光纤通信技术的报告.docx

关于光纤通信技术的报告王本宁 铁道信号1205班 12038010515（13）摘要：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，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,近年来发展速度之快,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。关键词：光纤通信发展、光纤通信特点、光纤组成、趋势展望一、 光纤通信技术的介绍光纤通信是光导纤维通信的简称，原理是利用光导纤维作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式。实际应用中的光纤通信系统使用的不是单根的光纤，而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆。通过纤芯和包层的折射率不同，从而实现光信号在纤芯内的全反射也就是光信号的传输。二、 光纤通信技术的发展1、 早期的光通信 在人类发展的早期，人类已经开始使用光传递信息了，这样的例子有很多。3000多年前就有的烽火台，直到目前仍然使用的信号灯、旗语等都可以看作是原始形式的光通信。这类光通信方式有一个显著的缺点，就是它们能够传输的容量极其有限。2、现代光纤通信技术的形成随着社会的发展，信息传输与交换量与日俱增，传统的通信方式已不能满足人们的需要。为了扩大通信容量，通信方式从中波、短波发展到微波、毫米波，这实际上就是通过提高通通信载波频率来扩大通信容量的。3、光纤通信系统已经历了四代变更：第一代光纤通信系统是在19731976年研制成功的45Mbit/s、0.85 多模光纤系统。第二代光纤通信体统于19761982年研制成功，它可以传送中等码速的数字信号。第三代光纤通信系统,其工作波长为1.31 ，目前正处在大规模实用化阶段。第四代光纤通信系统目前还处在实验室研制阶段。其主要思想是将零色散波长移到1.55 ，这样可以使光纤损耗更低，色散为零。目前，人们已经涉足第五代光纤通信系统的研究和开发，称之为光孤子通信系统。光孤子通信系统具有超长距离的传输能力。三、 光纤通信的特点1、 容许频带很宽，传输容量很大光纤通信系统的容许频带（带宽）取决于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。一方面，可以采用多种复用技术来增加传输容量。另一方面,减小光源谱线宽度和采用外调制方式，也是增加传输容量的有效方法。2、损耗很小，中继距离很长且误码率很小石英光纤在1.31um和1.55um波长，传输损耗分别为0.50dB/km和0.20dB/km，甚至更低。采用光纤放大器、色散补偿光纤，中继距离还可增加。3、 重量轻、体积小光纤重量很轻，直径很小。即使做成光缆，在芯数相同的条件下，其重量还是比电缆轻得多，体积而已小得多。4、 抗电磁干扰性能好光纤由电绝缘的石英材料制成，光纤通信线路不受普通高、低频电磁场的干扰和闪电雷击的损坏。5、 泄漏小，保密性能好在光纤中传输的光泄漏非常微弱，即使在弯曲地段也无法窃听。没有专用的特殊工具光纤不能分接，因此信息在光纤中传输非常安全。6、 节约经书材料，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）在地球上是取之不尽的材料。四、 光纤通信系统的组成如图示，光纤通信系统由以下五个部分组成。（1）光发信机：光发信机是实现电/光转换的光端机。它由光源、驱动器和调制器组成。（2） 光收信机：光收信机是实现光/电转换的光端机。 它由光检测器和光放大器组成。（3） 光纤或光缆：光纤或光缆构成光的传输通路。（4）中继器：中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。（5）光纤连接器、耦合器等无源器件：光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合，对光纤连接器、耦合器等无源器件的使用是必不可少的。五、 光纤的结构和类型（1）光纤的结构光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称。其典型结构是多层同轴圆柱体，如图所示，自内向外为纤芯、包层和涂覆层。核心部分是纤芯和包层，其中纤芯由高度透明的材料制成， 是光波的主要传输通道；包层的折射率略小于纤芯，使光的传输性能相对稳定。纤芯粗细、纤芯材料和包层材料的折射率，对光纤的特性起决定性影响。涂覆层包括一次涂覆、缓冲层和二次涂覆，起保护光纤不受水汽的侵蚀相机械的擦伤， 同时又增加光纤的柔韧性， 起着延长光纤寿命的作用。（2）光纤的分类 根据折射率在横截面上的分布形状划分时，有阶跃型光纤和渐变型 (梯度型) 光纤两种。根据光纤中传输模式的多少，可分为单模光纤和多模光纤两类。按制造光纤所使用的材料分，有石英系列、塑料包层石英纤芯、多组分玻璃纤维、全塑光纤等四种。另外，若按工作波长来分，还可分为短波长光纤和长波长光纤。多模光纤可以采用阶跃折射率分布，也可以采用渐变折射率分布；单模光纤多采用阶跃折射率分布。因此，石英光纤大体可以分为多模阶跃折射率光纤、多模渐变折射率光纤和单模阶跃折射率光纤等几种。它们的结构、 尺寸、 折射率分布及光传输的示意图如下图所示。六、 光纤的传输特性1、光纤的色散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。2、光纤的损耗光波在光纤中传输，随着距离的增加光功率逐渐下降，这就是光纤的传输损耗，该损耗直接关系到光纤通信系统传输距离的长短，是光纤最重要的传输特性之一。光纤损耗的原因主要有吸收损耗和散射损耗，还有来自光纤结构的不完善。七、未来发展随着社会的发展，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。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。光纤作为一种重要的现代信息传输技术，在现在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。【参考文献