><p>　?。?）新一代光纖：隨著社會發(fā)展的需要已經(jīng)出現(xiàn)了兩種不同的新型光纖，即非零色散光纖（G.655）和全波光纖。</p><p>　　（2）超高速系統(tǒng)：傳統(tǒng)光纖通信的發(fā)展

31、始終按照電的時分復(fù)用（TDM）方式進行，而如今要滿足社會發(fā)展需要，光纖通信應(yīng)該按照光的時分復(fù)用方式進行。</p><p>　?。?）超大容量WDM系統(tǒng)：如果將多個發(fā)送波長適當(dāng)錯開的光源信號同時在一路光纖上傳送，則可大大增加光纖的信息傳輸容量，這就是波分復(fù)用(WDM)的基本思路。</p><p>　?。?）全光網(wǎng)絡(luò)：WDM波分復(fù)用技術(shù)的實用化，提供了利用光纖帶寬的有效途徑，使大容量光纖傳輸技

32、術(shù)取得了突破性進展。光纖通信的應(yīng)用給人們帶來了一場信息的革命。是整個社會進入了一個信息高速發(fā)展的時代。而光纖通信帶給我們的不僅僅是高速，還有更為客觀的前景，它將帶給我們無盡的方便。電話網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，電視網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在不遠(yuǎn)的未來，即將由光纖通信的發(fā)展而更好的結(jié)合，那將是光纖通信給人們帶來的第二次震撼。