2022年2022年光钎通信技术 .pdf

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1、光纤通信技术摘要：从光纤的基本概念及原理、 在通讯业的应用及贡献、 相比其他载体的优势以及光纤在未来的发展趋势和展望这几方面来展开论述的。语言的揣度或许欠缺学术性，但我还是会尽力完成我的见解，对光纤的论述。关键词： 光纤通信；概念原理；基本构成；发展应用；趋势展望我们生活在一个信息爆炸的时代，随着社会信息化进程的发展， 人们对通信的依赖程度越来越高， 对通信系统运载信息能力的要求也日趋增强。有线通信从明线发展到电缆， 无线通信从短波发展到微波和毫米波，都是试图通过提高载波频率来提高信道容量， 来满足信息高效传输的需要。 而光纤的出现及广泛应用无疑满足了社会的这一需求。尽管利用光载波传输信息的设

2、想在19 世纪就被提出了，可是这个设想却一直得不到长足的发展，直至上世纪60 年代，一个叫高锟的中国人关注到了这个无人问津的领域，在世界范围内掀起一场光纤革命。1966 年，英籍华裔科学家高锟（Chales kao ）发表了一篇题为光频率介质纤维表面波导 的论文，开创性地提出了光纤在通信上应用的基本原理，描述了长程及高信息量光通信所需绝缘性纤维的结构和材料特性。他研究了光在石英玻璃中严重损耗是由于其中含有过量鉻、铜、铁与锰等金属离子和其他杂质造成的，其次是拉制光纤时的工艺造成了纤芯、包层分界面不均匀及其所引起的折射率不均匀。通过降低材料中的杂质含量和改善工艺，可以使光纤成为实用的光传输介质。

3、1970 年，康宁公司研制出衰减为20dB/km 的光纤。同年，贝尔实验室研制成功室温下可以连续工作的铝镓砷半导体激光器，它体积小， 功耗低，效率高，是光纤通信中理想光源。 这两项研究成果的出现， 使光纤通信得到了迅速发展。1977 年在芝加哥相距7km的两个电信局之间进行了数字光纤通信系统传输试验， 1983 年实现了单模光纤在1310nm波长传输的第三代光纤通信。在20 世纪 80 年代后期，实现了使用单模光纤在1550mm 波段上传输的第四代光纤通信。自 1995 年以来，光纤通信的发展进入了第五代，其主要特征是采用了密集波分复用对光纤系统容量进行扩容。 【1】光纤概念及其构成光纤，光导

4、纤维的简称。 光纤通信是用光作为信息的载体，以光纤作为传输介质的一种通讯方式。 它首先要在发射端将传输出的电话、电报、图像和数据等信息进行光电转换， 即将电信号变成光信号， 再经光纤传输到接收端， 接收端将接受到的光信号转变成电信号，最后还原成原信号。 利用光纤进行通信时， 是以光波为载体，以光纤导波介质的一种特殊的通信方式。光纤通信是由光发射机、 光纤和光接收机三个基本单元构成的。以下是结合有关资料以及自己的学习对这三个基本单元进行简单说明：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - -

5、- 第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - （1）光发射机 : 光发射机由将带有信息的电信号转换成光信号的转换装置和将光信号送入光纤的传输装置组成。 其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的电信号对光源发出的光波进行调制， 成为已调光波， 然后再将已调光信号耦合或光缆去传输。它由光源、驱动器和调制器组成。在光发射机中，光源是其核心部件，由半导体发光二极管LED或者激光二极管LD 构成， LD 基于光的受管辐射机理， LD有单纵模和多纵模之分，由于LD可以发出单色、定向性好和强度高的相干光，在长途光纤通信系统中得到了广泛的应用。而 LED基于光的自发辐射机理。 主要类型有面

6、发光二极管和边发光二极管。LED的谱宽教宽，在低速度的数字通信和较窄宽度的模拟通信系统中，LED是可以选用的最佳光源。由于LED得辐射角较大，存在着与光纤耦合的问题。 【2】LED工作原理：是非相干光源，是无阈值器件，它的工作原理是自发辐射。它与 LD在选料、异质结构上没有很大差别，两者的差别是发光二极管没有光学谐振腔，不能形成激光。发光二极管的发光仅限于自发辐射，所发出的是荧光，是非相关光， LD受激辐射，发出的是相干光。 【1】而外调制器主要用于高速光纤通信系统中，它基于晶体的电光。 声光、磁光等效应或者晶体对光频的吸收作用工作。对于电光晶体， 晶体的折射率随着调制电压的变化而变化， 从而

7、引起通过该晶体的光波特性发生变化。由于激光器工作在直流状态， 所以消除了光源啁啾。 常用的类型是 M-Z型电光强度调制器和多量子阱电吸收 MQW-EA。 【3】（2）光纤 : 目前的光纤大多采用石英玻璃制成的横截面很小的双层同心圆柱体，未经涂覆和套塑时称为裸光纤。 简单的光纤就是一根玻璃丝， 它可以做到很细， 一般从几微米到几百微米。 通常很多光纤会在表面加上一层涂覆层。这一层物质可以作为光疏煤质起折射作用， 有的还可以增强光纤的柔软性使其可以随意弯曲。没有涂覆层的光纤就叫裸纤。 裸纤也可以传播光信号。 根据不同需要， 人们在玻璃或石英中可以加入其它化学元素， 可以利用多钟复杂工艺使光纤内部具

8、有复杂的结构。光纤在实用系统中一般以光缆的形式存在。光纤就是用来导光的透明介质纤维，一根实用化的光纤是由多层透明介质构成的，一般可以分为三部分： 折射率较高的纤芯、 折射率较低的包层和外面的涂覆层。对于光纤而言， 其衰减和色散特性是影响系统性能的主要因素。按不同的分类方法，光纤有不同的类型：1、按光在光纤中的传输模式可分为：单模光纤和多模光纤。. 2、按最佳传输频率窗口：常规型单模光纤和色散位移型单模光纤3、按折射率分布情况分：突变型和渐变性光纤。【4】光纤传输原理：当光线从光密介质射入光疏介质的角度变化到一定程度时，光就不能再射入另一个介质中了，于是就会产生光的全反射现象。（3）光接收机 :

9、 光接收机主要由光检测器、前置放大器、主放大器，滤波器、判决电路、时钟恢复电路、 自动增益控制电路、 等电路组成和信号恢复电路组成。而它的作用是将光纤终端的光信号转换成电信号，然后进行放大、 处理，最后还原成发射前的电信号光接收机由光检测器、 放大器和相关电路组成光检测器是光接收机的核心。对光检测器的要求是响应度高。噪声低和响应速度块。 光接收机是光纤通信名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - 系统的重要组成部分，它的性

10、能的优劣直接影响了整个光纤通信系统的性能。光检测器的分类:1 、在半导体PN 结中加入本征层的PIN 光电二极管（PIN-PD） ；2、雪崩光电二极管（ APD) 光纤的优势极其应用光纤通信从光通信史上的创举，已成为现代通信的主要支柱之一。光纤通信作为一门新兴技术,其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的 ,也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。光纤是光纤通信系统的传输介质，具有频带宽、损耗低、频带宽、抗干扰能力强、保真度高、可靠性高、成本不断下降、传输损耗低，传输容量大的特点。正因为光纤传输有这些突出的优点，所以光纤在光纤通信中有着无比重要的地位。光纤在

11、通信网、 广播电视网与计算机网， 以及在其他数据传输系统中，得到了广泛又深远的应用。 通信网的应用范围很广， 包括了全球通信网、 各国公共电信网、各种专用通信网以及像飞机、军舰等的特殊通信手段。 计算机网就是构成因特网的计算机局域网和广域网。广播电视网就是有线电视网的干线和分配网。另外还有综合业务光纤接入网等。光纤发展的广阔未来随着社会的发展， 信息的传输量需求大幅度提高， 所以对光纤通信的发展也有了一定的要求。 按照市场规律分析， 有需求就会有市场， 有发展的空间。 目前，光纤通信的发展趋势可以从光纤传输量、宽带光放大器、 偏振模色散补偿技术等方面来进行一个提高甚至是飞跃。某些人会因为光纤的

12、广泛应用和普及，认为光纤早已无利可图你，但是世界一直在进步在发展， 如果止步研究而不知与时俱进，这门技术就真的穷途末路了。 其实光纤本身制造属性决定了它仍然有较大的发展空间，例如在光子晶体的研究上。 也说不定， 在未来会有另外的像高锟那样在现在没有的领域上去发展光纤，进行另外一场世界性的革命。光纤作为一种重要的现代信息传输技术，在现在的以信息为主的社会背景下得到长足发展，便利了我们的生活。在未来的世界，光纤通信也必将独占鳌头，继续成为当代社会的尖端主流技术。专家预测说，随着全球电信业的转型，光通信又一次进入蓬勃发展的时期，而这次发展涉及的范围更加广， 技术更新更难， 影响面也更宽。我国在超高速

13、率、超大容量、超长距离光通信方面取得的突破，尤其是基于40Gb/s 系统的超高速超大容量光传输技术的应用， 将大大改善通信网的结构， 人们帮望的真正的全光网络的时代也会在不远的将来到来，满足社会信息传输需求， 并将产生巨大的社会效益和经济效益。【5】所以，更让我们相信，即使光纤技术现已经进入成熟甚至饱和的发展阶段，它也有巨大潜能，在未来的社会会更有空间，特别是在中国。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - 参考文献1 光纤通信 （作者王辉电子工业出版社出版2 光纤通信入门 （作者：末松安晴伊贺健一共著日本株式会出版社出版）3 光纤通信原理 （袁国良编，清华大学出版社出版）4http:/ 5 光纤通信原理（袁国良编，清华大学出版社出版）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -